“十二五”期間,是我國鋼管行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整、工藝裝備提升、節(jié)能減排、環(huán)境保護(hù)取得一定成效的5年。但與此同時(shí),全行業(yè)也出現(xiàn)產(chǎn)能相對過剩,企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益下滑,成本壓力加大,企業(yè)融資難、融資貴,資金風(fēng)險(xiǎn)上升,環(huán)境等制約因素逐步增大的狀況,階段性矛盾和結(jié)構(gòu)性矛盾顯得突出。因此,“十三五”時(shí)期是我國鋼管行業(yè)深入推進(jìn)創(chuàng)新發(fā)展、加快轉(zhuǎn)型升級的攻堅(jiān)階段。鋼管企業(yè)須在發(fā)展理念、商業(yè)模式、工藝技術(shù)、企業(yè)管理等方面創(chuàng)新發(fā)展,做好頂層設(shè)計(jì),理順?biāo)悸罚拍艽_保在本輪嚴(yán)酷的洗牌中得以生存,并得以更好的發(fā)展。
油井管產(chǎn)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(huán)境中服役的性能要求,國內(nèi)企業(yè)已為油田開發(fā)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(jù)油田的需要正在開發(fā)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(qiáng)度和耐腐蝕等性能,被廣泛應(yīng)用于航空、航天、軍工、汽車等領(lǐng)域;在油氣開采領(lǐng)域,鈦合金率先成功用于海上油氣開采。近期,國內(nèi)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(yīng)力腐蝕套管(C110、110SS、125S)、稠油熱采用套管(110H、125H)等高端產(chǎn)品,國內(nèi)均可以批量生產(chǎn),但仍需進(jìn)一步提高這些產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性。160TT套管、170V套管和165V套管、125SS套管等產(chǎn)品,是我國鋼管行業(yè)未來繼續(xù)研發(fā)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(nèi)壓及密封性能;水平及延伸部分能承受拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)循環(huán)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(yīng)力/應(yīng)變性能(注水和生產(chǎn)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(chǔ)氣層往往呈酸性)。因此,此類產(chǎn)品應(yīng)是未來大規(guī)模開發(fā)頁巖氣的儲(chǔ)備產(chǎn)品。
特殊螺紋接頭:目前,國內(nèi)已開發(fā)的特殊螺紋接頭有30多種。據(jù)統(tǒng)計(jì),國內(nèi)生產(chǎn)的特殊螺紋接頭油管和套管已占國內(nèi)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(xù)增長。近期,國內(nèi)企業(yè)為了滿足ISO13679-2011版的要求,正在開發(fā)新一代高性能特殊螺紋接頭油管和套管的開發(fā)上又有了新進(jìn)展。
連續(xù)油管:連續(xù)油管主要應(yīng)用于沖砂、洗井、投撈、除垢、氣舉排液、完井、鉆井等常規(guī)作業(yè)。近年來,耐腐蝕不銹鋼油管、高端特殊螺紋接頭油管發(fā)展迅速。在此基礎(chǔ)上,超大管徑、精細(xì)化、智能化是連續(xù)油管未來重點(diǎn)發(fā)展方向。隨著國內(nèi)頁巖氣的大規(guī)模開發(fā),超大管徑連續(xù)油管是未來的發(fā)展趨勢。其中,寶雞石油鋼管有限責(zé)任公司的低合金鋼CT80、CT90、CT110(外徑≤60.3mm)連續(xù)油管產(chǎn)品已成功用于油田并出口國外。
目前,世界高端連續(xù)管作業(yè)區(qū)域已使用超大管徑連續(xù)油管裝備,其油管纏繞能力可達(dá)直徑2.875”,長度4500m;而專為壓裂作業(yè)而設(shè)計(jì)的超大管徑連續(xù)油管,則可實(shí)現(xiàn)大排量連續(xù)管噴砂射孔、分段壓裂等作業(yè)。在全集成自動(dòng)化方面獨(dú)具優(yōu)勢的全集成控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程指揮決策系統(tǒng)、設(shè)備遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)三大主干系統(tǒng),未來完全可以使井場作業(yè)無人化。智能化操作可以減少人力成本,同時(shí),讓作業(yè)更加精準(zhǔn)、高效,這將是未來油田行業(yè)最主要的發(fā)展方向。
