Быть в струе
|
ЖУРНАЛ ПОСВЯЩЕН НИКЕЛЮ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЮ
|
 |
|
Согласно прогнозам, производительность всех ОПРЕСНИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК В МИРЕ, в настоящее время равная 31
млн куб. м в сутки, к 2015 г. вырастет до 62 млн. куб. м. |
 |
|
Считается, что к 2015 г. с увеличением количества всех опреснительных установок в мире в два раза, их
стоимость будет равна 95 млрд долларов США. |
 |
|
На сегодняшний день на Ближнем Востоке НАСЧИТЫВАЕТСЯ ОКОЛО 7000 ОПРЕСНИТЕЛЬНЫХ станций. Суточная
производительность каждой превышает 100 куб. м пресной воды. |
 |
|
Используемые на опреснительных станциях ТРУБЫ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ как правило производятся из нержавеющей
стали S32750, содержащей 7% никеля. |
 |
|
НАСОСЫ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ также производятся из никелесодержащей нержавеющей стали. |
 |
|
СПРОС НА нержавеющую сталь с высоким содержанием никеля на опреснительных станциях, использующих такой
процесс, как обратный осмос, несомненно увеличится. |
 |
|
ЭТИ ТРУБЫ произведены из нержавеющей стали S34565, содержащей 17% никеля. |
|
日本語 |
Взгляд на будущее пресной воды
Д-р Джерри Крофорд (Gerry Crawford)
Журнал «Никель», ноябрь 2005 -- Сложный промышленный процесс получения пресной питьевой воды из соленой в настоящее время используется по крайней мере в 120 странах мира.
Необходимость опреснения солоноватых и морских вод продолжает возрастать по мере увеличения народонаселения в засушливых регионах, а также на островах с недостаточным количеством или иссякаемыми источниками пресной воды.
На Всемирном конгрессе по опреснению и рециркуляции воды, проведенном в 2005 г. Международной Ассоциацией по Опреснению (IDA), выступил Х. И. Абдулла аль Хуссейн, Министр по вопросам воды и электричества Королевства Саудовская Аравия. Лейтмотивом его выступления было обращение, подчеркивающее важность опреснения и рационального использования водных ресурсов для удовлетворения растущей потребности в чистой питьевой воде. Только 0,01% всех водных запасов земли относится к возобновляемым и может употребляться без риска для здоровья. Мировые затраты на здравоохранение, связанные с употреблением небезопасной для здоровья питьевой воды, оцениваются в 300 млрд долларов в год. С 1955 г. рост народонаселения, загрязнение окружающей среды и изменения в климате земли снизили количество питьевой воды, приходящейся на одного человека, более чем на 50%. Эти тенденции привели к тому, что индустрия опреснения воды в настоящее время испытывает быстрый рост. Согласно прогнозам, производительность всех опреснительных установок в мире, которая в настоящее время равна 31 млн куб. м в сутки, к 2015 г. вырастет до 62 млн, а их стоимость будет равна 95 млрд долларов.
На сегодняшний день в мире насчитывается около 13600 наземных станций. Суточная производительность каждой равна или даже превышает 100 куб. м пресной воды. Половина этих опреснительных станций расположена на Ближнем Востоке, около 20% находится в Северной и Южной Америке, 13% - в Европе и 12% - в Азии.
Существует пять промышленных процессов опреснения соленых вод, из которых два наиболее
распространены.
Это - дистилляция путем многоступенчатого мгновенного вскипания (multi-stage flash distillation - MSF) и
обратный осмос (reverse osmosis - RO). Оба процесса используют никелесодержащие материалы из-за их высокой
прочности и сопротивляемости коррозии.
Во всем мире миллионы долларов инвестируются в увеличение опреснительных мощностей, поэтому можно с уверенностью сказать, что спрос на высоколегированные никелевые стали в этом важном секторе будет расти.
Никелесодержащие дуплексные, супердуплексные и супераустенитные нержавеющие стали получают предпочтение из-за своей коррозионной сверхстойкости и большей прочности. Стандартные нержавеющие стали S31603 и S31703, а также купроникелевые сплавы, которые в настоящее время остаются основными используемыми в процессе опреснения материалами (по крайней мере при более низких температурах и концентрации хлоридов), просто не могут обеспечить требуемую надежность.
