含镍合金让海水变成饮水
含镍拱壳罩住切尔诺贝利
专 注 于 镍 及 其 应 用 的 杂 志
水专刊
2016年8月号，第31卷第2期
用不锈钢防止水资源浪费
JOHANN K NIG, BERLIN AND 303 GALLERY, NEW YORK.
r 楔形不锈钢格栅能让大流量的水喷出
液体建筑 长、宽各12米的水迷宫由179米长的 不锈钢格栅和排水系统构成。它由Paige
案例研究07
r 不锈钢通过一座现代、互动的亲水雕塑 改变了珀斯的历史建筑福雷斯特广场.
水迷宫 位于澳大利亚珀斯的“水迷宫”于2012年开门迎客。当时，这座城市对其历史建筑福 雷斯特广场进行了再开发。这座亲水雕塑为数十万居民和游客提供了充满刺激的公共空 间。 这一设施的结构部分选用含镍不锈钢制作，因为这种材料十分耐用，适合建造必须 进行化学清洗的设施。含镍不锈钢还具有美学效果和耐蚀性能，这使它成为水工技术 应用的理想选择。在设计成九宫格式的迷宫中，循环水流喷向空中，形成2.3米高的水 墙，忽高忽低。这些水墙形成9个房间，按顺序每10秒忽隐忽现，直到图形改变。 不同年龄段的游客在房间间蹦来蹦去，或者就是溅上一身水玩。水迷宫利用一处重 要的公共空间，使人与艺术产生互动。 水迷宫由国际著名艺术家Jeppe Hein设计，他说： “水迷宫激活了空间，让公众把艺术 作品作为脱离尘世烦恼和放松的空间，或者相反，成为纯粹娱乐和玩耍的一处场所。 2 《镍》杂志案例研究
不锈钢公司制作，主要由约62平方米的 Paige
Stainless
Heelguard®楔形不锈钢
丝和约160米长的30x5毫米304
(UNS
S30400)不锈钢扁条构成，不锈钢由Atlas Steels 和 Fagersta提供。 不锈钢格栅中专门的楔形设计十分 先进，它能让水大量喷出，而垃圾则被留 下以便清理，克服了排水系统这一天生 存在的问题。 这套格栅系统是为水迷宫量身定制 的，隙宽5毫米，丝头宽4毫米，出水口面 积占50%。安装前，对不锈钢格栅进行了 酸洗和钝化处理。
本文节自《澳大利亚不锈钢》杂志第 53期 《镍》杂志，第31卷第2期，2016年8月号
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《镍》杂志，第31卷第2期，2016年8月号
关于镍及其应用的专业杂志 《镍》杂志由国际镍协会出版 总裁：David Butler 编辑：Clare Richardson, 投稿人: Tim Aiken, Les Boulton, Fausto Capelli, John Chapman, Parul Chhabra, Gary Coates, Isaline de Baré, Richard Matheson, Geir Moe, Kim Oakes, Thierry Pierard, Lissel Pilcher, Carol Powell, Nigel Ward
国际镍协会的联系方式： 比利时布鲁塞尔（1210）艺术大街13-14号8楼 电话：+32 2 290 3200 communications@nickelinstitute.org 本杂志所含资料供读者一般参考之用，未取得专 业意见之前不应针对特定应用采用或作为依据。 虽然本杂志所含资料据信在技术上是正确的，但 国际镍协会及其会员、工作人员和顾问并不声明 或保证其适合任何一般或特定用途，也概不承担 与这些资料有关的任何责任。
向所有人提供可持续供水 最近出版的世界银行报告《搁浅：气候变化、水与经济》预计在下一个30年里，全球 食品系统对水的需求将增加40-50%，市政与工业用水将增加50-70%，而能源领域用 水需求将增加85%。报告还说：16亿人口生活在已经缺水的国家，而这一数字在未来 的20年间将翻一番。
水资源短缺对GDP的影响 +6%
ISSN 0829-8351 Hayes印刷集团在加拿大用再生纸印刷
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封面设计：Constructive Communications公司 封面照片提供: iStockPhoto.com © MoMorad, iStockPhoto.com © Krystian Nawrocki
+1% 0% -1%
目录
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案例研究 水迷宫 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 聚焦 社论 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 专题报道 水浪费－一个全球性问题 . . . . . . . . . 4-5 自来水 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-7 镍与水供给 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 海水变饮水 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 镍的应用 污水处理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-11 不锈钢卡压连接效果好. . . . . . . . . . . . 