最近出版的世界銀行報告《擱淺:氣候變化、水與經濟》預計,在下一個30年裏,全球食品系統對水的需求將增加40%~50%,市政與工業用水將增加50%~70%,而能源領域用水需求將增加85%。報告還表示,16億人口生活在已經缺水的國家,而這一數字在未來的20年間將翻一番。
使用含鎳不鏽鋼減少水滲漏
據估計,亞洲很多城市的水流失量達到全部處理水量的1/3到1/2。這相當於每天6000萬立方米,足夠2.3億人使用。而這並不僅僅發生在亞洲,世界水流失量的一半在歐洲和美國。全世界水務公司的無收益水成本估計爲每年140億美元。而缺水的原因之一要歸咎於運行不良的基礎設施。在大城市和發展中國家尤其如此。管道滲漏是普遍現象,例如在孟買,滲漏率據報道達70%。爲克服滲漏問題,越來越多的主管部門把目光投向了管道置換,以長期阻止水的滲漏。
20世紀80年代前,缺水在東京是件常事,偶爾還要對供水實施配給。作爲城市的供水者,東京水道局對滲漏維修率進行了分析,確定97%的滲漏發生在直徑小於等於50毫米的支管中。在東京,有200萬處這類連接支管,負責將水從主管輸送到建築物內部系統中。歷史上,鉛管是用作支管的首選材料。因爲它柔軟、延展性好、容易加工,特別適合連接從主管到建築物的最後幾米。而一旦鉛管被埋入地表,就會受到各種外力的作用。交通引起的震動和建築施工以及沉降和地震都會使柔軟的鉛管變形、分離、甚至斷裂。
1980年,東京水道局開始主動用316(UNS S31600)含鎳不鏽鋼管更換所有配水支管。1998年,316L(UNS S31603)不鏽鋼波紋管被引入,用於輸水管線,將水從主管輸送到家庭、辦公場所和工廠等用水終端。更換成不鏽鋼管後,供水可靠性得到了提高,滲漏率從1980年的15.4%降至2013年的2.2%,降低了86%。由此,從1994年開始,東京每年減少滲漏1.42億立方米,相當於每天注滿155個標準奧運會泳池,每年節約超過2億美元。每年滲漏維修量由1983年的60000件降至2013年的10000件。由於不鏽鋼具有耐腐蝕性,東京水道局期望其使用壽命可以超過100年。
含鎳合金在脫鹽工廠處處可見
除了飲用水,所有國家還都需要農業用淡水。而世界水儲量的大部分是鹽鹹水,並不適合人類使用。
如何應對呢?對觸手可得的海水進行脫鹽處理是已經使用數十年的一項成熟技術。今天,爲應對逐步增長的全球人口,這一技術正快速發展。其中,鎳合金和含鎳高合金化不鏽鋼正起到關鍵作用。這些合金具有合適的性能組合,可以耐受脫鹽工廠廣泛存在的極端腐蝕性條件。
當前,世界上規模更大的反滲透(RO)工廠的運營要求建造材料能在高壓和腐蝕性海水中保持40年以上的良好運行。它們在運行時,海水壓力可達90巴,溫度高達40攝氏度,還有生物污染和添加的高達30ppm的氯。在這種工況下,標準奧氏體和雙相不鏽鋼出現局部腐蝕,在高壓海水管道法蘭處還出現了縫隙腐蝕。
爲解決這一問題,現代RO工廠採用含鎳超級奧氏體和超級雙相不鏽鋼建造。6Mo系合金(如N08367和S31254)及超級雙相系(S32750和S32760)制造的管道和加工部件使用壽命長,廣泛適用脫鹽工廠的各種環境。
超級雙相合金的耐蝕性與6Mo超級奧氏體不鏽鋼相似,但雙相合金具有強度更高和耐疲勞性得到改善的優點,這使其成爲制造高壓海水供應管道和鹽鹹水水泵的更爲優化的材料。這些高合金不鏽鋼正被廣泛應用於世界各地的RO脫鹽工廠。
用不鏽鋼設備處理污水
到達污水處理廠的污水是一種骯髒的液態混合物,含有食物殘渣、人類糞便、洗滌劑、脂肪、各種油脂及其他廢棄化學品和殘渣。在這裏,污水要經過篩除、沉澱、氧化和分解程序,直至它幹淨到可以排放回自然環境中。含鎳不鏽鋼在這些工廠中發揮的作用越來越大。304(UNS S30400)和316(S31600)不鏽鋼及其各自的低碳類型鋼種是首選材料。面對特別嚴苛的使用環境或要求材料強度更高/需要減薄材料時,就要用到雙相合金2205(S32205)。不鏽鋼是其理想材料,它適合整個處理工藝中的無數種用途,包括篩除、洗滌、壓縮、油脂分離、篩渣和污泥的濃縮脫水等機械設備,以及過濾、臭氧和紫外消毒設備。
(本文由國際鎳協會提供資料整理而成)