中国不锈钢管技术创新及发展趋势
在11月6日召开的第九届田园松阳论坛—“创新引领，转型升级，全力推进不锈钢管产业高质量发展”专家报告会，中国特钢企业协会不锈钢分会专家、中国不锈钢管专业委员会名誉主任/顾问李天宝教授，做了题为“中国不锈钢管技术创新及发展趋势”的报告。 全文如下：
改革开放40年来，中国不锈钢管行业经过风风雨雨，由小到大，由弱到强，创办了数以千家的不锈钢管企业。今天在“田园松阳”“多少落红随水去，却记犹如昨刚放”。群贤毕至，把祖国四面八方散落的珍珠，汇聚于此，精心串成美丽的项链，爆发出璀璨的光芒，温润着不锈钢管，支撑着祖国各行各业蓬勃发展。
一、技术创新
技术创新是指对新技术的研究开发产品化与商品化的过程，是改进现有或创造新的产品，生产过程和服务方式的技术活动，重大的创新会导致社会经济系统的根本性转变。技术创新是企业应用创新的知识和新技术、新工艺，采用新的生产方式和经营管理模式，提高产品质量，开发生产新的产品，提供新的服务，占据市场并实现市场价值，创新是科技发展的灵魂，创新是引领发展的第一动力。纵观2000年至今，我国的不锈钢管行业在主要经济支柱产业的技术创新，简单举例如下：
●核能发电
2019年，核电发电占总发电量的4.9%，相当于减少燃煤10687.62万吨，减排CO2：28001.57万吨，减排SO2：90.84万吨，减排NO化合物约79.09万吨。未来我国要每年建造8座核电站，才能完成我们承诺的减排目标。
在核能发电的建议中，不锈钢管是关键的结构元件。2000年以前，全部依靠进口，2000年以后由核工程设计院，原子能设计院和不锈钢管厂合作创新，到目前为止，不锈钢管基本实现了国产化。
通过技术创新主要完成：
▲奥氏体不锈钢主管道
▲690合金U型管，C型管，不锈钢U型管
▲超级奥氏体不锈钢管及管件
目前各钢管厂，就制造工艺和提升质量的稳定性展开新的工作。
通过技术创新实现了控制棒包壳管的国产化。
控制棒包壳管：
▲控制棒包壳管的成份实现P：0.010%，S：0.020%，Si：0.1%
▲控制棒包壳管的内径为8.738
▲控制棒包壳管在冷作10%后，延伸率大于35%。
▲要求控制棒包壳管缺陷及尺寸超声同步检测，每支管材全长范围内的内外径100%测量。
目前，对高氧含量的环境用管，对FeCrAl管和600℃以上高温用管抗蠕变，耐幅照用管也有了突破性进展。
核聚变反应堆采用的各种管材的制造性能要求（极低温下的断裂韧性、抗疲劳和冲击性能、无磁性、细化晶粒、杂质元素要求），达到了核电特殊环境标准。
●火力发电用不锈钢管的技术创新
2019年全国完成发电总量7.09万亿KW，火电占72.83%，由此可见，我国乃以火力发电为主。随着蒸气温度的提高，锅炉的生产压力也同步要提高，实现效率高，能耗低，指标优，环保减排。这就对锯炉用钢管提出更高的要求，2000年以前我国还不能生产超超临界（630℃，700℃）锯炉用不锈钢管，随着近20年的技术创新，我国可以生产满足锅炉发电各种要求的不锈钢管和铁镍基，镍基合金管：
主要牌号有：TP304H、TP347H、TP347HFG、S30432 、TP310HC6N、Sanicro25/C-HRA-5/TG700℃
在国内创新发展了锅炉发电系统高加、低加用管，也实现了冷凝器用不锈钢管替代铜管和钛管。特别是在耐海水环境使用的S44660实现了国产化。
●我国油气井用不锈钢管的技术创新近十年来已经有了很大的进步。
