不锈钢材料在冶金行业供排水设备中合理使用

介绍了冶金行业污水水质的特征,并分析了不同不锈钢牌号的材质特点,提出了在各类供排水设备中合理使用各种材质不锈钢的建议。

1冶金行业供排水水质特征

目前大型冶金企业用水基本都达到了零排放和水的循环利用的节能环保目标,重复利用的水质成分也就变得较为复杂。生产用水供给炼铁、炼钢、焦化、发电、轧钢等工艺与设备,按照水质情况分为工业净环水和工业浊环水。以本钢为例,工业净环水pH值约为8SS30mg/L,总铁含量0.8mg/L,总硬度≤300mg/L,水温:≤30℃;工业浊环水pH值约为8.5SS100mg/L,总铁含量3mgL,总硬度≤1000mg/L,水温:≤60℃。污水同样来源于炼铁、炼钢、焦化、发电、轧钢等工业污水和厂区生活用水,水质成份十分复杂,而且指标含量不稳定。另外高炉煤气洗涤水含大量瓦斯灰,处理前SS约为3000mgL、处理后SS100mg/L、去除率在98%以上。连轧厂水质特点含油,生产用水含油达5mg/L,回水含油量达到70mg/L,最高时达到100mgL以上。

污水处理厂最终接收的水就是炼铁、炼钢、焦化、发电、轧钢等汇合的污水,由于有在特钢有酸洗工艺,使得在污水处理厂其中一个污水均流池的pH值在2.6-7.6范围变化,其平均值约6,总铁含量37.5mg/L、总硬度350mg/LSS680mgL,另外污水处理厂处理水质氯离子含量偏高,达180mg/L

所以不同的工艺、设备供排水的条件各不相同。而同样的净环系统或浊环系统工作压力及流量不同,设备的使用性能也有不同,都会对材质有不同的要求。

2不锈钢在供排水设备中的应用现状

不锈钢设备、部件应用于供排水系统是很广泛的,也是必要的。但人们常规习惯认为不锈钢就是防腐、防锈。较重要过水设备或部件就要求用不锈钢,至于什么性能的,什么牌号的,却很少去研究及提出要求。供水厂目前不锈钢应用于给排水设备中有:原水及污水自动格栅机的整机或水下部分;双吸离心泵的轴、轴套;多级卧式离心泵的泵轴、平衡鼓或叶轮;大流量潜污泵的泵轴、叶轮;加药系统絮凝剂投加泵(螺杆泵)、石灰乳循环泵(螺杆泵)的转子,定子为NBR;重要阀门、闸板门丝杠;过滤器的过滤柱或过滤网;加药搅拌器的轴和叶片;冷却塔、浓缩机、刮渣机等所有连接件;污水V型滤池等流量配水堰及带式压滤机布料筒和导料板等等均采用了不锈钢。在所使用的不锈钢中,只有极少我们明确了性能和牌号,如多级卧式离心泵的泵轴,因为它的装配精度高,防止轴过热变形,专业厂指定泵轴采用0Cr17Ni7Al耐热不锈钢,平衡鼓、轴套采用1Cr18Ni9Ti,经过五年的使用,设备运行良好,设备维护量小。个别泵轴、丝杠明确采用2Cr13,密封、防护较好的,使用正常,否则也会生锈腐蚀。污水V型滤池等流量配水堰采用0Cr18Ni12Mo2,因为污水处理厂要用液氯消毒,使用耐氯离子材质的不锈钢。

然而,我们还很少形成一种概念,明确在某一种场合就应该选用某一至二种材质,使选材有规律可巡,逐步总结完善选材方法。目前我们有很多场合仅仅提出采用不锈钢,技术协议中也仅写“不锈钢”,而没有标明牌号,仅凭供方保证能使用5年或更长的承诺而相信了对方,往往一、两年没问题没人会再想到5年,而5年的承诺也很难兑现。

3根据治金行业水质特征对不锈钢应用做以分析

应用于冶金企业水系统的设备,按着水质需有耐酸、耐热、耐磨、耐腐蚀等不同要求,我们应该按设备性价比,经济合理地进行选材。不锈钢只是一个总体概念,一般说:能够抵抗空气、蒸汽和水等弱腐蚀性介质腐蚀的钢称为不锈钢。按化学成分可分为铬不锈钢、镍铬不锈钢、铬锰不锈钢等。铬本身是一种耐腐蚀元素,以铬为基础,加入钼可以耐强腐蚀,又称耐酸钢;加入硅、铝可以增加耐热性;加入锰可以增加耐磨性等等,各元素的含量不同也决定了不各性能的强弱。