鉆桿管:塔里木油田是世界公認(rèn)的鉆井難度最高的油田之一,其地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜多變,鉆桿服役條件極為苛刻。目前,國內(nèi)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(qiáng)化鉆井(大鉆壓、高鉆速、高泵壓)對鉆柱構(gòu)件用鋼的強(qiáng)度(特別是抗扭強(qiáng)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(yīng)我國超深(8000m左右)、高溫、高壓深井鉆探的作業(yè)環(huán)境,具有超高強(qiáng)度、高韌性的(165D、165D低碳、150D)、耐酸性環(huán)境腐蝕的(120SS等)鉆桿管是產(chǎn)品升級的發(fā)展方向。
膨脹管:膨脹管技術(shù)是石油鉆采方面的核心技術(shù),其應(yīng)用將是一場能源鉆采行業(yè)的技術(shù)革命,在海洋能源開采上具有特殊優(yōu)勢。目前,國內(nèi)已開發(fā)出80鋼級膨脹率達(dá)18%的LSX-80熱張力減徑電焊管,國外企業(yè)相繼開發(fā)出95鋼級膨脹率達(dá)25%以上的膨脹套管新產(chǎn)品。
連續(xù)管線管:油田地面建設(shè)工程集油管線、采氣管線、注水管線的鋪設(shè)主要采用無縫鋼管單根焊接。這種工藝會(huì)導(dǎo)致焊口多、空氣污染嚴(yán)重、勞動(dòng)強(qiáng)度高、施工效率低。而連續(xù)管線管的布管裝備則是固定在原地,由牽引車牽引連續(xù)管線管頭進(jìn)行布管。2010年6月份,在我國南海北部灣涸洲6-1項(xiàng)目中成功鋪設(shè)了一條長度為12千米的ф準(zhǔn)76.2mm連續(xù)管線管。
這條連續(xù)管線管的鋪設(shè)和應(yīng)用為海洋邊際油氣田開發(fā)提供了新思路,隨著海洋油氣資源開發(fā)的不斷深入發(fā)展,連續(xù)管線管必將成為海底管道用管的一個(gè)重要發(fā)展方向。
建筑結(jié)構(gòu)用管產(chǎn)品升級方向
鋼管結(jié)構(gòu)是一種新型的節(jié)能環(huán)保建筑體系,被譽(yù)為21世紀(jì)的“綠色建筑”。它是一種質(zhì)量小、強(qiáng)度高、抗震性能好、節(jié)能環(huán)保并能循環(huán)使用的承重鋼管結(jié)構(gòu),符合我國發(fā)展節(jié)能建筑和經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康發(fā)展的要求。2016年2月4日,國務(wù)院發(fā)布《國務(wù)院關(guān)于鋼鐵行業(yè)化解過剩產(chǎn)能實(shí)現(xiàn)脫困發(fā)展的意見》明確提出,推廣鋼結(jié)構(gòu)建筑、結(jié)合棚戶區(qū)改造、危房改造和抗震安居工程實(shí)施,開展鋼結(jié)構(gòu)建筑推廣應(yīng)用試點(diǎn),大幅提高鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用比例。
“十三五”期間,各類圓形、方矩形、異形鋼管的開發(fā)生產(chǎn),要不斷滿足我國超高層建筑、大跨度空間(體育、會(huì)展場館、高鐵站、航站樓等)鋼管建筑結(jié)構(gòu)、房地產(chǎn)、公路、鐵路和其他基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)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(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、外形美觀等優(yōu)點(diǎn),已在首都新博物館以及廣州新白云機(jī)場主樓、連接樓、連接橋、指廊等鋼結(jié)構(gòu)中得到了大量應(yīng)用;方形管最大截面達(dá)500mm×500mm×22mm、500mm×500mm×16mm,矩形管最大規(guī)格為500mm×300mm×16mm。目前,上述3種規(guī)格的方矩形管均從國外進(jìn)口。焊接方矩形管(冷彎)生產(chǎn),目前受到生產(chǎn)裝備的限制。大多數(shù)方矩形管企業(yè),生產(chǎn)線均是輕載荷裝備,其設(shè)備的剛度、強(qiáng)度均不能滿足高強(qiáng)鋼的需要(多數(shù)企業(yè)連Q345級別都不能生產(chǎn))。未來,有條件的企業(yè)要加快設(shè)備改造,開發(fā)出市場需要的Q345、Q390、Q420、Q460鋼級的產(chǎn)品。
工程機(jī)械行業(yè)用管升級方向
近幾年,國內(nèi)工程機(jī)械行業(yè)發(fā)展較快,特別是其對關(guān)鍵零部件企業(yè)的需求。其中,如液壓油缸行業(yè)每年對鋼管的需求量不低于200萬噸。主要應(yīng)用于起重機(jī)、裝載機(jī)、挖掘機(jī)、旋挖機(jī)等。另外,起重機(jī)臂架對鋼管材料的要求也非常高,材料鋼級要達(dá)到770兆帕,甚至890兆帕以上。因此,未來國內(nèi)工程機(jī)械液壓與氣動(dòng)行業(yè)期待工程機(jī)械用精密無縫鋼管向高可焊性、高強(qiáng)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(fā)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(jī)產(chǎn)水規(guī)模4.55萬m3/dMSF(多級閃蒸法)海水淡化裝置為例,ф準(zhǔn)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(zhì)鋼管。因此,海水淡化用管材料的發(fā)展方向?yàn)楣I(yè)純鈦管和雙相不銹鋼鋼管。