为了解决井内高温、高CO2分压和高 Cl-，H2S浓度工作环境易产生腐蚀和应力腐蚀开裂，开发了适用的2205双相不锈钢管。在井管和地面集输管线得到了使用。
最近为了解决油套管13Cr，超级13Cr抗腐蚀存在的问题，17Cr等高钢级管也取得了成功和应用。
●石油石化行业炼化设备关键装置的发展，对其设备材料提出了较高的要求，特别是作为核心工业炉，包括加氢炉，常减压炉，制氢转化炉，焦化炉等所用材质需要具备的对高温、耐腐蚀等性能。通过近20年的工艺改造、技术创新，炼化设备使用的TP316L，TP321H和TP347H等工业全部实现了国产化。
●造船运输是经济活动的重要环节，我国先后实现了制造天然气运输船和化学品船等，由于大型运输船在海上航行的特殊环境，对船用不锈钢管都要进行特殊认证。（船级证认证）
LNG和化学品船主要采用的不锈钢管材质，TP304L、TP316L、TP2205对钢管的纵向、横向拉伸有特殊要求。现在各生产钢管企业，通过技术创新进一步提高船用不锈钢管的实物稳定性。
当然在众多领域，众多行业在此只是简单罗列一些大家所熟知，较为注目的技术创新及应用产品，众多的应用领域，如化学品工业、制药工业、军工、交通运输煤制气等就不再多述。
二、技术创新的发展趋势
●针对使用环境、设计目标材料是不锈钢管发展的必然趋势。如设计海水环境用管，实现在海水使用环境中抗点腐蚀和应力腐蚀开裂，如设计高氧含量的水环境用管，提高抗应力腐蚀开裂性能；设计更高的抗蠕变、耐辐照性能用管；如设计抗高温蒸气氧化材料，实现高强度、高塑性的不锈钢管材。通过创新设计、实现设备的安全运行和服役寿命。各钢管企业将会通过技术和材料创新、蓄备未来的市场和服务，这是钢管行业发展的趋势。
●在目标产品有明确的使用工况环境下，要使其自始至终处于有效的质量控制之下，对其生产工艺进行步骤设计，如：冶炼、浇注（是否电渣）改造，坯料加工穿孔（或热挤压）冷加工、热处理、表面处理。
成品管交货状态设计也在设计范围。
如常规性能检验部分：成品管化学成份分析。
非金属夹杂物检测、晶粒度测试、晶间腐敏感性试验、宏观浸蚀试验、拉伸试验、压扁试验、硬度试验、冲击试验、水压试验、超声波检测、液体渗透检测和表面质量及尺寸平直度检测。
钢管制造按单设计和生产是今后钢管生产的大趋势。
●精细化荒管加工技术
荒管的加工过程是金属塑性成形过程，他存在着应力、应变和位移，穿孔就是这种行为表现，包括冷控、冷轧、挤压都属于这个范畴。为什么穿孔存在径壁比？为什么拉拔、冷轧断面收缩过大就会出现硬化裂纹呢？根本的原因是超过了塑性变形的允许偏量。随着现代化科技的发展，采用有限元法，可以模拟很多种成形过程中的金属流动规律。由于有限元分析对各种几何形状的适应性，所以可以用计算机模拟穿孔加工的塑性成形过程。预报成形材料的全部应力和应变。
在穿孔过程中，用刚塑性有限元对管坯的金属流动，速度场、温度场、应力进行描述，并建立应力应变、热—力耦合，内部组织的数学模型。可以生产更有利于后部工序加工的精细化荒管坯，这是不锈钢管生产技术创新的趋势。
●松阳园区的技术创新之一是上上德盛的“数字智能化工厂”，“工业智能服务平台”和“智能化安全管理”，这些技术创新及应用走在了全国不锈钢管生产企业的前列，通过智能化管理，使企业的生产成本，实物质量，安全生产进入了一个更高水平，也是今后不锈钢管企业创新发展的趋势。
