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在11月6日召開的第九屆田園松陽論壇—“創(chuàng)新引領(lǐng)，轉(zhuǎn)型升級(jí)，全力推進(jìn)不銹鋼管產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展”專家報(bào)告會(huì)，中國特鋼企業(yè)協(xié)會(huì)不銹鋼分會(huì)專家、中國不銹鋼管專業(yè)委員會(huì)名譽(yù)主任/顧問李天寶教授，做了題為“中國不銹鋼管技術(shù)創(chuàng)新及發(fā)展趨勢(shì)”的報(bào)告。 全文如下：

 

改革開放40年來，中國不銹鋼管行業(yè)經(jīng)過風(fēng)風(fēng)雨雨，由小到大，由弱到強(qiáng)，創(chuàng)辦了數(shù)以千家的不銹鋼管企業(yè)。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(xiàng)鏈，爆發(fā)出璀璨的光芒，溫潤著不銹鋼管，支撐著祖國各行各業(yè)蓬勃發(fā)展。

 

一、技術(shù)創(chuàng)新

 

技術(shù)創(chuàng)新是指對(duì)新技術(shù)的研究開發(fā)產(chǎn)品化與商品化的過程，是改進(jìn)現(xiàn)有或創(chuàng)造新的產(chǎn)品，生產(chǎn)過程和服務(wù)方式的技術(shù)活動(dòng)，重大的創(chuàng)新會(huì)導(dǎo)致社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的根本性轉(zhuǎn)變。技術(shù)創(chuàng)新是企業(yè)應(yīng)用創(chuàng)新的知識(shí)和新技術(shù)、新工藝，采用新的生產(chǎn)方式和經(jīng)營管理模式，提高產(chǎn)品質(zhì)量，開發(fā)生產(chǎn)新的產(chǎn)品，提供新的服務(wù)，占據(jù)市場并實(shí)現(xiàn)市場價(jià)值，創(chuàng)新是科技發(fā)展的靈魂，創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動(dòng)力。縱觀2000年至今，我國的不銹鋼管行業(yè)在主要經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新，簡單舉例如下：

 

●核能發(fā)電

 

2019年，核電發(fā)電占總發(fā)電量的4.9%，相當(dāng)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(biāo)。

 

在核能發(fā)電的建議中，不銹鋼管是關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)元件。2000年以前，全部依靠進(jìn)口，2000年以后由核工程設(shè)計(jì)院，原子能設(shè)計(jì)院和不銹鋼管廠合作創(chuàng)新，到目前為止，不銹鋼管基本實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化。

 

通過技術(shù)創(chuàng)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(jí)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(zhì)量的穩(wěn)定性展開新的工作。

 

通過技術(shù)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)了控制棒包殼管的國產(chǎn)化。

 

控制棒包殼管：

 

▲控制棒包殼管的成份實(shí)現(xiàn)P：0.010%，S：0.020%，Si：0.1%

 

▲控制棒包殼管的內(nèi)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(nèi)的內(nèi)外徑100%測量。

 

目前，對(duì)高氧含量的環(huán)境用管，對(duì)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(jìn)展。

 

核聚變反應(yīng)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(xì)化晶粒、雜質(zhì)元素要求），達(dá)到了核電特殊環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。

 

●火力發(fā)電用不銹鋼管的技術(shù)創(chuàng)新

 

2019年全國完成發(fā)電總量7.09萬億KW，火電占72.83%，由此可見，我國乃以火力發(fā)電為主。隨著蒸氣溫度的提高，鍋爐的生產(chǎn)壓力也同步要提高，實(shí)現(xiàn)效率高，能耗低，指標(biāo)優(yōu)，環(huán)保減排。這就對(duì)鋸爐用鋼管提出更高的要求，2000年以前我國還不能生產(chǎn)超超臨界（630℃，700℃）鋸爐用不銹鋼管，隨著近20年的技術(shù)創(chuàng)新，我國可以生產(chǎn)滿足鍋爐發(fā)電各種要求的不銹鋼管和鐵鎳基，鎳基合金管：

