Sviluppo e applicazione di piastre resistenti all'usura per impianti di desalinizzazione dell'acqua di mare
1. Piastra antiusura per dispositivo di desalinizzazione dell'acqua di mare
I materiali metallici utilizzati in un dispositivo di dissalazione flash multistadio in grado di dissalare efficacemente l'acqua di mare in grandi quantità sono mostrati nella Tabella 1. In base alla concentrazione di sale e alle condizioni di temperatura del processo di dissalazione dell'acqua di mare, vengono combinate piastre resistenti all'usura con diversa resistenza alla corrosione. Nella lamiera antiusura del sistema austenitico viene utilizzata la lamiera 316L con elevata resistenza alla vaiolatura, mentre nelle parti con elevata concentrazione di sale e ambiente con grave corrosione viene utilizzata la lamiera antiusura bifase. Le caratteristiche della lamiera antiusura bifase sono che, dal punto di vista della composizione del metallo, la sua resistenza alle cricche da tensocorrosione causate dagli ioni cloruro è più forte di quella della lamiera antiusura del sistema austenitico, ma la sua resistenza alla corrosione varia con la quantità aggiunta di leghe efficaci resistenti alla corrosione come Ni e Mo. Rispetto allo standard per piastre resistenti all'usura bifase ASTMS31803 (22%Cr-5%Ni-3%Mo), l'acciaio un grado come S32101 (21%Cr-1,5%Ni-N) con meno elementi di lega è chiamato acciaio a doppia fase bassolegato.
2. Sviluppo e caratteristiche della lamiera resistente all'usura
L'avvento dell'acciaio bifase bassolegato con un'aggiunta minima di metalli preziosi come Ni e Mo ha ulteriormente ampliato il campo di applicazione delle piastre bifase resistenti all'usura. L'acciaio duplex bassolegato presenta tre vantaggi: (1) la resistenza alla corrosione è la stessa di quella delle normali piastre austenitiche resistenti all'usura utilizzate in ambienti a medio sale; ② Il costo della lega è basso, la variazione di prezzo è ridotta; (3) Il limite di snervamento è circa il doppio di quello dello stesso acciaio austenitico, quindi l'acciaio bifase bassolegato può essere espanso come acciaio bifase economico per sostituire la normale piastra austenitica resistente all'usura. Tuttavia, in passato, l'acciaio duplex bassolegato rappresentato da S32101 presentava il problema della scarsa resistenza alla corrosione e tenacità durante la saldatura ad alta energia di linea, quindi è difficile applicare il metodo di saldatura ad arco sommerso per la saldatura efficiente di parti strutturali. La composizione chimica principale della piastra resistente all'usura è 21%Cr-2%Ni-N, che risolve il problema della saldatura bilanciando il rapporto di composizione e può essere applicata alla saldatura energetica su larga linea.
Secondo il confronto della resistenza alla corrosione della lamiera di acciaio resistente all'usura, di altro acciaio bifase e dell'acciaio del sistema austenitico nel test CCT con acqua di mare artificiale, la lamiera resistente all'usura ha la stessa resistenza alla vaiolatura di TY304. Inoltre, in termini di resistenza alla tensocorrosione, grazie alla struttura mista e all'elevata resistenza dell'acciaio a doppia fase, la sua resistenza alla tensocorrosione è migliore di TY304.
3, l'applicazione di attrezzature per la desalinizzazione dell'acqua di mare
In base alle caratteristiche della lamiera resistente all'usura, sono state valutate le sue proprietà come materiale per gli impianti di desalinizzazione e il risultato è stato che potrebbe essere utilizzata nel più grande impianto di desalinizzazione del Qatar. Nel dispositivo di desalinizzazione viene utilizzata una piastra resistente all'usura bifase da 3200 t, di cui 700 t sono piastre resistenti all'usura. Poiché può migliorare notevolmente l'operabilità della saldatura, può sostituire S32101. In futuro, le piastre resistenti all’usura potranno essere estese agli impianti di desalinizzazione su larga scala in Medio Oriente.
4. Applicazioni in altri settori
Le piastre resistenti all'usura hanno iniziato ad essere ampiamente utilizzate in altri settori. L'industria della costruzione navale giapponese ha utilizzato un gran numero di piastre resistenti all'usura nella produzione di navi cisterna offshore, sostituendo TY304 e piastre di acciaio al carbonio rivestite, che non solo garantiscono resistenza alla corrosione, ma hanno anche una buona lavorabilità e saldabilità e possono anche semplificare la manutenzione in navigazione. In futuro, le lamiere resistenti all'usura potranno essere estese alle petroliere oceaniche. Inoltre, le piastre resistenti all'usura possono essere utilizzate anche nelle chiuse dei serbatoi e nelle apparecchiature per il trattamento dell'acqua. A causa del terremoto e dello tsunami del Grande Giappone orientale, le infrastrutture della costa nord-orientale del Giappone sono state gravemente danneggiate e molte chiuse e apparecchiature per il trattamento delle acque necessitano di manutenzione e ricostruzione a medio e lungo termine.
Nippon Steel ha richiesto la registrazione tecnica dell'acciaio bifase alto-resistenziale bassolegato alla New Technology Intelligence Agency del Ministero giapponese del territorio, delle infrastrutture e dei trasporti per accelerarne l'applicazione nella costruzione di progetti di infrastrutture pubbliche come cancelli, serbatoi e strutture di dighe con nuove tecnologie.
5. Riepilogo
Poiché la piastra resistente all'usura presenta gli stessi vantaggi di resistenza alla corrosione ed elevata resistenza della TY304 in un ambiente a basso contenuto di carbonio, si stima che non solo potrà essere applicata in futuro alle apparecchiature energetiche, ma potrà anche essere ampiamente utilizzata in altri industrie. Nel settore edile, le piastre resistenti all'usura presentano i vantaggi di essere leggere e non richiedono manutenzione, quindi possono sostituire le parti strutturali e gli accessori che in passato utilizzavano l'acciaio zincato. Poiché le proprietà elastico-plastiche corrispondenti allo stress di trazione sono più vicine a quelle dell'acciaio al carbonio rispetto all'austenite ordinaria, in futuro potrà essere ampliata come parte strutturale. Recentemente sono state utilizzate piastre resistenti all'usura al posto dell'acciaio zincato per le staffe solari di grandi dimensioni. Oltre alle caratteristiche di una piastra antiusura esente da manutenzione, presenta anche i vantaggi di leggerezza e riduzione dei costi, che è il motivo principale della sua adozione.