11 包住切尔诺贝利 . . . . . . . . . . . . . . . . 12-13 金属形态 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 简述 用镍替代贵金属 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 UNS 详细资料 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 316L不锈钢 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 新出版物 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 网站链接 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
目前的道路
这一切的成因就是人口的增长、收入的增加和城市的扩张。然而，报告也发现， 各种适应性的手段，如改善涉水基础设施，能降低这些风险。世界范围的水资源流 失处于不可持续的水平，在很多发展中国家，有50％的水损失于从水处理厂到消费 者的输送途中。即使在发达国家，20%以上的损失率也并不罕见。 水是全球发展进程中的一个重要部分。联合国可持续发展目标针对所有国家，专 门将水包括进去。其中的目标六就是“确保所有人都可以获得水资源，对水及水的 卫生进行可持续的管理”，目的是到2030年，实现全球范围内公平地获得安全、可负 担的饮用水。 饮水供应的两大问题是安全与效率。本期《镍》杂志聚焦于含镍不锈钢所起的 重要作用。第6页讲述的东京故事介绍了在过去的30 年间，不锈钢供水管网代替铅 管，使水的流失率由超过15%降至约2%左右，同时又节省了大量的支出。 含镍不锈钢可以提供安全供水，使用寿命超过100年，真正给出了一种可持续的 解决方案。 Clare Richardson, 《镍》杂志，编辑 1
《镍》杂志，第31卷第2期，2016年8月号
一条更好的道路
资料来源：世界银行集团
设计：Constructive Communications
世界银行2016， 《高与干：气候变化、水与经济》
《镍杂志》聚焦 3
制止水浪费是个全 球性问题 水在被浪费
缺水的一个原因要归咎于运行不良的基础设施。在大城市和
发展中国家尤其如此。管道渗漏是普遍现象，例如在孟买，渗漏
问题何在？
率据报道达70%。国际水协会（ IWA）已经开发出一套方案，旨在
联合国预计，到2100年，世界人口将从现在的74亿增加至112 亿。这就使我们面临各种被大大放大了的挑战：充足且可持续的 食物、住房、能源和运输，更别说健康护理了。在这一进程中，科 学技术将起到关键作用，而强调这些需要是为了说明安全供水的 重要性。 考虑到全球人口的预期增长，将会出现世界性的饮用水不 足。这一显而易见的事实将会长期影响到每个人。各国政府、非 政府组织、联合国、世界银行以及其它金融机构正为应对这一危 机而积极寻找解决方案。
全球范围内引入业已试用和检验过的一些方法，来减少损失，并 基于既有基础设施来增加可用水数量。 但为克服渗漏问题，越来越多的主管部门把目光投向了管道 置换，以长期阻止水的渗漏。含镍不锈钢让水业经理人对坚固、 长寿命的解决方案有了信心，以此解决渗漏并提供可以安全使 用的水。 国际水协的水损专家组（WLSG）关注的焦点是处理过的水 在供水管网中产生的渗漏，例如，在主管和支管。专家组开发出了 一种方法来记录进入到供水系统中的水量，这就引入了一个已为
40% 。该行近期的一份报告说明，水是与联合国所有可持续发展
大家所接受的名词“无收益水” （NRW），它用来记录系统中因渗
目标相关的通用货币，它是食品生产、人口健康、生产保障和维持
漏、偷窃和计量差而损失的水量，也指在经济和可持续性意义上
这个星球生态系统的一个关键因素。
的损失。
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世界银行预计，到2025年，对水的需求量将超过供给量的
饮用水循环的各个阶段 收集
不锈钢、水泥、镀锌钢、铸铁
处理
不锈钢、水泥、镀锌钢
储存
不锈钢、水泥、镀锌钢、聚乙烯
输送
不锈钢、水泥、镀锌钢、铸铁、聚乙烯
末端输送 家用水龙头
4 专题报道
可选材料
不锈钢、镀锌钢、聚乙烯、铜 不锈钢、黄铜镀铬或其它镀层
《镍》杂志，第31卷第2期，2016年8月号
世界银行估计，到2025年，对水 的需求量将超过供给量的40%
这一创新性的方法在很多广泛使用不锈钢的项目中都能见 到，它维护了水的完整性。实际上，旨在降低水损的项目大量存 在。关于这类项目的技术、经济依据十分充分。例如，在东京，渗 漏率已经从超过15%下降到刚刚2%，每年可节约2亿美元， （见第
水的损失是个大问题。据估计，亚洲很多城市的水流失量达
6页）；台北在广泛安装不锈钢支管后，渗漏率从27%降至17%。国
到全部处理水量的1/3到1/2。这相当于每天6000万立方米，足够
际镍协会和国际钼协会正在世界其他地区推进类似项目的进
2.3亿人使用。而这并不仅仅发生在亚洲，世界水流失量的一半在
行。
欧洲和美国。全世界水务公司的无收益水成本估计为每年140亿 美元。 处理过的水和脱盐水是更为昂贵的商品，浪费它们就是损失
提供可持续性供水是一种迫切的需要，这凸显了制止当前全 球基础设施中产生的任何浪费的必要性。这正是许多国家增加
