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我國鋼管業“十三五”產品升級方向
發布人:admin 發布時間:2016-10-21 瀏覽次數:3115次

“十二五”期間,是我國鋼管行業產品結構調整、工藝裝備提升、節能減排、環境保護取得一定成效的5年。但與此同時,全行業也出現產能相對過剩,企業經濟效益下滑,成本壓力加大,企業融資難、融資貴,資金風險上升,環境等制約因素逐步增大的狀況,階段性矛盾和結構性矛盾顯得突出。因此,“十三五”時期是我國鋼管行業深入推進創新發展、加快轉型升級的攻堅階段。鋼管企業須在發展理念、商業模式、工藝技術、企業管理等方面創新發展,做好頂層設計,理順思路,才能確保在本輪嚴酷的洗牌中得以生存,并得以更好的發展。

油井管產品升級方向

鐵鎳基合金及雙相鋼油套管:為了滿足油套管在高含CO2/H2S或H2S環境中服役的性能要求,國內企業已為油田開發出了G3、2535、028、2250、2242、2332等牌號的鐵鎳基合金油套管,并已批量供貨。近兩年來,根據油田的需要正在開發雙相鋼(22Cr)、超級雙相鋼(25Cr)油套管。

鈦合金油套管:鈦合金具有低密度、高強度和耐腐蝕等性能,被廣泛應用于航空、航天、軍工、汽車等領域;在油氣開采領域,鈦合金率先成功用于海上油氣開采。近期,國內陸地油田正在試用鈦合金油管。未來,鈦合金管材可部分替代鎳基合金管材。

高性能油套管:高抗擠毀套管(140TT、150TT)、深井超深井套管(140V、155V、165V)、抗硫化氫應力腐蝕套管(C110、110SS、125S)、稠油熱采用套管(110H、125H)等高端產品,國內均可以批量生產,但仍需進一步提高這些產品的質量穩定性。160TT套管、170V套管和165V套管、125SS套管等產品,是我國鋼管行業未來繼續研發的方向。

頁巖氣開采用套管:頁巖氣開采用套管具有良好的抗內壓及密封性能;水平及延伸部分能承受拉伸、壓縮、扭轉循環載荷作用,良好的彎曲變形能力(較高的狗腿度);良好的耐熱應力/應變性能(注水和生產過程中溫度變化很大);良好的氣密封性和抗腐蝕性能(長期開采,儲氣層往往呈酸性)。因此,此類產品應是未來大規模開發頁巖氣的儲備產品。

特殊螺紋接頭:目前,國內已開發的特殊螺紋接頭有30多種。據統計,國內生產的特殊螺紋接頭油管和套管已占國內油田需求量的10%以上,未來特殊螺紋接頭油管和套管占比還將繼續增長。近期,國內企業為了滿足ISO13679-2011版的要求,正在開發新一代高性能特殊螺紋接頭油管和套管的開發上又有了新進展。

連續油管:連續油管主要應用于沖砂、洗井、投撈、除垢、氣舉排液、完井、鉆井等常規作業。近年來,耐腐蝕不銹鋼油管、高端特殊螺紋接頭油管發展迅速。在此基礎上,超大管徑、精細化、智能化是連續油管未來重點發展方向。隨著國內頁巖氣的大規模開發,超大管徑連續油管是未來的發展趨勢。其中,寶雞石油鋼管有限責任公司的低合金鋼CT80、CT90、CT110(外徑≤60.3mm)連續油管產品已成功用于油田并出口國外。

目前,世界高端連續管作業區域已使用超大管徑連續油管裝備,其油管纏繞能力可達直徑2.875”,長度4500m;而專為壓裂作業而設計的超大管徑連續油管,則可實現大排量連續管噴砂射孔、分段壓裂等作業。在全集成自動化方面獨具優勢的全集成控制系統、遠程指揮決策系統、設備遠程診斷系統三大主干系統,未來完全可以使井場作業無人化。智能化操作可以減少人力成本,同時,讓作業更加精準、高效,這將是未來油田行業最主要的發展方向。

鉆桿管:塔里木油田是世界公認的鉆井難度最高的油田之一,其地質構造復雜多變,鉆桿服役條件極為苛刻。目前,國內含硫油田急需120SS級、105SS級的抗硫化氫腐蝕鉆桿及接頭;鉆井新工藝強化鉆井(大鉆壓、高鉆速、高泵壓)對鉆柱構件用鋼的強度(特別是抗扭強度)、韌性、疲勞和腐蝕疲勞抗力提出了新的、更高的要求。因此,為適應我國超深(8000m左右)、高溫、高壓深井鉆探的作業環境,具有超高強度、高韌性的(165D、165D低碳、150D)、耐酸性環境腐蝕的(120SS等)鉆桿管是產品升級的發展方向。