●最近我去参加上海钢管展，看到了中兴能源生产的不锈钢无缝，经了解，可以做到直径小到几毫米，大到1m多，直径由用户确定，不设阶梯，壁厚可以实现手撕钢厚度到几十毫米，基本不受管径大小约束。
生产这种不锈钢无缝管（也可以生产合金管）有以下优点：
①表面光洁，精度高。
②抗疲劳强度高，屈服强度高，抗拉强度高，能实现纵、横向抗拉强度和延伸率基本相同。
③工具消耗低。
④成材率较与传统工艺比较可以提高10%左右。
⑤退火道次少节省能保，酸洗道次少、污染浑。
⑥生产过程不需要用油润滑，无污染。
⑦容易实现自动化操作，易建立黑灯工厂。
⑧断面壁厚几乎无偏差，可以减轻应用钢管的设计重量。
我在金属在线上看到了发布的φ23X0.2mm钢管很震撼。这是实现不锈钢无缝钢管生产技术的颠覆性创新。这个技术创新基于坚实的科学原理，不是神话或幻想，是对科学原理的创新应用；是跨学科、跨领域的集成创新，并非设计、材料工艺领域的“线性创新”，是以颠覆性技术取得创新成功的经典案例。因此说不锈钢管的发展趋势就是材料创新、工艺创新、市场创新、应用创新。
●去年，我国一些企业经过技术创新，实现了生产螺旋波，环波的小口径波纹管。主要是室内水路系统解决管路泄露，钢管过桥和地震风摆等影响问题，室内供水实现供水点——用水点无管件连接。这一创新，得到了城乡居民的欢迎，最近为了提高安全性，又创新发展无缝波纹管，得到许多用户的青睐。
●关于松阳不锈钢管产业技术创新的问题
松阳现在有制管企业52家，产能28万吨。要在2023年突破100亿，2025年实现130亿，这是松阳企业的目标与责任，按松阳产品的平均价计算，130亿/1.9万/吨，约要产销70万吨。那么，这70万吨生产什么材质，什么用途和什么规格的管，产品往哪儿去？是设计这个目标的关键题解。
2018年以后，国家在民用供水建筑方面连续出台了几个政策法规，明确要求饮用水管采用不锈钢管或铜管。当前国内焊管企业如雨后春笋，不断有新建、改建的企业诞生，原来供水用的生产塑料管的工厂也在转向生产不锈钢焊管，这个供水用不锈钢管市场有多大呢？按塑料管被不锈钢管取代的重量来计算，每年应该在新增500万吨左右，按替代速度每年40%计算，每年不锈钢需求量不少于200万吨，钢管的主要规格是Φ16-Φ325，壁厚是0.6-3mm。焊管总是有不尽人意之处，特别是安全性要求高，所以采用无缝管会赢得用户放心。这就存在一个成本问题，按现在工艺生产Φ20-0.8管，增加值会在8000-10000左右，如果经过工艺创新增加值实现5000左右，市场就会非常宽广。
而实现这个目标在松阳是可行的，这样松阳就可以组织集中生产，集中销售，形成创新小锁。
松阳的长项是生产小口径不锈钢管，小口径管在形成产业链方面有独特的优势，创新涵盖了应用创新。微通道冷凝器是新发展的换热设备，可以提高换热效率30%，因此松阳应考虑从拉长产业链入手，提高吨钢的附加值。例如形成换热器小镇。这是个比喻。全国像这样的集镇有很多先例，如吉林四平、湖北黄石等。松阳能够从一个无工业、无市场、无交通条件的落后地区通过十多年的培育，发展成产量占全国近1/3无缝钢管的绿色基地，实在让人钦佩。
松阳还需要在产业链发展的同时培养本地人才。
当然，松阳的不锈钢管业还有许多路可以走，但核心是创新。松阳历届政府倾其全力支持不锈钢管的发展，特别是对企业的关怀，对环保的帮助，让我们十分感动，作为中国的不锈钢管人定会全心全意支持松阳的发展，同时谢谢松阳领导，特别政协领导，园区领导对不锈钢管的关怀和认可。
