不銹鋼應用及環(huán)境保護

不銹鋼的這些應用為改善人類生活質(zhì)量和提供更好的生活及工作環(huán)境做出了貢獻一為人們提供了清潔的水,清潔的能源和可靠的服務(wù)。然而,不銹鋼在這些應用的耐腐蝕性還以其它方式為環(huán)境做出貢獻。例如,為了實現(xiàn)其良好的耐腐蝕性,不銹鋼不需要加表面涂層。這就避免了使用有機漆系統(tǒng)向大氣排放溶劑,而且有機漆需要定期重新涂刷,此外還有漆桶處置和漆膜降解問題。

清潔與衛(wèi)生
因為按正確的規(guī)定成分冶煉的不銹鋼不會被腐蝕,所以是盛放、加工食品和制藥以及用于醫(yī)療器械和醫(yī)院的-一種首選材料。在這些應用中,一般選用304和316型不銹鋼,這些不銹鋼做的器械設(shè)備具有光滑的表面光潔度,以便于清洗。在家用情況中,清洗一般最多只不過使用溶解在水中的洗滌劑而已,僅使用洗滌劑已很有效了。但是在商業(yè)化食品加工以及醫(yī)藥應用中,苛性蘇打以次氟酸鈉這類強化學洗滌劑使用很普遍,在這類應用中,不銹鋼的耐腐蝕性就成了一大優(yōu)點。外觀清潔很熏要,因為這在家用、飯店和旅店設(shè)備這類應用中會給客人以信任感,但細菌衛(wèi)生最為重要,試驗證明,不銹鋼是一種容易消毒的材料。在使用中,不銹鋼器械最不容易損壞,因而不太容易積聚細菌以及導致細菌繁殖發(fā)生表面缺損。這不僅對人類健康有益處,而且對環(huán)境也有明顯的好處。例如,不銹鋼用于食品、運輸、儲存及展示,它的衛(wèi)生性能體現(xiàn)在因食品受污染變質(zhì)的損失較少。使用不銹鋼的首要好處是人們會有更多、更好、更便宜的食品,次要的好處是由于產(chǎn)生的廢物少而有益于環(huán)境。這樣地,在送水和儲水應用中,使用不銹鋼會減少水的污染和泄漏。一個典型的例子是日本東京的送水系統(tǒng),日本東京80年代初從送水管道泄漏的飲用水量達到總供水量的40%~45%。其后逐漸在公用工程管線中引入3[6型不銹鋼水管,到2000年管道更換全部完成。自從80年代以來,在不銹鋼供水管線接頭處總熱才檢測出三處泄漏。圖4中示出不銹鋼在供水管線中的應用。

使用壽命長
不銹鋼的耐腐蝕性能使產(chǎn)品使用壽命延長,通常這就意味著對環(huán)境影響較小。制造一種新產(chǎn)品時的原始環(huán)境影響可以被認為是衰減的,或者說是發(fā)生在該產(chǎn)品的整個使用壽命期問。耐腐蝕性能低的產(chǎn)品需要頻繁更換,而這就意味著由生產(chǎn)這些產(chǎn)品產(chǎn)生的環(huán)境影響會大。如不更換,就得對這些產(chǎn)品定期清潔、維修和刷漆,而清潔、刮掉化學品和刷漆又會對環(huán)境造成不小的影響。另外,耐腐蝕性能低的產(chǎn)品會造成設(shè)備問斷停機,或者不能以最佳狀態(tài)運行,而這些會對環(huán)境產(chǎn)生不利影響。通過對各種可選擇材料的財務(wù)費用和效益的計算,得出了壽命周期成本(LCC)的經(jīng)濟概念。壽命周期成本這一概念被人們越來越多地使用,已成為過去20年來不銹鋼在制造和建筑、使川量強勁增長的原兇之 ?,F(xiàn)在人們試圖將環(huán)境影響結(jié)合到壽命周期成本之中,這種分析肯定會進一步增強使用不銹鋼的趨勢。