掉了在水厂处理水时所需要的化学药品、能量和劳动力。这种成
不锈钢在水管和水处理厂使用的驱动力。304（UNS
本对这个星球和水务公司来说是巨大的。
316（S31600）不锈钢具有耐蚀性、强度、延展性和耐久性。渗漏率
渗漏解决方案
高和浪费现象在许多发展中的城市和地区普遍存在，而使用不锈
国 际 水协 的 博 客 引用了比 利 时 理 论 家 和 活 动 家 M i c h e l Bauwens的话： “我们管理稀缺资源的方式就仿佛它们是无限的， 而我们又人为地让实际无限的东西如知识、创造性和创新稀
钢这一长期解决方案既节约成本又有益于人类。 s 提供可持续性供水是一种迫切的需要，这凸显了制止当前 低标准基础设施造成的任何浪费的必要性。
CENTRO INOX
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缺。”
S30400）和
不锈钢具有耐腐 科莫湖水处理厂 蚀、耐 久性 高 和 低
比原来提高了一倍，达到1600万立方米，相当于每秒600升。该
维护需求的特点，因而在饮用水工业中的应用越来越多。意
道总长985米，直径为 DN 400/550/700 (16/22/28 英寸)，壁厚为
大利不锈钢发展协会（Centro Inox）深度参与了许多这类项
3毫米和4毫米。它完美地诠释了为什么不锈钢极其适合饮用
目。科莫湖水处理厂建于2002年，该厂的建成使水处理能力
水方面的用途
《镍》杂志，第31卷第2期，2016年8月号
项目使用了49吨304（UNS S30400）和316（S31600）不锈钢。管
专题报道 5
WWW.123RF.COM/PROFILE_JAROSLAV74'>JAROSLAV74 / 123RF STOCK PHOTO
自来水 水务 部门使 用含 镍 不 锈 钢 解 决 水资源 短 缺问 题 水是人的基本需要，它对我们的生活十分重要，从人们自身的洗漱到衣物洗涤及其它广泛的用途，皆是如此。安全、清洁、 可口的水不是白来的。当输送系统发生渗漏时，又会产生额外的成本，因为需要为此找到并处理出更多的水。安全供水是可持 续增长的先决条件，而处理渗漏则是面临的一个全球性挑战。在与渗漏灾难的斗争中，全世界的许多输水管理当局都用含镍 不锈钢来实施各种负担得起的解决方案。因为它不但省钱，还节约了宝贵的水资源。 日本东京 20世纪80年代前，缺水在东京是件常事，偶尔还要对供水 实施配给。作为城市的供水者，东京水道局对渗漏维修率进 行了分析，确定97%的渗漏发生在直径小于、等于50毫米的支 管中。在东京，有200万处这类连接支管，负责将水从主管输 TOKYO SUIDO SERVICES/SHOWARASEKAN
送到建筑物内部系统中。历史上，铅管是用作支管的首选材 料。因为它柔软、延展性好、容易加工，特别适合连接从主管 到建筑物的最后几米。而一旦铅管被埋入地表，就会受到各 种外力的作用。交通引起的震动和建筑施工以及沉降和地震 都会使柔软的铅管变形、分离、甚至断裂。 1980年，东京都水道局开始主动用316（UNS S31600）含镍 不锈钢管更换所有配水支管。1998年，316L（UNS
r 波纹管的安装
S31603）
不锈钢波纹管被引入，用于输水管线，将水从主管输送到家
s 维修案例数、渗漏率及不锈钢管道安装之间的相关性
庭、办公场所和工厂等用水终端。管材被制成固定间距的波 100
％不锈钢管道
70000
纹形状，这样，在安装时就可以进行弯曲、在不增加接头的
60000
情况下改变方向和避开障碍物。在发生地质运动和地震时，
80
它还容许管道发生位移。使用一根单独的不锈钢波纹管就可
60
维修案例
以减少很多接头。更换成不锈钢管后，供水可靠性得到了提
40000
高，渗漏率从1980年的15.4%降至2013年的2.2%，降低了86%。 30000
40
由此，从1994年开始，东京每年减少渗漏1.42亿立方米，相当
20000 20
渗漏率
10000
0 0 1983 1986 1989 1992 1995 1998 2001 2004 2007 2010 2013
6 专题报道
维修案例数
不锈钢管道与渗漏率（％）
东京都水道局
50000
于每天注满155个标准奥运泳池，每年节约超过2亿美元。年 渗漏维修量由1983年的60000件降至2013年的10000件。由于 不锈钢具有耐腐蚀性，东京水道局期望其使用寿命可以超过 100年。 《镍》杂志，第31卷第2期，2016年8月号
台北
南非西开普省
2002年，一场严重的干旱导致台湾首府实施了为期49天的
南非是个天然的半干旱国家，年降雨量只有全球平均水平
间断式供水。在这座城市的450个供水计量区里，有40%的区
的一半。南非有5500万人口，正面临淡水短缺。据估计，至少
域在水送到消费者前已经损失了一半甚至一半以上的水。
37%的清洁饮用水因老旧不堪的基础设施产生的渗漏而损失
对维修案例的分析显示，仅占管道总长3%的聚丁烯管占 渗漏量的28%。约90%的问题出在塑料管道上，大多（83%）因 开裂引起。 20 03年，台北水务处启动了一项与东京类似的计划，用 316L（UNS S31603）不锈钢波纹管更换配水管线。尽管这一项 目仍在实施中，迄今仅完成了35%的管线更换，就已将水的损 失由2003年的27%减少到2014年的17%。年节水量达1.46亿立 方米，相当于每天可注满160个标准奥运泳池。 2014年，干旱再次发生，降雨量甚至比2002年更少。2002年 的干旱加速了管道更换计划的进行。然而这次，始自2003年的 渗漏改进工作意味着不必再中断供水。
