近30年來(lái),我國不鏽鋼管的生(shēng)産技(jì)術(shù)取得(de)了長足進步,産量、質量大(dà)幅提高(gāo),品種不斷擴大(dà),标準進一步完善。為(wèi)此,中國鋼研戰略所特組織“中國不鏽鋼管30年”專題系列報道(dào),以飨讀者。
1、我國不鏽鋼管30年的發展
縱觀我國不鏽鋼管30多(duō)年的發展曆史,可(kě)以将其分為(wèi)如下四個(gè)階段:
第一階段,20世紀90年代之前的發展初期。此階段的特點是:不鏽鋼管制(zhì)造企業數(shù)量少(shǎo)、規模小(xiǎo),大(dà)多(duō)數(shù)處于作(zuò)坊式生(shēng)産階段。當時(shí)的代表企業是上(shàng)鋼五廠(現寶鋼特鋼),所生(shēng)産的不鏽鋼無縫管主要滿足國防軍工的特殊需求。
第二階段,20世紀90年代至2000年之間(jiān)的快速發展期。此階段的特點是:不鏽鋼管制(zhì)造企業如雨後春筍般蓬勃發展,久立集團就是其中的代表,這期間(jiān),不鏽鋼管的發展主要集中在數(shù)量上(shàng),國民經濟各行(xíng)業對不鏽鋼焊管和(hé)無縫管的需求急劇(jù)增長。上(shàng)鋼五廠和(hé)長城特鋼是代表企業。
第三階段,2000年至2008年的高(gāo)速成長期。此階段的特點是:不鏽鋼管制(zhì)造企業爆發式增長,出現了産能/産量上(shàng)萬噸的行(xíng)業龍頭企業,如久立、太鋼、中興能源、武進不鏽等。
第四階段,2008年至今的專業細分階段。此階段的特點是:不鏽鋼管材的制(zhì)造進一步專業化,管材制(zhì)造技(jì)術(shù)明(míng)顯提升,出現了特殊規格管材的專業制(zhì)造企業。
一是不鏽鋼無縫管普遍采用擠壓工藝進行(xíng)生(shēng)産以提升品質。期間(jiān),太鋼、寶特、新興鑄管引進6000噸擠壓機,久立升級4200噸擠壓機,寶鋼特鋼更是進行(xíng)産品戰略調整,拆除斜軋穿孔機組,集中生(shēng)産高(gāo)附加值的擠壓管材。
二是生(shēng)産更專業化,甚至出現了以單類産品為(wèi)絕對産品的企業,典型代表如煙台瑪努爾核電(diàn)設備公司的核電(diàn)整體(tǐ)鍛主管道(dào),中興能源、武進不鏽鋼、三洲核能的不鏽鋼管件等。在此期間(jiān),出現了世界級的不鏽鋼管材制(zhì)造企業,如久立特材,擁有(yǒu)年産10萬噸不鏽鋼管的産能,是國內(nèi)少(shǎo)數(shù)幾家(jiā)既擁有(yǒu)品種最全、規格組距最大(dà)的不鏽鋼焊接管生(shēng)産線,又擁有(yǒu)國際先進的擠壓工藝為(wèi)主的不鏽鋼無縫管生(shēng)産線,能生(shēng)産Φ8-3000mm×0.5-80mm的焊接鋼管和(hé)規格為(wèi)Φ4-730mm×0.5-60mm的無縫鋼管及高(gāo)合金、難變形的合金鋼管,并建有(yǒu)與管道(dào)相配套的年産5000噸的管件生(shēng)産線。産品在全世界50多(duō)個(gè)國家(jiā)注冊商标并使用,做(zuò)出了品牌。
2、我國不鏽鋼管生(shēng)産能力的變化
不鏽鋼管由于制(zhì)造企業多(duō)而分散、産品規格繁多(duō),所以産量統計(jì)難度很(hěn)大(dà)。據報道(dào),世界不鏽鋼管的生(shēng)産量一般約占不鏽鋼材總量的10%。目前,我國不鏽鋼管的産量大(dà)體(tǐ)維持這一比例。