與壽命短的材料相比,如刷漆碳鋼,購買不銹鋼費用、制作及安裝成本會更高,但是當對攔個壽命周期問包括維護費用,更換成本及生產(chǎn)中斷造成的費用全部加以考慮時,不銹鋼通常足一種更經(jīng)濟的選擇。另外,不銹鋼往往是‘種“更綠色”的選擇,它具有低能耗、溫室氣體排放少和廢物少的好處。

強度和韌性
不銹鋼有.系列機械及物理性能。不銹鋼具有良好的抗疲勞強度,所以我們看到;銹鋼用于像彈簧這類應用場合,凼為對彈簧來說,抗疲勞強度非常重要。不銹鋼具有很高的延伸率,這反映科.它的良好成形性,我們還看到這‘性質(zhì)在采用深拉工藝加工廚房水池的制做中的使用。大多數(shù)人會認為這是一種普通的應用,但事實t,現(xiàn)代廚房下水池的深拉加丁成形是一項要求最高的工豈,除了奧氏體不銹鋼以外,很少有工程材料能經(jīng)受住這種深拉成形加工。不銹鋼還具有高剛性,即在負載下它們不會過度曲。此種性能在鐵路車輛這類結(jié)構(gòu)的設(shè)計非常重要,在于鐵路車輛時不銹鋼良好的剛性意味著用不銹鋼制造的鐵路客車車廂實際L輕于鋁結(jié)構(gòu)鐵路客車車廂,而鋁的密度比不銹鋼低的多,剛性也低的多。

不銹鋼的優(yōu)點不勝枚舉:奧氏體不銹鋼可制造成兀磁性,無磁性對制造潛水艇和掃雷器非常重要,無磁性對放置醫(yī)學掃描用核磁其振成像設(shè)備的房間建筑結(jié)構(gòu)。p的鋼筋也很鶯要。奧氏體不銹鋼的導熱性也較低,這使得它們能用于制造咖啡杯和燒瓶。然而,有兩種特性比其它所有特性更重要,這兩種性質(zhì)集體現(xiàn)不銹鋼的機械及物理特性,即強度和鯽性,這兩種特性不僅本身已經(jīng)很重要,而且影口向不銹鋼制品的長使用壽命,測為不銹鋼制品比絕大多數(shù)其它材料制品都更不容易發(fā)生意外損壞,不易受機械磨損和撕裂。町獲得高強度還意味著用不銹鋼制成的組件可具有理想的強度/重量比,這是運輸行、Ik里非常重要的一個特性,州為這會轉(zhuǎn)變成更高的燃料效率,然而,這類溫室效應氣體的排放也較少。正因為如此,我們可以看到不銹鍘正被用r或it劃用于制造小汽車、大轎車和鐵路車輛上的許多部件。

外觀優(yōu)美
以上討論的不銹鋼廚房設(shè)備特性主要是其工程及環(huán)境意義。但是,如果對用戶沒有吸引力,這些特性還是不可能得到發(fā)揮的。所以,這種外觀優(yōu)美的特性,從技術(shù)意義上看幾乎是微不足道的,但從實際意義看卻特別重要。如果一種材料對環(huán)境做出廣泛貢獻,這種材料不僅必須具備上面己提到的技術(shù)性能,而且必須具備外觀優(yōu)美的特點,足以吸引用戶想購買,而不銹鋼正具有這種特性。不銹鋼具有清潔、現(xiàn)代化的外觀,對設(shè)計人員和用戶來講它又有很實際的用途。不銹鋼可以做成扁平狀、尖角狀、精致光滑和棱角形狀,或者可以適應有機結(jié)構(gòu)做成任何形狀,這些有機結(jié)構(gòu)可能是曲線形的、流線形的、以及復雜組合形的。正是其強度、剛度和成形性等幾種特性的組合才使不銹鋼能用于如此廣泛的成形范圍。圖ll中所示說明了不銹鋼會成為現(xiàn)代廚具和消費品選擇材料的原因。

