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海水淡化工程中管道材料選用
2017-09-08 12:51:32 來源:
海水淡化工程中管道材料選用浙江米勒潔凈設備科技有限公司
摘要:在近些年來,海水淡化項目在沿海城市中得到了陸續的應用。在海水淡化工程項目的施工過程中,管道材料的選用是十分重要的,國內外對耐海水腐蝕材料進行大量的研究以及開發,可供選用材料有很多,怎樣結合不同工藝、不同條件、市場供貨情況,選擇性價比較優的管道材料是海水淡化工程中的首要任務。下面就對海水淡化工程的管道材料選用進行分析,希望可供相關從業者的參考借鑒。
關鍵詞:海水淡化工程;管道施工;材料選用前言:所謂海水淡化,其實是從海水中提取淡水的一項復雜而艱難的技術。反過來講,海水淡化過程也可以被看做是一個“海水濃縮”的過程。在現階段,低溫多效蒸發以及反滲透海水淡化技術在沿海城市得到了廣泛的應用,本文就結合了海水腐蝕的因素以及海水中常用的防腐蝕性材料選擇的基礎上,針對了海水淡化工程中管道材料選用的原則進行了簡要的論述。
一、影響海水腐蝕的原因
海水是一種復雜地天然平衡體系,是腐蝕性電解質溶液,有著較高的鹽量、導電性、生物活性,所以,海水有著較強地腐蝕性,然而腐蝕性的過程及其現象都是十分復雜的。金屬在不同區域的海水環境中其腐蝕的規律也是有所不同,在不同因素的多重作用下,表現了腐蝕特征也各不相同。中國科學院金屬研究所經過了已取得的腐蝕數據進行了數學建模,研究海水環境因素對碳鋼以及低合金鋼的影響,表明了海水中的電化學反應的陰極過程通常受氧擴散速度控制,供氧十分充分,腐蝕的速度則快,海水是含鹽量較高的電解質溶液,C1-是活性陰離子,C1-濃度增加則其金屬陽也極溶解反應的交換電流密度增加,使得了鈍化的膜受到了局部的破壞,發生了孔蝕、縫隙腐蝕等局部的腐蝕。海水的PH值呈現出了弱堿性的時候,對金屬氧化物保護膜的破壞性不大,因而降低海水腐蝕性。
二、耐海水腐蝕材料
耐海水腐蝕材料主要有銅合金、鈦合金、特種不銹鋼以及塑料等。
1.銅合金
銅合金通常都是作為清潔海水中冷卻器管子的材料,主要有海軍銅以及鋁黃銅等,表面形成了一層氧化亞銅保護,進而提升了銅管耐腐蝕性,銅管主要是產生沖蝕與沉積腐蝕的現象,所以工程中常用采取定期注入硫酸亞鐵鍍鋅的方法進行減緩了腐蝕。
2.鈦合金
鈦合金在海洋大氣以及海水環境中有著優異的耐腐蝕性能,其主要是因為鈦自身就有其穩定的鈍化膜。鈦合金的耐濕氯氣以及氯化物溶液的腐蝕性也十分優良,使用了溫度小于110℃不會發生腐蝕或是吸氫,但是其價格相對較為昂貴。
3.碳鋼以及低合金鋼
采用了防腐涂層,選用了普通碳鋼是經濟合理的,其使用的壽命長短取決于防腐層的附著力以及涂裝的施工質量。在20世紀的90年代,低合金鋼就開始得到了廣泛的使用。
4.不銹鋼
按照相關文獻報道,不銹鋼在海水侵泡試驗之后其耐海水腐蝕性的優勢順序與其腐蝕電位正負順序一致。鈍化能力強的不銹鋼在海水中的腐蝕電位趨于穩定的時間較長,穩態電位較正,其耐腐蝕性較好,按照在海水中抗點蝕系數來行亮了不銹鋼耐局部腐蝕的能力。
5.塑料材料
聚乙烯化學性質十分穩定,耐海水侵蝕,無電化學腐蝕。
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鋼骨架增加聚乙烯塑料復合管式以高密度聚乙烯為基材,以氬弧對接焊多孔薄壁鋼管,點焊優質低碳絲網或簾子線的混合線束編織網為增強層,在自動控制生產線上把骨架與基體連續擠出,均勻的復合在一起,而加工成新型雙面腐蝕壓力管道。