膨脹管:膨脹管技術是石油鉆采方面的核心技術,其應用將是一場能源鉆采行業的技術革命,在海洋能源開采上具有特殊優勢。目前,國內已開發出80鋼級膨脹率達18%的LSX-80熱張力減徑電焊管,國外企業相繼開發出95鋼級膨脹率達25%以上的膨脹套管新產品。

連續管線管:油田地面建設工程集油管線、采氣管線、注水管線的鋪設主要采用無縫鋼管單根焊接。這種工藝會導致焊口多、空氣污染嚴重、勞動強度高、施工效率低。而連續管線管的布管裝備則是固定在原地,由牽引車牽引連續管線管頭進行布管。2010年6月份,在我國南海北部灣涸洲6-1項目中成功鋪設了一條長度為12千米的ф準76.2mm連續管線管。

這條連續管線管的鋪設和應用為海洋邊際油氣田開發提供了新思路,隨著海洋油氣資源開發的不斷深入發展,連續管線管必將成為海底管道用管的一個重要發展方向。

建筑結構用管產品升級方向

鋼管結構是一種新型的節能環保建筑體系,被譽為21世紀的“綠色建筑”。它是一種質量小、強度高、抗震性能好、節能環保并能循環使用的承重鋼管結構,符合我國發展節能建筑和經濟持續健康發展的要求。2016年2月4日,國務院發布《國務院關于鋼鐵行業化解過剩產能實現脫困發展的意見》明確提出,推廣鋼結構建筑、結合棚戶區改造、危房改造和抗震安居工程實施,開展鋼結構建筑推廣應用試點,大幅提高鋼結構的應用比例。

“十三五”期間,各類圓形、方矩形、異形鋼管的開發生產,要不斷滿足我國超高層建筑、大跨度空間(體育、會展場館、高鐵站、航站樓等)鋼管建筑結構、房地產、公路、鐵路和其他基礎設施建設對中高端建筑用管的大量需求。其中,熱成型方矩形管具有抗扭強度高、穩定性好、外形美觀等優點,已在首都新博物館以及廣州新白云機場主樓、連接樓、連接橋、指廊等鋼結構中得到了大量應用;方形管最大截面達500mm×500mm×22mm、500mm×500mm×16mm,矩形管最大規格為500mm×300mm×16mm。目前,上述3種規格的方矩形管均從國外進口。焊接方矩形管(冷彎)生產,目前受到生產裝備的限制。大多數方矩形管企業,生產線均是輕載荷裝備,其設備的剛度、強度均不能滿足高強鋼的需要(多數企業連Q345級別都不能生產)。未來,有條件的企業要加快設備改造,開發出市場需要的Q345、Q390、Q420、Q460鋼級的產品。

工程機械行業用管升級方向

近幾年,國內工程機械行業發展較快,特別是其對關鍵零部件企業的需求。其中,如液壓油缸行業每年對鋼管的需求量不低于200萬噸。主要應用于起重機、裝載機、挖掘機、旋挖機等。另外,起重機臂架對鋼管材料的要求也非常高,材料鋼級要達到770兆帕,甚至890兆帕以上。因此,未來國內工程機械液壓與氣動行業期待工程機械用精密無縫鋼管向高可焊性、高強度、高韌性(較高的低溫沖擊韌性)、高淬透性、高精度、低成本的低合金管,輕量化(低C、低Si)方向發展。

海洋工程用管升級方向

海洋工程用管主要包括海水淡化用管材、海洋油氣工程用管和海底管線管。其中,海水淡化用管材又包含傳熱管———銅鎳合金管、鋁黃銅合金管、銅鎳鐵錳合金管、鈦管等。以單機產水規模4.55萬m3/dMSF(多級閃蒸法)海水淡化裝置為例,ф準32mm×1mm

傳熱管的傳熱面積為122150m2,傳熱管用量>1000噸。另外,使用少量304(用于蒸汽主管道)、316L(用于噴淋管道)、雙相鋼(如2507,用于高壓管道)等材質鋼管。因此,海水淡化用管材料的發展方向為工業純鈦管和雙相不銹鋼鋼管。

