為偉大復(fù)興 鋼管業(yè)在做新做強(qiáng)的道路上砥礪前行
----學(xué)習(xí)黨的十九屆六中全會(huì)精神的認(rèn)識(shí)和體會(huì)
彭在美、于云靖(上海鋼管行業(yè)協(xié)會(huì))
【內(nèi)容提要】鋼管行業(yè)要從百年黨史中汲取力量,重塑鋼管行業(yè)發(fā)展新格局。“雙碳”目標(biāo)引領(lǐng)傳統(tǒng)鋼管制造技術(shù)和產(chǎn)品創(chuàng)新與變革,在工藝上,無(wú)縫鋼管熱裝熱送,開(kāi)發(fā)在線組織性能調(diào)控;高頻焊管開(kāi)發(fā)接觸焊。在產(chǎn)品上,開(kāi)發(fā)低碳(零碳)綠色化,輕量化及壽命延長(zhǎng)化鋼管。并推動(dòng)向高質(zhì)量方向發(fā)展,如在煤化工、煤電機(jī)組、核電機(jī)組、石油天燃?xì)忏@井及輸送,在鐵路、水利、建筑、機(jī)械和輕工等下游行業(yè)用管方面創(chuàng)新項(xiàng)目上取得很大進(jìn)展;在融入氫能產(chǎn)業(yè)鏈中,在氫能儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)開(kāi)發(fā)氫氣輸送專(zhuān)用鋼管。同時(shí)努力提升鋼管行業(yè)的數(shù)字化水平,從而推進(jìn)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)高級(jí)化及產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化。
黨的十九屆六中全會(huì)立足百年未有之大變局和中華民族偉大復(fù)興大局,對(duì)黨的百年歷史成就和歷史經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了科學(xué)系統(tǒng)總結(jié),既是對(duì)百年奮斗歷程的回顧,更是對(duì)未來(lái)開(kāi)啟新征程的行動(dòng)指南。中國(guó)鋼管行業(yè)要從百年黨史中汲取力量,自覺(jué)踐行初心使命,將重塑鋼管行業(yè)發(fā)展新格局,做新做強(qiáng)鋼管產(chǎn)業(yè)。
1、在推進(jìn)“碳達(dá)峰、碳中和”的進(jìn)程中,引領(lǐng)傳統(tǒng)鋼管制造技術(shù)的創(chuàng)新與變革。
實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”是黨中央統(tǒng)籌國(guó)內(nèi)國(guó)際兩個(gè)大局做出的重大戰(zhàn)略決策,是著力解決資源環(huán)境約束突出問(wèn)題構(gòu)建人類(lèi)命運(yùn)共同體的必然選擇。鋼管行業(yè)要處理好降碳與發(fā)展的關(guān)系,大力推動(dòng)低碳、零碳、負(fù)碳生產(chǎn)技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用,深度關(guān)注新工藝新技術(shù)特別是在工藝的能源結(jié)構(gòu)方面,努力實(shí)現(xiàn)新的突破。如推進(jìn)氫能冶煉技術(shù)的實(shí)踐,引領(lǐng)傳統(tǒng)鋼管制造技術(shù)的全流程減碳工作的開(kāi)展。
中國(guó)鋼管的原料供給,無(wú)縫鋼管用鋼坯,焊接鋼管用熱軋板帶鋼。但只有15%的原料是鋼管企業(yè)自己生產(chǎn),而85%的原料是企業(yè)在市場(chǎng)上采購(gòu)后進(jìn)行制造和加工的。這意味著15%自產(chǎn)原料的鋼管企業(yè),有的是長(zhǎng)流程—高爐、轉(zhuǎn)爐冶金企業(yè),有的是短流程—電爐冶金企業(yè),例如寶鋼鋼管、鞍鋼鋼管、太鋼鋼管、新冶特鋼鋼管等,這些企業(yè)采用的傳統(tǒng)制造工藝,將受到碳排放“相對(duì)約束”以及碳排放總量的“絕對(duì)約束”。其肩負(fù)著減碳?jí)毫Ω螅瑲湟苯鸸に囬_(kāi)發(fā)的責(zé)任更重。至于85%不自產(chǎn)原料的企業(yè),并不意味著沒(méi)有減碳的責(zé)任,而是要同全行業(yè)一道,在“雙碳”背景下,要推動(dòng)企業(yè)碳排放減量化發(fā)展,創(chuàng)新低碳化的制造工藝,優(yōu)化流程結(jié)構(gòu),技改機(jī)電設(shè)備,從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。
1.1、中國(guó)鋼管產(chǎn)能過(guò)剩,新上項(xiàng)目要按低碳化,數(shù)字化來(lái)規(guī)劃和設(shè)計(jì),推動(dòng)產(chǎn)業(yè)向高端發(fā)展。
2020年,我國(guó)鋼管產(chǎn)量8954萬(wàn)噸,產(chǎn)能利用率為75.9%,其中無(wú)縫鋼管產(chǎn)量為2787萬(wàn)噸,產(chǎn)能利用率僅為66.4%;400條螺旋焊管生產(chǎn)線開(kāi)工率不足60%,不銹鋼管業(yè)也存在產(chǎn)能過(guò)剩,估計(jì)2020年不銹鋼管產(chǎn)能約400萬(wàn)噸,不銹鋼管產(chǎn)量約300萬(wàn)噸,產(chǎn)能利用率為75%【1】。目前,不銹鋼管價(jià)格回升較快,企業(yè)效益好轉(zhuǎn),成為鋼管行業(yè)中的佼佼者,有些企業(yè)毛利率達(dá)到20-30%以上。例如浙江久立特材科技有限公司2021年上半年凈利潤(rùn)增長(zhǎng)48.5%,上半年?duì)I業(yè)收入同比增長(zhǎng)36.6%,至29.6億元。其中高附加值、高技術(shù)產(chǎn)品營(yíng)業(yè)收占比18%。
