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为伟大复兴 钢管业在做新做强的道路上砥砺前行

2021-12-31 上海钢管行业协会 阅读

为伟大复兴  钢管业在做新做强的道路上砥砺前行

----学习党的十九届六中全会精神的认识和体会

彭在美、于云靖(上海钢管行业协会)

【内容提要】钢管行业要从百年党史中汲取力量,重塑钢管行业发展新格局。“双碳”目标引领传统钢管制造技术和产品创新与变革,在工艺上,无缝钢管热装热送,开发在线组织性能调控;高频焊管开发接触焊。在产品上,开发低碳(零碳)绿色化,轻量化及寿命延长化钢管。并推动向高质量方向发展,如在煤化工、煤电机组、核电机组、石油天燃气钻井及输送,在铁路、水利、建筑、机械和轻工等下游行业用管方面创新项目上取得很大进展;在融入氢能产业链中,在氢能储运环节开发氢气输送专用钢管。同时努力提升钢管行业的数字化水平,从而推进产业基础高级化及产业链现代化。

党的十九届六中全会立足百年未有之大变局和中华民族伟大复兴大局,对党的百年历史成就和历史经验进行了科学系统总结,既是对百年奋斗历程的回顾,更是对未来开启新征程的行动指南。中国钢管行业要从百年党史中汲取力量,自觉践行初心使命,将重塑钢管行业发展新格局,做新做强钢管产业。

1、在推进“碳达峰、碳中和”的进程中,引领传统钢管制造技术的创新与变革。

实现“碳达峰、碳中和”是党中央统筹国内国际两个大局做出的重大战略决策,是着力解决资源环境约束突出问题构建人类命运共同体的必然选择。钢管行业要处理好降碳与发展的关系,大力推动低碳、零碳、负碳生产技术的研发与应用,深度关注新工艺新技术特别是在工艺的能源结构方面,努力实现新的突破。如推进氢能冶炼技术的实践,引领传统钢管制造技术的全流程减碳工作的开展。

中国钢管的原料供给,无缝钢管用钢坯,焊接钢管用热轧板带钢。但只有15%的原料是钢管企业自己生产,而85%的原料是企业在市场上采购后进行制造和加工的。这意味着15%自产原料的钢管企业,有的是长流程—高炉、转炉冶金企业,有的是短流程—电炉冶金企业,例如宝钢钢管、鞍钢钢管、太钢钢管、新冶特钢钢管等,这些企业采用的传统制造工艺,将受到碳排放“相对约束”以及碳排放总量的“绝对约束”。其肩负着减碳压力更大,氢冶金工艺开发的责任更重。至于85%不自产原料的企业,并不意味着没有减碳的责任,而是要同全行业一道,在“双碳”背景下,要推动企业碳排放减量化发展,创新低碳化的制造工艺,优化流程结构,技改机电设备,从而实现节能减排。

1.1、中国钢管产能过剩,新上项目要按低碳化,数字化来规划和设计,推动产业向高端发展。

2020年,我国钢管产量8954万吨,产能利用率为75.9%,其中无缝钢管产量为2787万吨,产能利用率仅为66.4%;400条螺旋焊管生产线开工率不足60%,不锈钢管业也存在产能过剩,估计2020年不锈钢管产能约400万吨,不锈钢管产量约300万吨,产能利用率为75%【1】。目前,不锈钢管价格回升较快,企业效益好转,成为钢管行业中的佼佼者,有些企业毛利率达到20-30%以上。例如浙江久立特材科技有限公司2021年上半年净利润增长48.5%,上半年营业收入同比增长36.6%,至29.6亿元。其中高附加值、高技术产品营业收占比18%。

由于不锈钢管效益好,因此,新建不锈钢管项目据说有32家企业动工建设,14家企业投产。例如有响水德龙40万吨/年,松阳宝丰钢业14万吨/年、上上德盛10万吨/年不锈钢管项目等已经落实土地完成批文,是正在投资兴建的项目。此外,还有大量的塑胶管、铝塑管、铸铁管企业纷纷转产不锈钢管【2】。对于这种现象,有可能加剧产能过剩。天津市2021年10月份不锈钢材市场交易量、额环比分别下降19.96%和21.16%。因此,笔者认为,在当前要实现“双碳”目标的行业形势下,新上钢管项目其规划的设计应当按照低碳化、数字化的要求来实施,摒弃高碳排放产品,以技术升级推动高端产品发展。

