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食品級(jí)儲(chǔ)存和運(yùn)輸壓力容器應(yīng)用
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儲(chǔ)存和運(yùn)輸容器：不銹鋼的應(yīng)用不斷增長(zhǎng)
當(dāng)產(chǎn)品生產(chǎn)完成并準(zhǔn)備進(jìn)入市場(chǎng)時(shí)，需要把他們放在哪兒?當(dāng)訂單拿到后，產(chǎn)品如何運(yùn)輸?此文調(diào)查了在不同工廠使用的各種類型的儲(chǔ)存罐和運(yùn)輸罐。無論是腐蝕性、重量考慮、衛(wèi)生、環(huán)境或售后維修，當(dāng)涉及到儲(chǔ)存和運(yùn)輸產(chǎn)品時(shí)，不銹鋼正越來越多地取代碳鋼。在各種各樣的不銹鋼 中，雙相鋼由于具有更好的強(qiáng)度-重量比和抗腐蝕性能，已經(jīng)逐步取代了奧氏體不銹鋼。
1引言
隨著經(jīng)濟(jì)越來越全球化，儲(chǔ)存和運(yùn)輸也變得越來越重要。在一些特定環(huán)境中需要強(qiáng)度高、經(jīng)久耐用的材料。這就是為什么不銹鋼正取代碳鋼且牌號(hào)不斷提高的原因。容器廣義上可以分為壓力容器(高溫高壓環(huán)境)和儲(chǔ)存運(yùn)輸容器(常壓或接近常壓的環(huán)境)，。
2運(yùn)輸
容器是為儲(chǔ)存和運(yùn)輸服務(wù)的。在運(yùn)輸環(huán)節(jié)，重量輕非常重要，因?yàn)檩^輕的重量可以節(jié)省燃料，提高有效載重。奧氏體不銹鋼如304L和316是標(biāo)準(zhǔn)材料，其制作的容器主要用來運(yùn)輸食物、日用品和礦泉水。304已經(jīng)被用來運(yùn)輸柏油路的瀝青。但是3個(gè)意大利制造廠已開始使用LDX2101?，由于它有著更薄的容器規(guī)格且可減少重量，因此這種替代很具有吸引力。對(duì)于腐蝕性更強(qiáng)的物質(zhì)，需要比304或316更強(qiáng)的材料，經(jīng)濟(jì)型雙相鋼也許能解決這個(gè)問題。奧托昆普的經(jīng)濟(jì)型雙相不銹鋼LDX 2101?被用來運(yùn)輸硫酸。
3 制作儲(chǔ)存容器
儲(chǔ)存容器有多種形狀和尺寸。大部分是圓柱形的，一些較大的是垂直的，其他是水平的。儲(chǔ)存容器的頂部和底端是平的或是圓錐形的。底部為圓錐形的容器包括食物儲(chǔ)存罐(配有通過旋轉(zhuǎn)來混合物質(zhì)的攪拌器)和用于釀造和釀酒的發(fā)酵罐。
儲(chǔ)存容器的材料和設(shè)計(jì)要考慮很多因素，包括儲(chǔ)存的物質(zhì)、體積、儲(chǔ)存容器的尺寸和三維、結(jié)構(gòu)和排水系統(tǒng)等。當(dāng)然，標(biāo)準(zhǔn)也起著很重要的作用，根據(jù)國家、使用的目的(家庭用或是工業(yè)用)和潛在的風(fēng)險(xiǎn)(例如，儲(chǔ)存容器是否靠近排水道，是用于地下的、掩埋的還是地上的)的不同，標(biāo)準(zhǔn)也不同。在某些領(lǐng)域應(yīng)用是需要對(duì)材料進(jìn)行選擇的。例如化糞池使用碳鋼、不銹鋼、聚酯或纖維。儲(chǔ)存LNG，則可以從鎳合金或不銹鋼中選擇幾種鋼種。
使用不銹鋼的優(yōu)點(diǎn)主要有抗腐蝕性、衛(wèi)生、好的強(qiáng)度-重量比、幾乎無后續(xù)維修，不需要涂敷，無廢品且可循環(huán)使用。這是具有優(yōu)異抗腐蝕性和高強(qiáng)度的經(jīng)濟(jì)型雙相不銹鋼常取代碳鋼的原因之一。鑒于經(jīng)濟(jì)型雙相鋼無論是初期投資成本還是生命周期成本都更加經(jīng)濟(jì)，因此其被選用在幾個(gè)工程項(xiàng)目中。