Хотя себестоимость единицы продукции более высоколегированных никелевых сплавoв и выше, прочность этих сплавов позволяет уменьшить толщину изделий, тем самым до такой степени снижая их вес и стоимость, что эти сплавы могут соперничать с существующими альтернативами. Это стновится все более важным, так как расчетный ресурс новых более крупных опреснительных станций растет и сейчас в среднем превышает 40 лет.
Выступая на конференции, проведенной в апреле 2005 года компанией «НАСИ Интернешнл» (NACE International), являющейся лидером в области технологий борьбы с коррозией, Вильгельм Шляйх (Wilhelm Schleich) рассмотрел свойства медно-никелевого сплава C70600 и изложил возможности его применения на предприятиях, работающих с морской водой. Он сообщил, что вот уже на протяжении нескольких десятилетий тысячи тонн сплава C70600 используются в качестве материала для труб, предназначенных для подачи морской воды. Его самое замечательное качество – это сопротивляемость обрастанию морскими организмами, а также стойкость к эрозии и коррозионному растрескиванию. Однако Шляйх признал, что хотя C70600 и остается основным материалом, из которого изготавливаются трубы для морской воды, он тем не менее восприимчив к эрозии и электрохимической коррозии, но, он подчеркнул, эту восприимчивость можно устранить на проектной стадии.
В 2004 компания «Оутокумпу» (Outokumpu), ранее называвшаяся «Авеста Поларит АБ» (Avesta
Polarit AB), опубликовала два информационных листка с перечнем сплавов никеля, использующихся для
опреснения.
Для опреснительных станций типа MSF она рекомендует:
- конденсатные штуцеры (как правило из титанового или медно-никелевого сплавов) - S31254, S32750 и S32654;
- радиаторные трубы для солевого раствора и трубные листы – S32654;
- корпуса камер мгновенного вскипания – S32205 (не требует окраски, снижает эксплуатационные расходы) и S31254, S32654 (поверхности уплотнения, фланцевые соединения);
- для стадий ниcходящего потока раствора – S32205.
Для опреснительных станций типа RO она рекомендует:
- насосы высокого давления – S31254, S32750 (для высокого содержания хлоридов) и S32205 (для низкого содержания хлоридов);
-
трубы высокого давления – S32750
Полезные характеристики различных марок нержавеющей стали в нисходящем порядке предпочтительности приведен в двух статьях Яна Олссона и др. (Jan Olsson) из «Авеста Поларит АБ», изданных «НАСИ Интернешнл» в 2003 г.: S31603, S31703, S32205, N08904, S31254, S32750.
Авторы приходят к следующим заключениям:
- S31603 и S31703 не должны использоваться, если подаваемый раствор не деаэрирован;
- S32205 и N08904 предпочтительнее, чем S31603 и S31703, но также могут подвергаться коррозии;
- Для труб высокого давления необходимы супердуплексные и супераустенитные шестипроцентные молибденовые сплавы;
- Сварные трубы могут быть дешевле бесшовных;
-
Супердуплексный сплав S32750 может позволить уменьшить толщину, вес и стоимость изделий
Вторая статья Яна Олссона и др., посвященная камерам типа MSF, сделанным из твердой дуплексной нержавеющей стали, рассматривает проблемы коррозии материалов, из которых изготавливаются испарители на станциях типа MSF, от мягких низкоуглеродистых сталей и до различных эпоксидных покрытий, металлической облицовки и футеровки нержавеющими бронированными плитами. Предпочтительной альтернативой является корпус испарителя, изготовленный из твердой дуплексной аустенитно-ферритной нержавеющей стали S32205.
Высокая прочность S32205 позволила использовать более тонкие и легкие баки (почти на 30% тоньше и легче,
чем S31603 при конкурентоспособной цене) на опреснительной станции типа MSF в Ливии, производительность
которой
- 16 тыс. куб. м в сутки. Это было первое производственное применение сплава S32205 в испарительных баках
после того, как с предложением использовать для этого твердую дуплексную нержавеющую сталь выступили в 1993
г. Грос (Groth) и Олссон на конференции в Иокогаме, Япония.