由于不銹鋼管效益好,因此,新建不銹鋼管項(xiàng)目據(jù)說(shuō)有32家企業(yè)動(dòng)工建設(shè),14家企業(yè)投產(chǎn)。例如有響水德龍40萬(wàn)噸/年,松陽(yáng)寶豐鋼業(yè)14萬(wàn)噸/年、上上德盛10萬(wàn)噸/年不銹鋼管項(xiàng)目等已經(jīng)落實(shí)土地完成批文,是正在投資興建的項(xiàng)目。此外,還有大量的塑膠管、鋁塑管、鑄鐵管企業(yè)紛紛轉(zhuǎn)產(chǎn)不銹鋼管【2】。對(duì)于這種現(xiàn)象,有可能加劇產(chǎn)能過(guò)剩。天津市2021年10月份不銹鋼材市場(chǎng)交易量、額環(huán)比分別下降19.96%和21.16%。因此,筆者認(rèn)為,在當(dāng)前要實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的行業(yè)形勢(shì)下,新上鋼管項(xiàng)目其規(guī)劃的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)按照低碳化、數(shù)字化的要求來(lái)實(shí)施,摒棄高碳排放產(chǎn)品,以技術(shù)升級(jí)推動(dòng)高端產(chǎn)品發(fā)展。
1.2、低碳化引領(lǐng)傳統(tǒng)鋼管制造技術(shù)的創(chuàng)新與變革
山東魯麗集團(tuán)磐金鋼管公司近年來(lái)新建兩條ф159毫米連軋管生產(chǎn)線,設(shè)置了鋼坯熱裝熱送工序,使鋼坯在熱狀態(tài)下裝入加熱爐,減少熱量損失,達(dá)到加熱爐節(jié)能降耗和縮短加熱時(shí)間的效果,有利于降低生產(chǎn)成本,提高生產(chǎn)效率。熱裝熱送技術(shù)是集生產(chǎn)計(jì)劃編制、鋼水冶煉、連鑄、鑄坯輸送、加熱軋制和生產(chǎn)調(diào)度管理等一系列技術(shù)為一體的綜合節(jié)能技術(shù),需要全廠各個(gè)部門(mén)聯(lián)動(dòng)協(xié)調(diào)推進(jìn)。兩條生產(chǎn)線只配備一座步進(jìn)式加熱爐,利用熱鋸將倍尺管坯切成單倍尺,分別供給兩條軋管生產(chǎn)線生產(chǎn),這種工藝流程模式屬于全球首創(chuàng)。
寶鋼鋼管全球首創(chuàng)的熱軋無(wú)縫鋼管在線組織性能調(diào)控關(guān)鍵技術(shù)裝備開(kāi)發(fā)及應(yīng)用,徹底扭轉(zhuǎn)了熱軋無(wú)縫鋼管在產(chǎn)品工藝技術(shù)手段上過(guò)度依賴(lài)合金化和離線熱處理的局面。實(shí)現(xiàn)了工藝減量化,在線控冷控軋產(chǎn)品的能耗平均降低了20千克標(biāo)準(zhǔn)煤/噸以上,減少CO2排放50千克/噸,平均制造周期縮短了3天以上,同時(shí)以低碳當(dāng)量實(shí)現(xiàn)同鋼級(jí)高性能管材生產(chǎn)起了重要支撐作用。這也給建設(shè)無(wú)縫鋼管生產(chǎn)線應(yīng)當(dāng)開(kāi)發(fā)新工藝做出了示范。
熱軋無(wú)縫鋼管在線組織性能調(diào)控關(guān)鍵技術(shù),是在板帶及線材控冷控軋技術(shù)廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)上,受到啟發(fā)后研制成功的。鋼管企業(yè)要關(guān)注其它鋼材企業(yè)的先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù),“他山之石”可以攻玉。例如高碳簾線鋼生產(chǎn)均采用“兩火成材”工藝,而青島特鋼開(kāi)發(fā)出“一火成材”工藝,也是全球首創(chuàng)【3】。無(wú)縫鋼管生產(chǎn)也是“兩火成材”,如何演變成“一火成材”工藝,不僅可以降低能耗,而且可以提高經(jīng)濟(jì)效益。青島特鋼高碳簾線鋼“一火成材”工藝的關(guān)鍵在于應(yīng)用Scheil-Gulliver(非平衡結(jié)晶時(shí)的杠桿定律),這可以為無(wú)縫鋼管開(kāi)發(fā)“一火成材”工藝作為重要的參考方向。
從低碳視角,高頻焊管大中型生產(chǎn)線(ф406-ф630毫米)可以用接觸焊取代感應(yīng)焊工藝,從而能夠節(jié)約用電30%-50%;從工藝減量化角度,可以省卻螺旋活套設(shè)備這個(gè)環(huán)節(jié),從而能夠?qū)⒈诤駭U(kuò)大到20-25毫米,功能和產(chǎn)量得以提高。國(guó)外如日本有ф630高頻接觸焊管完整生產(chǎn)機(jī)組,國(guó)內(nèi)寶雞鋼管公司有ф406高頻接觸焊工藝,這可以為高頻焊管生產(chǎn)線作技改時(shí)的參考。
2020年9月28日,由原寶鋼不銹鋼1780毫米熱軋生產(chǎn)線,搬遷到寶鋼德盛的1780毫米熱軋生產(chǎn)線熱負(fù)荷試車(chē)一次成功。該生產(chǎn)線是在寶鋼原生產(chǎn)線的基礎(chǔ)上進(jìn)行了升級(jí)優(yōu)化和改造而成的,生產(chǎn)品種由200系、300系不銹鋼擴(kuò)大至400系、超純鐵素體不銹鋼和優(yōu)質(zhì)碳素鋼等,實(shí)現(xiàn)了不銹鋼產(chǎn)品全覆蓋。這也給目前現(xiàn)有的鋼管生產(chǎn)線以啟示,進(jìn)行升級(jí)、優(yōu)化和改造成低碳模式是可行的。
2、在推進(jìn)“碳達(dá)峰,碳中和”的進(jìn)程中,引領(lǐng)傳統(tǒng)鋼管產(chǎn)品的創(chuàng)新與變革
這個(gè)問(wèn)題分六個(gè)層次來(lái)闡述。