容器的制作是一門高度專業(yè)的藝術(shù)，制作廠和客戶可以選擇在商店或者現(xiàn)場(chǎng)制作，也可以選擇焊接或者鉚接的方式組裝。由于現(xiàn)場(chǎng)空間的局限性，對(duì)大容器來說，通常選擇在現(xiàn)場(chǎng)制作。制造廠在發(fā)送容器組件時(shí)會(huì)同時(shí)派遣職工來指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)制作過程。容器可由薄卷板卷成圈來制作。開平機(jī)用來制作由卷板制成的容器，按照從上到下的方式制作以避免腳手架的危險(xiǎn)。相比鉚接，焊接(通常采用藥芯焊絲保護(hù)焊的方法)更常用。焊接后，容器經(jīng)機(jī)械清理、酸洗來修復(fù)表面。在儲(chǔ)存藥物或食物時(shí)，需要高度的硬度和光滑度，以此來提高清潔度并且確保儲(chǔ)存物質(zhì)的純凈度。
在儲(chǔ)存腐蝕性強(qiáng)的物質(zhì)時(shí)，焊接更加安全。但是鉚接也有其一定優(yōu)勢(shì)：現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)間短，容器可拆卸并可快速移動(dòng)。有時(shí)可移動(dòng)性是很重要的，例如，一個(gè)農(nóng)民想把沼氣罐從一個(gè)地方轉(zhuǎn)移到另一個(gè)地方時(shí)。
4制造工業(yè)
對(duì)衛(wèi)生和抗腐蝕性的要求越高，使用不銹鋼的可能性就越大。儲(chǔ)油罐很少使用不銹鋼，然而在儲(chǔ)存和輸運(yùn)某些特定類型的食物飲料、飲用水、廢水或者化學(xué)物品時(shí)，經(jīng)常使用不銹鋼。在原來使用奧氏體不銹鋼的地方，雙相不銹鋼逐漸取代其位置，這一趨勢(shì)變得常態(tài)化。尤其是在較大、較重的容器上，雙相不銹鋼可以減輕重量并且有著更好的強(qiáng)度。當(dāng)需要更高的抗應(yīng)力腐蝕性能時(shí)，雙相不銹鋼比304或者316更具有吸引力。新近開發(fā)的牌號(hào)如LDX 2101?，LDX 2404?和NSSC 2120可以取代奧氏體不銹鋼應(yīng)用在許多工業(yè)上：飲食行業(yè)、日用品、化學(xué)、紙漿造紙、飲用水、廢水和熱水儲(chǔ)存容器。
在飲食和日用品行業(yè)中，小容器一般由304L和316L制成。當(dāng)飲食行業(yè)存在腐蝕性更強(qiáng)的介質(zhì)時(shí)，如鹽、腌制食品、醬油、番茄醬或糖漿，則需要用到更高級(jí)別的鋼種，如904L、254 SMO?或雙相不銹鋼鋼。經(jīng)濟(jì)型雙相鋼被越來越多的應(yīng)用到儲(chǔ)存蜂蜜或食用油的大容器上。LDX 2101?已被應(yīng)用到棕櫚油的儲(chǔ)存罐和玉米筒倉中。在煉糖廠，糖漿在80℃會(huì)引起316L的應(yīng)力腐蝕開裂。由雙相2205替代316L作容器可解決這個(gè)問題。日用品行業(yè)是304L和316L主導(dǎo)的另一個(gè)行業(yè)。然而在一些應(yīng)用中，它們的耐腐蝕性不夠。在用于奶酪鹽的鹽水中，其氯化鈉含量可以達(dá)到30%。在冰激凌制作過程中，制冷劑(氯化鈣)與蒸汽相混合會(huì)導(dǎo)致模具形成點(diǎn)蝕和應(yīng)力腐蝕裂紋。在上述兩個(gè)例子中，6Mo式254 SMO?可有效地取代316L。釀造業(yè)材料也是由304L和316L主導(dǎo)，也有一些使用301LN。對(duì)于釀葡萄酒，材料316L是標(biāo)準(zhǔn)材料。然而，在葡萄酒和啤酒廠，雙相鋼(LDX 2101?)可以減輕重量(例如在西班牙的酒池公園)，其優(yōu)良的強(qiáng)度可用作儲(chǔ)存像普洛賽克氣泡酒的帶有壓力的容器。
