OETY欧亿·体育 - 打破耐热材料国际垄断 火电管道国产化发展提速

中国工业报记者 余娜

10月18日上午,河北省沧州市盐山县,重大成套技术装备——世界首套五万吨热挤压机组正在紧张有序地工作。其8.5米开口尺寸是目前全球唯一的大开口压机,巨大的挤压能力处于国内领先、世界先进水平。

河北宏润核装备科技股份有限公司(以下简称“宏润核装”)总经理刘强向中国工业报记者介绍,500MN垂直挤压钢管机组,配套了完备的加工检测设备设施,能够挤压最大直径1320mm无缝管。可替代进口钢管产品,满足超超临界电厂P91、P92等多种高材质大口径钢管、100万千瓦核电站一级不锈钢波动管以及航空用高温材料和钛合金、铜材、铝合金等材料的产品需求。

在山东郓城,作为630℃示范机组管道选料,G115耐高温钢也正首次应用于大唐山东郓城630℃超超临界二次再热示范项目,成为全球火电材料领域首个自主研发的国产材料。

据大唐郓城发电有限公司工程设备部副主任姜海峰介绍,该项目主体工程已于2023年8月份实现全面建设,目前现场有施工人员2000余人,大型机械110余台。10月23日,项目烟囱筒壁顺利结顶,标志着该公司“百日攻坚”专项行动打响胜利“第一枪”。依托G115、P92等耐高温钢的市场化应用,大口径钢管国产化正在提速。

“大唐郓城项目作为国产G115材料首次工程应用的载体,将打破耐高温材料长期依赖进口的局面,对推进火电管道国产化高质量发展具有重要意义,同时可以借此打造‘强国重器9,加快国产制造装备自主化进程、进一步推动火电全产业链的高质量发展。”姜海峰说。

在“十二五”“十三五”“十四五”国家重点研发计划支持下,我国先进超超临界电站材料技术研发成果显著。G115的研发成功,首次使我国在该领域实现从跟踪仿制到创新领跑的巨大跨越。作为630℃示范机组管道主选材料,G115将首次应用于大唐山东郓城630℃超超临界二次再热示范项目。G115大口径厚壁管的研制应用,成功打破我国高端耐热大口径厚壁无缝管长期依赖进口的被动局面,也首次使得我国在该领域达到国际领先水平。

2023年8月31日,世界首台630℃大唐郓城2×100万千瓦超超临界二次再热燃煤发电机组主体工程在山东郓城全面启动。该项目首次将国家重大科技创新成果G115耐高温钢应用到煤电机组,将汽轮机进气蒸汽温度提升至631℃,金属壁温达到650℃,首次将燃煤机组发电热效率提升到50%以上。

据姜海峰介绍,大唐郓城国家电力示范项目,规划建设两台百万千瓦超超临界二次再热燃煤机组,核心设备参数为35.5MPa/616℃/631℃/631℃,采用自主G115高温材料,全厂热效率首破50%,关键指标达世界领先。两台机组分别于2017年11月30日、2020年8月29日获得核准。

国产新型高温材料的应用,推动自主化水平再创新高。大唐郓城项目较常规超超临界机组蒸汽参数更高,原用于600℃参数超超临界锅炉的T/P92材料,已超过其使用上限620℃。新型耐热钢G115,具有优异的组织稳定性能、更高的许用应力、良好的抗氧化性能,是大口径管和集箱等厚壁部件的理想材料,也是目前全世界可工程上用于650℃蒸汽温度的唯一马氏体耐热钢。

宝武特种冶金有限公司(以下简称“宝武特冶”)是宝武特冶(马鞍山)高金科技有限公司(以下简称“宝特高金”)的母公司,是中国宝武钢铁集团有限公司(以下简称“中国宝武”)的一级子公司。从2007年开始,宝武特冶(宝特高金)会同钢铁研究总院、宏润核装等多家单位,历经39轮次试制,投入上亿元资金,实现了G115大口径厚壁管的工业化试制。

截至2023年11月,在15年的时间里,宝武特冶共工业化炼钢800余吨,开展G115钢管工业化研制生产47轮次,其中大口径厚壁管合计41轮次,中国宝武投入研发费用逾2亿元。宏润核装研发制管23次,也投入了大量资金。“为实现项目的早日建成,我们正加紧生产交付G115钢管。”宝武特种冶金有限公司高级工程师赵海平表示。

据悉,G115耐高温钢将首次应用于大唐郓城项目主蒸汽、一二次再热热段的集箱、管道、旁路管、疏水管、管道管件、旁路阀、高温疏水阀、支吊架卡块、管座等部位。

“大唐郓城项目作为国产G115材料首次工程应用的载体,将打破耐高温材料长期依赖进口的局面,对推进火电管道国产化高质量发展具有重要意义,同时可以借此打造‘强国重器9,加快国产制造装备自主化进程、进一步推动火电全产业链的高质量发展。”姜海峰说。