1.2、低碳化引领传统钢管制造技术的创新与变革

山东鲁丽集团磐金钢管公司近年来新建两条ф159毫米连轧管生产线,设置了钢坯热装热送工序,使钢坯在热状态下装入加热炉,减少热量损失,达到加热炉节能降耗和缩短加热时间的效果,有利于降低生产成本,提高生产效率。热装热送技术是集生产计划编制、钢水冶炼、连铸、铸坯输送、加热轧制和生产调度管理等一系列技术为一体的综合节能技术,需要全厂各个部门联动协调推进。两条生产线只配备一座步进式加热炉,利用热锯将倍尺管坯切成单倍尺,分别供给两条轧管生产线生产,这种工艺流程模式属于全球首创。

宝钢钢管全球首创的热轧无缝钢管在线组织性能调控关键技术装备开发及应用,彻底扭转了热轧无缝钢管在产品工艺技术手段上过度依赖合金化和离线热处理的局面。实现了工艺减量化,在线控冷控轧产品的能耗平均降低了20千克标准煤/吨以上,减少CO2排放50千克/吨,平均制造周期缩短了3天以上,同时以低碳当量实现同钢级高性能管材生产起了重要支撑作用。这也给建设无缝钢管生产线应当开发新工艺做出了示范。

热轧无缝钢管在线组织性能调控关键技术,是在板带及线材控冷控轧技术广泛应用的基础上,受到启发后研制成功的。钢管企业要关注其它钢材企业的先进生产技术,“他山之石”可以攻玉。例如高碳帘线钢生产均采用“两火成材”工艺,而青岛特钢开发出“一火成材”工艺,也是全球首创【3】。无缝钢管生产也是“两火成材”,如何演变成“一火成材”工艺,不仅可以降低能耗,而且可以提高经济效益。青岛特钢高碳帘线钢“一火成材”工艺的关键在于应用Scheil-Gulliver(非平衡结晶时的杠杆定律),这可以为无缝钢管开发“一火成材”工艺作为重要的参考方向。

从低碳视角,高频焊管大中型生产线(ф406-ф630毫米)可以用接触焊取代感应焊工艺,从而能够节约用电30%-50%;从工艺减量化角度,可以省却螺旋活套设备这个环节,从而能够将壁厚扩大到20-25毫米,功能和产量得以提高。国外如日本有ф630高频接触焊管完整生产机组,国内宝鸡钢管公司有ф406高频接触焊工艺,这可以为高频焊管生产线作技改时的参考。

2020年9月28日,由原宝钢不锈钢1780毫米热轧生产线,搬迁到宝钢德盛的1780毫米热轧生产线热负荷试车一次成功。该生产线是在宝钢原生产线的基础上进行了升级优化和改造而成的,生产品种由200系、300系不锈钢扩大至400系、超纯铁素体不锈钢和优质碳素钢等,实现了不锈钢产品全覆盖。这也给目前现有的钢管生产线以启示,进行升级、优化和改造成低碳模式是可行的。

2、在推进“碳达峰,碳中和”的进程中,引领传统钢管产品的创新与变革

这个问题分六个层次来阐述。

第一个层次,越来越多的钢铁下游用户向绿色低碳转型过程中,也要求钢铁企业提供绿色低碳钢材,以减少整个价值链上的碳足迹。这意味着在产品生命周期内的温室气体排放(包括生产、使用和报废阶段)将成为产品设计和钢材等原材料采购中越来越重要的因素,尤其是在能源、汽车和建筑领域。2021年3月份,壳牌公司向中国宝武订购了一批零碳排放生产的钢管,成为中国“碳中和”钢铁产品交易的第一单。这也是中国钢管行业向世界表明做新做强的低碳竞争力。2021年5月,沃尔沃汽车公司就将今年开始使用SSAB(瑞士钢铁公司)氢冶炼钢材制造首批概念车;德国钢厂Salzgitter(萨尔茨吉特)今年年底之前将向梅赛德斯-奔驰的4家德国工厂交付CO2排放减少66%以上的绿色钢铁产品。