20世紀90年代之前,受不鏽鋼産業發展的影(yǐng)響,我國不鏽鋼管産量維持在較低(dī)水(shuǐ)平,如1990年我國不鏽鋼管的産量約為(wèi)5萬噸。2001年,我國不鏽鋼管的産量約50萬噸,是十年前的10倍。進入21世紀,迎來(lái)了不鏽鋼管的大(dà)發展,我國不鏽鋼管的産能和(hé)産量急劇(jù)增加。據不完全統計(jì),我國現有(yǒu)不鏽鋼無縫鋼管生(shēng)産企業近500家(jiā),年生(shēng)産能力100萬噸以上(shàng),其中大(dà)部分是年産隻有(yǒu)1000噸以下的小(xiǎo)廠,年産量在10000噸水(shuǐ)平以上(shàng)的企業很(hěn)少(shǎo)。不鏽鋼焊管生(shēng)産線近800條,年生(shēng)産能力達200萬噸。從行(xíng)業需求看,油氣/石化行(xíng)業年需不鏽鋼管約6萬噸,核電(diàn)行(xíng)業年需不鏽鋼管5萬噸,化工行(xíng)業年需不鏽鋼管約4萬噸,火(huǒ)電(diàn)行(xíng)業年需不鏽鋼管約4萬噸。
3、我國不鏽鋼管品種質量的發展
随着不鏽鋼産業的發展,我國不鏽鋼管材的品種發展大(dà)體(tǐ)也經曆了早期的單一奧氏體(tǐ)品種和(hé)現在的多(duō)樣化品種階段。1990年前,由于不鏽鋼管材制(zhì)造水(shuǐ)平和(hé)工藝裝備的限制(zhì),不鏽鋼管材品種主要為(wèi)304、316奧氏體(tǐ)不鏽鋼類型。發展到2000年之後,不鏽鋼管材品種幾乎涵蓋了奧氏體(tǐ)不鏽鋼、雙相不鏽鋼的絕大(dà)多(duō)數(shù)牌号,以及馬氏體(tǐ)不鏽鋼、鐵(tiě)素體(tǐ)不鏽鋼的部分牌号。這期間(jiān),針對石化/化工行(xíng)業需求,開(kāi)發了2205牌号為(wèi)代表的雙相不鏽鋼管材;針對油氣開(kāi)采和(hé)輸送,開(kāi)發了Cr13型的超級馬氏體(tǐ)不鏽鋼管材;針對海水(shuǐ)電(diàn)站(zhàn)熱交換器(qì),開(kāi)發了446高(gāo)純鐵(tiě)素體(tǐ)不鏽鋼管材;針對第三代核電(diàn)一回路主管道(dào),開(kāi)發了316LN整體(tǐ)鍛管材;針對電(diàn)站(zhàn)鍋爐,開(kāi)發了超級304H、T/P91管材;針對航空(kōng)油路管道(dào),開(kāi)發了2169奧氏體(tǐ)不鏽鋼管材。
近年來(lái),随着高(gāo)純鐵(tiě)素體(tǐ)不鏽鋼的國産化工業規模生(shēng)産成為(wèi)現實,出現了大(dà)量的高(gāo)純鐵(tiě)素體(tǐ)不鏽鋼薄壁焊管。這類産品在生(shēng)産時(shí)廣泛采用激光焊。
随着化工、化肥、石化等行(xíng)業對大(dà)口徑(Φ159mm以上(shàng))中低(dī)壓輸送管道(dào)的需求越來(lái)越多(duō),大(dà)口徑不鏽鋼焊管逐步替代進口,應用于特殊需求。油氣/化工對超長大(dà)口徑耐蝕不鏽鋼管的需求,促進了大(dà)口徑不鏽鋼焊管的國産化,如久立630自動焊接機組的引進,改變了長度12米大(dà)口徑不鏽鋼焊管依賴進口的現狀。
和(hé)不鏽鋼焊管相比,不鏽鋼無縫管的性能要求更高(gāo),需求規格更多(duō),使用領域更廣,同時(shí)制(zhì)造難度相應的也要大(dà)許多(duō),主要用于油氣開(kāi)采、石油化工、能源、核電(diàn)、航空(kōng)航天、艦船(chuán)等領域。