3.1铬不锈钢-常用的主要牌号有1Cr132Cr133Cr131Cr17等,铬是基体,不锈钢的一个重要指标就是含铬量大于11.7%1Cr132Cr133Cr13含铬量相同,随着含碳量的增加其强度、硬度增加,耐磨性也有所增强,但耐蚀性下降。1Cr132Cr13可用于水压阀门、螺栓、螺母等抗弱腐蚀性介质并承受冲击的零件,3Cr13可用于制作较高硬度和耐磨性的零件。1Cr17可用于制作耐弱酸的零件。

3.2镍铬不锈钢--常用的主要牌号有0Cr18Ni9

1Cr18Ni92Cr18Ni90Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti,人们最熟知的是1Cr18Ni9Ti,也是应用最广的不锈钢。

它的含碳量低,因镍的加入,扩大了奥氏体区而获得单相奥氏体组织,故有很好的耐蚀性及耐热性。

它们的强度、硬度较低,塑性、韧性较好,无磁性(仅此类不锈钢用吸铁石吸不了),此类不锈钢可用于制作低磨损、耐硝酸、冷磷酸、有机酸及盐、碱液腐蚀的设备零件。

3.3由于铬钢中加入钼、硅、铝、锰等又直接称为了耐酸钢、耐热钢、抗氧化钢等,是不锈钢的延伸。它们的特性也是随着含碳量的增多而降低。

4合理推荐使用不锈钢

冶金企业用水水质成份十分复杂,水系统的设备在选用不锈钢时就要视条件而定。前面已经提出了一些应用实例,经过验证有些是成熟的,也有很多是模糊的,本着经济合理的原则,对以下事项加以明确:

4.1自动格栅机在原水中应用,结构件、耙架、耙齿可采用1Cr17,在含酸碱污水中应用可采用1Cr18Ni9,紧固件螺栓、螺母采用0Cr131Cr13

4.2双吸离心泵的轴采用1Cr132Cr13轴套1Cr130Gr18Ni9;叶轮1Gr13Ni

4.3高压多级卧式离心泵的泵轴采用0Cr17Ni7A1、平衡鼓采用1Cr18Ni9Ti、轴套2Cr13

4.4大流量潜污泵(污水处理厂)的泵轴1Cr13

2Cr13、叶轮采用1Cr18Ni12MoTi(耐酸);

4.5加药系统絮凝剂投加泵(螺杆泵)、石灰乳循环泵(螺杆泵)的转子采用3Cr13(耐磨);

4.6重要阀门、闸板门丝杠采用2Cr13

4.7过滤器的过滤柱或过滤网可采用1Cr18Ni91Cr18Ni9Ti

4.8加药搅拌器的轴采用2Cr13和叶片采用3Cr13

4.9污水V型滤池等流量配水堰和阀门采用0Cr18Ni12Mo20Cr18Ni5Mo3Si(含氯离子环境);

4.10带式压滤机布料筒和导料板采用1Cr17

4.11板式换热器采用0Cr18NiSMo3Si(耐热)。

1Cr18Ni9Ti是人们常说的“不锈钢”,使用最广泛,适用于食品、化工、医药、原子能工业等、它们的强度、硬度均很低,应该慎用,特别不要在技术协议中仅标“不锈钢”。

5结论

不锈钢应用于冶金行业水系统设备中固然好,它具有耐蚀性、耐酸性、耐磨性及耐热性等,但是价格却是一般钢材的520倍。选用合理事半功倍,选用不合理就是非常大的浪费。倘若没有针对性只选‘不锈钢’,不提出具体‘牌号’更是错误的。另外还有很多不锈钢牌号材料可以用于冶金行业水系统,但要根据具体的水质条件合理选用,还需要在实践中不断总结,最终为获得最佳的设备投资效益。

文章作者:不锈钢管|304不锈钢无缝管|316L不锈钢厚壁管|不锈钢小管|大口径不锈钢管|不锈钢换热管

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