海洋油氣工程用管包含運(yùn)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(xiàn)階段的發(fā)展方向。“海洋工程”構(gòu)造中用的“鋼管”(如導(dǎo)管架、鉆井架、水下鋼樁、隔水套管、系泊支架、模塊支架、直升機(jī)平臺、火炬塔架等),具有規(guī)格多、材質(zhì)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(jié)點(diǎn)(如導(dǎo)管架、鋼樁、井口隔水套等)的特點(diǎn);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(qiáng)度級別的X100和X120等發(fā)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(qiáng)度鋼、X120鋼級超高強(qiáng)度鋼。規(guī)格上向著大口徑、大壁厚發(fā)展(近期建成投產(chǎn)的穿越波羅的海的輸氣管道使用X70,管徑1219mm,最大壁厚達(dá)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(zhì)的開發(fā)方向?yàn)檩斔鸵簯B(tài)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(fā)還是世界性的難題。
汽車業(yè)用管升級方向
安全、環(huán)保、節(jié)能、輕量化是未來汽車工業(yè)發(fā)展的主要方向,也是衡量汽車制造企業(yè)產(chǎn)品水平的重要標(biāo)志之一。高強(qiáng)度鋼和超高強(qiáng)度鋼是汽車行業(yè)的首選,也是未來汽車用鋼升級發(fā)展的方向。汽車用鋼總體以高強(qiáng)度、輕量化、節(jié)能為目標(biāo)。
隨著我國乘用車市場的不斷發(fā)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(jìn)口(有些品牌屬于國外壟斷)。近年來,上海、江蘇、浙江地區(qū)的鋼管企業(yè),通過產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整、轉(zhuǎn)型升級,加快這類產(chǎn)品的開發(fā)(包括發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪用管、傳動(dòng)軸用管、安全氣囊用管、制動(dòng)系統(tǒng)用管、懸掛系統(tǒng)用管、車門防撞用管等)。未來要進(jìn)一步穩(wěn)定、提高這些產(chǎn)品的質(zhì)量,推進(jìn)用戶的產(chǎn)品認(rèn)證(第二方認(rèn)證),進(jìn)一步擴(kuò)大市場以及推進(jìn)產(chǎn)品出口。
市政排水用管升級方向
每年民用項(xiàng)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(zhèn)新建水廠和水廠改造,新城區(qū)城市管網(wǎng)建設(shè),老城區(qū)管網(wǎng)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(shè)用管的發(fā)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(zhì)上追求復(fù)合,多種塑料及樹脂、雙金屬材質(zhì)。同時(shí),對連接方式有一定要求,要求城市建設(shè)用管連接快速、牢固。
煤炭工程機(jī)械行業(yè)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(jī)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(dòng)力介質(zhì),將液壓能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的一種機(jī)械設(shè)備,它與掘進(jìn)機(jī)、采煤機(jī)、輸送機(jī)、液壓泵站等共同組成綜采工作面設(shè)備。在煤機(jī)綜采設(shè)備“三機(jī)一架”(掘進(jìn)機(jī)、采煤機(jī)、刮板機(jī)、液壓支架)中,液壓支架占綜采設(shè)備總價(jià)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(zhì)是乳化液,一般是由水加專用濃縮液配比而成。隨著環(huán)保觀念的加強(qiáng),國家和大型煤礦又提出立柱千斤頂直接使用水作為介質(zhì);而煤礦當(dāng)?shù)氐乃|(zhì)較差,多為含硫酸根和氯離子較多的酸性水質(zhì),再加之煤礦管理的不嚴(yán)謹(jǐn),導(dǎo)致立柱千斤頂實(shí)際使用的介質(zhì)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(huán)境污染大,鍍鉻防腐效果不好。
因此,煤炭工程機(jī)械行業(yè)用管升級方向是著力提高液壓支架的可靠性,開發(fā)出適合于重型液壓支架的新材質(zhì),整體上提高油缸用無縫鋼管的耐腐蝕性能。
石油化工行業(yè)用管升級方向
目前,我國石油化工行業(yè)用鋼管存在沒有形成完整的標(biāo)準(zhǔn)體系、高性能鋼管需要大量進(jìn)口、鋼管研發(fā)進(jìn)程滯后、生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量及服務(wù)意識還有待提高等問題。