不鏽鋼無縫管由于涉及的鋼種、産品規格及用途非常多(duō),所采用的生(shēng)産工藝和(hé)裝備差别很(hěn)大(dà),因此,不鏽鋼管材的生(shēng)産專業性都非常強,技(jì)術(shù)要求高(gāo)。為(wèi)了實現高(gāo)質量不鏽鋼管材的生(shēng)産,不鏽鋼管材的制(zhì)造技(jì)術(shù)發展趨勢包括三個(gè)主要方向:一是采用擠壓工藝技(jì)術(shù)研制(zhì)新型高(gāo)性能特種不鏽鋼管材;二是嚴格要求不鏽鋼管坯冶金質量,主要是超純冶煉技(jì)術(shù);三是組建針對性很(hěn)強的專業生(shēng)産線進行(xíng)生(shēng)産。
熱擠壓法是生(shēng)産高(gāo)合金難變形合金管材的最佳方法,同時(shí)也是小(xiǎo)批量、多(duō)品種的複雜斷面異型材制(zhì)造最便捷的方法。采用熱擠壓法生(shēng)産高(gāo)合金管材具有(yǒu)變形溫度高(gāo)、單次變形量大(dà)、變形速率高(gāo)等特點,是未來(lái)發展的趨勢。
擠壓鋼管生(shēng)産技(jì)術(shù)是無縫鋼管最重要和(hé)最先進的生(shēng)産方法之一。對于低(dī)塑性難變形的鋼種和(hé)合金及特别重要用途,如核電(diàn)用690蒸發器(qì)管、G3油井管等,是斜軋穿孔法無法相比的。它是在比其他壓力加工方法時(shí)有(yǒu)更大(dà)的三向壓應力狀态下的變形,可(kě)以發揮金屬的最大(dà)塑性,可(kě)以達到其他機組無法達到的壓縮比。目前,在諸如連軋管機組、皮爾格機組、三輥穿孔-軋管機組、ACCUROLL等機組上(shàng)無法生(shēng)産的鋼種和(hé)合金,就可(kě)以在擠壓機上(shàng)進行(xíng)生(shēng)産。熱擠壓工藝對于生(shēng)産高(gāo)尺寸精度、高(gāo)表面光潔度的不鏽鋼管材尤其适合,對于超級奧氏體(tǐ)不鏽鋼、超級雙相不鏽鋼等難變形不鏽鋼管材的制(zhì)造有(yǒu)較大(dà)的優勢。
從特種冶金技(jì)術(shù)發展伊始,純淨化、凝固組織和(hé)缺陷控制(zhì)就始終貫穿着該技(jì)術(shù)的發展。伴随着上(shàng)述需求,在特種冶金設備的設計(jì)與控制(zhì)、熔煉過程的計(jì)算(suàn)機模拟等方面不斷發展。特種冶金工藝技(jì)術(shù)未來(lái)将繼續沿着高(gāo)度純淨化、凝固組織和(hé)缺陷控制(zhì)、熔煉過程自動化、低(dī)成本化和(hé)環境友(yǒu)好方向發展。純淨化冶煉,包括夾雜物的控制(zhì)與去除,有(yǒu)害元素(H、O、S)以及雜質元素和(hé)殘餘元素(As、Sb、Sn、Bi等)的去除,以及在電(diàn)渣重熔過程由于相關渣金反應導緻的Al、Ti、Zr頭尾成分偏差的控制(zhì)技(jì)術(shù)等。不鏽鋼管材對材質的要求很(hěn)高(gāo),為(wèi)了保證經過多(duō)道(dào)次軋制(zhì)變形後不鏽鋼管材表面質量無缺陷,必須對不鏽鋼中的夾雜物等級和(hé)類别進行(xíng)嚴格控制(zhì)。一般特種需求的不鏽鋼管材,如航空(kōng)航天用不鏽鋼管,其非金屬夾雜物需嚴格控制(zhì)在1.5級以下。此外,為(wèi)實現高(gāo)牌号鐵(tiě)素體(tǐ)不鏽鋼管材的制(zhì)造,對高(gāo)鉻鐵(tiě)素體(tǐ)不鏽鋼中的碳、氮含量有(yǒu)嚴格要求,一般要求C+N≤300ppm。
