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能源石化行業發展對鋼材產品的開發需求

石化行業用鋼發展趨勢:耐高溫性、高抗硫腐蝕、低溫性能、鋼管規格大型化、使用部位個性化、幾何尺寸精確化和鋼管管坯熔煉成分純凈化。

油井管。油井管國產化率已在90%以上,并且形成了高強度、高抗擠、抗腐蝕及特殊螺紋接頭等高性能非API油井管系列。僅特殊鋼級(如P110)和特殊絲扣石油專用管材還存在一定質量問題,不能完全達到要求。預計未來幾年油井管需求量將增長至400萬—500萬噸。

近幾年來越來越多的項目需要檔次更高的雙相不銹鋼、高溫合金,而鎳基合金就是其中的代表性鋼種之一。大量含Cr、Ni、Mo的Ni基合金材料應用到油套管中。另外,國外焊管在油井管中的比例已經達到40%,而我國不到10%。建議提高特殊鋼級(如P110)和特殊絲扣石油專用管材質量。大力開發雙相不銹鋼、高溫合金。

管線鋼。高性能管線鋼需求特點:在高寒、深海、地震和地質災害等惡劣環境下建設長距離、高壓、大流量輸氣管道。我國已具備了X52—X120管線鋼的生產能力。隨著研究開發的進一步深入,X100管線鋼有望在未來的天然氣管道項目中得到廣泛應用,性能更加趨于穩定。建議著手開發在高寒、深海、地震和地質災害等惡劣環境下應用的管線鋼。

石化設備用鋼。預計我國未來石化設備用鋼增長率為10%。石化設備發展要求開發許多特殊材料,如加氫反應器的Cr-Mo-V鋼、高強度鋼管、PTA反應器的換熱器用鈦復合材料、低碳和超低碳不銹鋼材料、低溫乙烯球罐的低溫09Mn2VDR、9Ni高強度鋼、大型儲罐的WH610鋼、抗滲碳性管爐和HP-40高耐熱爐管材料等。建議在許多特殊材料上加大研究,如加氫反應器的Cr-Mo-V鋼、高強度鋼管和PTA換熱器用鈦復合材料等。

儲罐用鋼。大型油儲罐要求:高強度、有害雜質(S和P)含量低、良好的可焊性和低焊接裂紋敏感性,在高能量密度焊接(100kJ/cm)條件下,焊接熱影響區晶粒不過分長大,施焊后仍保持良好的強韌性。

油船貨油艙用鋼。IMO(國際海事組織)規范要求貨油艙下底板(10%NaCl,pH=0.85)腐蝕速率小于1毫米/年;貨油艙上頂板(H2S+SO2+O2)腐蝕速率小于2毫米/25年。經測試,國產常規船板下底板腐蝕速率一般3-6毫米/年,與IMO規范要求還有較大差距。

油船壓載艙用鋼。壓載艙用鋼要求特殊涂裝,進行防腐處理。日本正考慮取代PSPC涂層。

油氣儲運用低溫鋼。LNG、LEG、LPG等船用材料為Ni系低溫鋼,其中LNG、LEG船多用9Ni、5Ni鋼,冷藏式LPG儲罐多采用2.25%Ni鋼或調質型鋁鎮靜鋼(Si-Mn系)等低溫鋼制造。液化乙烯(液化溫度:-104℃)儲罐最初采用低溫用調質型高強度鋼制造,后來采用3.5%Ni鋼,最低使用溫度為-110℃。液化天然氣(LNG)儲罐用得最多的低溫材料是9Ni鋼、鋁合金A5083、奧氏體不銹鋼(304、304L、316、316L、347,最低使用溫度可達-273℃)等。

海洋平臺用鋼。深海平臺根據其規模大小,每座平臺的用鋼量在1.5-2.7萬噸不等。隨著我國海洋開發的不斷發展,對海洋平臺用鋼的需求量將不斷增加。海洋平臺采用的鋼板必須具有高韌性、高強度、抗疲勞、抗層狀撕裂、良好的焊接性及耐海水腐蝕等特性。

齒條鋼特厚板被歐洲、日本少數企業壟斷。國內正在研發152mm齒條鋼特厚板,但在產品性能穩定性、滿足更大規格(180mm以上)產品的技術需求、配套焊接材料等方面還有許多難題需要解決。

球扁鋼是船體及海洋平臺建造的扶強材,起著至關重要的作用。為孔型軋制,道次變形小,既無法控軋又無法控冷,D40鋼的生產在世界范圍內也是難題。D40球扁鋼最大規格腹板為寬430mm×厚20mm,ReL≥390MPa,Rm≥510MPa,A≥20%,Akv(-20℃)≥34J。建議繼續開發齒條鋼超特厚板,攻克D40等高級別鋼在世界范圍內的生產難題。


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