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核电用钢:从跟跑到引领

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来源:人民网 时间:2018-07-13 10:42:29 访问:501 次
  日前,鞍钢成功研制生产四代核电快堆技术用不锈钢,经专家评价,生产的钢板性能指标控制较好,满足后续试验要求。

  自2017年7月,鞍钢承接四代核电快堆技术用不锈钢产品研发任务以来,仅用不到一年的时间完成了四代核电快堆技术用不锈钢的实验室试制,化学成分、关键工艺参数的优化与确定,实现了成品钢板的生产。

  从2009年至今,在公司各级领导的大力支持下,经过鞍钢核电用钢产销研团队的共同努力,鞍钢核电用钢实现了从无到有、从弱到强、从跟跑到引领,凭借稳定的产品质量及完善的质保体系,取得了较好的业绩。

  核电用钢团队助推鞍钢产品“驶入”核电用钢“蓝海”

  鞍钢核电用钢团队的大部分成员,都是第一次接触核电用钢领域。2005年左右,我国核电技术的国产化程度并不高,许多难题攻关都需要外国专家来进行技术支援。

  当时,国内核电机组建设项目较少,核电用钢需求量也不是很大。尤其在2006年到2009年的三年间仅承接了一单70余吨的核电用钢合同。但与大多数技术人员只着眼于手头儿工作不同,善于钻研的鞍钢核电用钢团队成员们挤出更多时间用于科研理论、核电项目信息收集及实验室新钢种研制,敏锐地捕捉到核电必将成为未来能源的主要支撑,是改善世界气候条件的必由之路。

  团队成员们一步一个脚印,踏上了核电用钢从“浅海”向“深海”过渡的技术储备之路。他们查阅了大量的文献资料,利用平凡的三年时间在实验室完成了近20余种试验钢开发!逐渐成长为核电技术领域“百科全书”式的技术“达人”。

  而之后的事实证明,那几年积累的知识和储备的技术为鞍钢后来的核电产品开发工作打下了坚实的基础,也成为他们能够坦然面对核电用钢客户苛刻要求,直达“蓝海”的信心来源。

  面对技术国产化、材料本地化、设备自主化等巨大挑战,团队成员咬紧牙关,迎难而上。针对不同品种的钢种性能,团队成员不分昼夜地跟踪每一块钢板的生产过程,时刻监控着钢板的性能,并通过频繁的取样分析以及实验室模拟试验,设计出满足生产要求的工艺,使制约生产的难题迎刃而解。

  此后,鞍钢核电用钢团队的科研成果纷至沓来——打破国外技术垄断,成功研发出核一级设备安注箱装备用钢并供货,为核电机组堆芯撑起“保护伞”;

  搭上“一带一路”顺风车,1200吨核电用钢乘“华龙一号”首次走出国门,用于海外首个在建的“华龙一号”核电项目——巴基斯坦卡拉奇核电机组;

  成功研制超宽幅双相不锈钢,结束了我国核电用双相不锈钢板依赖进口的局面,填补了我国特种钢材的短板,达到世界领先,是我国核电关键设备与材料国产化、自主化的重大突破;

  独家供货全球首个“华龙一号”示范工程——福清5号核电机组反应堆压力容器支撑用钢,打破国外垄断……

  近几年来,鞍钢核电用钢先后在中厚板、热轧、冷轧及螺纹钢筋等领域取得了突破,跨跃碳钢和不锈钢两大领域,现已成功开发各类核电用钢40多个牌号、70000余吨,相关产品仍保持独家生产、替代进口,并随着国家“一带一路”政策出口海外。

  与国内十余家核电设备制造企业、业主、设计院等单位建立了合作关系,产品涉及华龙一号、AP1000、CAP1400、CPR1000、EPR等不同核电技术,已广泛应用在三门、海阳、宁德、阳江、台山、福清、防城港、巴基斯坦K2、K3等国内外20余座百万千瓦级核电机组。

  围绕国家核电战略和市场需求形成四大产品系列

  近几年,围绕国家核电战略需求和市场形势,鞍钢不断加强核电用钢的生产研发,现已建立并完善了四大核电用钢产品系列,在核电机组关键设备用钢研制生产、下游重点核电项目用钢市场开拓及产品标准制订上取得的成绩备受瞩目。

  到目前为止,鞍钢已建立的四大系列核电用钢,包括:核反应堆安全壳系列、核岛关键设备系列、核电常规岛配套设备结构件系列及核电用不锈钢及异质复合钢板系列。

  核反应堆安全壳系列用钢。主要钢种为SA-738Gr.B,是三代核电机组防止核泄漏的最后一道安全屏障。鞍钢先后生产15000余吨,产品规格实现了从20——130mm的全面覆盖,钢板一次性能合格率达到95%以上,并率先在世界首座CAP1400国核示范项目上进行了应用。同时,鞍钢与相关设计单位进行合作开发新一代高强度、高韧性核反应堆安全壳用钢板,全面实现国产化,并在现有钢板韧塑性不变的基础上,强度等综合性能大幅度提升,实现了钢板厚度减薄。

