海水淡化工程中不锈钢的应用

海洋是人类饮用水的主要来源之一。

水资源是人类的宝贵资源。在世界许多地区，由于人口膨胀，耗水量增加，淡水资源不断减少，水资源短缺问题日益突出。据预测，19世纪会争煤，20世纪会争油，21世纪会争水。2/3的地球表面被水覆盖，但是97%的水储备是海水和苦咸水，为了利用海水必须经过淡化，所以海水淡化就出现并迅速发展。但目前全球只有1%的饮用水是通过海水淡化获得的。全世界已有超过120个国家建立了超过12500个脱盐工厂。全世界47%的脱盐产能集中在中东地区。因为全世界有超过四分之一的人口生活在离海岸线25km以内，所以海水将是饮用水的最主要来源之一。

不锈钢海水淡化的选择方法主要有两种：热法和膜法。热法制备包括多段闪蒸(MSF)和多效蒸馏(MED)。膜分离包括重复渗透(RO)和电渗析/重复电渗析(ED/EDR)。因为不锈钢具有耐腐蚀的特点，所以被用于各种淡化工程中。

一切淡化方法均采用同一程序。被引进的海水被分成两部分，一部分进行处理，一部分进行浓缩。海水中盐浓度降低，浓缩后的海水盐度明显提高；脱盐工艺所用的设备材料必须具有耐腐蚀性能。其材料选择和设计原则取决于使用材料的环境。因为不锈钢具有良好的耐腐蚀性能，所以是理想的材料。

选择的不锈钢品种有两百多种，只有部分品种可用于海水淡化工程。用于海水淡化工程的不锈钢对其在复杂环境中的耐蚀性能提出了更高的要求。316L,317L奥氏体不锈钢是生产海水淡化设备的主要原料。在海洋环境中，316L能抵抗腐蚀，但长时间浸泡在海水中会发生点蚀和裂缝腐蚀。

不锈钢用于处理热浓缩海水的脱盐设备，在含氯离子环境中会发生点蚀，这一点值得注意。虽然高温海水缺氧降低了点腐蚀倾向，316L不锈钢是传统的蒸发器材料，但大多数现代多级闪蒸海水淡化装置不使用316L不锈钢，而大多数海水淡化设备制造商开始使用双相不锈钢作为替代材料。

双相型不锈钢因其优良的抗腐蚀性能，尤其是抗应力腐蚀性能，逐渐成为海水淡化用不锈钢中的重要材料。应力腐蚀开裂是材料在一定温度、腐蚀环境、拉应力存在的条件下发生的一种腐蚀形式，导致材料在腐蚀过程中突然失效。双相型不锈钢比奥氏体不锈钢强度高一倍，尤其是其优良的机械性能，可降低材料成本。双相钢还是优良的工程材料？目前已将2205双相不锈钢应用于多段闪蒸海水淡化装置的蒸发器外壳。利比亚梅利塔海海水淡化厂于2004年建成，阿尔及利亚斯基达海海水淡化厂于2005年建成，均为2205双相不锈钢。

FISIA在意大利的工厂生产海水淡化设备，采用双相不锈钢作为工程材料。建筑案例是阿布扎比TaweelahB扩建项目、迪拜JebelAliL项目和卡塔尔RasAbuFontas项目。该项目采用了“全双相”的设计理念，2205双相不锈钢适用于恶劣的环境，节能型双相不锈钢适用于腐蚀较小的环境。节能型双相不锈钢是一种经济型双相不锈钢，与2205双相不锈钢相比，它的镍和钼含量较低。耐蚀性接近于316L。节约型双相不锈钢由于具有较高的机械性能，相对于奥氏体不锈钢，可降低设备自重50%，从而节省成本35%~40%。

在多效蒸馏(MED)脱盐装置(见图1)中，“全双相”的概念已经得到应用，Sidem在阿联酋的Sharjah工厂首次使用了2205和2304双相不锈钢。来自27个正在使用中的海水重复渗透法淡化厂的试验数据证明：如果高压管材选用了316L和317L，它们都不具有足够的耐蚀性，就会有腐蚀的危险。即使是2205双相不锈钢和904L高级合金，也不足以满足这类设备的使用条件。但在采用S31254超级奥氏体不锈钢的30座重复渗透海水淡化装置中，没有发现以高盐度海水为原料的某些淡化厂存在腐蚀。