不銹鋼在各領域的應用
1.1960年 1999年約40年間,西方國家的不銹鋼產量從215萬噸猛增到1728萬噸,增加了約8倍,平均年增長率約為5.5%。不銹鋼主要用于廚房、家電、運輸、建筑、土木各領域。在廚房器具方面主要有水洗槽和電氣、煤氣熱水器,家電產品主要有全自動洗衣機的滾筒。從節能和再循環等環保的觀點看,不銹鋼的需求有望進一步擴大。在運輸領域主要有鐵道車輛和汽車的排氣系統,用于排氣系統的不銹鋼在每輛車中約為20-30kg,全世界的年需求約100萬噸,這是不銹鋼最大的應用領域。在建筑領域,最近的需求急劇增長,如:新加坡地鐵車站的防護裝置,使用了約5000噸的不銹鋼外裝飾材。再如日本1980年以后,用于建筑業的不銹鋼增長了約4倍,主要用作屋頂、大樓內外裝飾和結構材。80年代,在日本沿海地區使用304型無涂漆材作為屋頂材料,從防銹考慮,逐步轉變為使用涂漆不銹鋼。進入90年代,開發了具有高耐蝕性的20%以上高Cr鐵素體系不銹鋼,被用作屋頂材料,同時為了美觀性,開發了各種表面精加工技術。在土木領域,日本的水壩吸水塔使用不銹鋼。歐美的寒冷地區,為防止高速公路和橋梁的凍結需撒鹽,這就加速了鋼筋的腐蝕,所以使用不銹鋼鋼筋。在北美的道路中,近3年間約有40處采用了不銹鋼鋼筋,每處的使用量為200-1000噸,今后不銹鋼在該領域的市場將有所作為。
2.今后擴大不銹鋼應用的關鍵是環保、長壽命和IT的普及。
關于環保方面,首先從大氣環保的觀點看,用于抑制二惡英發生的高溫垃圾焚燒裝置、LNG發電裝置和使用煤的高效發電裝置的耐熱、耐高溫腐蝕不銹鋼的需求將擴大。還有估計在21世紀初將投入實際應用的燃料電池汽車的電池殼也將使用不銹鋼。從水質環保的觀點看,在給水、排水處理裝置中,具有優異耐蝕性的不銹鋼也將擴大需求。關于長壽命,在歐洲已有的橋梁、高速公路、隧道等設施中,不銹鋼的應用在增加,預計這種潮流將遍及全世界。還有日本一般住宅建筑的壽命特別短為20-30年,廢材處理成為一大問題。最近以壽命達到100年為目標的建筑物開始出現,這樣具有優異耐久性的材料需求將增長。從地球環保的觀點看,長壽命在減少土木、建筑廢材的同時,有必要從引入新概念的設計階段探討如何降低維修成本。關于 IT的普及,在IT的發展和普及過程中,功能材料在設備硬件方面起很大的作用,對高精密度、高功能材料的要求非常大。如:在手機和微機部件中,靈活應用了不銹鋼的高強度、彈性和非磁性等特性,使得不銹鋼的應用擴大。還有在半導體和各種基板的制造設備中,具有良好清潔度和耐久性的不銹鋼發揮了重要作用。不銹鋼具有多種其它金屬沒有的優異性能,是一種具有優異耐久性和再循環性的材料,今后對應時代的變化,不銹鋼將廣泛應用于各種領域。
美國不銹鋼管材的使用歷程
美國不銹鋼管材的使用,開始于60年代,盛行于90年代。美國環保署(EPA)對水管材料選擇做出硬性規定,管材的選擇必須滿足高水質、 低維護、長壽命的要求。美國政府根據1996年凈水法制定的國家標準/國家衛生基金國際標準ANSI/NSF61-1997a明確規定:"用于飲用水的金屬管道,只允許使用不銹鋼和球墨鑄鐵管。"城市自來水供水管網,凡干管改造,一律選用不銹鋼管和球墨鑄鐵;進入高樓的供水管,首選不銹鋼水管。最新的2003版美國國際標準委員會的水管和住宅標準再次包括了這方面的內容,說明不銹鋼水管的使用已正式得到美國官方批準。其他國家如加拿大衛生部、荷蘭衛生鑒定委員會和世界衛生組織也確認了這一標準。現在越來越多的國家要求飲用水系統的管道和系統部件必須符合上述標準,以此作為健康保證的基礎,符合該標準要求的第一批材料有304/304L、316/316L不銹鋼。
在美國,不銹鋼已在100多家飲用水處理廠和輸送系統得到成功應用。紐約的供水系統自20世紀60年代起采用不銹鋼。紐約市原有的飲水配送系統老化陳舊,無法滿足需求,當局在對備選材料進行了15年評估的基礎上,于1993年在城市輸水管道的大口徑立柱管和其它管道大規模地采用了304L不銹鋼,其目標是使系統壽命長達100年。華盛頓地區供水改造,也規模采用了不銹鋼水管。美國底特律耗資3億新建的大型運動場--福特體育場內的給水系統的輸水主管道包括各售貨點的直飲水管道,全部采用了304不銹鋼。此外,不銹鋼管已成為美國30年來新建的1600多座城市污水處理廠的標準用材。
