全球多达40%的人口受到饮用水缺乏的影响。除了饮用水安全,所有国家还都需要农业用淡水。而世界水储量的大部分是盐咸水,并不适合人类使用。
对海水进行脱盐处理是一项成熟技术。今天,为应对逐步增长的全球人口,这一技术正获得快速发展。镍合金和含镍高合金化不锈钢正起到关键作用。这些合金具有合适的性能组合,可以耐受脱盐工厂广泛存在的极端腐蚀性条件。
脱盐驱动力
现代脱盐工厂的运行靠的是对海水进行蒸馏或反渗透处理。在热蒸馏工厂,对海水进行加热蒸发,生产出清洁、可安全饮用的蒸馏水。最常用的技术是多级闪蒸(MSF)或多效蒸馏(MED)。在反渗透(RO)工厂,要使用高压水泵驱动海水穿过一层膜,膜只允许清洁的脱盐水通过,而将海水中的溶解盐分阻挡住。使用这两种脱盐技术建设的工厂,都需要使用具有高强度和优异性能的材料。
合金承受压力、应对挑战
老的海水蒸发工厂广泛使用铜镍合金,如90Cu-10Ni(UNS C70600) 和 70Cu-30Ni(C71500)来制作脱盐工厂中的很多部件。当前,世界上规模更大的RO工厂的运营要求建造材料能在高压和腐蚀性海水中保持40年以上的良好运行。它们在运行时,海水压力可达90巴,温度高达40℃,还有生物污染和添加的高达30ppm的氯。在这种工况下,标准奥氏体和双相不锈钢已经会出现一些局部腐蚀,在高压海水管道法兰处还出现了缝隙腐蚀。为解决这一问题,现代RO工厂采用含镍超级奥氏体和超级双相不锈钢建造。6Mo系合金(如N08367 和S31254)及超级双相系的(S32750 和S32760)制造的管道和加工部件使用寿命长,广泛适用脱盐工厂的各种环境。超级双相合金的耐蚀性与6Mo超级奥氏体不锈钢相似,但双相合金具有强度更高和耐疲劳性得到改善的优点,这使其成为制造高压海水供应管道和盐咸水水泵的更为优化的材料。这些高合金不锈钢正被广泛应用于世界各地的RO脱盐工厂,为减少将来的水资源缺乏而努力。