在国内,宝马汽车公司已经要求钢材供应商必须出具产品的生命周期评价结果,即从生产制造、运输物流、使用到回收全过程的碳足迹,还要委托相关机构进行评价,不满足要求就不能成为供应商。这一要求将来可能扩展到建筑、装备等领域。面对国际碳中和的目标,谁先实现绿色低碳转型,谁就能在未来竞争中占据主动。国内85%钢管企业是向市场上购买原料,也应当向卖方提出要附上碳足迹的数据,同时,要向宝武钢管看齐,生产出CO2排放量减少的绿色产品。

第二个层次是钢管企业缩短流程及流程再造后开发出绿色产品。典型事例是宝钢钢管在线组织性能调控后实现工艺减量化,以低碳当量实现同钢级高性能管材生产。例如石油套管(N80-P110)、抗硫管(110Ksi)、管线管(X52-X70)和结构管(Q355-Q460、20#)等系列热轧无缝钢管产品,至目前累计生产量达87万吨,累计增收45741万元,其中近三年增收达3.2亿元以上。这些高质特色化产品已经在部分下游重点用户企业推广应用。例如BG110S/SS、C110等高强度搞硫化管产品,已经批量用于塔里木、中石化西北局的超深井工程中,完全满足用户要求。

第三个层次,低碳化要求用钢材轻量化,2021年3月1日工业和信息化部部长肖亚庆在答记者问时指出,“从节能减排方面来看,钢铁冶炼能力要大幅压缩,在这个过程中,要提高标准,提高产品性能,在总量不变的情况下,单位用钢量要进一步降低,比如强度、韧性,钢种质量进一步提升”。“十四五”期间将有2.36亿吨钢的产能陆续退出。钢企产能产量“双限”情况下,提高钢材(包括钢管)质量和产品性能,实现减量化用钢具有很大潜力。例如石油天然气长输管线为了降低成本,通过提高钢材钢级,达到降低钢管重量。西气东输二线工程的主干线长约4816公里,钢级从X70提高到X80,使得每公里可减少109吨钢材,则全线可减少钢材约52.5万吨,就减少105万吨以上的CO2排放量。在钢管品种上,焊管可以替代一部分无缝钢管,从而减轻重量。例如高精度管线管、油套管和机械管等用HFW焊管(高频焊管)制造,可以使用户减少10%或更多的材料消耗。江苏嘉宝科技制管有限公司HFW焊管生产线就开发出N80Q和P110钢级套管和油管。

有专家评估,通过提高钢材性能和延长使用寿命,可节约1亿吨左右的钢材消耗。按1吨钢冶炼会产生2吨CO2的排放,节约1亿吨钢材可减少2亿吨CO2的排放。

第四个层次,低碳化深化了钢管业对产品延长寿命是全生命周期的重要环节的认识。热力管道往往因为工作管道(钢管)内壁腐蚀导致失效,达不到设计寿命。为此,宝鸡钢管公司等研制了耐高温腐蚀的用于钢管内壁的防腐涂料,最高运行温度实现了从80℃-130℃的突破,延长了热力管道的使用寿命。老旧热力管道因内壁腐蚀而需要重新改造,国外从低碳化,环保绿色化的角度,采用非开挖修复旧管道的方法,就是通过在旧管道中拉入一根柔性的全塑料管,浸渍环氧或不饱和树脂后,用压缩空气将塑料管紧贴住旧管的内壁,形成整体性防腐内壁层。目前国内也在使用这种方法修复市政管道,使旧管道的使用寿命得以延长。