第一個(gè)層次,越來(lái)越多的鋼鐵下游用戶(hù)向綠色低碳轉(zhuǎn)型過(guò)程中,也要求鋼鐵企業(yè)提供綠色低碳鋼材,以減少整個(gè)價(jià)值鏈上的碳足跡。這意味著在產(chǎn)品生命周期內(nèi)的溫室氣體排放(包括生產(chǎn)、使用和報(bào)廢階段)將成為產(chǎn)品設(shè)計(jì)和鋼材等原材料采購(gòu)中越來(lái)越重要的因素,尤其是在能源、汽車(chē)和建筑領(lǐng)域。2021年3月份,殼牌公司向中國(guó)寶武訂購(gòu)了一批零碳排放生產(chǎn)的鋼管,成為中國(guó)“碳中和”鋼鐵產(chǎn)品交易的第一單。這也是中國(guó)鋼管行業(yè)向世界表明做新做強(qiáng)的低碳競(jìng)爭(zhēng)力。2021年5月,沃爾沃汽車(chē)公司就將今年開(kāi)始使用SSAB(瑞士鋼鐵公司)氫冶煉鋼材制造首批概念車(chē);德國(guó)鋼廠Salzgitter(薩爾茨吉特)今年年底之前將向梅賽德斯-奔馳的4家德國(guó)工廠交付CO2排放減少66%以上的綠色鋼鐵產(chǎn)品。
在國(guó)內(nèi),寶馬汽車(chē)公司已經(jīng)要求鋼材供應(yīng)商必須出具產(chǎn)品的生命周期評(píng)價(jià)結(jié)果,即從生產(chǎn)制造、運(yùn)輸物流、使用到回收全過(guò)程的碳足跡,還要委托相關(guān)機(jī)構(gòu)進(jìn)行評(píng)價(jià),不滿(mǎn)足要求就不能成為供應(yīng)商。這一要求將來(lái)可能擴(kuò)展到建筑、裝備等領(lǐng)域。面對(duì)國(guó)際碳中和的目標(biāo),誰(shuí)先實(shí)現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型,誰(shuí)就能在未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)主動(dòng)。國(guó)內(nèi)85%鋼管企業(yè)是向市場(chǎng)上購(gòu)買(mǎi)原料,也應(yīng)當(dāng)向賣(mài)方提出要附上碳足跡的數(shù)據(jù),同時(shí),要向?qū)毼滗摴芸待R,生產(chǎn)出CO2排放量減少的綠色產(chǎn)品。
第二個(gè)層次是鋼管企業(yè)縮短流程及流程再造后開(kāi)發(fā)出綠色產(chǎn)品。典型事例是寶鋼鋼管在線組織性能調(diào)控后實(shí)現(xiàn)工藝減量化,以低碳當(dāng)量實(shí)現(xiàn)同鋼級(jí)高性能管材生產(chǎn)。例如石油套管(N80-P110)、抗硫管(110Ksi)、管線管(X52-X70)和結(jié)構(gòu)管(Q355-Q460、20#)等系列熱軋無(wú)縫鋼管產(chǎn)品,至目前累計(jì)生產(chǎn)量達(dá)87萬(wàn)噸,累計(jì)增收45741萬(wàn)元,其中近三年增收達(dá)3.2億元以上。這些高質(zhì)特色化產(chǎn)品已經(jīng)在部分下游重點(diǎn)用戶(hù)企業(yè)推廣應(yīng)用。例如BG110S/SS、C110等高強(qiáng)度搞硫化管產(chǎn)品,已經(jīng)批量用于塔里木、中石化西北局的超深井工程中,完全滿(mǎn)足用戶(hù)要求。
第三個(gè)層次,低碳化要求用鋼材輕量化,2021年3月1日工業(yè)和信息化部部長(zhǎng)肖亞慶在答記者問(wèn)時(shí)指出,“從節(jié)能減排方面來(lái)看,鋼鐵冶煉能力要大幅壓縮,在這個(gè)過(guò)程中,要提高標(biāo)準(zhǔn),提高產(chǎn)品性能,在總量不變的情況下,單位用鋼量要進(jìn)一步降低,比如強(qiáng)度、韌性,鋼種質(zhì)量進(jìn)一步提升”。“十四五”期間將有2.36億噸鋼的產(chǎn)能陸續(xù)退出。鋼企產(chǎn)能產(chǎn)量“雙限”情況下,提高鋼材(包括鋼管)質(zhì)量和產(chǎn)品性能,實(shí)現(xiàn)減量化用鋼具有很大潛力。例如石油天然氣長(zhǎng)輸管線為了降低成本,通過(guò)提高鋼材鋼級(jí),達(dá)到降低鋼管重量。西氣東輸二線工程的主干線長(zhǎng)約4816公里,鋼級(jí)從X70提高到X80,使得每公里可減少109噸鋼材,則全線可減少鋼材約52.5萬(wàn)噸,就減少105萬(wàn)噸以上的CO2排放量。在鋼管品種上,焊管可以替代一部分無(wú)縫鋼管,從而減輕重量。例如高精度管線管、油套管和機(jī)械管等用HFW焊管(高頻焊管)制造,可以使用戶(hù)減少10%或更多的材料消耗。江蘇嘉寶科技制管有限公司HFW焊管生產(chǎn)線就開(kāi)發(fā)出N80Q和P110鋼級(jí)套管和油管。
有專(zhuān)家評(píng)估,通過(guò)提高鋼材性能和延長(zhǎng)使用壽命,可節(jié)約1億噸左右的鋼材消耗。按1噸鋼冶煉會(huì)產(chǎn)生2噸CO2的排放,節(jié)約1億噸鋼材可減少2億噸CO2的排放。
第四個(gè)層次,低碳化深化了鋼管業(yè)對(duì)產(chǎn)品延長(zhǎng)壽命是全生命周期的重要環(huán)節(jié)的認(rèn)識(shí)。熱力管道往往因?yàn)楣ぷ鞴艿溃ㄤ摴埽﹥?nèi)壁腐蝕導(dǎo)致失效,達(dá)不到設(shè)計(jì)壽命。為此,寶雞鋼管公司等研制了耐高溫腐蝕的用于鋼管內(nèi)壁的防腐涂料,最高運(yùn)行溫度實(shí)現(xiàn)了從80℃-130℃的突破,延長(zhǎng)了熱力管道的使用壽命。老舊熱力管道因內(nèi)壁腐蝕而需要重新改造,國(guó)外從低碳化,環(huán)保綠色化的角度,采用非開(kāi)挖修復(fù)舊管道的方法,就是通過(guò)在舊管道中拉入一根柔性的全塑料管,浸漬環(huán)氧或不飽和樹(shù)脂后,用壓縮空氣將塑料管緊貼住舊管的內(nèi)壁,形成整體性防腐內(nèi)壁層。目前國(guó)內(nèi)也在使用這種方法修復(fù)市政管道,使舊管道的使用壽命得以延長(zhǎng)。
