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双相不锈钢应用方面的发展

查阅:757 发布时间:2020-01-09 16:25:40 电话:152-0002-6888

双相不锈钢的使用范围越来越广泛,工艺设备是双相不锈钢传统的既定用途,譬如早已熟知的在化工,石化以及纸浆、造纸等行业的应用,但过去多数是利用其优越的耐局部腐蚀,尤其是耐应力腐蚀性能作为耐蚀的功能材料。近年来,从强度着眼,作为现代结构材料的应用值得重视。此外,在诸多领域,如深海油田,海水淡化,环保烟气脱硫等也都有新的突破。

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①桥梁

国外近年正在进一步开发双相不锈钢用于重要的基础结构工程方面的用途,如桥梁和公路建设等。初步统计约有十余座桥梁采用了双相不锈钢,多数是步行桥,如最早英国的York桥和瑞典的Aparte桥都采用了2205钢,近年来挪威新建的桥和意大利的Rffolo桥,已用了2101节镍钢。

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另外,双相不锈钢也开始用于公路桥,尤其在那些对氯化物诱导腐蚀敏感的结构,如纽约位于大西洋边的Brooklyn大桥使用了Alloy2205钢筋,该钢的高强度和较高的伸长率赋予了它优良的抗疲劳性能,能承受重型载重汽车,桥的成本仅增加了1%,而使用寿命是碳钢旧桥的2倍以上,在繁忙的交通负荷条件下可用百年,并且可节约数以百万计的维修费用。我国香港的昂船洲大桥,是长1600m的单跨斜拉桥,约使用了2000吨2205钢板制造桥塔上部的外表面结构,预计寿命为120年。香港至深圳跨海湾长3.2公里,是一座高速公路通道大桥,约有1250吨2205和316用作高速路钢筋。此外,武汉天兴洲大桥为公路铁路两用斜拉桥,使用太钢产的10~20mm2205板20吨,切短,焊成角钢,用做衔接桥墩与斜拉钢筋的组件。因为造价等原因,我国在土木工程上使用双相不锈钢还没有提上日程,但国外在这方面研发的进展,使用的效果值得关注。

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②化学品船

化学品船的波壁状液货舱也是利用双相不锈钢强度的典型之一。法国早在上世纪70年代就已开始用不含氮的UR50(00Cr21Ni7Mo3Cu)钢制造船舱,今天Industeel,Arcelor集团公司接到的订单中,要求用UR45N(2205)钢的已超过70%,根据不锈钢材料与运载货品相容性的深入研究及制钢公司的技术支持,UR35N(2304)也将会有很好的发展前途。

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我国湖北青山船厂在2002年就是采用Arcelor公司生产的UNSS31803(2205)波壁板为比利时船东建造了第一艘18500吨的化学品船液货舱,其他3艘陆续在建造。2007年太钢与川东造船厂共签了8艘化学品船的协议,4艘为9000吨级,一艘已下水,使用600吨2205板(9~19mm厚),一艘正在制造,4艘船共需2000多吨钢板。22-09焊条也由国内提供,但焊丝仍需进口。另4艘5500吨级船也已签订,每艘需300吨板,尽管船的吨位不大,但这是一个大的突破。中国船级社也已将2205(S32205)、2507(S32750)和含铜的2506(S32550)三钢种纳入了入级规范。

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③建筑材料

双相不锈钢,尤其是节镍经济型双相不锈钢,因其具有优良的耐蚀性与高的强度,还具有较低的寿命周期成本和百分之百可回收特性,正在成为建筑结构优先选用的环境友好型材料,像2101钢就是Outokumpu公司为中等腐蚀环境中的承载结构用途而开发的,当然,作为动态承载结构,疲劳是一个关键参数,尤其是焊接接头的疲劳性能都还要进行研究,但是作为静态结构例如建筑物的覆层,以及空心断面材料作平台隔板等都可推广应用,2007年已将500吨4mm厚2101薄板用于西班牙巴塞罗纳建造面粉储仓,比304节约了材料,降低了成本。美国Allegheny公司将其开发的AL 2003钢的毛面精整薄板1500吨用于建造世界上最大的不锈钢屋顶(卡塔尔多哈国际机场屋顶),代替316L可缩减1/3的厚度。

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④海水淡化

2005年海水淡化国际会议上指出,当前全球大约有13600座海水淡化厂,日淡化能力为3100万立方米,计划到2015年翻一番,当前海水淡化工业正在快速增长,一半的厂现在中东。最常用的淡化方法有多级闪蒸法(MSF)和反渗透法(RO)。近年薄膜技术的进步使RO法的使用有上升趋势。MSF法蒸发器的冷凝器管宜采用2507超级双相不锈钢管代替钛或铜镍合金,闪蒸室外壳可用2205,后者已在利比亚厂采用。RO法的高压管道和高氯化物环境的高压泵采用2507钢,可与含6%Mo的奥氏体钢媲美,已用于以色列新建的Ashkelon厂。我国曹妃甸项目中100m×25m×6m的多级闪蒸设备即是由Outokumpu供给的300吨2205钢板制成的。通常120万吨级的处理设备需要1万吨6mm厚的钢板。我国淡水资源不足,海岸线很长,海水淡化将会提上日程,这将是双相不锈钢的潜在用途。

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⑤深海油田

由于油气的需求增长,驱动操作者去开采更深和更远的海底油田,快速增加了深海油井的使用。主采油平台实施了标准化的管道缆束的运转,以便从油井环形通路上提供水源,电源,减压以及井上通讯。此外,为了保证油的流动性在许多深海回接管内要求注射化学药剂,为了增产,通过管道缆还要进行油井酸化,管道缆已成为海底开采系统的生命线。面临深海暴露环境,意味着需对管道缆提出高力学性能,抗内部和外部腐蚀,抗应力腐蚀断裂等要求。深海管道缆首选材料应是超级双相不锈钢,但是由于价格和制造方面的问题,又开发出了镀锌的19D双相不锈钢(ZCLDSS),其管道缆的设计寿命为20年,目前已在推广应用。另外的经济型低镍AL2003钢于2006年也已用于东马来西亚油田深度超过1200m的海底输油管线。还有加铜的Ferralium 225-SD50双相不锈钢已成为7000m深海底放置设备和电缆的容器材料,而且被开发用作极精确的海底定位仪和可控深海声学释放应答器的压力外壳和承载部件(7000m海深相当700大气压,即2.5吨载荷)。瑞典Sandvik新开发的SAF 2906和SAF 3207特超级双相不锈钢更具有超高强度和耐蚀性,最高工作温度分别达到60℃和90℃。

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⑥烟气脱硫(FGD)FGD系统用来消除燃煤电厂烟气中的SO2,减少向大气中的排放,防止酸雨。预测显示2020年以前,全球三分之二的燃煤电厂都将安装FGD装置。目前湿法FGD装置占优势,主要是利用石灰石泥浆在吸收塔中中和并清洗废气,在该装置入口处,高温废气形成了高浓度的高温硫酸,需要用高钼的镍基耐蚀合金,但与石灰泥浆反应后升高了pH值,降低了温度,在55℃,pH值>6,Cl离子浓度30000ppm以下就可以选用2205钢,比317LMN效果要好,Cl离子浓度再高,pH值再低也可以选用超级双相不锈钢,加拿大Coleson Cove电厂是北美第一个在吸收塔顶部采用360吨2205双相不锈钢的。中国大多数是燃煤电厂,国家环境保护部不断提出控制空气污染的要求,大量的FGD系统上马必将会开辟双相不锈钢新的市场。

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