Anwendung von Edelstahl in Meerwasserentsalzungsprojekten
Wasser ist die wichtigste Ressource der Menschheit. Aufgrund der Bevölkerungszunahme und des steigenden Wasserverbrauchs wurden die Süßwasserressourcen kontinuierlich reduziert und das Problem der Wasserknappheit in vielen Regionen der Welt rückt immer stärker in den Vordergrund. Zwei Drittel der Erdoberfläche sind mit Wasser bedeckt, doch 97 % der Wasserreserven sind Meerwasser und Brackwasser. Um Meerwasser nutzen zu können, muss es entsalzt werden. Daher ist die Meerwasserentsalzung entstanden und entwickelt sich rasch weiter.
Die im Entsalzungsprozess verwendeten Geräte und Materialien müssen korrosionsbeständig sein. Die Auswahl und Gestaltungsprinzipien der Materialien hängen von der Einsatzumgebung der Materialien ab. Edelstahl hat sich aufgrund seiner Korrosionsbeständigkeit und Haltbarkeit zu einem idealen Material entwickelt und wird in verschiedenen Entsalzungsprojekten eingesetzt.
Der in Meerwasserentsalzungsprojekten verwendete Edelstahl erfordert eine gute Korrosionsbeständigkeit in verschiedenen komplexen Umgebungen. Austenitischer Edelstahl 316L und 317 sind die wichtigsten Materialien für die Herstellung von Meerwasserentsalzungsanlagen. 316L hält der Korrosion im Meeresumfeld stand, längeres Eintauchen in Meerwasser führt jedoch zu Lochfraß und Spaltkorrosion.
Bemerkenswert ist die Lochfraßkorrosion von Edelstahl, der in Entsalzungsanlagen zur Verarbeitung von heißem, konzentriertem Meerwasser in einer Umgebung mit Chloridionen verwendet wird. Obwohl der Sauerstoffmangel in heißem Meerwasser die Neigung zu Lochfraß verringert und Edelstahl 316L das traditionelle Material für Verdampfer ist, verwenden die meisten modernen mehrstufigen Entspannungsentsalzungsanlagen (MSF) keinen Edelstahl 316L und die meisten Hersteller von Entsalzungsgeräten beginnen damit benutzen Duplex-Edelstahl als Alternativmaterial.
Der Grund, warum Duplex-Edelstahl nach und nach zu einem wichtigen Edelstahltyp für die Meerwasserentsalzung geworden ist, liegt in seiner hervorragenden Korrosionsbeständigkeit, insbesondere der Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion. Spannungsrisskorrosion ist eine Korrosionsmethode, die dazu führt, dass das Material unter der Bedingung einer bestimmten Temperatur, eines Materials in einer korrosiven Umgebung und des Vorhandenseins von Zugspannung plötzlich versagt. Die Festigkeit von Duplex-Edelstahl ist doppelt so hoch wie die von austenitischem Edelstahl, insbesondere seine hervorragenden mechanischen Eigenschaften können die Materialkosten senken. Derzeit wird 2205-Duplex-Edelstahl im Gehäuse des Verdampfers der MSF-Entsalzungsanlage verwendet.
In den letzten Jahren hat der Anbieter von Meerwasserentsalzungsanlagen auch das „Vollduplex“-Konzept eingeführt, d. h. 2205-Duplex-Edelstahl wird in rauen Umgebungen und kostengünstiger Edelstahl in schwächer korrosiven Umgebungen verwendet. Der wirtschaftliche Duplex-Edelstahl ist eine Art wirtschaftlicher Duplex-Edelstahl. Im Vergleich zu Edelstahl 2205 hat er einen geringeren Nickel- und Molybdängehalt und seine Korrosionsbeständigkeit ähnelt der von 316L. Aufgrund seiner hohen mechanischen Eigenschaften im Vergleich zu austenitischem Edelstahl kann der wirtschaftliche Duplex-Edelstahl das Gewicht der Ausrüstung um 50 % reduzieren und dadurch 35–40 % der Kosten einsparen. Das „vollständige Zweiphasen“-Konzept wurde auf Entsalzungsanlagen mit Mehrfacheffektdestillation (MED) angewendet.