風(fēng)電是新能源的重要組成部分,但風(fēng)電所處的陸上環(huán)境往往是沙漠高溫或是西北高寒無(wú)人地區(qū),或是海上海風(fēng)高腐蝕環(huán)境,維護(hù)很不方便。因此,要求風(fēng)電軸承壽命是風(fēng)電全生命周期延長(zhǎng)的重要設(shè)備環(huán)節(jié)。國(guó)內(nèi)大型風(fēng)電軸承往往因壽命問(wèn)題而多是引進(jìn)的國(guó)外產(chǎn)品,我國(guó)面臨著加快擴(kuò)大風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模及提高風(fēng)電軸承國(guó)產(chǎn)化率的壓力,這對(duì)鋼鐵(鋼管)行業(yè)提出了新的要求,也有了新的突破。在10月17日召開(kāi)的2021北京國(guó)際風(fēng)能大會(huì)暨展覽會(huì)上,我國(guó)軸承企業(yè)研制的國(guó)內(nèi)首個(gè)陸上4兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)級(jí)的單列園錐結(jié)構(gòu)主軸承正式亮相,標(biāo)志著我國(guó)大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)裝備技術(shù)取得了關(guān)鍵性進(jìn)展。我國(guó)特鋼、不銹鋼管企業(yè)在繼續(xù)開(kāi)發(fā)高端特種軸承用鋼,如風(fēng)電增速軸承,高檔數(shù)控機(jī)床軸承、高溫軸承(≥150℃-180℃),航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承(高氮不銹鋼軸承)等用鋼管。
從生命周期角度來(lái)看我國(guó)鋼鐵未來(lái)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整的方向,在實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的前提下,不銹鋼降碳性能優(yōu)于碳鋼,盡管生產(chǎn)每噸不銹鋼碳排放量略高于碳鋼(0.4噸),但耐用性環(huán)境優(yōu)勢(shì)更明顯。逐漸增加特殊鋼的比例,提質(zhì)、延壽、減量是方向。
第五個(gè)層次,從低碳視角,推動(dòng)鋼管行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。
2021年10月26日,國(guó)務(wù)院印發(fā)了《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》,明確要嚴(yán)控新增煤電項(xiàng)目,新建機(jī)組煤耗標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,加快現(xiàn)役機(jī)組節(jié)能升級(jí)和靈活改造,積極推進(jìn)供熱改造;加快推進(jìn)頁(yè)巖氣、煤層氣、致密油(氣)等非常規(guī)油氣資源規(guī)模化開(kāi)發(fā),大力推動(dòng)天然氣與多種能源融合發(fā)展,合理引導(dǎo)工業(yè)用氣和化工原料用氣。
鋼管企業(yè)在煤炭行業(yè)低碳化發(fā)展上作出了許多重要貢獻(xiàn),例如陜煤集團(tuán)神渭管道5.6萬(wàn)立方米煤漿輸送管道圓滿(mǎn)成功;2021年11月3日河鋼舞鋼作為主要單位參與完成的“400萬(wàn)噸/年煤間接液化成套技術(shù)創(chuàng)新開(kāi)發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目獲國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng),在神華寧煤制油項(xiàng)目中開(kāi)發(fā)出SA387Gr II臨氫鉻鉬鋼,SA387Gr II鋼為費(fèi)托反應(yīng)器核心鋼材;林州鳳寶管業(yè)2021年10月26日全力推進(jìn)煤制氣項(xiàng)目工程建設(shè),這是建設(shè)“世界知名無(wú)縫鋼管企業(yè)”戰(zhàn)略目標(biāo)的重點(diǎn)工程,該工程建設(shè)后每年可發(fā)電1.6億千瓦時(shí),煤炭同比消減12.5%,降低大氣污染及溫室氣體排放。
煤電機(jī)組在向630℃以上超超臨界火電機(jī)組方向發(fā)展,煤耗標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到世界先進(jìn)水平。2021年11月17日包鋼無(wú)縫鋼管公司首次向哈爾濱鍋爐廠供應(yīng)高壓鍋爐管,標(biāo)志著具備了向國(guó)內(nèi)“三大鍋”(哈爾濱、上海及東方鍋爐公司 )穩(wěn)定供貨的能力。
2021年3月29日太鋼不銹鋼鋼管公司的超超臨界電站鍋爐用高品質(zhì)耐熱無(wú)縫鋼管得到中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)市場(chǎng)開(kāi)拓獎(jiǎng)。
酒鋼不銹鋼、碳鋼產(chǎn)品雙雙進(jìn)入核電領(lǐng)域,近日中標(biāo)我國(guó)“十四五”首個(gè)開(kāi)工核電項(xiàng)目—海南昌江核電3號(hào)機(jī)組工程,已完成了壓水堆核電站用碳鋼及低合金鋼板Q265HRZ35、Q355HRZ35、SA-516Gr70等牌號(hào)的工業(yè)試驗(yàn),為核電站的過(guò)濾器管道、中溫容器管道,安全殼穹頂?shù)汝P(guān)鍵部位提供材料支撐。
