Entwicklung und Anwendung von NSSC2120-Edelstahl zur Verwendung in Meerwasserentsalzungsanlagen
Als Maßnahme zur Lösung des Problems der globalen Wasserressourcen steigt die Nachfrage nach Meerwasserentsalzungsanlagen. Um jedoch die Baukosten von Meerwasserentsalzungsanlagen zu kontrollieren und die Produktionskapazität von Meerwasserentsalzungsanlagen zu erhöhen, werden bei der großflächigen Verdunstungsmeerwasserentsalzung mit großer Wasserproduktionsfunktion verschiedene korrosionsbeständige Materialien verwendet.
Als korrosionsbeständiges Material wird hauptsächlich Duplex-Edelstahl verwendet. Um die Auswahl des Benutzers an korrosionsbeständigen Materialien zu erweitern und günstigere korrosionsbeständige Materialien auswählen zu können, hat Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Co., Ltd. einen niedriglegierten Dualphasenstahl mit guter Schweißbarkeit entwickelt, nämlich NSSC2120 . In diesem Artikel werden die Eigenschaften und Anwendungen des neu entwickelten Edelstahls NSSC2120 für Entsalzungsanlagen vorgestellt.
1. Edelstahl für Meerwasserentsalzungsgerät
Die in der mehrstufigen Flash-Meerwasserentsalzungsvorrichtung verwendeten Metallmaterialien, mit denen Meerwasser in großen Mengen effizient entsalzt werden kann, sind in Tabelle 1 aufgeführt. Entsprechend den sich ändernden Salzkonzentrations- und Temperaturbedingungen des Meerwasserentsalzungsprozesses sind rostfreie Stähle mit unterschiedlicher Korrosionsbeständigkeit vorhanden kombiniert und genutzt. Für austenitischen Edelstahl wird 316L mit hoher Lochfraßbeständigkeit verwendet, und Duplex-Edelstahl wird für Teile mit hoher Salzkonzentration und stark korrosiver Umgebung verwendet.
Das Merkmal von Duplex-Edelstahl ist, dass aus Sicht der Metallzusammensetzung seine Beständigkeit gegen durch Chloridionen verursachte Spannungsrisskorrosion stärker ist als die von austenitischem Edelstahl, seine Korrosionsbeständigkeit jedoch von der Zugabe wirksamer korrosionsbeständiger Legierungen wie Ni und Mo abhängt. Aber anders. Im Vergleich zum Duplex-Edelstahlstandard ASTMS31803 (22 % Cr-5 % Ni-3 % Mo) werden Stahlsorten wie S32101 (21 % Cr-1.5 % Ni-N) mit weniger Legierungselementen als niedriglegierte Duplexstähle bezeichnet .
2. Entwicklung und Eigenschaften von NSSC2120
Das Aufkommen niedriglegierter Dualphasenstähle mit möglichst geringem Zusatz von Edelmetallen wie Ni und Mo hat das Anwendungsspektrum von Duplex-Edelstählen weiter erweitert. Niedriglegierter Dualphasenstahl hat drei Vorteile: ①Die Korrosionsbeständigkeit ist die gleiche wie die von gewöhnlichem austenitischem Edelstahl, der in einer mäßig salzhaltigen Umgebung verwendet wird; ②Die Legierungskosten sind niedrig und die Preisänderung ist gering; ③Die Streckgrenze entspricht in etwa der des austenitischen Systems. Sie ist doppelt so hoch wie die Stahlsorte, sodass niedriglegierter Dualphasenstahl als wirtschaftlicher Dualphasenstahl verwendet werden kann, um seine Anwendung zu erweitern und gewöhnlichen austenitischen Edelstahl zu ersetzen.
Der niedriglegierte Dualphasenstahl S32101 weist jedoch in der Vergangenheit das Problem einer Verschlechterung der Korrosionsbeständigkeit und Zähigkeit beim Schweißen mit hoher Wärmezufuhr auf, und es ist schwierig, das Unterpulverschweißen zum hocheffizienten Schweißen von Strukturteilen anzuwenden. Die chemische Hauptzusammensetzung von NSSC2120 ist 21 % Cr-2 % Ni-N. Durch den Ausgleich des Verteilungsverhältnisses wird das Schweißproblem gelöst und kann auf das Schweißen mit hohem Wärmeeintrag angewendet werden.