 

主要牌號(hào)有：TP304H、TP347H、TP347HFG、S30432 、TP310HC6N、Sanicro25/C-HRA-5/TG700℃

 

在國內(nèi)創(chuàng)新發(fā)展了鍋爐發(fā)電系統(tǒng)高加、低加用管，也實(shí)現(xiàn)了冷凝器用不銹鋼管替代銅管和鈦管。特別是在耐海水環(huán)境使用的S44660實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化。

 

●我國油氣井用不銹鋼管的技術(shù)創(chuàng)新近十年來已經(jīng)有了很大的進(jìn)步。

 

為了解決井內(nèi)高溫、高CO2分壓和高 Cl-，H2S濃度工作環(huán)境易產(chǎn)生腐蝕和應(yīng)力腐蝕開裂，開發(fā)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(jí)13Cr抗腐蝕存在的問題，17Cr等高鋼級(jí)管也取得了成功和應(yīng)用。

 

●石油石化行業(yè)煉化設(shè)備關(guān)鍵裝置的發(fā)展，對(duì)其設(shè)備材料提出了較高的要求，特別是作為核心工業(yè)爐，包括加氫爐，常減壓爐，制氫轉(zhuǎn)化爐，焦化爐等所用材質(zhì)需要具備的對(duì)高溫、耐腐蝕等性能。通過近20年的工藝改造、技術(shù)創(chuàng)新，煉化設(shè)備使用的TP316L，TP321H和TP347H等工業(yè)全部實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化。

 

●造船運(yùn)輸是經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的重要環(huán)節(jié)，我國先后實(shí)現(xiàn)了制造天然氣運(yùn)輸船和化學(xué)品船等，由于大型運(yùn)輸船在海上航行的特殊環(huán)境，對(duì)船用不銹鋼管都要進(jìn)行特殊認(rèn)證。（船級(jí)證認(rèn)證）

 

LNG和化學(xué)品船主要采用的不銹鋼管材質(zhì)，TP304L、TP316L、TP2205對(duì)鋼管的縱向、橫向拉伸有特殊要求?，F(xiàn)在各生產(chǎn)鋼管企業(yè)，通過技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)一步提高船用不銹鋼管的實(shí)物穩(wěn)定性。

 

當(dāng)然在眾多領(lǐng)域，眾多行業(yè)在此只是簡單羅列一些大家所熟知，較為注目的技術(shù)創(chuàng)新及應(yīng)用產(chǎn)品，眾多的應(yīng)用領(lǐng)域，如化學(xué)品工業(yè)、制藥工業(yè)、軍工、交通運(yùn)輸煤制氣等就不再多述。

 

二、技術(shù)創(chuàng)新的發(fā)展趨勢(shì)

 

●針對(duì)使用環(huán)境、設(shè)計(jì)目標(biāo)材料是不銹鋼管發(fā)展的必然趨勢(shì)。如設(shè)計(jì)海水環(huán)境用管，實(shí)現(xiàn)在海水使用環(huán)境中抗點(diǎn)腐蝕和應(yīng)力腐蝕開裂，如設(shè)計(jì)高氧含量的水環(huán)境用管，提高抗應(yīng)力腐蝕開裂性能；設(shè)計(jì)更高的抗蠕變、耐輻照性能用管；如設(shè)計(jì)抗高溫蒸氣氧化材料，實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度、高塑性的不銹鋼管材。通過創(chuàng)新設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)設(shè)備的安全運(yùn)行和服役壽命。各鋼管企業(yè)將會(huì)通過技術(shù)和材料創(chuàng)新、蓄備未來的市場和服務(wù)，這是鋼管行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。

 

●在目標(biāo)產(chǎn)品有明確的使用工況環(huán)境下，要使其自始至終處于有效的質(zhì)量控制之下，對(duì)其生產(chǎn)工藝進(jìn)行步驟設(shè)計(jì)，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(tài)設(shè)計(jì)也在設(shè)計(jì)范圍。

 