风电是新能源的重要组成部分,但风电所处的陆上环境往往是沙漠高温或是西北高寒无人地区,或是海上海风高腐蚀环境,维护很不方便。因此,要求风电轴承寿命是风电全生命周期延长的重要设备环节。国内大型风电轴承往往因寿命问题而多是引进的国外产品,我国面临着加快扩大风电装机规模及提高风电轴承国产化率的压力,这对钢铁(钢管)行业提出了新的要求,也有了新的突破。在10月17日召开的2021北京国际风能大会暨展览会上,我国轴承企业研制的国内首个陆上4兆瓦级风力发电机级的单列园锥结构主轴承正式亮相,标志着我国大功率风力发电机装备技术取得了关键性进展。我国特钢、不锈钢管企业在继续开发高端特种轴承用钢,如风电增速轴承,高档数控机床轴承、高温轴承(≥150℃-180℃),航空发动机轴承(高氮不锈钢轴承)等用钢管。

从生命周期角度来看我国钢铁未来产品结构调整的方向,在实现“双碳”目标的前提下,不锈钢降碳性能优于碳钢,尽管生产每吨不锈钢碳排放量略高于碳钢(0.4吨),但耐用性环境优势更明显。逐渐增加特殊钢的比例,提质、延寿、减量是方向。

第五个层次,从低碳视角,推动钢管行业高质量发展。

2021年10月26日,国务院印发了《2030年前碳达峰行动方案》,明确要严控新增煤电项目,新建机组煤耗标准达到国际先进水平,加快现役机组节能升级和灵活改造,积极推进供热改造;加快推进页岩气、煤层气、致密油(气)等非常规油气资源规模化开发,大力推动天然气与多种能源融合发展,合理引导工业用气和化工原料用气。

钢管企业在煤炭行业低碳化发展上作出了许多重要贡献,例如陕煤集团神渭管道5.6万立方米煤浆输送管道圆满成功;2021年11月3日河钢舞钢作为主要单位参与完成的“400万吨/年煤间接液化成套技术创新开发及产业化”项目获国家科学技术进步一等奖,在神华宁煤制油项目中开发出SA387Gr II临氢铬钼钢,SA387Gr II钢为费托反应器核心钢材;林州凤宝管业2021年10月26日全力推进煤制气项目工程建设,这是建设“世界知名无缝钢管企业”战略目标的重点工程,该工程建设后每年可发电1.6亿千瓦时,煤炭同比消减12.5%,降低大气污染及温室气体排放。

煤电机组在向630℃以上超超临界火电机组方向发展,煤耗标准达到世界先进水平。2021年11月17日包钢无缝钢管公司首次向哈尔滨锅炉厂供应高压锅炉管,标志着具备了向国内“三大锅”(哈尔滨、上海及东方锅炉公司 )稳定供货的能力。

2021年3月29日太钢不锈钢钢管公司的超超临界电站锅炉用高品质耐热无缝钢管得到中国钢铁工业协会产品开发市场开拓奖。

酒钢不锈钢、碳钢产品双双进入核电领域,近日中标我国“十四五”首个开工核电项目—海南昌江核电3号机组工程,已完成了压水堆核电站用碳钢及低合金钢板Q265HRZ35、Q355HRZ35、SA-516Gr70等牌号的工业试验,为核电站的过滤器管道、中温容器管道,安全壳穹顶等关键部位提供材料支撑。

2021年10月9日攀钢高硼不锈钢中试级别研制取得进展,为解决核电乏燃料贮存用热中子吸收屏蔽关键材料—高硼不锈钢管材料的进口替代问题,成功制备出高硼不锈钢锻件。

石油天然气行业向石油化工产品逐步转型,炼油及化工用高档用管在增加。近年来,江苏武进不锈钢股份有限公司研发出的高压临氢用大口径厚壁No8825合金不锈无缝钢管成功替代进口,现已广泛用于炼油项目;太钢无缝钢管公司研发的高镍合金N8810大口径不锈无缝钢管的冷加工制造获得国家发明专利授权,并生产了UNS6600、UNS6601、UNS8810等化工项目用管,等等。

