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            中國2205不銹鋼管技術創新及發展趨勢

            返回列表 來源:未知 瀏覽: 發布日期:2020-12-11 15:58【

             
              2205不銹鋼管在11月6日召開的第九屆田園松陽論壇—“創新引領,轉型升級,全力推進不銹鋼管產業高質量發展”專家報告會,中國特鋼企業協會不銹鋼分會專家、中國不銹鋼管專業委員會名譽主任/顧問李天寶教授,做了題為“中國不銹鋼管技術創新及發展趨勢”的報告。 全文如下:
              改革開放40年來,中國不銹鋼管行業經過風風雨雨,由小到大,由弱到強,創辦了數以千家的不銹鋼管企業。今天在“田園松陽”“多少落紅隨水去,卻記猶如昨剛放”。群賢畢至,把祖國四面八方散落的珍珠,匯聚于此,精心串成美麗的項鏈,爆發出璀璨的光芒,溫潤著不銹鋼管,支撐著祖國各行各業蓬勃發展。
            一、技術創新
            技術創新是指對新技術的研究開發產品化與商品化的過程,是改進現有或創造新的產品,生產過程和服務方式的技術活動,重大的創新會導致社會經濟系統的根本性轉變。技術創新是企業應用創新的知識和新技術、新工藝,采用新的生產方式和經營管理模式,提高產品質量,開發生產新的產品,提供新的服務,占據市場并實現市場價值,創新是科技發展的靈魂,創新是引領發展的第一動力??v觀2000年至今,我國的不銹鋼管行業在主要經濟支柱產業的技術創新,簡單舉例如下:
            ●核能發電
            2019年,核電發電占總發電量的4.9%,相當于減少燃煤10687.62萬噸,減排CO2:28001.57萬噸,減排SO2:90.84萬噸,減排NO化合物約79.09萬噸。未來我國要每年建造8座核電站,才能完成我們承諾的減排目標。
            在核能發電的建議中,不銹鋼管是關鍵的結構元件。2000年以前,全部依靠進口,2000年以后由核工程設計院,原子能設計院和不銹鋼管廠合作創新,到目前為止,不銹鋼管基本實現了國產化。
            通過技術創新主要完成:
            ▲奧氏體不銹鋼主管道
            ▲690合金U型管,C型管,不銹鋼U型管
            ▲超級奧氏體不銹鋼管及管件
            目前各鋼管廠,就制造工藝和提升質量的穩定性展開新的工作。
            通過技術創新實現了控制棒包殼管的國產化。
            控制棒包殼管:
            ▲控制棒包殼管的成份實現P:0.010%,S:0.020%,Si:0.1%
            ▲控制棒包殼管的內徑為8.738
            ▲控制棒包殼管在冷作10%后,延伸率大于35%。
            ▲要求控制棒包殼管缺陷及尺寸超聲同步檢測,每支管材全長范圍內的內外徑100%測量。
            目前,對高氧含量的環境用管,對FeCrAl管和600℃以上高溫用管抗蠕變,耐幅照用管也有了突破性進展。
            核聚變反應堆采用的各種管材的制造性能要求(極低溫下的斷裂韌性、抗疲勞和沖擊性能、無磁性、細化晶粒、雜質元素要求),達到了核電特殊環境標準。
            火力發電用不銹鋼管的技術創新
            2019年全國完成發電總量7.09萬億KW,火電占72.83%,由此可見,我國乃以火力發電為主。隨著蒸氣溫度的提高,鍋爐的生產壓力也同步要提高,實現效率高,能耗低,指標優,環保減排。這就對鋸爐用鋼管提出更高的要求,2000年以前我國還不能生產超超臨界(630℃,700℃)鋸爐用不銹鋼管,隨著近20年的技術創新,我國可以生產滿足鍋爐發電各種要求的不銹鋼管和鐵鎳基,鎳基合金管:
            主要牌號有:TP304H、TP347H、TP347HFG、S30432 、TP310HC6N、Sanicro25/C-HRA-5/TG700℃