具體表現(xiàn)在4個(gè)方面:板材、管材、鍛件、焊接材料不配套,不銹鋼鋼管生產(chǎn)組距不配套;石油化工行業(yè)需要的大直徑、厚壁鋼管生產(chǎn)能力非常有限;不銹鋼鋼管產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定;新品種的研發(fā)和生產(chǎn)尚無法滿足石油化工行業(yè)的發(fā)展。例如,歐洲的一些不銹鋼鋼管企業(yè)每年都有十幾種不銹鋼鋼管新品種推出,而我國企業(yè)在上述方面能力偏弱。
石油化工行業(yè)所需的管材要求特殊,價(jià)格昂貴,占工程項(xiàng)目投資比例較大,因此,石油化工行業(yè)呼喚經(jīng)濟(jì)型鋼管。我國鋼管制造企業(yè)應(yīng)著重高性能鋼管研發(fā)工作。
電網(wǎng)及風(fēng)電鐵塔用管升級方向
國家電網(wǎng)公司110(66)千伏及以上在建(包括已投產(chǎn)和新開工)線路工程中大量應(yīng)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(zhì)為Q345、Q390、Q420和Q460等。近年來,特高壓骨干網(wǎng)鐵塔多采用Q420和Q460低合金高強(qiáng)度鋼管。
2015年~2020年,預(yù)計(jì)我國平均每年的新增風(fēng)電裝機(jī)容量將達(dá)到1800萬千瓦,我國風(fēng)電機(jī)組整機(jī)和主要零部件制造商將迎來長期穩(wěn)定的發(fā)展時(shí)期。
火電和核電用管升級方向
我國優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)國家節(jié)能減排戰(zhàn)略目標(biāo)的根本舉措是重點(diǎn)和優(yōu)先發(fā)展高參數(shù)大容量超超臨界火電機(jī)組和百萬千瓦核電機(jī)組。
對于火電機(jī)組而言,實(shí)現(xiàn)了我國超超臨界火電機(jī)組關(guān)鍵鍋爐管從無到有、從有到全、從全到先進(jìn)的歷史性跨越,填補(bǔ)了國內(nèi)空白,打破了國外壟斷;國產(chǎn)高壓鍋爐管的國內(nèi)市場占有率從不足30%增長到90%,并實(shí)現(xiàn)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(shù)超超臨界火電機(jī)組約1.224億千瓦(141臺機(jī)組),這些機(jī)組雖僅占我國現(xiàn)有火電機(jī)組的14.2%,但已占全球同類裝機(jī)的80%。盡管我國已成為燃煤發(fā)電技術(shù)領(lǐng)先的國家,但在超超臨界火電機(jī)組所用管材研發(fā)和制造上與世界先進(jìn)國家還有一定的差距。
為提高我國超超臨界火電機(jī)組的技術(shù)水平,實(shí)現(xiàn)600℃~700℃超超臨界火電機(jī)組燃煤發(fā)電技術(shù)的自主化,高端鍋爐管產(chǎn)品研發(fā)的升級方向應(yīng)是更高層次的高端耐熱管。盡管國內(nèi)無縫鋼管企業(yè)可以生產(chǎn)滿足國內(nèi)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(jī)組對材料及規(guī)格提出更高的要求,要完全替代進(jìn)口,國內(nèi)企業(yè)在研發(fā)能力及產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性方面仍有很大的提升空間。
目前,我國已成功批量生產(chǎn)CPR1000/AP1000/EPR百萬千瓦級壓水堆核電站蒸發(fā)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(chǎn)品交付國家重點(diǎn)示范工程CAP1400核電機(jī)組,這表明我國核電技術(shù)及關(guān)鍵設(shè)備制造能力躍居國際先進(jìn)水平。
現(xiàn)階段,鋼管行業(yè)應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展超臨界、超超臨界火電機(jī)組用大直徑耐熱、耐高壓管,核電機(jī)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(jìn)一步優(yōu)化完善工藝,穩(wěn)定質(zhì)量,克服核電用鋼管品種規(guī)格多、批量小等困難,千方百計(jì)滿足我國核電發(fā)展多品種、多規(guī)格、高質(zhì)量的需求。
我國鋼管行業(yè)展望
當(dāng)下,中國鋼管行業(yè)當(dāng)務(wù)之急是突破一批國家建設(shè)急需、引領(lǐng)未來發(fā)展的關(guān)鍵管材和技術(shù);到2020年,建立起具有較強(qiáng)自主創(chuàng)新能力和可持續(xù)健康發(fā)展,產(chǎn)、學(xué)、研、用緊密結(jié)合的管材產(chǎn)業(yè)體系。同時(shí),行業(yè)主要關(guān)鍵品種能夠滿足國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)的需要,部分高端管材產(chǎn)品達(dá)到世界先進(jìn)水平,鋼管產(chǎn)品升級換代取得顯著成效,企業(yè)轉(zhuǎn)型升級取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展,實(shí)現(xiàn)鋼管產(chǎn)業(yè)由量向品種、質(zhì)量、效益的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變。