海水淡化裝置用NSSC2120不銹鋼的開發(fā)及應(yīng)用
作為解決世界性水資源問題的措施，對海水淡化裝置的需求越來越高，但為了控制海水淡化裝置的建設(shè)成本和提高海水淡化裝置的生產(chǎn)能力，具有大量造水功能的大型蒸發(fā)式海水淡化裝置使用了各種耐蝕性材料。主要使用的耐蝕性材料為雙相不銹鋼。為擴(kuò)大用戶對耐蝕性材料的選擇范圍，能夠選擇更加合理的耐蝕性材料，新日鐵住金不銹鋼公司開發(fā)了焊接性好的低合金雙相鋼，即NSSC2120。本文就新開發(fā)的海水淡化裝置用不銹鋼-NSSC2120的特征和應(yīng)用進(jìn)行介紹。
1、海水淡化裝置用不銹鋼
能夠高效大量淡化海水的多級閃蒸法海水淡化裝置所使用的金屬材料示于表1。根據(jù)海水淡化過程變化的鹽分濃度和溫度條件，將耐蝕性不同的不銹鋼進(jìn)行組合使用。在奧氏體系不銹鋼方面，使用了耐點(diǎn)蝕性高的316L，在鹽分濃度高、腐蝕環(huán)境嚴(yán)重的部位，使用了雙相不銹鋼。雙相不銹鋼的特征是，從金屬組成來看，其耐氯離子產(chǎn)生的應(yīng)力腐蝕裂紋的性能比奧氏體系不銹鋼強(qiáng)，但其耐蝕性因Ni和Mo等有效耐蝕合金添加量的不同而不同。相對于雙相不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)ASTMS31803(22%Cr-5%Ni-3%Mo)來說，將合金元素少的S32101(21%Cr-1.5%Ni-N)等鋼種稱為低合金雙相鋼。
2、NSSC2120的開發(fā)及其特征
盡量少添加Ni和Mo等貴金屬的低合金雙相鋼的問世，進(jìn)一步擴(kuò)大了雙相不銹鋼的應(yīng)用范圍。低合金雙相鋼具有3個優(yōu)點(diǎn)：①耐蝕性與在中度鹽環(huán)境下使用的普通奧氏體系不銹鋼相同;②合金成本低、價(jià)格變化小;③屈服強(qiáng)度大約是相同奧氏體系鋼種的2倍，因此可以將低合金雙相鋼作為經(jīng)濟(jì)型雙相鋼擴(kuò)大應(yīng)用，替代普通奧氏體系不銹鋼。但是，以往以S32101為代表的低合金雙相鋼存在著大線能量焊接時(shí)耐蝕性和韌性變差的問題，埋弧焊接法難以應(yīng)用于結(jié)構(gòu)件的高效焊接。NSSC2120的主要化學(xué)成分是21%Cr-2%Ni-N，通過平衡成分配比，解決了焊接問題，并可應(yīng)用于大線能量焊接。
由NSSC2120、其他雙相鋼及奧氏體系鋼種在人工海水CCT試驗(yàn)時(shí)的耐蝕性比較可知，NSSC2120具有與TY304相同的耐點(diǎn)蝕性。另外，在耐應(yīng)力腐蝕開裂性方面，由于雙相鋼具有的混合組織和高的強(qiáng)度，因此其耐應(yīng)力腐蝕開裂性比TY304更好。
3、在海水淡化裝置的應(yīng)用
根據(jù)NSSC2120的特性，對其作為海水淡化裝置用材料的特性進(jìn)行了評價(jià)，結(jié)果是它可以用于卡塔爾最大的海水淡化裝置。該海水淡化裝置共使用了雙相不銹鋼3200t，其中700t為NSSC2120。由于它可大幅度改善焊接操作性，因此可替代S32101。今后NSSC2120可以擴(kuò)大應(yīng)用于中東地區(qū)的大型海水淡化裝置
4、在其他行業(yè)的應(yīng)用
NSSC2120已開始廣泛應(yīng)用于其他行業(yè)。日本造船行業(yè)在制造近海油輪時(shí)已大量使用NSSC2120，取代TY304和涂敷碳鋼鋼板，既確保了耐蝕性，又具有良好的加工性和焊接性，還可以簡化航海中的維護(hù)。今后NSSC2120可以擴(kuò)大應(yīng)用于遠(yuǎn)洋油輪。另外，NSSC2120還可應(yīng)用于水庫的閘門和水處理設(shè)備。受東日本大地震海嘯的破壞，日本東北沿岸地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施損毀嚴(yán)重，需要進(jìn)行中長期維護(hù)和重建的閘門和水處理設(shè)備很多。
新日鐵住金不銹鋼公司已將高強(qiáng)度低合金雙相鋼向日本國土交通省新技術(shù)情報(bào)機(jī)構(gòu)申請技術(shù)登記，以加快其在采用新技術(shù)的閘門、水庫和堤防設(shè)施等公共基礎(chǔ)工程建設(shè)中的應(yīng)用。
5、結(jié)語
由于NSSC2120具有在低碳環(huán)境下與TY304相同的耐蝕性和高強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)，因此估計(jì)今后它不僅可以應(yīng)用于能源設(shè)備，還可廣泛用于其他行業(yè)。在建筑行業(yè)方面，NSSC2120由于具有輕量化和免維修的優(yōu)點(diǎn)，因此它可替代以往使用鍍鋅鋼板的結(jié)構(gòu)件和配件。由于與抗拉應(yīng)力對應(yīng)的彈塑性性能比普通奧氏體更接近碳素鋼，因此今后可以作為結(jié)構(gòu)件擴(kuò)大應(yīng)用。最近，在大型太陽能支架用鋼方面已開始采用NSSC2120替代鍍鋅鋼板。NSSC2120除了具有免維護(hù)的特點(diǎn)外，還具有輕量化、降低成本的優(yōu)點(diǎn)，這是它得到采用的最大原因。
隨著NSSC2120應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，產(chǎn)品已從最初的厚板產(chǎn)品向薄板和棒線產(chǎn)品擴(kuò)大。另外，在部件生產(chǎn)方面，與相關(guān)公司合作，備齊了焊接管、接頭、型鋼和鑄鍛件等各種二次加工產(chǎn)品，以滿足用戶的各種需求。