如常規(guī)性能檢驗(yàn)部分：成品管化學(xué)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(yàn)、宏觀浸蝕試驗(yàn)、拉伸試驗(yàn)、壓扁試驗(yàn)、硬度試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)、水壓試驗(yàn)、超聲波檢測、液體滲透檢測和表面質(zhì)量及尺寸平直度檢測。

 

鋼管制造按單設(shè)計(jì)和生產(chǎn)是今后鋼管生產(chǎn)的大趨勢(shì)。

 

   ●精細(xì)化荒管加工技術(shù)

 

荒管的加工過程是金屬塑性成形過程，他存在著應(yīng)力、應(yīng)變和位移，穿孔就是這種行為表現(xiàn)，包括冷控、冷軋、擠壓都屬于這個(gè)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(huì)出現(xiàn)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(xiàn)代化科技的發(fā)展，采用有限元法，可以模擬很多種成形過程中的金屬流動(dòng)規(guī)律。由于有限元分析對(duì)各種幾何形狀的適應(yīng)性，所以可以用計(jì)算機(jī)模擬穿孔加工的塑性成形過程。預(yù)報(bào)成形材料的全部應(yīng)力和應(yīng)變。

 

在穿孔過程中，用剛塑性有限元對(duì)管坯的金屬流動(dòng)，速度場、溫度場、應(yīng)力進(jìn)行描述，并建立應(yīng)力應(yīng)變、熱—力耦合，內(nèi)部組織的數(shù)學(xué)模型?？梢陨a(chǎn)更有利于后部工序加工的精細(xì)化荒管坯，這是不銹鋼管生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新的趨勢(shì)。

 

●松陽園區(qū)的技術(shù)創(chuàng)新之一是上上德盛的“數(shù)字智能化工廠”，“工業(yè)智能服務(wù)平臺(tái)”和“智能化安全管理”，這些技術(shù)創(chuàng)新及應(yīng)用走在了全國不銹鋼管生產(chǎn)企業(yè)的前列，通過智能化管理，使企業(yè)的生產(chǎn)成本，實(shí)物質(zhì)量，安全生產(chǎn)進(jìn)入了一個(gè)更高水平，也是今后不銹鋼管企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的趨勢(shì)。

 

●最近我去參加上海鋼管展，看到了中興能源生產(chǎn)的不銹鋼無縫，經(jīng)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(shè)階梯，壁厚可以實(shí)現(xiàn)手撕鋼厚度到幾十毫米，基本不受管徑大小約束。

 

生產(chǎn)這種不銹鋼無縫管（也可以生產(chǎn)合金管）有以下優(yōu)點(diǎn)：

 

①表面光潔，精度高。

 

②抗疲勞強(qiáng)度高，屈服強(qiáng)度高，抗拉強(qiáng)度高，能實(shí)現(xiàn)縱、橫向抗拉強(qiáng)度和延伸率基本相同。

 

③工具消耗低。

 

④成材率較與傳統(tǒng)工藝比較可以提高10%左右。

 

⑤退火道次少節(jié)省能保，酸洗道次少、污染渾。

 

⑥生產(chǎn)過程不需要用油潤滑，無污染。

 

⑦容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(yīng)用鋼管的設(shè)計(jì)重量。

 

我在金屬在線上看到了發(fā)布的φ23X0.2mm鋼管很震撼。這是實(shí)現(xiàn)不銹鋼無縫鋼管生產(chǎn)技術(shù)的顛覆性創(chuàng)新。這個(gè)技術(shù)創(chuàng)新基于堅(jiān)實(shí)的科學(xué)原理，不是神話或幻想，是對(duì)科學(xué)原理的創(chuàng)新應(yīng)用；是跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的集成創(chuàng)新，并非設(shè)計(jì)、材料工藝領(lǐng)域的“線性創(chuàng)新”，是以顛覆性技術(shù)取得創(chuàng)新成功的經(jīng)典案例。因此說不銹鋼管的發(fā)展趨勢(shì)就是材料創(chuàng)新、工藝創(chuàng)新、市場創(chuàng)新、應(yīng)用創(chuàng)新。