不銹鋼對建筑師也有吸引力。在這一領(lǐng)域,耐腐性和可成形性的結(jié)合具有重要意義,但一般情況下這并不是選擇不銹鋼的主要原因。許多情況下,決定性因素是不銹鋼的范圍廣泛的表面光潔度和表面外形使得建筑師能夠創(chuàng)意出與眾不同的、獨一無二二的效果?;颈砻媸擒堉票砻?,接著是各種拋光表面光潔度,如NO.4、緞面、顫紋和鏡面。但是還有更多的特殊表面光潔度和表面外形一一面有花紋的不銹鋼薄板,如Petronas雙塔大廈上使用的一面有 花紋的不銹鋼薄板,雙面都有花紋的不銹鋼薄板,如李處理設(shè)備這類高碰撞領(lǐng)域常用的雙面都有花紋的不銹鋼薄板,以及電化學彩涂或陰極濺鍍彩涂的不銹鋼薄板。再與蝕刻這類工藝相結(jié)合,可使外表選擇無窮無盡。

可循環(huán)利用
耐腐蝕性和韌性意味著大多數(shù)不銹鋼制品在其使用壽命結(jié)束時,基本上仍然完好無損。確實是,大多數(shù)不銹鋼制品或設(shè)備退出使用并不是凼為它們不能再發(fā)揮當初的設(shè)計功能,而是由于其它一些原凼,例如南于產(chǎn)品、工藝或特性的發(fā)展使得原不銹鋼設(shè)備過時,或者是南于原不銹鋼產(chǎn)品或設(shè)備的其它部件失效。在此使用壽命結(jié)束時,不銹鋼仍然完好無損,形狀清晰可辨。另外,不銹鋼具有很好的內(nèi)在特性,足以使廢品收集者們從一般工業(yè)或城市廢品堆中把不銹廢鋼挑出來進行循環(huán)利用。兇而不銹鋼是一種可高度回收循環(huán)利用的工、lk材料。我們估計,在不銹鋼的有用壽命結(jié)束時,有80%以上的不銹鋼產(chǎn)品被實際回收循環(huán)利用。大多數(shù)不銹鋼中的最有價值成分是鎳,因此,正是含鎳不銹鋼,如304型和316型不銹鋼,最具循環(huán)利用商業(yè)價值。慶幸的是,含鎳不銹鋼是全世界上使用最普遍的鋼種。

不銹鋼生產(chǎn),一積極收購不銹廢鋼,他們把不銹廢鋼混入熔煉供料中,以qi產(chǎn)新的、優(yōu)質(zhì)1i銹鋼薄板、管材、鑄件和其它形式的產(chǎn)品。事實上,不銹廢鋼非常適合做冶煉原料,以斂于供不應求,而且可以預料,在可預見的未來,這種供不應求的形勢還會繼續(xù)下去。不銹鋼的生產(chǎn)工藝也能夠處理其它形式的廢鋼,包括鐵素廢鋼以及其它各種各樣的含鎳廢鋼。把所有廢釧加在一起,不銹鋼生產(chǎn)中用的循環(huán)原料按重量計,平均超過60%。換句話說,新不銹鋼按重量計,平均60%以上來自廢鋼~生產(chǎn)廢鋼或有用壽命結(jié)束的不銹廢鋼。這對環(huán)境有巨大的好處,兇為廢鋼的這種高效循環(huán)利用減少了原材料和能源的需要量,閃而也減少,各種氣體的排放,其中包括像co:這類溫室氣體的排放。再從另一種角度來看,不銹鋼的可循環(huán)利用性意味著今天牛產(chǎn)的不銹鋼是種儲備,是留給子孫后代使用的資產(chǎn)。

結(jié)論
由于不銹鋼本身具備的諸多特性,如耐腐蝕性、清沽、衛(wèi),高強度、外觀優(yōu)莢以及可循環(huán)利用性,使得不銹鋼能以各種各樣的力法,直接和接地保護環(huán)境。不銹鋼確實是未來的寶貴材料。

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