美國之所以選擇不銹鋼,完全是基于經濟和健康兩個角度的考慮,不銹鋼材料符合環保署(EPA)準則,常常用于對水質要求較高和難于更換、要求低維護、長使用壽命的場合。盡管第一次材料成本比鍍鋅管高約20%-50%,但由于不銹鋼優異的耐腐蝕性,安裝和加工費用大大降低,管線的日常運營維護費用也大幅降低,而且水系統的使用壽命可長達100年,因此在整個壽命期內的總成本是最低的。
美國已有30多個飲用水處理廠采用不銹鋼代替了球墨鑄鐵管道,主要原因是節約成本。馬薩諸塞州水廠由于采用不銹鋼管道,比采用球墨鑄鐵節省費用約5萬美元,而且使用了30年的不銹鋼管道依然光亮如新。
談到不銹鋼,大家往往會想到自己家中的不銹鋼餐具廚具,還有街頭的閃閃發光的桿欄扶手,以及建筑物表面的裝飾。其實不銹鋼作為一種優良的功能材料和結構材料在工業與建筑領域都能發揮作用,應用領域日益廣泛。中國特鋼企業協會不銹鋼分會會長李成介紹,用不銹鋼作的水管就有許多優點。其中最大的就是衛生和環保(不銹鋼是100%回收的產品),以及長使用壽命(一般可達80到100年)。不銹鋼水管是最好的直接飲用水輸送管材。另外,不銹鋼水管的漏水率很低,可以節約寶貴的水資源。日本上世紀八十年代時的水管漏水率在17%左右,改用不銹鋼水管后漏水率降到7%。在日本的阪神地震中當地的供水系統遭到破壞,然而不銹鋼的水管系統卻完好無損。另外與銅水管相比,不銹鋼水管的通水性好,在流速高的情況下不腐蝕。它的保溫性也是銅管的24倍。
影響不銹鋼水管應用的最大問題是成本。據測算:不銹鋼水管的一次性投資成本約是普通鍍鋅管的三倍,比pvc等復合水管高50%左右。但如果把建筑物的整個壽命期成本包括在內,不銹鋼的成本優勢就非常明顯了。目前我國建筑的設計壽命一般是70年,而普通鍍鋅管壽命只有10到20年,而更換管線的成本要遠遠高于當初的投資。綜合考慮,不銹鋼水管的壽命期成本要比鍍鋅管低1/4左右。目前不銹鋼水管已用于北京的人民大會堂和中南海的水管改造,廣州珠江開發區和大學城建設,以及福州、西安、長沙等地的一些開發區,也將在奧運會設施中廣泛應用。
另一個應用領域是建筑,尤其是橋梁等公共設施。普通鋼筋由于耐腐性差,造的橋梁等設施每隔20年左右就要大修,如北京某立交橋由于鋼筋被腐蝕膨脹,剛用了二十年就不得不報廢重建。而不銹鋼筋由于有優良的抗腐蝕性,在橋梁的整個壽命期內的維修費用很低。若考慮整個壽命期,它的成本是最低的。
近年來出現的抗菌不銹鋼是不銹鋼家族中的新寵兒,它是在不銹鋼中添加一些抗菌的元素如銅、銀等經過特殊處理而成。這種優良的抗菌自潔性預示著它的應用前景非常廣闊。例如:現在餐館中用的普通一性次木筷每對成本是一毛錢,一年下來一位的費用就是一百多元。而用抗菌不銹鋼做的筷子每對價格只有二元左右,按使用五年來計算,一對筷子就能節省五百元左右。過去抗菌不銹鋼只有日本能生產,2002年浙江天寶不銹鋼公司研制出具有中國特色的抗菌不銹鋼,目前已形成批量生產并投入市場。
隨著我國國民經濟的增長和人民生活水平的提高,不銹鋼表觀消費量由1990年的26萬噸增加到2000年的173萬噸,年平均增長率達17.73%,超過了世界平均5%的水平。2002年,我國不銹鋼消費總量達到320萬噸,超過了美國(年消費不銹鋼200萬噸以上),已占世界第一位。但按目前產量估算,我國人均不銹鋼消耗量還沒有達到1.5千克/年,低于世界不銹鋼人均消費量約2千克/年的水平。近10年來,西方工業發達國家不銹鋼人均消費量顯著增長,不銹鋼消耗量最高的國家為奧地利,達到25千克/年;美國次之;其后為日本、德國、意大利、法國、韓國和英國,達到10千克~15千克/年。由此可知,我國不銹鋼市場的發展前景十分廣闊。
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