海洋油氣工程用管包含運輸液化石油氣(LPG)、液化天然氣(LNG)等船用壓力管。其中,2.5Ni、3.5Ni、9Ni、36Ni超低溫鋼(-165℃~-60℃)、鋁合金是現階段的發展方向。“海洋工程”構造中用的“鋼管”(如導管架、鉆井架、水下鋼樁、隔水套管、系泊支架、模塊支架、直升機平臺、火炬塔架等),具有規格多、材質高、比較雜,有同徑、異徑,不同壁厚,還有大量的Y、K、T型的管節點(如導管架、鋼樁、井口隔水套等)的特點;海洋平臺用的樁柱管、樁腿管,采用X80Q、X100Q鋼級管線管。深海鉆井隔水用管目前正在向更高強度級別的X100和X120等發展。另外,具有高性能的鈦合金、鋁合金也逐漸被用于深海鉆井隔水管中,并且很好地滿足了使用要求。

海底管線管的入口壓力超過20兆帕(陸地上最高13兆帕),管線材料采用X60、X70、X80鋼級,部分將采用X100鋼級高強度鋼、X120鋼級超高強度鋼。規格上向著大口徑、大壁厚發展(近期建成投產的穿越波羅的海的輸氣管道使用X70,管徑1219mm,最大壁厚達到41mm);使用性能要求抗大變形、抗壓潰和曲屈、較高的抗疲勞性。未來海洋用管材質的開發方向為輸送液態硫化氫的雙相鋼、超級雙相鋼,而目前海上LNG輸送管道的開發還是世界性的難題。

汽車業用管升級方向

安全、環保、節能、輕量化是未來汽車工業發展的主要方向,也是衡量汽車制造企業產品水平的重要標志之一。高強度鋼和超高強度鋼是汽車行業的首選,也是未來汽車用鋼升級發展的方向。汽車用鋼總體以高強度、輕量化、節能為目標。

隨著我國乘用車市場的不斷發展,汽車用管需求量也在不斷增長。然而,我國高端汽車用管大部分長期依賴進口(有些品牌屬于國外壟斷)。近年來,上海、江蘇、浙江地區的鋼管企業,通過產品結構調整、轉型升級,加快這類產品的開發(包括發動機凸輪用管、傳動軸用管、安全氣囊用管、制動系統用管、懸掛系統用管、車門防撞用管等)。未來要進一步穩定、提高這些產品的質量,推進用戶的產品認證(第二方認證),進一步擴大市場以及推進產品出口。

市政排水用管升級方向

每年民用項目所用給排水管材用量大約在10億米,主要分為:建筑給水用管、市政給水用管(城市、城鎮新建水廠和水廠改造,新城區城市管網建設,老城區管網改造)、排水及其他。其中,排水管用量類等同于給水,種類多為非金屬管材。

值得注意的是,城市建設用管的發展方向注重防腐,涂層涂料的研究和信息搜集等方面。在材質上追求復合,多種塑料及樹脂、雙金屬材質。同時,對連接方式有一定要求,要求城市建設用管連接快速、牢固。

煤炭工程機械行業用管升級方向

目前,我國煤炭的開采多為地下開采,隨著煤炭開采的綜采化程度不斷提高,煤炭工程機械制造對鋼材的要求也越來越高。

液壓支架是以乳化液作為動力介質,將液壓能轉化為機械能的一種機械設備,它與掘進機、采煤機、輸送機、液壓泵站等共同組成綜采工作面設備。在煤機綜采設備“三機一架”(掘進機、采煤機、刮板機、液壓支架)中,液壓支架占綜采設備總價值的50%。液壓支架主要由頂梁、底座、立柱、推移千斤頂、操縱閥和控制閥(包括安全閥、液控單向閥)等組成。液壓支架的升降依靠立柱來完成,移架和推溜由底座上的推移千斤頂來完成。

礦用液壓支架上的立柱千斤頂不同于一般工程油缸。它使用的介質是乳化液,一般是由水加專用濃縮液配比而成。隨著環保觀念的加強,國家和大型煤礦又提出立柱千斤頂直接使用水作為介質;而煤礦當地的水質較差,多為含硫酸根和氯離子較多的酸性水質,再加之煤礦管理的不嚴謹,導致立柱千斤頂實際使用的介質條件較差。目前的防腐措施是在工件表面鍍銅、鍍鉻,但鍍銅對環境污染大,鍍鉻防腐效果不好。