掉。 The Groot Drakenstein Valley是南非落叶木水果和葡萄 酒业的摇篮。这里有超过800家农场需要供水，其中包括50 家葡萄种植园。受这里极具腐蚀性的酸性土壤和高地下水 位的作用，很多地方的碳钢和铸铁管道在仅仅使用一年半后 就发生失效，这种例子比比皆是。 “从1992年起，我们开始了 一项用不锈钢更换 Drakenstein市政辖区既有管道的计划，” Dra kenstein市政水务高级工程师André Kowa lewski解释 说： “与37%的全国平均水平相比，我们将水损降到了约13%。 十年前，只有Drakenstein市使用不锈钢，而现在，西开普省 80%的市政当局都用不锈钢。” André及其团队计划的预期寿命是50年。Drakenstein地 区主要使用316不锈 钢，在外露的有些地方使用304（U NS
s 台北2002年的干旱导致严重的缺水
S30400）不锈钢。项目目前着重于泵、净化、储存、管线和污 水。其中一个是日供5亿升水的项目，全部使用316不锈钢。 投资未来 东京、台北和西开普省的经验使水务部门有信心选择含镍
TAPEI WATER DEPARTMENT
不锈钢用于管道系统。尽管与其它竞争性材料相比，不锈钢 的初始成本可能会更高，但它已被证明是一项很好的长寿命 投资，每年的回报就是维护需要的减少和每升水加工成本的 降低。
JOHAN VAN ZYL
JOHAN VAN ZYL
s 西开普省的不锈钢管道能耐腐蚀性酸性土壤条件
《镍》杂志，第31卷第2期，2016年8月号
专题报道 7
KILLION O'SULLIVAN
节约每滴水
镍的作用不可或缺 世界银行估计，到2025年，对水的需求量将超过供给量的40%。这是因为不断增长的世 界人口需要更多的水来满足农业、工业和个人需要。含镍不锈钢对保护这一珍贵资源必不 可少。无论是在发达国家还是发展中国家，几乎所有大城市都存在基础设施缺乏维护和老 化这一通病，造成了水的大量浪费。含镍材料给出解决方案，在从取水到输送的每个步骤 中提供帮助。
地下水 海水
大坝
取水 含镍不锈钢的使用贯穿整个取水过程。 它耐腐蚀，是制造水门、大坝闸门、孔式 过滤器和水下海水取水口的优选材料。
水处理 28
28
Ni
Ni
Nickel
Nickel
28
Ni
Nickel
28
Ni
28
Ni
Nickel
Nickel
输水
28
Ni
Nickel
脱盐厂
水处理厂 水库
28
Ni
Nickel
28
Ni
取水后，要对水进行处理。 不锈钢和高镍合金是制作高压管道、阀 门、水门、泵和其它重要部件的理想材 料。在对海水进行处理时，含镍材料对 脱盐工厂与极端腐蚀性环境作斗争起到 极其重要对作用。水处理厂使用了很多 的镍合金和不锈钢，它们为保证供水安 全发挥了核心作用。
输水系统中的许多渗漏都发生在连接主 管与建筑物之间的支管上。含镍不锈钢 由于其卓越的耐蚀、强度和延展性能， 成为支管更换的最佳选择。不锈钢的使 用大大降低了渗漏率，并防止了管道内 污染，维持了水的完整性。它还能容许 地震、大流量交通或建筑物引起的地质 运动。含镍不锈钢让基础设施能够做到 低维护、长寿命。
Nickel
28
Ni
Nickel
8 专题报道
《镍》杂志，第31卷第2期，2016年8月号
LES BOULTON
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LES BOULTON ISTOCKPHOTO.COM © IRABELL
r 背景：反渗透模组 r 上嵌图：超级双相不锈钢过滤海水管道 r 下嵌图：超级双相不锈钢海水管道接头
海水变饮水 含镍合金如何在全球解决方案中发挥作用 全球多达40%的人口受到饮用水缺乏的影响。除了饮用水安全，所有国家还都需 要农业用淡水。而世界水储量的大部分是盐咸水，并不适合人类使用。
和添加的高达30ppm的氯。 在这种工况下，标准奥氏体和双相不
如何应对呢？对触手可得的海水进行
驱动海水穿过一层膜，膜只允许清洁的
锈钢已经会出现一些局部腐蚀，在高压
脱盐处理是已经使用数十年的一项成熟
脱盐水通过，而将海水中的溶解盐分阻
海水管道法兰处还出现了缝隙腐蚀。
技术。今天，为应对逐步增长的全球人
挡住。
口，这一技术正获得快速发展。 镍合金和含镍高合金化不锈钢正起 到关键作用。这些合金具有合适的性能 组合，可以耐受脱盐工厂广泛存在的极 端腐蚀性条件。 脱盐驱动力 现代脱盐工厂的运行靠的是对海水 进行蒸馏或反渗透处理。
使用这两种脱盐技术建设的工厂，都
为解决这一问题，现代RO工厂采用 含镍超级奥氏体和超级双相不锈钢建
需要使用具有高强度和优异性能的材
造。6Mo系合金（如N08367 和S31254）及
料。
超级双相系的（S32750 和S32760）制造的
合金承受压力、应对挑战
管道和加工部件使用寿命长，广泛适用
老的海水蒸发工厂广泛使用铜镍 合金，如90Cu-10Ni (UNS C70600) 和
脱盐工厂的各种环境。 超级双相合金的耐蚀性与6Mo超级
70Cu-30Ni (C71500)来制作脱盐工厂中
奥氏体不锈钢相似，但双相合金具有强
的很多部件。
度更高和耐疲劳性得到改善的优点，这 使其成为制造高压海水供应管道和盐咸
在热蒸馏工厂，对海水进行加热蒸
当前，世界上规模更大的反渗透
发，生产出清洁、可安全饮用的蒸馏水。