            在國內創新發展了鍋爐發電系統高加、低加用管,也實現了冷凝器用不銹鋼管替代銅管和鈦管。特別是在耐海水環境使用的S44660實現了國產化。
            我國油氣井用不銹鋼管的技術創新近十年來已經有了很大的進步。
            為了解決井內高溫、高CO2分壓和高 Cl-,H2S濃度工作環境易產生腐蝕和應力腐蝕開裂,開發了適用的2205雙相不銹鋼管。在井管和地面集輸管線得到了使用。
            最近為了解決油套管13Cr,超級13Cr抗腐蝕存在的問題,17Cr等高鋼級管也取得了成功和應用。
            石油石化行業煉化設備關鍵裝置的發展,對其設備材料提出了較高的要求,特別是作為核心工業爐,包括加氫爐,常減壓爐,制氫轉化爐,焦化爐等所用材質需要具備的對高溫、耐腐蝕等性能。通過近20年的工藝改造、技術創新,煉化設備使用的TP316L,TP321H和TP347H等工業全部實現了國產化。
            2205不銹鋼管
            ●造船運輸是經濟活動的重要環節,我國先后實現了制造天然氣運輸船和化學品船等,由于大型運輸船在海上航行的特殊環境,對船用不銹鋼管都要進行特殊認證。(船級證認證)
            LNG和化學品船主要采用的不銹鋼管材質,TP304L、TP316L、TP2205對鋼管的縱向、橫向拉伸有特殊要求?,F在各生產鋼管企業,通過技術創新進一步提高船用不銹鋼管的實物穩定性。
            當然在眾多領域,眾多行業在此只是簡單羅列一些大家所熟知,較為注目的技術創新及應用產品,眾多的應用領域,如化學品工業、制藥工業、軍工、交通運輸煤制氣等就不再多述。
            二、技術創新的發展趨勢
            針對使用環境、設計目標材料是不銹鋼管發展的必然趨勢。如設計海水環境用管,實現在海水使用環境中抗點腐蝕和應力腐蝕開裂,如設計高氧含量的水環境用管,提高抗應力腐蝕開裂性能;設計更高的抗蠕變、耐輻照性能用管;如設計抗高溫蒸氣氧化材料,實現高強度、高塑性的不銹鋼管材。通過創新設計、實現設備的安全運行和服役壽命。各鋼管企業將會通過技術和材料創新、蓄備未來的市場和服務,這是鋼管行業發展的趨勢。
            在目標產品有明確的使用工況環境下,要使其自始至終處于有效的質量控制之下,對其生產工藝進行步驟設計,如:冶煉、澆注(是否電渣)改造,坯料加工穿孔(或熱擠壓)冷加工、熱處理、表面處理。
            成品管交貨狀態設計也在設計范圍。
            如常規性能檢驗部分:成品管化學成份分析。
            非金屬夾雜物檢測、晶粒度測試、晶間腐敏感性試驗、宏觀浸蝕試驗、拉伸試驗、壓扁試驗、硬度試驗、沖擊試驗、水壓試驗、超聲波檢測、液體滲透檢測和表面質量及尺寸平直度檢測。
            鋼管制造按單設計和生產是今后鋼管生產的大趨勢。
               ●精細化荒管加工技術
            荒管的加工過程是金屬塑性成形過程,他存在著應力、應變和位移,穿孔就是這種行為表現,包括冷控、冷軋、擠壓都屬于這個范疇。為什么穿孔存在徑壁比?為什么拉拔、冷軋斷面收縮過大就會出現硬化裂紋呢?根本的原因是超過了塑性變形的允許偏量。隨著現代化科技的發展,采用有限元法,可以模擬很多種成形過程中的金屬流動規律。由于有限元分析對各種幾何形狀的適應性,所以可以用計算機模擬穿孔加工的塑性成形過程。  2205不銹鋼管預報成形材料的全部應力和應變。
            在穿孔過程中,用剛塑性有限元對管坯的金屬流動,速度場、溫度場、應力進行描述,并建立應力應變、熱—力耦合,內部組織的數學模型??梢陨a更有利于后部工序加工的精細化荒管坯,這是不銹鋼管生產技術創新的趨勢。
            松陽園區的技術創新之一是上上德盛的“數字智能化工廠”,“工業智能服務平臺”和“智能化安全管理”,這些技術創新及應用走在了全國不銹鋼管生產企業的前列,通過智能化管理,使企業的生產成本,實物質量,安全生產進入了一個更高水平,也是今后不銹鋼管企業創新發展的趨勢。