2021年10月9日攀鋼高硼不銹鋼中試級(jí)別研制取得進(jìn)展,為解決核電乏燃料貯存用熱中子吸收屏蔽關(guān)鍵材料—高硼不銹鋼管材料的進(jìn)口替代問(wèn)題,成功制備出高硼不銹鋼鍛件。
石油天然氣行業(yè)向石油化工產(chǎn)品逐步轉(zhuǎn)型,煉油及化工用高檔用管在增加。近年來(lái),江蘇武進(jìn)不銹鋼股份有限公司研發(fā)出的高壓臨氫用大口徑厚壁No8825合金不銹無(wú)縫鋼管成功替代進(jìn)口,現(xiàn)已廣泛用于煉油項(xiàng)目;太鋼無(wú)縫鋼管公司研發(fā)的高鎳合金N8810大口徑不銹無(wú)縫鋼管的冷加工制造獲得國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利授權(quán),并生產(chǎn)了UNS6600、UNS6601、UNS8810等化工項(xiàng)目用管,等等。
在推動(dòng)頁(yè)巖氣、煤層氣、致密油氣等非常規(guī)油氣資源規(guī)模化開(kāi)發(fā)中,鋼管業(yè)起了重要的作用。2021年10月初,天津鋼管制造的油套管在新疆塔河油田塔深5#井順利完鉆,垂直深度達(dá)8950米,打破了亞洲陸上最深井紀(jì)錄,該套管具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),ф177.8mmⅩ12.65mm,TP140V TP-CQ特殊扣套管,得到用戶(hù)的好評(píng)。2021年7月26日天管生產(chǎn)NC52鉆管應(yīng)用于華北油田頁(yè)巖油井4980米深。2021年6月25日我國(guó)首個(gè)1500米自營(yíng)超深水大氣田—“深海一號(hào)”正式投產(chǎn),衡陽(yáng)鋼管開(kāi)發(fā)的深水立管,攻克“卡脖子”技術(shù)難題,為“深海一號(hào)”提供了國(guó)產(chǎn)大直徑深水立管和海底管線管 2萬(wàn)噸。衡陽(yáng)鋼管2021年10月在新疆塔里木新發(fā)現(xiàn)億噸級(jí)油氣田重點(diǎn)探井,特殊扣油管下井深度7399米取得成功。
首鋼京唐公司2021年8月份生產(chǎn)X70、X80管線鋼,應(yīng)用于中海油懇利淺海海底管線鋼項(xiàng)目;河鋼唐鋼2021年9月接單L290M管線鋼約1950噸,應(yīng)用于中俄東線天然氣管道南段工程穿越長(zhǎng)江盾構(gòu)項(xiàng)目。寶鋼鋼管2021年上半年生產(chǎn)UOE直縫埋弧焊管ф1219mmⅩ22mm鋼級(jí)X80,定尺長(zhǎng)度18米,約6170噸,用于中俄東線江蘇段工程。定尺長(zhǎng)度18米,是直縫埋弧焊管的最長(zhǎng)定尺,在組裝時(shí),全程減少了連接焊縫,有利于省工時(shí)及環(huán)保。此外,寶鋼為江蘇濱海LNG項(xiàng)目生產(chǎn)UOE焊管ф914mmⅩ19.1mm,鋼級(jí)X70,約4980噸。以上共計(jì)1.2萬(wàn)噸。
鞍鋼股份有限公司入圍中石化2021年度長(zhǎng)輸管線框架采購(gòu)協(xié)議,中標(biāo)4萬(wàn)噸的供貨量。2021年5月攀鋼中標(biāo)國(guó)家管網(wǎng)公司2021年度線路管網(wǎng)鋼板采購(gòu)項(xiàng)目,入選供應(yīng)商名單,獲得未來(lái)建設(shè)西氣東輸四線等國(guó)家重大工程項(xiàng)目供貨機(jī)會(huì)。西氣東輸四線長(zhǎng)度約1745公里,管徑ф1219mm,X80鋼級(jí),用鋼管量大。
鞍鋼本鋼地質(zhì)鉆機(jī)用鋼SY550、SY500、SW390等牌號(hào)產(chǎn)品已經(jīng)在三一重工、徐工集團(tuán)、中聯(lián)重科等企業(yè)得到應(yīng)用。地質(zhì)鉆桿用鋼年需求量約在18萬(wàn)噸,本鋼2021年3月份已經(jīng)供貨SY550約3800噸,SY500約288噸和SW390約900噸。
在2021年鐵路建設(shè)中,鋼管應(yīng)用于西藏拉林鐵路雅魯藏布江大橋,中國(guó)海拔5000米高的鋼管大橋。鋼管結(jié)構(gòu)應(yīng)用于建筑上,衡陽(yáng)鋼管為重慶來(lái)福士摩天大樓250米高空長(zhǎng)廊,300米長(zhǎng)水晶連廊用鋼管制成橢園形結(jié)構(gòu),重1噸,助力重慶市2021年鋼管結(jié)構(gòu)新地標(biāo)建筑建設(shè)。鋼管結(jié)構(gòu)替代鋼筋水泥結(jié)構(gòu),是綠色產(chǎn)品。
在水利工程上,鋼管也作出了貢獻(xiàn),2021年10月甘肅引洮水二期骨干工程輸水管,是用酒鋼鋼板制成的螺旋埋弧焊管,總重量約10萬(wàn)噸。
在機(jī)械工程上,2021年5月山鋼股份萊蕪公司開(kāi)發(fā)叉車(chē)新型內(nèi)門(mén)架J型鋼管,這是輕型結(jié)構(gòu),為異形鋼管開(kāi)發(fā)了新品種。濟(jì)鋼生產(chǎn)的冷彎型鋼用于塔機(jī)、橋梁、鋼結(jié)構(gòu)和船舶領(lǐng)域,在國(guó)內(nèi)居先進(jìn)水平,船管?chē)?guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率位居前列。冷彎型鋼是輕型結(jié)構(gòu),是焊管產(chǎn)品輕量化的典型代表。
鋼管產(chǎn)品延伸加工鏈要與需求方目標(biāo)一致,例如某企業(yè)在生產(chǎn)445J2鐵素體材料大比例縮徑管時(shí),從延伸加工入手,為空調(diào)配套用管提供服務(wù),使得產(chǎn)品銷(xiāo)量隨空調(diào)銷(xiāo)量而大增,成為未來(lái)的發(fā)展方向之一。
