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化工高端设备呼唤中国好材料

转载自:《中国化工报》2016年12月21日第四版  记者杨扬

12 月9~10 日,在江苏靖江召开的先进材料应用及加工技术研讨会上,与会专家认为,有竞争力的装备产品离不开性能优异的材料。未来几年,在以超高压、超低温和耐强腐蚀为代表的尖端化工装备市场需求将增加,对装备制造材料提出了新要求。相关企业应积极转型、提质增效,助力装备高端化发展。

化工装备呼唤材料

中国化工节能技术协会理事长方晓骅指出:“石油、化工装备和节能环保设备制造业与钢铁产业关联度非常大,其技术进步也与先进材料密切相关。可以说,有竞争力的石化装备产品离不开性能优异的钢铁材料。”

方晓骅告诉记者,随着石油、石化、煤化工的迅速发展,对高性能金属材料及特殊合金材料的技术开发与产品生产提出了新的更高的要求。比如,换热器是石油、石化、化工、电力、食品及其他许多工业部门的通用单元设备,也是提高能源利用率的主要设备之一。据统计,热交换器的吨位约占整个石油、化工工艺设备的20%,有时甚至高达30%。在整个工程建设的设备投资中占比高达30%左右。而先进材料对控制投资和降低成本有着十分重要的作用。

合肥通用机械研究院院长助理、高级工程师章小浒认为,以压力容器和承压设备为例,其制造要求越来越高,首先是对材料提出了更高的要求。像目前国内一些单体炼油项目达到 2000万吨/年,这里面一些关键设备,就需要能够满足超低温、耐强腐蚀、超高温等严苛条件的要求。

章小浒说,未来几年,我国石油、化工、石化、海洋石油和煤化工等行业所需的关键设备的发展,从材料角度上讲,应该是大型化、尖端化、差异化,且要耐超高温、超低温和高强腐蚀要求材料也要适合超高强度、耐高强腐蚀。这就迫切要求材料技术及加工工艺取得进步。

“中国目前已成为制造大国,但离制造强国还有些距离。比如说在先进的尖端材料研发方面,航空航天、石化、煤化工、新能源和医疗等领域,对材料的高强度、耐蚀性和耐超高温、超低温性等的要求都很高,对加工精度要求也很高,这方面我国和国际水平比还有差距。如何赶上,这是非常值得关注的问题。”国际镍协会中国总经理宋全明告诉记者。

与会专家认为,“十三五”期间的热点材料技术方向主要有:超细晶粒的高强度、高韧性、强耐蚀钢铁材料生产技术;为提高冶金行业资源、能源利用效率,实现节能、环保,促进钢铁行业可持续发展的配套相关材料、部件制造技术;高强度、高韧性、高导性、耐腐蚀、高抗磨、耐高(低)温等特殊钢材料、高温合金材料、工模具材料制造技术;超细组织钢铁材料的轧制工艺、先进微合金化、高均质连铸坯、高洁净钢的冶炼工艺;高强度耐热合金钢及铸锻工艺和焊接技术;高性能碳素结构钢、高强度低合金钢、超高强度钢、高牌号冷轧硅钢生产工艺。

另外,耐高压、耐磨损、抗腐蚀、改善导电、导热性等方面具有明显优势的金属与多种材料复合的新材料及结构件制造、热交换器用铜铝复合管材新工艺,低密度、高强度、高弹性模量、耐疲劳的颗粒增强、纤维增强的铝基复合材料产业化的成型加工技术,以及低成本高性能的增强剂生产技术等高性能金属复合材料加工成型技术也有非常好的发展前景。

传统钢材有潜可挖

太钢集团技术中心主任李建民表示,我国石油、石化、化工行业用的设备(大多数是压力容器)设计的一个重要问题是选材。而不锈钢具有寿命长、耐腐蚀、耐高温、高强度等一系列优点,是石油和化工行业设备的常选材料之一,目前仍有很大的应用潜力可挖掘。

近年来,钢铁行业淘汰落后产能、兼并重组进展较快,产业结构得到优化,资源利用效率也明显提高,这些都为大型钢铁企业集中精力进行研发先进材料创新提供了良好的条件,钢铁产品质量和高端产品的供给能力也显著提升。例如,太钢集团针对石油、化工行业急需的超高压、超低温、耐强腐蚀设备需求,成功开发的304型、316 型、321型、347型等不锈钢,又在大量应用的基础上,开发出了多种可满足耐更恶劣腐蚀、耐更高温度及石油、化工等特殊领域用不锈钢材料,充分满足了石油和化工行业对装备的高端化、差异化要求。其中,双相不锈钢复合材料具有较高的耐腐蚀性能,其屈服强度是普通奥氏体的两倍,目前已经形成产品品种的系列化,包括低合金经济型、中合金型、高合金超级型。企业开发的热轧中厚板、冷热轧卷板、管坯、无缝管、螺纹钢、线材、复合板等产品结构,已广泛应用于石化、制盐、造船、造纸、核电、水工、海水淡化、水泵、交通、天然气集气管线、建筑幕墙等多领域。2012年,该产品被评为中国钢铁工业产品开发市场开拓奖。