На Всемирном конгрессе по опреснению и рециркуляции воды, проведенном в 2005 г. Международной Ассоциацией по Опреснению (IDA), «Оутокумпу» объявила о решении остановиться на конструкции «Двойной дуплекс» на узлах «Тавила Б» (Taweelah B) и Джебел Алил (Jebel Alil). Нижняя часть испарителей на этих станциях, подвергающаяся воздействию деаэрированной морской воды, будет изготовлена из дуплексной нержавеющей стали S32205, а верхняя часть, подверженная воздействию менее агрессивного конденсата, – из тонкой дуплексной нержавеющей стали S32101.
Супераустенитный шестипроцентный молибденовый сплав N08367, включающий 24% никеля и 20% хрома, широко применялся при морской транспортировке. Но в 2003 г. Грабб (Grubb) и Джерлок (Gerlock) представили на конференции «НАСИ» статью, описывающую применение этого сплава в опреснителях морской воды как RO, так и MSF типа. Этот сплав был выбран как конкурентоспособная альтернатива более традиционным медным сплавам, имеющая определенные преимущества, включая высокую теплопроводность, но страдающая от эрозионной коррозии оборудования, подвергающегося воздействию потоков жидкости, особенно в присутствии загрязняющих агентов, таких как сульфиды и амиды.
N08367 дороже медно-никелевых сплавов, тем не менее он способен конкурировать с ними, так как его
можно использовать в более тонких частях оборудования, что приведет к снижению веса и стоимости. За последние
годы этот сплав был оговорен в спецификации для нескольких опреснительных станций, в том числе для такой
важной системы, как трубопровод для предварительной очистки воды для самой большой в западном полушарии
станции типа RO в Тринидаде в 2002 г. Ее проектная мощность
– 109 тыс. куб. м в сутки.
В 2003 г. Фрэнсис (Francis) и Бирн (Byrne) отметили, что обработанный сплав
S32760, содержащий 7% никеля, 25% хрома и 3.5% молибдена, использовался в самых различных
компонентах систем, работающих с морской водой, еще с середины 1980-х. Однако, в системах охлаждения морской
воды и воды, используемой для тушения пожаров, наблюдались различные неполадки, большинство из которых
связано с коррозией на швах. Эти проблемы были решены разработкой «одобренных и аттестованных сварочных
операций» во избежание формирования сигма-фазы на
швах – указывают авторы в своем докладе на конференции «НАСИ» (формирование сигма-фазы вызывает большое
местное снижение коррозионной стойкости). В результате, теперь в трубопроводах для станций типа RO и прочих
компонентах, включая заборные устройства морской воды для станций типа MSF, широко применяется S32760.
Статья, опубликованная в настоящем журнале в 2001 г., описывала применение S34565 для тонкостенных, сваренных методом лазерной сварки труб из аустенитной нержавеющей стали, предназначенных для камеры испарителя рекуперационного отдела станций типа MSF в качестве экономической альтернативы медно-никелевому сплаву 90/10. Сплав S34565 содержит: 17% никеля, 24% хрома и 4% молибдена.
Эта статья была основана на докладе Фелтона, Олдфилда, Пита и др. (Felton, Oldfield, Peet, et al.), представленном на конференции «НАСИ» в 2001 г. Они отметили, что электрохимическая коррозия имела место на некоторых швах между трубами и трубными решетками, и что необходимо вести дальнейшие разработки для выявления материалов, пригодных для изготовления трубных решеток.
В 2002 г. те же авторы в другом докладе на конференции «НАСИ» пришли к заключению, что наиболее подходящим материалом для трубных решеток является сплав S34565.
Данный материал не является всеохватывающим обзором всех последних достижений в области никелесодержащих сплавов. Он останавливается лишь на самых значительных из них и подтверждает, что никелесодержащие сплавы важны для сложного промышленного процесса опреснения морской воды, и потребность в них постоянно возрастает.
Д-р Джерри Крофорд - консультант Института никеля из Торонто. Д-р Джим Фриц, консультант Института
никеля из Питтсбурга, также внес ценный вклад в данную статью.
ФОТОГРАФИИ ПРЕДОСТАВЛЕНЫ: Институт никеля
 Following, is a list of NACE technical papers (including reference numbers) that were used to compile
the above article. All of these papers are available from NACE
International. |