 

●去年，我國一些企業(yè)經(jīng)過技術(shù)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)螺旋波，環(huán)波的小口徑波紋管。主要是室內(nèi)水路系統(tǒng)解決管路泄露，鋼管過橋和地震風(fēng)擺等影響問題，室內(nèi)供水實(shí)現(xiàn)供水點(diǎn)——用水點(diǎn)無管件連接。這一創(chuàng)新，得到了城鄉(xiāng)居民的歡迎，最近為了提高安全性，又創(chuàng)新發(fā)展無縫波紋管，得到許多用戶的青睞。

 

●關(guān)于松陽不銹鋼管產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的問題

 

松陽現(xiàn)在有制管企業(yè)52家，產(chǎn)能28萬噸。要在2023年突破100億，2025年實(shí)現(xiàn)130億，這是松陽企業(yè)的目標(biāo)與責(zé)任，按松陽產(chǎn)品的平均價(jià)計(jì)算，130億/1.9萬/噸，約要產(chǎn)銷70萬噸。那么，這70萬噸生產(chǎn)什么材質(zhì)，什么用途和什么規(guī)格的管，產(chǎn)品往哪兒去？是設(shè)計(jì)這個(gè)目標(biāo)的關(guān)鍵題解。

 

2018年以后，國家在民用供水建筑方面連續(xù)出臺(tái)了幾個(gè)政策法規(guī)，明確要求飲用水管采用不銹鋼管或銅管。當(dāng)前國內(nèi)焊管企業(yè)如雨后春筍，不斷有新建、改建的企業(yè)誕生，原來供水用的生產(chǎn)塑料管的工廠也在轉(zhuǎn)向生產(chǎn)不銹鋼焊管，這個(gè)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(jì)算，每年應(yīng)該在新增500萬噸左右，按替代速度每年40%計(jì)算，每年不銹鋼需求量不少于200萬噸，鋼管的主要規(guī)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(huì)贏得用戶放心。這就存在一個(gè)成本問題，按現(xiàn)在工藝生產(chǎn)Φ20-0.8管，增加值會(huì)在8000-10000左右，如果經(jīng)過工藝創(chuàng)新增加值實(shí)現(xiàn)5000左右，市場就會(huì)非常寬廣。

 

 而實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)在松陽是可行的，這樣松陽就可以組織集中生產(chǎn)，集中銷售，形成創(chuàng)新小鎮(zhèn)。

 

松陽的長項(xiàng)是生產(chǎn)小口徑不銹鋼管，小口徑管在形成產(chǎn)業(yè)鏈方面有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，創(chuàng)新涵蓋了應(yīng)用創(chuàng)新。微通道冷凝器是新發(fā)展的換熱設(shè)備，可以提高換熱效率30%，因此松陽應(yīng)考慮從拉長產(chǎn)業(yè)鏈入手，提高噸鋼的附加值。例如形成換熱器小鎮(zhèn)。這是個(gè)比喻。全國像這樣的集鎮(zhèn)有很多先例，如吉林四平、湖北黃石等。松陽能夠從一個(gè)無工業(yè)、無市場、無交通條件的落后地區(qū)通過十多年的培育，發(fā)展成產(chǎn)量占全國近1/3無縫鋼管的綠色基地，實(shí)在讓人欽佩。

 

松陽還需要在產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的同時(shí)培養(yǎng)本地人才。

 

當(dāng)然，松陽的不銹鋼管業(yè)還有許多路可以走，但核心是創(chuàng)新。松陽歷屆政府傾其全力支持不銹鋼管的發(fā)展，特別是對(duì)企業(yè)的關(guān)懷，對(duì)環(huán)保的幫助，讓我們十分感動(dòng)，作為中國的不銹鋼管人定會(huì)全心全意支持松陽的發(fā)展，同時(shí)謝謝松陽領(lǐng)導(dǎo)，特別政協(xié)領(lǐng)導(dǎo)，園區(qū)領(lǐng)導(dǎo)對(duì)不銹鋼管的關(guān)懷和認(rèn)可。