（RO）工厂的运营要求建造材料能在高
最常用的技术是多级闪蒸（MSF）或多
压和腐蚀性海水中保持40年以上的良好
这些高合金不锈钢正被广泛应用于
效蒸馏（MED）。
运行。它们在运行中时，海水压力可达90
世界各地的RO脱盐工厂，为减少将来的
巴，温度高达40摄氏度，还有生物污染
水资源缺乏而努力。
在反渗透(RO)工厂，要使用高压水泵 《镍》杂志，第31卷第2期，2016年8月号
水水泵的更为优化的材料。
专题报道 9
HUBER TECHNOLOGY
r HUBER公司的Multi-Rake Bar Screen RakeMax® 滤筛被安放在进水口处，显示在脱除筛渣
用不锈钢设备处 理污水
是首选材料。在要面对特别严苛的使用环境或要求材料强度 更高／需要减薄材料时，就要用到双相合金2205 (S32205)。不 锈钢是这里的理想材料，它适合整个处理工艺中的无数种用 途，包括筛除、洗涤、压缩、油脂分离、筛渣和污泥的浓缩脱 水等机械设备，以及过滤、臭氧和紫外消毒设备。
在大多数发达国家的人们看来，对污水进行处理是件天经 地义的事。对这个话题，我们中的大多数都不会坐下来静心探 讨，然而，对污水进行有效的处理对人们的健康和环境来说却 是必不可少的。到达污水处理厂的污水是一种肮脏的液态混
Meadowhead污水处理厂 最近，苏格兰Meadowhead 污水处理厂为其工厂进水口设 施选择了不锈钢解决方案。进口筛用于筛除影响后续处理工 艺的固体物质。然后，对筛出的物质进行处理，一般是冲洗、
合物，含有食物残渣、人类粪便、洗涤剂、脂肪、各种油脂及其
压缩，并进行收集或作废弃物处理。Meadowhead污水处理厂
它废弃化学品和残渣。在这里，污水要经过筛除、沉淀、氧化
服务于二十二万人口，在集 水区有6个大型 泵站，每秒处理
和分解程序，直至它干净到可以排放回自然环境中。含镍不锈
1000-5500升的水流。现有进水口由粗筛和细筛两个区域组
钢在这些工厂中发挥的作用越来越大（见第11页附表）。304
成，要应对大变化的流量。对旧筛进行维护的工作量很大，令
(UNS S30400) 和 316 (S31600)不锈钢及其各自的低碳类型钢种
人难以接受，所以需要一种新的解决方案。开发出的潜在解决
s 污水多级处理示例 不锈钢可以用于整个工厂的各种不同设备中
INTERNATIONAL STAINLESS STEEL FORUM
污水进口
初级处理
二级处理
三级处理
清洁
排放
物理／化学
生物/物理
物理／化学／生物
化学／物理
外排或非饮用水用 途
有机成分的生物降解
细筛
微孔筛处理
过滤
活性炭吸附
附着生长系统
粗筛
脱砂 沉淀 （初级澄清池）
筛渣压缩外运
10 镍的应用
砂、石外运或处理 后再利用
例如 滴滤池 悬浊生长系统
沉淀 （二级滤清池）
例如 活性污泥处理
消毒 （氯化、臭氧） 曝气
养分去除
污泥处理（消化／干燥或其它）与外运处理，可选择性包 括能量回收（热、电）
《镍》杂志，第31卷第2期，2016年8月号
不锈钢卡压连接 快速、耐久的不锈钢入户水管系统机械 连接技术 卡压连接要比传统的连接方法如钎焊和焊接更为优越。它 具有连接快速的优点和冷连接的便利。因此，越来越成为入户 金属水管用途的理想选择。这种技术使用由一套带有机械爪 或项圈的压力单元构成的压力工具，将内置在专门的卡压连接 件中的O型圈压缩到管道上，从而实现完全密封。卡压工具的 爪子可以转至间隙很紧。这一系统适合翻新项目和复杂安装工 作。 不锈钢适合卡压制造，并被用于安装包括饮用水给水在内 的各种供给系统，满足公共建筑和商用建筑饮用水传输的各种
r 安装在Meadowhead污水处理厂的滤筛
严苛要求，确保了低浸出水平。由于其耐腐蚀、强度高且延展性 方案可以解决筛渣的清理率过高的问题，改进了设备
好，也广泛用于涉及腐蚀性介质的其它用途中。
的可靠性，新设备也适合安装在空间有限的既有建筑 内，中断运行的影响也能做到最小。苏格兰水务部门选
贝尔法斯特的女王大学Wellcome-Wolfson 学院是实现了不
择安装四套H U BE R公司的Mu lt i-R a ke B a r S c re e n
锈钢卡压优点的一个新项目。坐落于贝尔法斯特市立医院健康
RakeMax ® 大型粗筛单元，以及四套筛渣清洗压力机
科技园的很多楼宇中的服务工作都要应对特定实验室环境（如
WAP‑L，这些设备全部由HUBER公司用304不锈钢制
化学品和高温）的挑战。用316 (UNS S31600)不锈钢建造的管路
造。粗筛长6300毫米，宽2752毫米，格栅间距19毫米，每
系统被选定用于建筑物中的低温、热水和冷水系统、喷淋灭火
台筛网每秒可处理220 0升污水，筛渣的脱除能力很
为缩短交货时间，耙筛被分段运至现场进行组装， 通过建筑物屋顶放入。 “HUBER技术公司是经验丰富 的不锈钢污水处理设备制造商，因此，我们有信心依靠 灵活的设计和强大的能力让我们能在处理厂内进行设 备装配，”HUBER技术公司执行总裁Steve Morris说 道， “尽管这是一项挑战性的工作，但筛体重量相对较
系统和天然气系统。 GEBERIT
强，设备可以安装在既有的进水口处。
s 安装在贝尔法斯特Wellcome Wolfson学院的 Geberit Mapress不锈钢卡压系统 s使 用电力－机械卡压工具将卡压件密 封在管道上。该系统的管道和卡压件的 直径从15毫米直到108毫米。紧固件上 带有一个蓝色指 示标，卡压程序正确 时，该标记会被移除掉。这样，可以快 速发现任何错误连接。