李建民告诉记者,太钢新研发成功的有色金属—钢复合板,一方面,具有不锈钢、有色金属及其碳钢的多重优点,尤其在某些特殊行业是不可代替的。另一方面,由于不锈钢所占比例较小,节约了贵重金属,可大大降低材料成本,从而降低产品的生产成本。而且,由于两种金属采用锯齿原子间结合,界面结合率高,可实现20平方米板幅的100%结合。目前,太钢集团复合材料厂具有年产3 万吨复合板能力,产品已广泛应用于石油、石化、化工、制盐和水利、食品等诸多领域。

宝武集团宝山钢铁股份有限公司研究院首席研究员张汉谦说,多年来,宝钢针对国内外重点工程、行业和大型企业重大装备用高端钢的需求,以替代进口为攻关目标,利用先进生产和加工装备,开发出了一大批性能优异的替代进口产品,并顺利实现了批量生产和工程应用,满足了国内工程建设和装备制造的需要,推动了我国重大装备国产化的进程。

他举例说,宝钢研发的大型原油储罐用耐大热输入高强度钢板,具有超低温(-50℃)、低焊接裂纹敏感性、610MPa级高强度的性能,已在惠州千万吨炼化工程的2000立方米丙烯球罐上应用成功,并首次在天津百万吨乙烯工程2000立方米乙烯球罐、宁波大榭岛炼化工程3000立方丙烯球罐上应用成功。目前,总供货量超过5.8万吨,稳居国内市场占有率第一。

与此同时,宝钢开发的深冷压力容器用9Ni钢板新产品,通过了全国锅炉压力容器标准化技术委员会的技术评审,在国内率先完成了5毫米厚、3500 毫米以上超宽9Ni 钢板的批量生产。目前,该产品已在新疆广汇、南通启东吕四港2台5万立方米LNG 储罐,上海燃气五号沟2台10万立方米LNG储罐制造中获得成功应用。

对接市场提质增效

大明国际控股有限公司总裁周克明告诉记者,钢铁行业一方面在去低端过剩产能、转型升级,另一方面优质的产品和加工服务又拥有广阔的市场空间,如何对接市场,在材料和加工技术方面的提质增效是必由之路。目前中国钢铁贸易、加工行业亟待转型升级,但产品的制造成本和制造水平成了最大的困扰。

在位于大明国际靖江基地的大明重工的生产车间,记者看到众多大型高端设备正在为石化、造纸、造船、环保等行业的客户进行各类深加工的配套加工。多年来,大明控股集团一直致力于发展钢铁深加工业务。为更贴心地服务制造业,大明又先后建成大明精密钣金及大明重工两大深加工工厂。在硬件建设的同时,凭借国际一流的装备、先进的管理理念、创新的服务理念,助推大明国际由钢铁材料的配送和简单加工,扩展到了深加工、半成品制造、成品制造、OEM配套领域。

正是凭借着材料品种、加工、技术等差异化服务的优势,大明国际独特的生产型服务模式引领了金属材料加工配套行业的革新,保障了向现代化制造业提供一体化解决方案,并持续降低成本、提供高精度零部件与半成品加工服务。江苏大明金属制品有限公司总经理福井勤博士告诉记者,大明国际定位于连接上游钢厂和下游制造业的桥梁纽带,经过近30年的快速发展,目前已经在国内建成比较完整的服务网络,构建和形成了一整套从市场、设计、生产、品管、物流到用户服务的“一站式服务模式”。大明国际还拥有以宝武、太钢为代表的上游钢厂的资源优势,可为客户提供“钢铁原料超市”化的服务。

福井勤博士向记者介绍了大明一站式服务模式的突出优势:首先,大明加工产品种类众多,可整合多家客户产品需求进行套裁设计和集约化加工,从而使材料的利用率大大提升,节约了成本;其次,大明通过引进的国际一流的先进加工设备,加上大明在钢铁加工方面丰富的经验积累,以及完善的品质保证体系,可以保证产品质量能媲美欧美发达国家;第三,大明作为一个公共的加工平台,面对的行业众多、客户众多、产品众多,因而各类设备的综合利用率也非常高,加工效率的提升无形中也为客户节约了成本。此外,大明还拥有多工序连续加工、快捷物流等优势,为客户服务可谓面面俱到。

依托着品种丰富的“钢铁原料超市”及多元化的加工平“一站式服务模式”,大明国际可为用户提供高品质、高性价比的半成品及零部件配供,并以快速的响应、精湛的技术服务获得越来越多用户青睐。目前,大明国际控股公司的忠诚客户包括中石化、中石油、中车集团、北车集团、中船集团、三一重工、中集集团等国内制造业龙头企业及西门子、ABB、GE、巴斯夫等大量国际知名企业。