攀成鋼核電站核二、三級無縫鋼管的開發

1 產品開發的背景

　　原子能發電是我國重點發展的能源之一。到2020年，我國核電裝機容量預計將增至4000萬千瓦，占電力總裝機容量的比例將提高至4%，預計每年新建3-4個100萬千瓦級的核能發電機組。按自主設計、自主制造、自主建設和自主運營發展核電的指導思想，就必須改變核電站建設依賴國外技術的局面，核電用無縫鋼管國產化勢在必行。　　

2 產品開發的目標

　　1）實現核電站核二、三級無縫鋼管及常規島用無縫鋼管的國產化，形成完整的核電管生產工藝技術，建立完善的核電質量保證體系；

　　2）建立核電站用無縫鋼管標準系列；

　　3）開發核電站核二、三級用P280GH、P265GH、TU42C、TUE250B核島蒸汽系統和核輔助系統以及常規島主蒸汽系統和給水系統管道用WB36CN1、P22、控Cr碳鋼（HD245Cr）無縫鋼管，產品規格?3.7-?60mm；產品質量達到世界同類產品質量水平。　　

3 生產裝備

　　3.1 冶煉生產裝備

　　1）煉鐵：4座高爐、容積1555m3，年產量155萬t。

　　2）煉鋼：（1）70t高阻抗超高功率爐+LF精煉爐+VD爐+連鑄/模鑄，年產量50萬t；（2）100t轉爐、50t轉爐各一座，LF精煉爐+VD精煉爐+連鑄，年產量150萬t；（3）電渣爐2-5.5t電渣爐4座，年產8000t。

　　3.2 軋管生產裝備

　　1） Φ340MPM連軋管機組：外徑 Φ139.7- Φ355.6mm，壁厚5-40mm，年產量60萬t；

　　2） Φ159FQM連軋管機組：外徑 Φ48- Φ177.8mm，壁厚5-25mm，年產量40萬t；

　　3） Φ508周期軋管機組：外徑 Φ219- Φ508mm，壁厚10-120mm，年產量15萬t；

　　4） Φ180精密軋管機組：外徑 Φ140- Φ325mm，壁厚6-55mm，年產量20萬t；

　　5） Φ650拉拔式熱擴機組：外徑 Φ356- Φ720mm，壁厚8-25mm，年產量5萬t；

　　6） Φ100自動軋管機組：外徑 Φ5- Φ219mm，壁厚0.5-25mm，年產量10萬t。　　

4 生產工藝流程及關鍵技術

　　4.1 生產工藝流程

　　生產工藝流程，見圖1。

　　4.2 關鍵技術

　　重點研究成分優化與成分控制、軋管工藝、鋼管性能穩定性控制等關鍵技術。

　　4.2.1 化學成分優化設計

　　1）控制一定的Cr含量，滿足給水控流系統管道抗“FAC（流動加速腐蝕）”的性能要求；

　　2）降低有害元素P、S含量，提高核電站用無縫鋼管高溫拉伸性能和橫向低溫沖擊韌性；

　　3）控制WB36CN1鋼適當的Ni/Cu比，保證鋼的熱加工性能，滿足軋管的變形要求，防止產生“銅裂”；

　　4）將P280GH鋼殘余元素Ni作為添加元素控制，提高低溫沖擊韌性，滿足其低溫沖擊韌性要求。

　　4.2.2 優選軋管工藝

　　核電站用無縫鋼管規格組距跨度大，單一軋管機工藝難以完成。根據產品規格優選軋管機組，實現從?3.7-?60mm多規格組距的生產，見表1。 

表1    各軋管機組產品規格 

 　　4.2.3 熱處理工藝

　　防止粗大晶粒和混晶組織是保證碳錳鋼低溫沖擊韌性良好的條件，因此正火加熱溫度和冷卻速度是熱處理的關鍵。

　　對正火后以貝氏體組織為主WB36CN1合金鋼，根據規格差異設計不同的冷卻方式，滿足冷卻速度要求，確保鋼管性能穩定。　　

5 技術創新

　　關鍵工藝技術形成了具有自主知識產權的專有技術，申請發明專利11項，其中授權5項，實質審查6項：

　　1）將殘余元素Ni、Cr作為合金元素引入鋼中，保證產品良好的低溫沖擊韌性，解決核電管給水控流系統管道抗“FAC（流動加速腐蝕）”的問題；

　　2）管坯鋼專有生產技術，保證了核電管坯鋼低P、低S、低氣體、低夾雜、高純凈度的冶金質量要求；

　　3）電渣重熔控鋁技術，解決了控鋁鋼P280GH電渣鋼錠Al含量分布不均勻的問題；

　　4）空心鋼錠技術解決了合金鋼實心鋼錠直接軋管鋼管內表面產生內裂的難題。　　

6 產品實物質量與先進水平對比

　　6.1 產品實物質量

　　核電站核二、三級無縫鋼管產品按照RCCM規范、標準和技術協議，進行了冶金質量、力學性能、沖擊韌性、組織等項目檢驗，各項技術指標均達到了標準和協議的要求，且優于標準。

　　6.2 產品質量評價

　　1）專家對嶺奧二期核電站常規島用首件試制的評審認為，產品適合壓水堆常規島主蒸汽管道及主給水管道的使用，鋼管的成分和主要性能已達到了世界同類鋼的水平；

　　2）蘇州熱工院對WB36CN1無縫鋼管的評價結論：WB36CN1的各項性能指標均達到德國VdTUV規范、ASME CC2353、ASTM A335、EN10216同類牌號的技術水平；

　　3）蘇州熱工院對P280GH無縫鋼管質量評價結果：P280GH的各項性能指標均滿足RCC-M M1144、M1152標準鋼要求。

　　6.3 技術標準水平

　　完成的我國首部核電站核島及常規島用碳素鋼（含碳錳鋼）、合金鋼無縫鋼管系列國家標準，填補了國內核電站用無縫鋼管材料技術要求相關數據空白，填補了鋼管標準和核電原材料標準體系空白，為核電站用無縫鋼管的國產化提供了重要技術支撐，被鋼標準委員會評為國際先進水平，并提名為中國標準創新貢獻獎。

　　6.4 與國內外先進水平對比

　　國外的核電站建設起步早，有完整的核電標準體系，尤其法國的RCCM規范被世界各國的核電設計采用，在參與國際市場競爭中具有較大優勢。

　　在2012年6月之前，國內持證生產核島蒸汽系統和核輔助系統用無縫鋼管企業僅攀成鋼和武漢重型鑄鍛廠二家，后者采用“沖孔+拔伸+機加工”生產工藝，更適合大口徑厚壁管的生產。

　　攀成鋼開發的核電管成套生產工藝技術，能夠生產φ13.7-φ660mm的所有品種規格，填補了國內核電站用管的生產空白，技術水平國內領先。　　

7 存在問題和未來三年的前景預期

　　2011年受日本福島核電站事故的影響，國內核電站項目持續增長的勢頭受到一定遏制。2012年10月，國家重新啟動核電站建設，按每年400萬千瓦的核電站建設能力（每年常規島和核二、三級碳鋼及合金鋼管用量5480t），未來三年無縫鋼管需求量16440t。攀成鋼將在穩住國內市場的同時，積極開拓國際市場，并按國家發展安全性更高的核電機組要求，增加技術儲備，進行第三代核電（AP1000）機組用無縫鋼管的開發。  　?。ū井a品榮獲2012年中國鋼鐵工業產品開發市場開拓獎）

信息來源：《世界金屬導報》