轻，所以易于在建筑物内部起吊放置。”自2014年设备 安装完成后，历经数次大暴风雨，但运行良好。 不锈钢在污水处理厂的典型用途
《镍》杂志，第31卷第2期，2016年8月号
步道 步桥 刮板 拴 泵与阀 罐箱 堰坝 紫外线设备 梯子 输送管 膜壳
THE HARVEY GROUP
护栏 筛网 砂粒去除机 滑动闸 通气管 污泥输送管 消化气体管道 臭氧发生器及管道 化学处理线 维修井盖 反洗系统
镍的应用 11
r 外 层面板的安装需要具有高山技能技 术。
罩住切尔诺贝利
©CHNPP
r 新 安全围护棚已经完成设计，它将提供为期一个世纪或更长时间的保护。
含镍不锈钢挑战时间、天气危险和辐射 1986年，一场灾难性的意外事件摧毁了切尔诺贝利核电站4号反应堆。灾难发生
险性。80000平米0.5毫米厚的不锈钢板
后建造的钢筋混凝土石棺正发出劣化警报，而新安全围护棚(NSC)将很快让警报终
紧密贴合在整个拱体上，为避免灰尘积
结。到2017年，一座能够抵御极端天气条件，气密、抗震的宏伟钢拱棚将挑战时间和
聚，整个表面没有任何筋肋。
危险天气以及不可预见、暗藏凶险的持久放射性威胁。 含镍不锈钢是这座新棚的基本组成 部分。它被设计成可以安全地拆除受损 反应堆，并在强制的一百年安全期到期 后对废墟进行清除，以及保护进行现场 维护工作的技术人员免受有害的放射性 暴露。 腐蚀防护是场战斗 25000吨重、108米高、162米长、257米
架上。为保证气密性，采用非PVC型胶
一个世纪。
带和对电离辐射不敏感的防火硅胶进行
通过永久性维持轻微过压，同时在
密封。不锈钢板与波形支架之间用一种
拱壳内部维持负压状态，就将实现恒久
聚脂漆隔开，以防止发生电化学腐蚀。拱
可靠地防止污染物和放射性物质扩散。
体内侧不锈钢为光亮退火的高反射性表
空气经除湿处理后被持续吹入环形空
面，从而提高了内部的自然亮度。
间内，以使湿度水平长期保持在40%以 下，这自然 就 能 防止 金 属网格发 生 腐
宽的这座庞然大物高到足以包住自由女
蚀。
神像，重量为埃菲尔铁塔的4倍多。
无磁不锈钢防止灰尘积聚
NSC由15个主拱框架组成，形成一个
含镍不锈钢耐用、耐蚀又具有一定
12米厚的三维钢管网格，塑造出优雅的
力学强度且在这种暴露地区具有免维护
最终拱形。网格由400根直径813毫米的
的优点，是拱壳内外面层材料的当然选
圆形碳－锰钢管加工制成。这种钢管的
择。
材质与制造海洋钻井平台的材料类似。 网格创造出一个“环形空间”， “空间” 内、外两侧均用不锈钢包覆。一旦拱壳 在反应堆上就位，位于每端的两面金属 包覆的墙体将会张开。它们精确地与“
12 镍的应用
不锈钢板材被固定在镀锌钢波形支
石棺”轮廓相合，密不透气地将它封闭
内侧面层为304 (UNS S30400)不锈 钢，含8%的镍，是一种可以防止受污染 的灰尘积聚的无磁钢种。当要拆除拱壳 的时刻到来时，壳内积聚的灰尘具有危
316L不锈钢抵御天气危险 外 部 面 层 形成 一层 无 法 穿 透 的屏 障，能抵御外部的天气危险。它带有复 合隔层，目的是满足严格的规范要求， 来抵御最严酷的天气条件。 这块高效隔热的三明治板的上层覆 盖了88000平米489毫米宽、0.6毫米厚的 316L（S31600）不锈钢压型板，这种钢含 10.0%以上的镍。暴露于天气危险之下， 达到100年甚至更久使用寿命的这种要 求是史无前例的。选择316L不锈钢对完 全满足这一要求具有决定性意义。
《镍》杂志，第31卷第2期，2016年8月号
©CHNPP
建造步骤 为避免放射性物质的伤害，拱壳需要在距受损反应堆200米远的安全距离外进行 预装。当整体结构组装完后，通过在混凝土轨梁上同步移动的滑靴滑移300米远到 达最终位置，安放在4号反应堆建筑上。
外表皮（不锈钢）
步骤1
步骤2
步骤3
步骤4
步骤5
步骤6
步骤7
步骤8
立缝板 重叠膨胀节 硅润滑油 羊毛 檩条
不锈钢 固定座 聚异三聚氰酸 酯隔热填充物 三元乙丙 橡胶膜层
密封胶 第二层40毫米厚 聚异三聚氰酸酯 隔热板
©KALZIP
Ω形压型板 彩涂镀锌钢 波形支架 主体结构
40毫米厚聚异三聚 氰酸酯隔热板
r 安装内侧面板 r 外层面板： 一种有效的多层隔热三明 治板
在拱壳脚下进行辊轧成型 30 4和316 不锈 钢由Apera m公司供 应，每卷1000米长，交货至Kalzip公司位 于拱壳脚下的加工场所，在内置于两个 集装箱中的移动生产线中进行加工。 用辊将316L卷材冷压成100米长的压型 ©NOVARKA
板，用作拱壳屋面；50-70米长的压型板 用于墙面。 压 型板 随 后由起 重 机吊至安 装 位 置。立缝压型板被安装入位，夹进预先
步骤1 组装拱壳首半段的上部
安装好的304不锈钢固定座（支架）。随
步骤2 组装下部，然后用铰接系统与上部相连
后，下一块立即就位，并让宽缝端包住
用一台特制的锁缝机沿全部立缝将所有
步骤3 使用专门设计的塔式起重机将首半段吊至85米高的最终高度，这台起重 机可以起吊数千吨的重物。然后安装东侧墙体，墙体的形状与反应堆建 筑的轮廓相符。随后，组装完成后的拱壳首段被推到待命位置，腾出组 装拱壳后半段的空间。
定压型板锁在一起。这种安装技术将使
步骤4 组装后半段拱体
外层面板能够抵御三级龙卷风（可造成
步骤5 连接拱壳的两个半段，形成完整的拱壳。
严重损害），耐受温度范围从-45°C
步骤6 在地面组装桥式起重机，然后吊至拱壳结构上方85米高处，这些起重机 将被用来拆除就“石棺”并清除受损反应堆废墟。