除此之外,碳鋼襯聚乙烯復合管同樣適合海水輸送,鋼管襯塑就是把塑料管擠出成型并外涂粘結層后套入了鋼管內與鋼管一起加熱,加壓并且冷卻定型,把塑料管與鋼管牢固復合在一起。另外的一種加工工藝是在一定加熱溫度下用探頭噴涂塑料至鋼管的內壁。玻璃鋼也是一種塑料,玻璃鋼夾砂管是一種新型復合管材,所用的原材料是不飽和聚脂及玻璃纖維經過一定工藝制作而成的,不僅耐海水腐蝕性較好,其耐壓強度也極高,逐漸的應用到海水管道中。
三、對海水淡化工程不銹鋼管道材料的選擇
不銹鋼有兩百多種,僅有部分品種可以用在海水淡化工程。海水淡化工程所用的不銹鋼要求其在各種復雜環境下的良好耐腐蝕性。奧氏體不銹鋼316L和317是制造海水淡化設備*主要的材料。316L可以經受住海洋環境下的腐蝕,但是長期浸在海水中會出現點蝕和縫隙腐蝕。
在處理熱濃縮海水的海水淡化設備中使用的不銹鋼,其在含氯離子環境下的點蝕是非常值得注意的。盡管熱海水缺氧降低了點腐蝕的趨勢,且316L不銹鋼是蒸發器的傳統材料,但是大多現代多級閃蒸海水淡化裝置(MSF)不使用316L不銹鋼,而大多海水淡化設備生產商開始采用雙相不銹鋼作為替代材料。
雙相不銹鋼之所以逐漸成為海水淡化用不銹鋼重要的一類材料,是由于它具有優異的耐蝕性,特別是耐應力腐蝕開裂。應力腐蝕開裂是在一定溫度下,材料在腐蝕環境下,有拉應力存在的條件下造成材料突然失效的一種腐蝕方式。雙相不銹鋼的強度是奧氏體不銹鋼的兩倍,特別是其優異的力學性能可以降低材料成本。雙相不銹鋼還是優異的工程材料。2205雙相不銹鋼已經應用于多級閃蒸(MSF)海水淡化裝置蒸發器的外殼。建于2004年的利比亞Melittah海水淡化廠和建于2005年的阿爾及利亞Skikda海水淡化廠均采用了2205雙相不銹鋼。
意大利生產海水淡化設備的工廠FISIA采用雙相不銹鋼作為工程材料。施工案例為阿布扎比的Taweelah B擴建工程、迪拜的Jebel Ali L工程和卡塔爾的Ras Abu Fontas工程。這些工程采用“全雙相”的理念,2205雙相不銹鋼用于苛刻的環境下,節約型雙相不銹鋼用于稍弱的腐蝕環境。節約型雙相不銹鋼是一種經濟型雙相不銹鋼,其相對于2205雙相不銹鋼具有較低的鎳、鉬含量。耐腐蝕性能與316L相近。由于其高的力學性能,節約型雙相不銹鋼相對于奧氏體不銹鋼可以減輕50%的設備自重,從而節約35%~40%的成本。
四、氧氣管道材料的選擇
氧氣管道材料可根據G B 50030的標準來進行選擇和設計,根據使用溫度的不同選用相應的材料,使用溫度小于二百攝氏度可選擇304,304「標準的不銹鋼作為管道材料,使用溫度大于二百攝氏度管道材料可選擇incone1600。氧氣管道中螺栓、螺母*好選用不銹鋼材料,氧氣管道避免使用快開型閥門或快閉型閥門,禁止使用ICJ閥,建議使用全通徑閥門,其中閥門填料可使用膨脹石墨或聚四氟乙烯等物質。氧氣管道的墊片材料可選用鎳金屬環墊、鎳金屬平墊、銅金屬平墊、纏繞式墊片等,氧氣管道及其組成部件需進行脫脂處理,氧氣管道的各端口、各種材料的連接方式是焊接,在與閥門、設備連接時填充材料可為聚四氟乙烯薄膜、水玻璃、一氧化鉛等,禁止使用含有鉛紅的麻絲、棉絲、油脂材料。
五、結語:
總而言之,在海水淡化工程的施工過程中,對其抗腐蝕性管道材料的選用是十分重要的,我們需按照工程施工現場的實際情況,進行有針對性的選擇,進而有效的保證了其工程項目建設質量。
參考文獻:
[1]GB699-2008.優質碳素結構鋼技術條件[S].
[2]GB8163-2008.流體輸送用無縫鋼管[S].
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