第六個(gè)層次,鋼管企業(yè)應(yīng)積極而穩(wěn)妥地融入氫能產(chǎn)業(yè)鏈。
氫(Hydrogen)位于元素周期表之首,原子序數(shù)為1,常溫常壓下為氣態(tài),低溫高壓下為液態(tài)。它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75%,主要以化合物的形態(tài)貯存于水(H2O)中。據(jù)中國(guó)氫能聯(lián)盟預(yù)測(cè),到2030年,我國(guó)氫氣需求量將達(dá)到3500萬(wàn)噸,到2050年將接近6000萬(wàn)噸,我國(guó)氫氣產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的比例將超過(guò)30%。氫能產(chǎn)業(yè)鏈主要包括制氫、儲(chǔ)運(yùn)、加注及下游應(yīng)用等環(huán)節(jié)。對(duì)鋼管行業(yè)來(lái)說(shuō),融入氫能產(chǎn)業(yè)鏈中主要是儲(chǔ)運(yùn)、加注及下游應(yīng)用這三個(gè)環(huán)節(jié)。鋼管企業(yè)關(guān)注的環(huán)節(jié)目前集中在氫燃料電池汽車(chē)及氫氣長(zhǎng)輸管線這兩個(gè)儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié),國(guó)內(nèi)外也有采用低合金無(wú)縫鋼管。
① 鋼管企業(yè)如何融入燃料電池汽車(chē)的運(yùn)營(yíng)。
氫燃料電池車(chē)在日本、韓國(guó)起步早、發(fā)展快。日本2017年底,已經(jīng)擁有氫能汽車(chē)超過(guò)2000輛,預(yù)計(jì)到2025年擁有20萬(wàn)輛,到2030年達(dá)到80萬(wàn)輛,投用9000座加氫站。韓國(guó)2019年擁有氫能汽車(chē)4000輛,到2025年建立年產(chǎn)10萬(wàn)輛的產(chǎn)能,到2040年可達(dá)到年產(chǎn)能620萬(wàn)輛;同時(shí),在公交系統(tǒng)普及氫能汽車(chē),2022年有200輛,到2040年有4萬(wàn)輛。2040年還將現(xiàn)有的14座加氫站增加到1200座。此外,還在開(kāi)發(fā)氫能列車(chē)。
中國(guó)氫燃料電池車(chē)2019年全國(guó)產(chǎn)、銷(xiāo)量分別為2831輛、2737輛,加氫站28座。到2020年受疫情和政策調(diào)整的影響,氫能汽車(chē)產(chǎn)、銷(xiāo)量分別下降到1199輛、1177輛,同比分別下降57.7%和57.0%。(與此同時(shí),電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量上升,2021年10月份產(chǎn)銷(xiāo)量為40萬(wàn)輛。)據(jù)有關(guān)規(guī)劃,到2035年氫能汽車(chē)要達(dá)到100萬(wàn)輛。截止2020年底,投入營(yíng)運(yùn)的加氫站101座。我國(guó)現(xiàn)有的氫能汽車(chē)發(fā)展的瓶頸包括燃料電池耐久性、關(guān)鍵材料及核心零部件進(jìn)口和氫供給等【4】。電解水制氫,電價(jià)占制氫成本的70%。如何降低制氫成本是提高氫能汽車(chē)運(yùn)營(yíng)能力和與電動(dòng)或汽油汽車(chē)競(jìng)爭(zhēng)的一個(gè)關(guān)鍵因素。
目前各地政府均在布局氫能源發(fā)展規(guī)劃,提升清潔運(yùn)輸比例,鋼管企業(yè)可以通過(guò)加氫站和重卡運(yùn)輸“柴改氫”等應(yīng)用場(chǎng)景商業(yè)示范,積極探索氫能汽車(chē)在城市間、企業(yè)內(nèi)部作為物料運(yùn)輸用車(chē)的車(chē)況,從而積累鋼管各項(xiàng)性能的參數(shù)。2019年11月中國(guó)第一批氫燃料重型卡車(chē)已經(jīng)在寶武集團(tuán)投入商業(yè)化運(yùn)行。2021年7月5日,中國(guó)寶武攜手上汽集團(tuán)開(kāi)啟氫能利用合作。2021年7月7日,中國(guó)首臺(tái)49噸級(jí)氫能重型運(yùn)輸車(chē)在河鋼唐鋼新區(qū)投用,該氫燃料電池貨車(chē)是由南京開(kāi)沃新能源汽車(chē)公司生產(chǎn)的。2021年8月28日,河鋼首座加氫示范站在河北省邯鄲市投運(yùn),這是我國(guó)鋼鐵行業(yè)首個(gè)固定式加氫示范站,實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)首例49噸氫燃料電池重卡的同步運(yùn)行,河鋼唐鋼美錦煤化工公司引進(jìn)的氫能源汽車(chē)(30噸貨車(chē))于2021年11月正式投運(yùn)。
但是氫能源產(chǎn)業(yè)還處于培育階段,具有一定的不確定性。商業(yè)模式仍不成熟,氫能產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)部分核心技術(shù)還有完善空間,關(guān)鍵設(shè)備依賴(lài)進(jìn)口,國(guó)產(chǎn)化的任務(wù)很重。例如,輸氫有氣態(tài)或液態(tài)方式,目前,我國(guó)主要采用20MPa長(zhǎng)管拖車(chē)氣態(tài)輸氫,與發(fā)達(dá)國(guó)家45MPa長(zhǎng)管拖車(chē)的單車(chē)運(yùn)氫能力仍有明顯差距。長(zhǎng)管拖車(chē)適用于運(yùn)輸量小(載氫能力300-400千克/車(chē)),距離近,用戶(hù)分散的場(chǎng)所。大規(guī)模,長(zhǎng)距離輸氫,還是要靠管道輸送。