10月18日,在由中电传媒股份有限公司主办,河北宏润核装备科技股份公司、宝特高金科技有限公司协办的“推进火电管道(P92、G115)国产化高质量发展座谈会”上,中国能源研究会特邀副理事长陈进行表示,中国宝武、中国钢研总院、宏润核装等相关单位联合研发的G115耐高温钢,是我国第一个原创型、具有完全自主知识产权的电站用钢,代表着中国耐高温钢的最高水平。相信,下一步,G115耐高温钢在煤电机组的广泛应用,将极大推动煤炭清洁高效利用水平。

P92亟待批量工程化应用大口径厚壁无缝钢管达先进水平

P92的研发成功,标志着我国高合金马氏体不锈钢大口径厚壁无缝钢管的制造达到世界先进水平,实现了国产化,为国家节约大量的外汇,同时降低了采购成本和供货周期,拉动了内需。

近年来,火电厂内锅炉、汽轮机和发电机“三大主机”的国产化取得重要进展,已完全能够自主设计制造,但高端阀门和四大管道这些被喻为我国超超临界火电技术国产化“最后一公里”的设备及材料却一直存在瓶颈,依赖进口。

火电机组四大管道是指连接锅炉与汽轮机之间的主蒸汽管道、再热蒸汽热段、再热蒸汽冷段、主给水管道以及相应旁路管道,主要材料为大口径厚壁无缝钢管。推进四大管道的国产化,已成为超(超)临界火电技术进步的必然要求。

因优异的综合性能,P92钢管成为目前600℃超超临界电站机组四大管道及其他关键部位的成熟材料。大力发展高效火电,实现P92钢管稳定批量工程化应用,对于提高发电效率、保障长期安全稳定运行,具有重要意义。

记者获悉,宝特高金和宏润核装以示范项目配套G115大口径厚壁管合作研发生产为基础,围绕我国火电领域的关键产品——P92大口径钢管开展了合作。

据赵海平介绍,2005年宝武特冶开始P91电站高压锅炉用锻制管坯的研发与生产,到2013年与河北宏润重工签订战略合作协议,共同开展大口径高等级钢管的研发与制造,至今,已生产P91/P92管坯数万吨,最大规格为Φ930mm。

作为国内较早推进电厂四大管道国产化的装备企业,宏润核装早在2006年就开始对四大管道用的P91进行开发,并于2011年通过了中国机械工业联合会发电设备中心组织的P91钢管产品鉴定。据河北宏润核装科技股份有限公司董事长刘春海介绍,当前,石化、炼化工程已大量使用P91大口径钢管。在P91成功研制的基础上,通过成分优化、工艺优化,宏润核装于2013年成功开发出P92耐热钢管后,在2015年通过了国家发电设备中心组织的P92钢管产品鉴定。P92钢是新型铁素体耐热合金钢,具有较强的高温强度和抗蠕变性能,可代替P91等其他钢种,用于超临界、超超临界电站锅炉和电站汽水管道上。

21世纪,发展高参数、大容量火力发电机组已成为世界各国火力发电的共同发展趋势。超超临界机组以其热效率高、节能环保的特点,愈来愈得到国内外各大锅炉厂的青睐。目前,国内三大锅炉厂开发600MW、1000MW超临界和超超临界锅炉,锅炉蒸汽参数25—28MOETY欧亿·体育Pa,605/603℃,其过热器、再热器(高温出口)联箱,以及主蒸汽管道、再热蒸汽管道均需采用P92铁素体型高合金耐热钢。据不完全统计,近几年P92大口径厚壁无缝钢管每年的需求量在10万吨以上。

P92的研发成功,标志着我国高合金马氏体不锈钢大口径厚壁无缝钢管的制造达到世界先进水平,实现了国产化,为国家节约大量的外汇,同时降低了采购成本和供货周期,拉动了内需。

资料显示,P92钢管是本世纪初引入中国,一直进口,直到近几年才开始国产化。国内可生产P92钢管的企业最早是北方重工,以及国际钢管巨头法国瓦卢瑞克集团在常州的公司。

中国钢结构协会钢管分会一份落款时间为2024年7月12日的建议显示,应尽快试用宏润核装与宝钢联合体制造的P92产品,发挥联合体的优势,抓住火电、核电有序发展的机遇,抓住国家工业转型期、新材料与高端挤压成型制造的建设期,更好地为我国火电绿色低碳发展提供优质、可靠的产品。

值得一提的是,作为一家民营企业,宏润核装至今并未纳入“五大六小”电力及中煤电力的合格供方及采购名单。P92钢管全部替代进口,实现完全国产化,仍需各方继续努力。