在化學(xué)、制藥和生物能源行業(yè)的儲(chǔ)存容器使用的材料范圍很廣，從奧氏體到6Mo、904L、雙相鋼、鎳基合金、鈦和鋅。溫度和腐蝕性是兩個(gè)很重要的因素，雙相鋼的使用只能在-40℃到250℃之間。在其他一些使用中性腐蝕劑的地方，經(jīng)濟(jì)型雙相不銹鋼正在取代奧氏體鋼，以減小厚度、節(jié)約材料、減輕重量。一個(gè)例子是Acideka決定為新型儲(chǔ)存容器使用經(jīng)濟(jì)型雙相鋼2304，結(jié)果比316L節(jié)省了20%的材料。在德國， Borger 用LDX2404?制作沼氣儲(chǔ)存容器，節(jié)省了25%的材料。
5液化氣
液化氣的儲(chǔ)存和運(yùn)輸包含很多產(chǎn)品，包括氨氣，氬氣，二氧化碳，乙烯，液化石油氣，液化天然氣(LNG)，氧氣和氮?dú)?。在溫度較高的冷卻條件下使用雙相鋼。例如，意大利公司OMSPMacola把雙相鋼2205和LDX 2101?應(yīng)用在運(yùn)輸液態(tài)二氧化碳油罐車的內(nèi)殼板上。對(duì)于更冷的條件如運(yùn)輸儲(chǔ)存LNG，要用鋼或不銹鋼鎳合金。LNG是液化后的甲烷氣體，為了便于運(yùn)輸其體積減少到1/600。它的沸點(diǎn)大約是-162℃。如此低的溫度需要低溫脆性較好的材料。液化天然氣儲(chǔ)存罐類似巨大的熱水瓶，由地平面下的內(nèi)殼和外殼組成。其結(jié)構(gòu)多種多樣，但內(nèi)殼都是由9%鎳材料組成的，以承受冷凍條件。在海洋中，液態(tài)天然氣是通過特殊雙殼運(yùn)輸船運(yùn)送的。運(yùn)輸船有兩種類型：球形罐和膜式的運(yùn)輸船。盡管球形系統(tǒng)(Kvaerner-Moss)早期使用9%鎳鋼，目前使用的是鋁合金罐?，F(xiàn)在常用的膜式系統(tǒng)，可以分成兩個(gè)子系統(tǒng)： No.96和Mark Ⅲ。No.96系統(tǒng)包含兩層膜，都由因瓦合金(36%Ni)制造。珠光體在兩層薄膜之間及外薄膜與內(nèi)殼之間起絕緣作用。Mark Ⅲ系統(tǒng)由波紋的不銹鋼304L制成的初級(jí)膜和復(fù)合層壓材料制成的次級(jí)膜。在地上，液化天然氣罐車運(yùn)輸天然氣的溫度為-196℃，其內(nèi)殼通常使用304L，外殼使用附有涂層的碳鋼。
6核廢料存儲(chǔ)
根據(jù)輻射程度和持續(xù)時(shí)間，核廢料可分為三種：低級(jí)、中級(jí)和高級(jí)。儲(chǔ)存高級(jí)別的核廢料(HLW，從自身裂變過程中產(chǎn)生)是一個(gè)很棘手的問題。長(zhǎng)期儲(chǔ)存仍然是難以達(dá)到的目標(biāo)，特別是工程結(jié)束后，在尤卡山建的儲(chǔ)藏地也會(huì)被一起放棄。
對(duì)于高級(jí)別的廢料來說，最常用的儲(chǔ)藏方式是?；?，如把放射性液體廢料與玻璃混合形成固態(tài)化合物。把固態(tài)化合物放入具有兩層壁的罐中，壁材料為由硼酸處理過的304L不銹鋼。添加硼是為了吸收更多的輻射。盡管最近發(fā)展的預(yù)合金粉末冶金技術(shù)已大大降低了生產(chǎn)成本，但這種合金仍很難生產(chǎn)。
在容器的制造上，不銹鋼在很多地方已取代了碳鋼。在不銹鋼容器領(lǐng)域，雙相鋼開始取代奧氏體鋼，考慮到鎳的價(jià)格，雙相鋼原材料更加節(jié)約成本。雙相鋼的另一大優(yōu)勢(shì)是可以減輕重量，從而使運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)建造和拆除更加容易。在較小的設(shè)備上，使用雙相鋼優(yōu)勢(shì)不大，但是在較大的設(shè)備中，重量是一個(gè)很重要的因素，因此雙相鋼的優(yōu)勢(shì)會(huì)更加明顯。
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