② 鋼管企業(yè)在氫氣和二氧化碳?xì)怏w長(zhǎng)輸管道的開(kāi)發(fā)中,探索“氫脆”“止裂”問(wèn)題。
當(dāng)前鋼企氫冶煉處于試驗(yàn)階段,用氫量較小,用長(zhǎng)管拖車(chē)氫輸送可以滿(mǎn)足試驗(yàn)需要;但鋼企氫冶金試驗(yàn)完成,轉(zhuǎn)入正常化、規(guī)模化連續(xù)化生產(chǎn),此時(shí)需要大量的、可連續(xù)供給的氫氣。因此,只能是用管道輸送了。所以,現(xiàn)在就開(kāi)發(fā)氫氣的長(zhǎng)輸管線很有必要,包鋼和西部天然氣公司管道輸送氫氣研究合作是頗具遠(yuǎn)見(jiàn)卓識(shí)的。從另一方面來(lái)看,鋼企應(yīng)介入城市氫能儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié),規(guī)劃建設(shè)配套液氫工廠,利用液氫運(yùn)輸槽車(chē)實(shí)現(xiàn)氫能液態(tài)運(yùn)輸;同時(shí)為降低用氫成本,鋼企可利用管道運(yùn)輸氫氣至自建加氫站。例如河鋼正在京津冀地區(qū)及周邊建設(shè)最大的制(加)氫網(wǎng)絡(luò)和氫能重卡運(yùn)營(yíng)平臺(tái),這就是說(shuō)鋼企在氫能運(yùn)輸上,要作兩手準(zhǔn)備,一手抓氣態(tài)/液態(tài)輸氫車(chē),一手抓氣態(tài)氫輸送管道,融入城市和汽車(chē)行業(yè)的氫能產(chǎn)業(yè)。
國(guó)外發(fā)展氫氣長(zhǎng)輸管道的工程比較早,截止2019年,美國(guó)已經(jīng)有總長(zhǎng)約2600公里的輸氫管道,歐洲已有總長(zhǎng)約1598公里的輸氫管道。我國(guó)發(fā)展滯后,目前長(zhǎng)輸氫氣管道總長(zhǎng)仍停留在“百公里”級(jí)別,總里程約400公里。2014年,中石油管道設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)了我國(guó)首條氫氣長(zhǎng)輸管道—濟(jì)源至洛陽(yáng)氫氣管道,全長(zhǎng)25公里;管徑ф508毫米,壓力4MPa,輸氫量10.04萬(wàn)噸/年。近日,中國(guó)石油天然氣管道工程有限公司中標(biāo)河北定州—高碑店氫氣長(zhǎng)輸管道可行性研究項(xiàng)目,管道全長(zhǎng)約145公里,是國(guó)內(nèi)目前規(guī)劃建設(shè)的最長(zhǎng)氫氣管道。
目前,國(guó)內(nèi)氫氣輸送管道布局的態(tài)勢(shì),由于煤炭工業(yè)副產(chǎn)品CO可產(chǎn)生氫氣(CO+H2O=H2+CO2)主要集中在北方地區(qū);而氫能產(chǎn)業(yè)超前發(fā)展于東部沿海地區(qū),需求量巨大。因而,南北地區(qū)氫氣管道建成網(wǎng)絡(luò),對(duì)我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的意義重大。據(jù)《中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展藍(lán)皮書(shū)》預(yù)測(cè),我國(guó)將于2030年實(shí)現(xiàn)輸送氫氣管道的總長(zhǎng)度達(dá)到3000公里,并于2050年前實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離管道運(yùn)輸。目前儲(chǔ)運(yùn)氫氣在用合金鋼管,多為30CrMo和316L等,但管道輸送氫氣環(huán)節(jié)中存在的“氫脆”問(wèn)題等技術(shù)亟待解決。【5】
鋼鐵企業(yè)應(yīng)加快儲(chǔ)運(yùn)氫材料的研發(fā),突破氫氣管道的技術(shù)瓶頸【6】。由于氫氣長(zhǎng)輸管道建設(shè)難度大,成本高,雖有石油管道設(shè)計(jì)和工程建設(shè)部門(mén)在設(shè)計(jì)和可行性研究上做了許多有成效的實(shí)踐和探索,有文獻(xiàn)認(rèn)為目前輸氫管道在建設(shè)現(xiàn)狀、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、材料選擇、設(shè)計(jì)制造、事故后果和安全間距等方面存在許多進(jìn)步的空間。例如,材料選擇上,美國(guó)推薦X42、X52等低強(qiáng)度管線鋼;澳大利亞在試驗(yàn)利用原有的天然氣長(zhǎng)輸管道輸送氫氣的可行性;荷蘭格羅寧根海港已建一條4公里長(zhǎng)的增強(qiáng)型熱塑性塑料管把北海風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)生產(chǎn)的綠色氫氣輸送到海港的化工廠【7】。可見(jiàn)材料選擇與研究很關(guān)鍵。德國(guó)蒂森克魯伯公司將氨作為氫能載體,長(zhǎng)距離輸送液態(tài)綠氨至目的地后,轉(zhuǎn)換回氫和氮(2NH3=3H2+N2),然后將氫氣用鋼管輸送給用戶(hù)。長(zhǎng)距離輸送氨更具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)【8】。