窄缝端。用316L自攻钉让固定座穿过橡 胶膜层固定在Ω形的压型板上。最后，
到
45°C。 含镍不锈钢在这一工程壮举中将保 护工人、当地居民和环境长达一个世纪 之久。
《镍》杂志，第31卷第2期，2016年8月号
步骤7 位于地面轨道梁上同步运行的滑靴将拱壳滑移300米远至最终位置。 步骤8 拱壳及侧墙与既有建筑牢牢地连接到一起。 信息和控制中心设置在建 筑物的西侧正面。
镍的应用 13
用镍取代贵金属 通过化学合成可以将化学商品原料变成成分复杂的救命药、 家居用品或先进材料。但这种“炼丹术”也会产生出大量的有毒 废物或者要在苛刻危险的条件下进行，并时常依赖于昂贵稀有的 金属来激发反应。 在期刊Dalton Transactions 和 Journal of the American Chemical Society最近的一些报道中，位于圣路易斯的华盛顿大学艺术与科 学系化学副教授Liviu
Mirica的研究团队已经开发出了一些新方 LIVIU MIRICA
法，利用镍来生成一些重要的化合物“砌块”。
效率更高 这项工作扩大了镍基化学的工具箱，为“绿色化学”运动迈向 21世纪的可持续合成做出了贡献，使化学转化更高效、副产品更 少，更重要的是产生出的废物更少。 Mirica的实验室研究如何用镍这样更具可持续性的催化剂以 尽可能少的步骤来创造出这些新化合物。
r 新的四配位基分子即大家所知道的四配位体。新的镍基化学简 化了化学合成步骤，并提供出一种替代性金属催化剂。
新四配位基分子 创造出新的四配位基分子，即四配位体，是科学家们取得的重
碳-氢(C-H) 键被认为是不反应的，且难以被诱骗来生成一个 新的碳-碳(C-C)键。所以，像博士后研究人员Wen Zhou这样的化 学家依赖于用金属来“激活这种键”，并使其更具活性。Wen
要进展。它的作用就像棒球的手套袋一样，可以抓住镍原子。当含 碳化合物也与 镍核结合时，电子可重新排位形成一个新的碳-碳 (C-C)键。 稳定性与活性恰到好处的平衡使化学家能以并不昂贵、安全
Zhou是最近发表的两篇报告的第一作者。
且无限多的腈类创造出新的键。一类含碳化合物可经简单的合成
稀有金属鈀和铂已有几十年的使用历史了，但它们都很昂贵。
步骤被转化成一系列有用的化学基团。
镍与它们同族，如果对镍的性能了解得更好的话，也可用于相似
ZHENG CHEN
希望在于镍可以替代更为昂贵的稀有金属，这些金属在化学 工业中已经使用多年。
的反应中。
统一数字代号详解
本期《镍》杂志涉及到的合金和不锈钢的化学成分 (以重量计百分数)
UNS No.
碳
钴
铬
铜
铁
锰
钼
氮
镍
磷
硫
硅
钨
锌
C70600 p. 9
-
-
-
bal.
1.01.8
1.00 max.
-
-
9.011.0
-
-
-
-
1.00 max.
C71500 p. 9
-
-
-
bal.
0.41.0
1.00 max.
-
-
29.033.0
-
-
-
-
1.00 max.
N08367 p. 9
0.030 max.
-
20.022.0
0.75 max.
bal.
2.00 max.
6.07.0
0.180.25
23.525.5
0.040 max.
0.030 max.
1.00 max.
-
-
S30400 p. 2,5,7,10,12,15
0.08 max.
-
18.020.0
-
bal.
2.00 max.
-
0.10 max.
8.010.0
0.045 max.
0.030 max.
0.75 max.
-
-
S30403 p. 15
0.03 max.
-
18.020.0
-
bal.
2.00 max.
-
0.10 max.
8.012.0
0.045 max.
0.030 max.
0.75 max.
-
-
S31254 p. 9
0.020 max.
-
19.520.5
0.501.00
bal.
1.00 max.
6.06.5
0.180.22
17.518.5
0.030 max.
0.010 max.
0.80 max.
-
-
S31600 p. 5,6,7,10,11
0.08 max.
-
16.018.0
-
bal.
2.00 max.
-
0.10 max.
10.014.0
0.045 max.
0.030 max.
0.75 max.
-
-
S31603 p. 7,12,15
0.030 max.
-
16.018.0
-
bal.
2.00 max.
2.003.00
0.10 max.
10.014.0
0.045 max.
0.030 max.
0.75 max.
-
-
S32205 p. 10
0.030 max.
-
22.023.0
-
bal.
2.00 max.
3.003.50
0.140.20
4.506.50
0.030 max.
0.020 max.
1.00 max.
-
-
S32750 p. 9
0.030 max.
-
24.026.0
0.50max
bal.
1.20 max.
3.35.0
0.240.32
6.08.0
0.35 max.
0.020 max.
0.80 max.
-
-
S32760 p. 9
0.030 max.
-
24.026.0
0.50max
bal.
1.00 max.
3.04.0
0.200.30
6.08.0
0.030 max.
0.010 max.
1.00 max.
