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专题 | 开发高品质耐蚀钢势在必行
2018-12-24 15:09:37 来源:《腐蚀防护之友》

    业界周知,耐蚀钢是不锈钢的一种,其耐腐蚀程度比不锈钢更好,是在某些强腐蚀介质中能抵抗侵蚀的钢。


    在技术发展的现阶段 , 耐蚀钢是最重要的结构材料之一。近年来耐蚀钢的发展与国民经济中的重要部门——化学工业 , 飞机制造业、原子能动力、低温技术 , 宇宙空间开发紧密地联系在一起。


    目前,我国耐蚀钢重点研发应用方向为航空航天领域耐蚀钢研发应用、船用油舱耐蚀钢板研发应用、铁道火车用高耐蚀型耐候钢研发应用、油气输送管用钢及油井管用钢的研发应用等方面。


    科技部部长万钢说过,钢铁产业是我国重要的支柱产业之一,应促进钢铁产业的转型升级,其中包括大力发展钢结构、特钢、以及合金钢等新材料。


  开发和应用耐蚀钢是我国构建生态文明社会和重大工程建设的需要

 

    无论从国家资源节约、构建生态文明社会的角度考虑,还是从下游行业需求的角度考虑,开发和应用耐蚀钢都具有重大意义。具体来说,当前我国经济发展面临的资源、环境压力越来越大,钢材作为基础性材料,仅仅满足使用性能要求是不够的,还要根据使用条件和应用环境具备相应的耐腐蚀、耐候、耐磨等性能,延长钢材的使用寿命,才能满足国家提倡的高效化、绿色化发展方向。然而,目前我国钢铁产品利用效率仍存在问题。我国国内生产总值占世界的比例在 10% 左右,而粗钢产量占到全球的约 50%。这固然与不同国家处于不同的发展水平,具有不同的经济结构有关,但是也说明我国钢材产品消费存在结构不合理,使用效率低等问题。我国钢材产品档次低是导致这一问题的原因之一,而钢材腐蚀问题是另一个需要引起高度重视的问题。


    虽然从行业角度来看,钢材作为可循环的材料,循环周期越短,钢材需求市场越大,对行业越有利,但是从社会角度来看,钢材消耗越少,效率越高越好。如果钢材循环快,甚至腐蚀成为无用的铁锈,将是社会资源的极大浪费。


    因此从社会角度考虑,提高钢材使用寿命,虽然有些产品可能会增加一定的制造成本,但是在钢材整个生命周期内能够节约资源能源,对社会带来巨大贡献。


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    另一方面,开发和应用耐蚀钢可以满足我国重大工程建设的需要。目前我国石油管线、海洋工程等一系列项目的建设都对耐蚀钢提出需求。据资料显示,将来世界 40% 的石油将来自于深海,深海石油和天然气将成为今后能源的重要来源。随着开发的深入,油气资源的开采难度日益增大,各种苛刻腐蚀条件的油气井大量出现。虽然不锈钢、高合金钢可以满足需求,但是成本高昂。开发和生产耐腐蚀低合金钢,满足高端石油天然气行业、海洋工程用钢的需求是当前和相当长时期内国内钢铁企业需要关注和研究的方向。


  我国耐蚀钢开发进展和典型项目

 

    近年来,我国政府、行业组织、钢铁企业以及应用行业都对耐蚀钢的开发和应用越来越重视。国家科技部专门设立了耐蚀钢领域的国家科技支撑计划课题研究。依托这些课题项目,2010 年中国钢铁工业协会、鞍钢集团、中国钢研发起,相关企业、高校、科研院所参加,共同成立了耐蚀钢产业技术创新战略联盟,致力于以相关产业发展的需求和各方的共同利益为基础,以提升耐蚀钢产业盈利能力为目标,推动钢铁工业转型升级,钢铁产品的减量化,促进和带动相关产业的技术进步和产业升级。目前相关课题项目已经通过验收,具体开发情况介绍如下。


  (1)油船货油舱用耐腐蚀钢板工业生产技术本课题由鞍山钢铁集团公司承担。


    2011-2014 年,鞍钢联合国内有关企业、研究机构、用户企业及船东开展了油船货油舱用耐腐蚀钢的研制开发及应用技术研究。通过船用耐蚀钢的实验室研究和多轮工业试制,系统全面地掌握了油船货油舱用耐腐蚀钢耐蚀成分设计、冶炼、精炼与连铸、轧制等关键的具有自主知识产权的工业生产技术。开发的油船货油舱用耐腐蚀钢经过 30 个月的实船腐蚀试验考核,评价试验结果表明 : 国内开发的油船货油舱用耐蚀钢的耐腐蚀性能优异,腐蚀速率满足船级社规范及 IMO 标准要求。采用鞍钢油船货油舱用耐腐蚀钢板改装建造的国内第一艘示范应用油船“大庆 435号”顺利完工并下水试航,实现了油船货油舱用耐腐蚀钢的实船应用,标志着我国自主研制开发的船用耐腐蚀钢的关键核心技术获得突破。


    通过本课题的研究,我国已全面掌握了油船货油舱用耐腐蚀钢生产和应用评价技术,并顺利通过了相关船级社的认证,标志着我国自主研制开发的油船货油舱用耐腐蚀钢具备了市场准入资质,并形成以鞍钢、武钢等为代表的多个货油船用耐腐蚀钢示范生产基地。工信部“高技术船舶”项目中油轮示范应用实船的建造成功,标志着以鞍钢为代表的耐蚀钢生产企业已经具备了批量、稳定化生产供应能力。


  (2)高强度耐腐蚀油井管用钢生产技术

 

  本课题由宝钢集团有限公司和武汉钢铁 ( 集团 ) 公司等企业和研究单位共同完成。通过系统研究 80-95ksi 钢级抗硫 ERW 焊接油井管和 80-125ksi 抗挤抗硫无缝油井管合金化、热轧工艺、ERW 制管和热处理、无缝管抗挤毁机理、产品的腐蚀评价及应用技术等研究,开发出高钢级的抗硫 ERW 套管和高抗挤抗硫无缝套管产品及其核心生产工艺技术,力学性能满足 ISO11960 标准,产品抗硫化物应力腐蚀开裂性能符合 ISO11960 标准和 ISO15156-2 检验标准要求,性能指标达到了国际先进水平。


    目前已形成高性能抗硫焊接套管和高抗挤抗硫无缝套管的批量生产能力,生产出规格、钢级齐全的高等级抗腐蚀油井管系列产品并批量应用,满足高含硫油气田开采开发的需求,对保证我国能源工业的健康发展,提高我国油井管产品的生产技术水平和国际竞争力具有重要的战略意义。


  (3)高强度耐腐蚀石油天然气集输和输送用管线钢生产技术

 

    本课题由多家企业和研究单位共同完成。课题组完成了 H 2 S 腐蚀机理研究和腐蚀模型的建立,突破了耐腐蚀管线钢板制造技术,焊管制造工艺技术,成功开发出相应的焊接材料,实现了抗腐蚀管线钢的稳定批量生产,满足了目前市场上抗酸钢产品开发的迫切性需求,对国家能源管道的建设具有重大支撑作用。

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