氫冶金帶來(lái)的另一個(gè)課題是碳捕集、利用與封存(Carbon Capture,Urilization、Storage,簡(jiǎn)稱(chēng)CCUS),是實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)技術(shù)組合的重要組成部分。我國(guó)鋼鐵業(yè)每年因生產(chǎn)導(dǎo)致排放CO2超過(guò)19.6億噸,因此,CCUS任務(wù)很重,其中CO2長(zhǎng)距離輸送是鋼管行業(yè)需要開(kāi)發(fā)的新課題。國(guó)外CO2長(zhǎng)輸管道起步早,發(fā)展快,例如,美國(guó)已有40年設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)營(yíng)CO2管道的經(jīng)驗(yàn),其第一條CO2管道于1972年開(kāi)始運(yùn)營(yíng),至今已經(jīng)建設(shè)8條CO2管道。其總長(zhǎng)度2749公里,管徑ф250-ф762毫米,壓力13.2MPa-18.6MPa。北美有超過(guò)6611公里的高壓CO2輸氣管道。歐洲和中東地區(qū)也建設(shè)了多條CO2輸氣管道。例如,土耳其也有了一條。我國(guó)至今尚沒(méi)有建設(shè)過(guò)一條CO2輸氣管道,因此,我國(guó)鋼管行業(yè)應(yīng)當(dāng)積極對(duì)CO2輸氣管道有關(guān)技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行前期研究,關(guān)鍵是斷裂控制問(wèn)題。因篇幅有限,就不詳談了。
3、低碳化促進(jìn)鋼管行業(yè)向數(shù)字化方向發(fā)展
低碳化要求鋼管工藝減量化、鋼管產(chǎn)品輕量化、企業(yè)管理信息化、車(chē)間生產(chǎn)無(wú)人化,這些將促進(jìn)鋼管行業(yè)向數(shù)字化方向發(fā)展。例如,無(wú)縫鋼管生產(chǎn)實(shí)施熱裝熱送,前已敘述是從煉鋼、連鑄、加熱爐到軋制過(guò)程的系統(tǒng)工程,僅靠人員用手工傳遞指令,很難做到信息暢通;而這些通過(guò)數(shù)字化管控,就能做到及時(shí)、準(zhǔn)確。又如產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn),傳統(tǒng)做法是離線操作,產(chǎn)品下線后質(zhì)檢,發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題后也只能判廢,合格率下降;而通過(guò)數(shù)字化管控,可以實(shí)現(xiàn)在線檢驗(yàn),就是在生產(chǎn)線上,邊生產(chǎn)邊檢驗(yàn)。當(dāng)前一道工序發(fā)現(xiàn)有誤差,后一道工序得到反饋后立即自適應(yīng)作出糾正措施。如此循環(huán),生產(chǎn)過(guò)程與檢驗(yàn)過(guò)程同步完成,可以大大提高成品合格率。河鋼唐鋼一條熱軋生產(chǎn)線便是如此生產(chǎn)的。有些產(chǎn)品的檢驗(yàn)項(xiàng)目需要在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行,也可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人化操作。2021年11月23日太重設(shè)計(jì)制造的國(guó)內(nèi)首套承德建龍?zhí)劁摟?58毫米無(wú)縫鋼管智能化生產(chǎn)線試車(chē)成功,歸結(jié)一句話,就是由“感官判斷,經(jīng)驗(yàn)決策“演變成”數(shù)據(jù)判斷,知識(shí)決策“。
有專(zhuān)家指出,數(shù)字技術(shù)在未來(lái)10年會(huì)顛覆中國(guó)任何一個(gè)產(chǎn)業(yè)【9】。當(dāng)前我國(guó)鋼鐵產(chǎn)業(yè)正處于轉(zhuǎn)型發(fā)展的攻堅(jiān)期,結(jié)構(gòu)調(diào)整的陣痛期,綠色蝶變的關(guān)鍵期。因此,鋼管企業(yè)要健康、有序、高效推進(jìn)智能制造落地,共享鋼鐵生態(tài)資源,促進(jìn)企業(yè)高質(zhì)量數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
4、結(jié)束語(yǔ)
“百年來(lái)未有之大變局“,對(duì)鋼鐵(鋼管)行業(yè)來(lái)說(shuō),其內(nèi)涵有如下兩個(gè)方面:一是”氫冶金“顛覆了百年來(lái)煤炭還原煉鐵的傳統(tǒng)工藝,低碳革命掀起綠色風(fēng)暴;二是”數(shù)字化“顛覆了百年來(lái)”感官判斷“的傳統(tǒng)思維,掀起了人工智能的頭腦風(fēng)暴。
鋼鐵(鋼管)行業(yè)產(chǎn)能產(chǎn)量“雙控“和”雙碳“(碳達(dá)峰、碳中和),迎來(lái)了新的發(fā)展階段,面臨新的挑戰(zhàn)和構(gòu)建新的開(kāi)創(chuàng)格局。
鋼鐵(鋼管)業(yè)著眼現(xiàn)在和面對(duì)未來(lái),產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)高級(jí)化和產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)代化是主攻方向,這里面涵蓋了“氫冶金“賦予鋼管企業(yè)要努力攻堅(jiān)克難的三個(gè)新課題:①無(wú)縫鋼管”二火成材“演變?yōu)椤币换鸪刹摹啊"跉錃忾L(zhǎng)輸管道”氫脆“問(wèn)題;③二氧化碳長(zhǎng)輸管道”止裂“問(wèn)題。中國(guó)鋼管業(yè)在做新做強(qiáng)的道路上,不忘初心,砥礪前行。
參考文獻(xiàn)
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(8)樊三彩,蒂森克魯伯將發(fā)揮哪些作用?中國(guó)冶金報(bào),2011年11月5日,02版。
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