因此,煤炭工程機械行業用管升級方向是著力提高液壓支架的可靠性,開發出適合于重型液壓支架的新材質,整體上提高油缸用無縫鋼管的耐腐蝕性能。

石油化工行業用管升級方向

目前,我國石油化工行業用鋼管存在沒有形成完整的標準體系、高性能鋼管需要大量進口、鋼管研發進程滯后、生產企業的產品質量及服務意識還有待提高等問題。

具體表現在4個方面:板材、管材、鍛件、焊接材料不配套,不銹鋼鋼管生產組距不配套;石油化工行業需要的大直徑、厚壁鋼管生產能力非常有限;不銹鋼鋼管產品質量不穩定;新品種的研發和生產尚無法滿足石油化工行業的發展。例如,歐洲的一些不銹鋼鋼管企業每年都有十幾種不銹鋼鋼管新品種推出,而我國企業在上述方面能力偏弱。

石油化工行業所需的管材要求特殊,價格昂貴,占工程項目投資比例較大,因此,石油化工行業呼喚經濟型鋼管。我國鋼管制造企業應著重高性能鋼管研發工作。

電網及風電鐵塔用管升級方向

國家電網公司110(66)千伏及以上在建(包括已投產和新開工)線路工程中大量應用了鋼管塔,采用的管材主要是高頻直縫焊管(ERW/HFW)和直縫埋弧焊管(SAWL),其材質為Q345、Q390、Q420和Q460等。近年來,特高壓骨干網鐵塔多采用Q420和Q460低合金高強度鋼管。

2015年~2020年,預計我國平均每年的新增風電裝機容量將達到1800萬千瓦,我國風電機組整機和主要零部件制造商將迎來長期穩定的發展時期。

火電和核電用管升級方向

我國優化能源結構和實現國家節能減排戰略目標的根本舉措是重點和優先發展高參數大容量超超臨界火電機組和百萬千瓦核電機組。

對于火電機組而言,實現了我國超超臨界火電機組關鍵鍋爐管從無到有、從有到全、從全到先進的歷史性跨越,填補了國內空白,打破了國外壟斷;國產高壓鍋爐管的國內市場占有率從不足30%增長到90%,并實現了大量出口,徹底改變了世界鍋爐管市場格局。到2013年底,我國已建成600℃蒸汽參數超超臨界火電機組約1.224億千瓦(141臺機組),這些機組雖僅占我國現有火電機組的14.2%,但已占全球同類裝機的80%。盡管我國已成為燃煤發電技術領先的國家,但在超超臨界火電機組所用管材研發和制造上與世界先進國家還有一定的差距。

為提高我國超超臨界火電機組的技術水平,實現600℃~700℃超超臨界火電機組燃煤發電技術的自主化,高端鍋爐管產品研發的升級方向應是更高層次的高端耐熱管。盡管國內無縫鋼管企業可以生產滿足國內95%以上品種的高壓鍋爐管需求,但由于超臨界、超超臨界和更新的機組對材料及規格提出更高的要求,要完全替代進口,國內企業在研發能力及產品質量穩定性方面仍有很大的提升空間。

目前,我國已成功批量生產CPR1000/AP1000/EPR百萬千瓦級壓水堆核電站蒸發器690U型傳熱合金管。2014年4月份,新一代690U型傳熱合金管首批產品交付國家重點示范工程CAP1400核電機組,這表明我國核電技術及關鍵設備制造能力躍居國際先進水平。

現階段,鋼管行業應重點發展超臨界、超超臨界火電機組用大直徑耐熱、耐高壓管,核電機組用高性能鐵素體和奧氏體不銹鋼、錳鉻鉬類合金鋼管等,進一步優化完善工藝,穩定質量,克服核電用鋼管品種規格多、批量小等困難,千方百計滿足我國核電發展多品種、多規格、高質量的需求。

我國鋼管行業展望

當下,中國鋼管行業當務之急是突破一批國家建設急需、引領未來發展的關鍵管材和技術;到2020年,建立起具有較強自主創新能力和可持續健康發展,產、學、研、用緊密結合的管材產業體系。同時,行業主要關鍵品種能夠滿足國民經濟和國防建設的需要,部分高端管材產品達到世界先進水平,鋼管產品升級換代取得顯著成效,企業轉型升級取得實質性進展,實現鋼管產業由量向品種、質量、效益的戰略轉變。

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