            ●最近我去參加上海鋼管展,看到了中興能源生產的不銹鋼無縫,經了解,可以做到直徑小到幾毫米,大到1m多,直徑由用戶確定,不設階梯,壁厚可以實現手撕鋼厚度到幾十毫米,基本不受管徑大小約束。
            生產這種不銹鋼無縫管(也可以生產合金管)有以下優點:
            ①表面光潔,精度高。
            ②抗疲勞強度高,屈服強度高,抗拉強度高,能實現縱、橫向抗拉強度和延伸率基本相同。
            ③工具消耗低。
            ④成材率較與傳統工藝比較可以提高10%左右。
            ⑤退火道次少節省能保,酸洗道次少、污染渾。
            ⑥生產過程不需要用油潤滑,無污染。
            ⑦容易實現自動化操作,易建立黑燈工廠。
            ⑧斷面壁厚幾乎無偏差,可以減輕應用鋼管的設計重量。
            我在金屬在線上看到了發布的φ23X0.2mm鋼管很震撼。這是實現不銹鋼無縫鋼管生產技術的顛覆性創新。這個技術創新基于堅實的科學原理,不是神話或幻想,是對科學原理的創新應用;是跨學科、跨領域的集成創新,并非設計、材料工藝領域的“線性創新”,是以顛覆性技術取得創新成功的經典案例。因此說不銹鋼管的發展趨勢就是材料創新、工藝創新、市場創新、應用創新。
            2205不銹鋼管
            ●去年,我國一些企業經過技術創新,實現了生產螺旋波,環波的小口徑波紋管。主要是室內水路系統解決管路泄露,鋼管過橋和地震風擺等影響問題,室內供水實現供水點——用水點無管件連接。這一創新,得到了城鄉居民的歡迎,最近為了提高安全性,又創新發展無縫波紋管,得到許多用戶的青睞。
            ●關于松陽不銹鋼管產業技術創新的問題
            松陽現在有制管企業52家,產能28萬噸。要在2023年突破100億,2025年實現130億,這是松陽企業的目標與責任,按松陽產品的平均價計算,130億/1.9萬/噸,約要產銷70萬噸。那么,這70萬噸生產什么材質,什么用途和什么規格的管,產品往哪兒去?是設計這個目標的關鍵題解。
            2018年以后,國家在民用供水建筑方面連續出臺了幾個政策法規,明確要求飲用水管采用不銹鋼管或銅管。當前國內焊管企業如雨后春筍,不斷有新建、改建的企業誕生,原來供水用的生產塑料管的工廠也在轉向生產不銹鋼焊管,這個供水用不銹鋼管市場有多大呢?按塑料管被不銹鋼管取代的重量來計算,每年應該在新增500萬噸左右,按替代速度每年40%計算,每年不銹鋼需求量不少于200萬噸,鋼管的主要規格是Φ16-Φ325,壁厚是0.6-3mm。焊管總是有不盡人意之處,特別是安全性要求高,所以采用無縫管會贏得用戶放心。這就存在一個成本問題,按現在工藝生產Φ20-0.8管,增加值會在8000-10000左右,如果經過工藝創新增加值實現5000左右,市場就會非常寬廣。
             而實現這個目標在松陽是可行的,這樣松陽就可以組織集中生產,集中銷售,形成創新小鎮。
            松陽的長項是生產小口徑不銹鋼管,小口徑管在形成產業鏈方面有獨特的優勢,創新涵蓋了應用創新。微通道冷凝器是新發展的換熱設備,可以提高換熱效率30%,因此松陽應考慮從拉長產業鏈入手,提高噸鋼的附加值。例如形成換熱器小鎮。這是個比喻。全國像這樣的集鎮有很多先例,如吉林四平、湖北黃石等。松陽能夠從一個無工業、無市場、無交通條件的落后地區通過十多年的培育,發展成產量占全國近1/3無縫鋼管的綠色基地,實在讓人欽佩。
            松陽還需要在產業鏈發展的同時培養本地人才。
            當然,松陽的不銹鋼管業還有許多路可以走,但核心是創新。松陽歷屆政府傾其全力支持不銹鋼管的發展,特別是對企業的關懷,對環保的幫助,讓我們十分感動,作為中國的不銹鋼管人定會全心全意支持松陽的發展,同時謝謝松陽領導,特別政協領導,園區領導對不銹鋼管的關懷和認可。
             
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