在專業化生(shēng)産方面,核電(diàn)一體(tǐ)化主管道(dào)和(hé)不鏽鋼管件制(zhì)造是典型代表。以AP1000主管道(dào)為(wèi)例,其産品為(wèi)直管+彎頭+帶角度的管嘴。傳統工藝技(jì)術(shù)隻能分段制(zhì)造,最後焊接而成,導緻焊縫薄弱區(qū)的存在。采用整體(tǐ)鍛制(zhì),可(kě)有(yǒu)效避免焊接。為(wèi)實現整體(tǐ)鍛制(zhì),必須有(yǒu)100噸級的電(diàn)渣爐和(hé)8000噸以上(shàng)的壓機能力,此外,還(hái)涉及到不鏽鋼彎頭彎制(zhì)技(jì)術(shù)等核心技(jì)術(shù)。這種大(dà)規格不鏽鋼異形管,生(shēng)産路線完全不同于普通(tōng)不鏽鋼無縫管。為(wèi)此,需要建立專業的核電(diàn)一回路主管道(dào)生(shēng)産線,煙台瑪努爾核電(diàn)設備公司應運而生(shēng)。此外,石化/化工用的大(dà)量不鏽鋼管件的制(zhì)造,需要大(dà)口徑皮爾格軋機。為(wèi)此,出現了中興能源、武進不鏽鋼、三洲核能等不鏽鋼管件的專業制(zhì)造企業。未來(lái)這樣的細分不鏽鋼管材專業生(shēng)産線還(hái)将越來(lái)越多(duō)的出現,以提高(gāo)産品質量和(hé)生(shēng)産效率,包括以生(shēng)産毛細管和(hé)小(xiǎo)規格不鏽鋼無縫管為(wèi)主的天材科技(jì)(最小(xiǎo)口徑0.2mm,最小(xiǎo)壁厚0.05mm)和(hé)久立的全自動高(gāo)效率的電(diàn)站(zhàn)鍋爐管生(shēng)産線。
4、我國不鏽鋼管國際化進程
在2000年之前,由于我國不鏽鋼管材的整體(tǐ)質量偏弱,導緻産品缺乏國際競争力,很(hěn)少(shǎo)出口。高(gāo)端不鏽鋼管材的國際市場(chǎng)長期被西方發達國家(jiā)占據,以住友(yǒu)、山(shān)特維克、奧托昆普為(wèi)代表。我國每年需要進口大(dà)量的高(gāo)檔次不鏽鋼管,如2006年我國不鏽鋼管進口量約為(wèi)4.5萬噸,基本上(shàng)都是高(gāo)檔次品種。2005年以後,特别是2010年以後,随着我國不鏽鋼管材品種越來(lái)越多(duō),質量越來(lái)越高(gāo),部分質優價廉的不鏽鋼管開(kāi)始出口,并且出口量越來(lái)越大(dà)。出口的産品主要應用于核電(diàn)、石化、化工、能源、船(chuán)舶等領域。
近年來(lái),國際上(shàng)一些(xiē)重大(dà)工程項目均采用我國生(shēng)産的不鏽鋼管材,包括國際科研合作(zuò)項目“國際熱核聚變實驗堆(ITER)計(jì)劃”、賽科90萬噸乙烯裂解聯合裝置、揚巴一體(tǐ)化工程(60萬噸乙烯)等。
總體(tǐ)來(lái)看,我國不鏽鋼管材出口,早期主要依賴價格優勢,現在則完全是質量取勝。随着我國已經成為(wèi)不鏽鋼制(zhì)造大(dà)國,不鏽鋼管材的生(shēng)産規模和(hé)水(shuǐ)平也逐步位居世界前列,不鏽鋼管材制(zhì)造企業的全球觀念越來(lái)越強,江浙一帶的企業,不鏽鋼管材出口的品種和(hé)數(shù)量都居前列。企業從行(xíng)業協會(huì)、國際會(huì)議、互聯網等途徑獲取大(dà)量需求信息,并積極與國外企業洽談,獲得(de)訂單,進而依托大(dà)而全的不鏽鋼管生(shēng)産線,提供高(gāo)品質産品,滿足用戶需求。
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