Aus dem Vergleich der Korrosionsbeständigkeit von NSSC2120-Edelstahl, anderen Duplexstählen und austenitischen Stählen im künstlichen Meerwasser-CCT-Test geht hervor, dass NSSC2120 die gleiche Lochfraßkorrosionsbeständigkeit wie TY304 aufweist. Darüber hinaus ist die Spannungsrisskorrosionsbeständigkeit aufgrund der Mischstruktur und der hohen Festigkeit von Dualphasenstahl besser als die von TY304.
3. Anwendung in einer Meerwasserentsalzungsanlage
Basierend auf den Eigenschaften des NSSC2120-Edelstahls wurden seine Eigenschaften als Material für Meerwasserentsalzungsanlagen bewertet. Das Ergebnis ist, dass er in Katars größter Meerwasserentsalzungsanlage verwendet werden kann. Die Meerwasserentsalzungsanlage verwendet insgesamt 3200 Tonnen Duplex-Edelstahl, davon 700 Tonnen NSSC2120. Da es die Schweißbarkeit erheblich verbessern kann, kann es S32101 ersetzen. Zukünftig kann NSSC2120 für den Einsatz in großen Entsalzungsanlagen im Nahen Osten erweitert werden.
4. Anwendung in anderen Branchen
NSSC2120 wird zunehmend auch in anderen Branchen eingesetzt. Die japanische Schiffbauindustrie hat bei der Herstellung von Offshore-Tankschiffen häufig NSSC2120 anstelle von TY304 und beschichteten Kohlenstoffstahlplatten verwendet, was nicht nur Korrosionsbeständigkeit gewährleistet, sondern auch eine gute Bearbeitbarkeit und Schweißbarkeit aufweist und auch die Wartung während der Navigation vereinfachen kann.
Zukünftig kann NSSC2120 auf Hochseetankschiffe angewendet werden. Darüber hinaus kann NSSC2120 auch in Reservoirtoren und Wasseraufbereitungsanlagen eingesetzt werden. Die vom großen Erdbeben und Tsunami in Ostjapan betroffene Infrastruktur entlang der Nordostküste Japans wurde schwer beschädigt und es gibt viele Tore und Wasseraufbereitungsanlagen, die mittel- bis langfristig gewartet und wieder aufgebaut werden müssen.
Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Co., Ltd. hat bei der New Technology Information Agency des Ministeriums für Land, Infrastruktur, Verkehr und Tourismus die technische Registrierung von hochfestem, niedriglegiertem Dualphasenstahl beantragt, um die Registrierung zu beschleunigen Anwendung beim Bau öffentlicher Infrastrukturprojekte wie Tore, Stauseen und Deichanlagen, die neue Technologien nutzen.
5. Fazit
Da NSSC2120 in einer kohlenstoffarmen Umgebung die gleichen Korrosionsbeständigkeits- und hohen Festigkeitsvorteile wie TY304 aufweist, wird davon ausgegangen, dass es in Zukunft nicht nur in Energieanlagen, sondern auch in anderen Branchen eingesetzt werden kann. In der Bauindustrie hat NSSC2120 den Vorteil, dass es leicht und wartungsfrei ist und daher die bisherigen Strukturteile und Zubehörteile aus verzinktem Stahl ersetzen kann.
Da die der Zugspannung entsprechenden elastoplastischen Eigenschaften näher an Kohlenstoffstahl liegen als an gewöhnlichem Austenit, kann er in Zukunft als Strukturbauteil verwendet werden. Kürzlich wurde Edelstahl NSSC2120 verwendet, um verzinkte Stahlbleche in Stahl für großformatige Solarstents zu ersetzen. Zusätzlich zu seinen wartungsfreien Funktionen bietet NSSC2120 auch die Vorteile des geringen Gewichts und der Kostenreduzierung, was der Hauptgrund für seine Einführung ist.
Mit der kontinuierlichen Erweiterung des Anwendungsbereichs von NSSC2120-Edelstahl haben sich die Produkte von den ursprünglichen dicken Blechprodukten auf dünne Blech- und Stabdrahtprodukte ausgeweitet. Darüber hinaus haben wir im Hinblick auf die Komponentenproduktion in Zusammenarbeit mit verbundenen Unternehmen eine Vielzahl von Sekundärverarbeitungsprodukten wie geschweißte Rohre, Verbindungen, Profilstähle, Gussteile und Schmiedeteile vorbereitet, um den unterschiedlichen Bedürfnissen der Anwender gerecht zu werden.