國際鉬協會高級顧問法比奧先生在2022年中國不銹鋼行業年會暨中國不銹鋼產業發展高端論壇上發布了題為《鉬助力不銹鋼行業高質量發展》的報告。
一、鉬及鋼鐵行業 -- 國際形勢
2021年全球鉬產量26.37萬噸,其中,中國鉬產量占全球總產量的38%,同比增長14%。全球鉬初次消費量27.86萬噸,中國鉬初次消費占比40%。全球鉬終端消費36.68萬噸,中國消費占比34%。不銹鋼行業鉬消費占到原生鉬消費量的25%,占全部鉬消費的比例達到30%。預計2022年全球終端鉬消費量同比增長2.7%至 37.67萬噸。
圖1:2021年鉬的生產與消費
表1:鉬的初次消費(含回收鉬) 2021年
圖2:鉬消費的增長率
二、含鉬材料新應用--國際案例:橋梁
不銹鋼在鋼結構中的應用,在橋梁結構領域,含鉬不銹鋼起到非常顯著的作用:特別是雙相不銹鋼,自上世紀90年代起已越來越廣泛被使用,在復雜的安裝環境中,預制件易安裝,重量較輕、方便運輸、操作。完全可用于水污染、海水、空氣污染、融雪鹽等腐蝕條件下?;旧厦饩S修、免維護;因維護維修帶來的各種直接成本、間接成本(包括對民眾的不便)基本上降到最低,工程技術壽命,美觀、可塑造性強,設計感強。不銹鋼材料可實現100%回收。
1、不銹鋼在建筑結構中的應用之力學性能:不銹鋼結構件設計不能簡單地照搬碳鋼的設計標準,因為它們的力學性能有很大差異。
從結構角度看,不銹鋼與碳鋼的主要區別是應力應變效應。不銹鋼的應力-應變曲線是非線性的,沒有明顯的屈服點。由于是非線性的,不銹鋼在低應力下失去剛性,這關系到承載構件的設計規范,尤其是受壓構件和無支撐受彎構件。
圖3 不同應力下的材料應力應變曲線
2、不銹鋼在建筑結構中的應用之應變硬化
圖4 冷作對材料的影響
3、不銹鋼在建筑結構中的應用之壽命周期成本
不銹鋼的長壽性可以在經濟上和環境上彌補資源的最初支出
2011-2021年, Outukumpu委托著名結構設計公司Arup對不銹鋼在橋梁建設領域重與其他材料進行對比。
對比范圍包括材料、建造成本以及60年全生命周期的計算。先后產生了2次報告。
研究結果表明:
1.在初始建造方面,不銹鋼橋與碳鋼橋成本接近。
2.60年使用期期間的全生命周期總成本,不銹鋼低于碳鋼30%-40%。
研究報告指出:
建造成本
1. 在對結構設計不進行任何優化的前提下,相對于碳鋼,由于材料的性能優勢使雙相不銹鋼結構整體重量低12%;而耐候鋼則高6%。
2. 在利用雙相不銹鋼的性能優勢而對設計進行優化(在設計標準允許范圍內)時, 雙相不銹鋼結構重量比碳鋼低39%。
3. 考慮到材料上的節約,精益雙相不朽鋼建造總成本比碳鋼高6%,而僅比耐候鋼高2%。
維護、維修成本
1. 在對比四種不同環境時,雙相不銹鋼的使用可節約26%-37%。
2. 維護成本計算只包括直接成本(如材料、人工等)而不包括間接成本(停用期、社會成本、環境污染等等)。
總結兩份報告的內容:
在橋梁結構領域,不銹鋼與碳鋼如下:
1.建造成本基本相同
2.直接維護維修成本低30%-40%
3.全生命周期(60年),不銹鋼更經濟而生命周期越長,優勢越明顯
4. 不銹鋼更符合綠色環保要求,可回收率100%
圖5 碳鋼、耐候鋼、常規2205和改進型2205的壽命周期成本分析
案例一:斯德哥爾摩Söderström橋
四座192米長的鐵路橋,客運量34萬人次/日,火車間隔時間:3分鐘,
碳鋼構件已60年,需要更換。
所需使用壽命:120年
生命周期成本
使用Forta LDX 2404雙相不銹鋼,材料成本400萬歐元
使用噴漆碳鋼,材料成本200萬歐元
每30年噴漆一次,費用:2-4千萬歐元(材料退化加?。?/span>
更大的成本:維修時要關閉繁忙的鐵路橋
案例二:新加坡 Helix步行橋
年度:2010,長: 285m,直徑: 10.8m,設計壽命:100年,材料:Forta2205
案例三:荷蘭阿姆斯特丹MX3D橋
長: 12.5米,4.5噸雙相不銹鋼,3D 打印制作,榮獲多項獎項
案例四:英國鐵路網:模塊化人行天橋
鐵路天橋的革新化設計,采用雙相不銹鋼建造,具有以下優點:預制件快速組裝、平均成本從360萬降到260萬英鎊、項目時間縮短75%、全生命周期碳排放降低、維護成本降低,可靠性提高(噴漆費用:每30年120萬英鎊)
案例五:西班牙Anorga高鐵橋
2011年采用Forta2101建造,設計壽命:130年,
案例六:英國湖區PooleyBridge全不銹鋼公路橋
長:55m, 2021年建造,材料:FortaLDX2101,300噸
316不銹鋼制造的澳大利亞墨爾本唐人街燈籠
材料:316不銹鋼板材,厚: 0.6mm,設計壽命:25年,尺寸: 寬700mm x 高500mm,重:6.8kg,粉末涂料,年度: 2020 年,數量: 220 盞