0.501.00
-
14 简讯
《镍》杂志，第31卷第2期，2016年8月号
316L不锈钢：耐蚀又易得 316L (UNS S31603)是300系列不锈钢中继304 (S30400)及 其衍生牌号之后，位居第二的最常生产的合金。 在某些环境中，304及其低碳型牌号304L (S30403)会被发 现耐蚀性不足，这时，首选考虑使用的钢种就是316L。这种
316L不锈钢不但容易进行加工，从而能在一系列广泛的 使用环境中以良好的耐蚀性提供出形式多样的使用方法且 能追溯出长期的使用记录；而且还具有齐全的产品形态，随 处可得，不论批量大小，既可直接取自厂家，也可来自库存商 处。
钢的典型用途是广泛用于各种存在氯离子的环境中，如使用 除冰盐和沿海地区，以及要求采用酸性或较高温度工艺方 案的加工工业中。316L的某些旧有名称就包括“海水用钢” 或“耐酸钢”这 些称呼。就像所有的含镍奥氏体 不锈 钢一 样，316L具有优异的焊接和成型性能。 耐蚀性与可加工性 尽管316L中的铬 含 量比304稍低，但它含2.0%以上的钼 (Mo)，这就大大改进了它的耐蚀性，在含氯离子的溶液中， 它耐点蚀和缝隙腐蚀的能力得到提高。在各种国际标准中， 其精确化学成分略有不同，但都含有最少10.0%的镍，这就确 保了这种钢能保持完全的奥氏体结构，性能得到优化，并且 更容易进行加工。 HELIX WWW.THEHELIX.CO.UK
316L的应用有成千上万种，其中的一些用途在制药、化学 与生化、纸浆与造纸、饮用水与污水处理，以及运输用罐箱 领域。
艺术家Andy Scott的作品《铠魄巨马》高30米，位于苏格兰中 部的Forth and Clyde运河，由316L不锈钢制作
镍协会新出版物《镍的一生》 《镍杂志》网络版 《镍 的 一生》是 为所有 对 镍 、镍 的来
www.nickelinstitute.org
源、用途及其生命周期感兴趣的人准备 的一份便携参考。这本20页的出版物以 简洁和高度可视化的方式展现了全球镍 的情况和数据，揭示了镍开采、生产和 使用的数量和地区，可供开采的镍资源 及其回收利用。 可由网站nickelinstitute.org下载或发 送电子邮件至communications@nickelinstitute.org 索取印刷版本 8
9
Nickel mining Cradle-to-gate Unlike most other metals, nickel ores are found in diverse geological formations, in different mineralogical forms, at different depths, with varying percentages of nickel content, and often with other metals present. The processing techniques used depend on these variables which yield different rates of metal recovery.
While mine production in Canada and Russia is mainly linked to the mining of sulphide-type ore deposits, Indonesia and the Philippines predominantly mine laterites. In Australia, both laterite and sulphide mine production take place. Due to their geological formation, laterite-type ore deposits and mines are principally found in equatorial regions and production from this type of deposits has steadily increased in recent decades.
* APEC figures include Russian production.
NICKEL MINE OUTPUT KT
ORE MINING
Surface - underground
Lateritic Ore
Sulphidic Ore
Electricity - fuels materials
Finland 0.9% Russia 12.1%
Canada 10.7%
UPSTREAM SUPPLIES
BENEFICIATION
ORE PREPARATION
PRIMARY EXTRACTION
PRIMARY EXTRACTION
Spain 0.4%
Cuba 2.3%
World Total
2.2 MILLION METRIC TONS
Ferronickel By-products
Greece 1.0%
Source: INSG Yearbook 2015. Data from 2014
China. P.R. 4.6%
Myanmar (Burma) 1.0%
Colombia 3.5% Brazil 4.7%
Class 1 nickel
Serbia 0.3% Albaniaa FYROM 0.8% 0.2%
ate Guatemala 1.8%
REFINING
《镍》杂志，第31卷第2期，2016年8月号
ASIA PACIFIC ECONOMIES* ACCOUNT FOR MORE THAN 70% OF GLOBAL NICKEL MINE PRODUCTION AND, GIVEN THE ABUNDANCE OF THEIR NICKEL RESERVES, THE REGION IS EXPECTED TO REMAIN AT THE FOREFRONT OF NICKEL MINING IN THE FUTURE.
The main nickel mining companies include Ambatovy, Anglo American, BHP Billiton, Glencore, JFE Mineral Company Ltd., Lundin Mining Corporation, MMC Norilsk Nickel, Pacific Metals Co. Ltd., Sherritt International Corporation, Eramet, South32, Sumitomo Metals Mining Co. Ltd., Vale, and Western Areas Ltd.
RESOURCES
The life of Ni
70%
Nickel-containing ores are currently mined in more than 25 countries worldwide. The Asia Pacific region accounts for more than 70% of global nickel mine production. Indonesia, the Philippines, Russia, Australia and Canada are the biggest nickel producers.
Botswana 1.3%
Madagascar 1.8%
Vietnam 0.3%
Philippines 21.2% Papua New Guinea 1.0%
Indonesia 8.1%
Zimbabwe 0.6% South Africa 2.5%
Australia 11.2%
New Caledonia 8.1%
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简讯 15
WWW.123RF.COM/PROFILE_DIGIDREAMGRAFIX'>DIGIDREAMGRAFIX / 123RF STOCK PHOTO
金属形态 一个表现大卫·切尔尼 (DAVID ČERNÝ) 放肆一面的闪亮例子 《金属形态》是充满争议性的捷克雕塑家大卫·切尔尼的一 部镜像水景喷泉作品。它建在北卡罗来纳州夏洛特市的白厅 科技园。 切尔尼因其叛逆、充满政治性、互动性且规模大的雕塑而声名 狼藉。他用雕塑《金属形态》传递出了一个看似温良和顺却又 放肆无礼的信息。如果你更深入地观看《金属形态》的各个层 面，它似乎在对切尔尼叛逆的一面点着头。随着雕塑各个层面 的独立转动，它们创造出了近乎诡异、未知的形式。而当它们 聚集到一起时，则形成一张从嘴里吐水的脸。 这座高7.6米，重14吨的雕塑用大量的含镍不锈钢制作面板， s 《金属形态》由近40张钢板组成7个独立转动的部分。
主要是304 (UNS S30400)不锈钢，以期获得耐久性和长寿命。 作品由近四十片钢板组合成7个可360度转动的部分。专门为此 写出的程序控制着每个部分的马达，转动方式的设计和控制 由切尔尼自己通过互联网进行。由高度抛光处理不锈钢表面 形成的形象会被反射到雕塑下方的水池中。这座设施内部也 由大量的不锈钢构成。 关于他的创作灵感，切尔尼解释说，它是其自身灵魂 的“一张自画像中的某些东西”。 《金属形 态》也有自己的网络直播。