  核岛关键设备系列用钢。鞍钢独家生产的核反应堆压力容器用支撑材料——15MnNi,是首个实现国产化的核级设备用钢。现已成功实现供货1000余吨(产品规格20-120mm),并在秦山二期,宁德3#、4#,福清,巴基斯坦K2、K3项目上进行了应用。鞍钢2015年成功实现了核一级关键设备稳压器用钢16MND5的开发,并成功通过了封头及筒体钢板评定认可,实现了该类产品国内独家生产、替代进口,首批钢板现在成功应用到阳江6#核电机组。历时一年,成功开发了安注箱用高性能18MND5钢板,综合性能完全满足我国自主设计的“华龙一号”核电机组要求,远高于国外进口产品实物水平,实现了真正意义上的国产化。

  核电常规岛配套设备结构件系列用钢。鞍钢独家生产的宽规格SA-516Gr.70(宽度4970mm),实现了控轧及正火两种状态交货,替代了进口,填补国内空白,并成功在福清项目汽水分离再热器上进行了应用。鞍钢现已实现AP1000模块用钢A588、A36、A572,汽水分离再热器、凝汽器、高、中、低压缸设备用SA-285Gr.C、SA-283Gr.D等常规岛设备用钢开发及供货,钢板规格为10-160mm,对于厚度>100mm钢板可以采用连铸坯真空复合、连铸坯锻轧工艺进行生产,一次性能合格率达到100%,现已实现供货10000余吨,产品被广泛应用于三门、海阳、陆丰以及CAP1400国核示范项目、华龙一号等三代核电机组的建造。另外,鞍钢成功实现三代核电机械装卸系统(MHS)关键设备用钢A36、A572、A516、A514、Q345D、Q420C、Q460C等产品开发,厚度规格范围为5-150mm,广泛应用于三门、海阳、荣城(CAP1400)、福清、巴基斯坦K2、K3等核电机组环形吊车、乏燃料吊车、装卸料机以及燃料抓取机等相关设备。

  核电用不锈钢及异质复合钢板系列。历时三年研发,鞍钢成功打通核级双相不锈钢A240 S32101生产工艺路线,钢板综合性能、表面质量满足要求。2014年,项目组抓住目前国内外不锈钢中厚板宽度仅能达到3000mm,且市场需求不断提高的状况,积极向公司提出鞍钢生产不锈钢中厚板的建议及方案并得到公司领导的认可和支持。2016年,随着不锈钢专用固溶处理炉及酸洗钝化生产线的相继投产,鞍钢已具备了配套不锈钢生产装备及能力,可生产厚度6-80mm、最大宽度4000mm不锈钢板,成为目前国内唯一一家具备配套生产宽度大于3000mm的企业。试制的宽规格核级双相不锈钢A240 S32101一次性通过用户评审,成功中标陆丰2#、三门3#及海阳4#核电机组共400吨合同,现正在组织生产。同时,还可按ASME、GB/24511等标准进行304系列、316系列、S32205、321、405等各类不锈钢板的生产及开发。鞍钢正在与相关单位合作,采用连铸坯真空复合工艺实现了核电用异质复合钢板开发,现正在进行产品应用研究评价。

  鞍钢在进行上述四大系列核电产品开发同时,还与相关用户、业主合作着手进行海上核动力平台,第四代高温汽冷堆等新钢种的开发、研制,尽最大努力实现核电机组关键材料的国产化。

  与权威核电材料研发机构合作引领国内外核电用钢发展

  鞍钢在进行核电用钢产品开发同时,还积极与国内外权威核电材料研发机构合作,成立联合研发中心、成为我国核电材料产业发展联盟第一届理事会理事单位,另外还与钢铁研究总院、东北大学、中科院金属研究所等单位开展横向合作。

  同时还注重相关知识产权的保护。作为核电用钢国家标准起草单位,负责编制的两项核电用钢国家标准:《核电站用碳素钢和低合金钢钢板GB30814-2014》、《核电站用合金钢钢板(GB/T36163-2018)》现已完成正式批准发布。两项标准不仅提升了鞍钢在核电用钢领域的话语权和权威性,更为我国核电设计部门和装备制造企业在选材、用材方面提供了标准依据,加快了我国核电行业从原材料开发到机组运行发电的自主化进程,为我国核电行业走出国门,实现国家标准国际化提供了支撑。

  组织申报各种专利近20余件,打破了国外在高端产品方面的垄断。鞍钢三代核电反应堆安全壳用钢还被国家科技部授予重点新产品,同时被评为中国钢铁工业产品开发市场开拓奖称号。另外,鞍钢核电用钢还先后获得辽宁省、钢铁协会、鞍山市科技进步奖、新产品奖等多项奖励。

  未来,鞍钢将持续与国内权威核电材料研发单位合作,实现核电板材国产化同时,还要实现核电标准国产化、国际化,引领国内外核电用钢发展,实现核电用板材的全覆盖,最终成为新一代核能用钢标准的制定者和材料制造商。

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【 责任编辑:赵云蕾 】

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