在推动页岩气、煤层气、致密油气等非常规油气资源规模化开发中,钢管业起了重要的作用。2021年10月初,天津钢管制造的油套管在新疆塔河油田塔深5#井顺利完钻,垂直深度达8950米,打破了亚洲陆上最深井纪录,该套管具有自主知识产权,ф177.8mmⅩ12.65mm,TP140V TP-CQ特殊扣套管,得到用户的好评。2021年7月26日天管生产NC52钻管应用于华北油田页岩油井4980米深。2021年6月25日我国首个1500米自营超深水大气田—“深海一号”正式投产,衡阳钢管开发的深水立管,攻克“卡脖子”技术难题,为“深海一号”提供了国产大直径深水立管和海底管线管 2万吨。衡阳钢管2021年10月在新疆塔里木新发现亿吨级油气田重点探井,特殊扣油管下井深度7399米取得成功。

首钢京唐公司2021年8月份生产X70、X80管线钢,应用于中海油恳利浅海海底管线钢项目;河钢唐钢2021年9月接单L290M管线钢约1950吨,应用于中俄东线天然气管道南段工程穿越长江盾构项目。宝钢钢管2021年上半年生产UOE直缝埋弧焊管ф1219mmⅩ22mm钢级X80,定尺长度18米,约6170吨,用于中俄东线江苏段工程。定尺长度18米,是直缝埋弧焊管的最长定尺,在组装时,全程减少了连接焊缝,有利于省工时及环保。此外,宝钢为江苏滨海LNG项目生产UOE焊管ф914mmⅩ19.1mm,钢级X70,约4980吨。以上共计1.2万吨。

鞍钢股份有限公司入围中石化2021年度长输管线框架采购协议,中标4万吨的供货量。2021年5月攀钢中标国家管网公司2021年度线路管网钢板采购项目,入选供应商名单,获得未来建设西气东输四线等国家重大工程项目供货机会。西气东输四线长度约1745公里,管径ф1219mm,X80钢级,用钢管量大。

鞍钢本钢地质钻机用钢SY550、SY500、SW390等牌号产品已经在三一重工、徐工集团、中联重科等企业得到应用。地质钻杆用钢年需求量约在18万吨,本钢2021年3月份已经供货SY550约3800吨,SY500约288吨和SW390约900吨。

在2021年铁路建设中,钢管应用于西藏拉林铁路雅鲁藏布江大桥,中国海拔5000米高的钢管大桥。钢管结构应用于建筑上,衡阳钢管为重庆来福士摩天大楼250米高空长廊,300米长水晶连廊用钢管制成椭园形结构,重1吨,助力重庆市2021年钢管结构新地标建筑建设。钢管结构替代钢筋水泥结构,是绿色产品。

在水利工程上,钢管也作出了贡献,2021年10月甘肃引洮水二期骨干工程输水管,是用酒钢钢板制成的螺旋埋弧焊管,总重量约10万吨。

在机械工程上,2021年5月山钢股份莱芜公司开发叉车新型内门架J型钢管,这是轻型结构,为异形钢管开发了新品种。济钢生产的冷弯型钢用于塔机、桥梁、钢结构和船舶领域,在国内居先进水平,船管国内市场占有率位居前列。冷弯型钢是轻型结构,是焊管产品轻量化的典型代表。

钢管产品延伸加工链要与需求方目标一致,例如某企业在生产445J2铁素体材料大比例缩径管时,从延伸加工入手,为空调配套用管提供服务,使得产品销量随空调销量而大增,成为未来的发展方向之一。

第六个层次,钢管企业应积极而稳妥地融入氢能产业链。

氢(Hydrogen)位于元素周期表之首,原子序数为1,常温常压下为气态,低温高压下为液态。它构成了宇宙质量的75%,主要以化合物的形态贮存于水(H2O)中。据中国氢能联盟预测,到2030年,我国氢气需求量将达到3500万吨,到2050年将接近6000万吨,我国氢气产量占全球总产量的比例将超过30%。氢能产业链主要包括制氢、储运、加注及下游应用等环节。对钢管行业来说,融入氢能产业链中主要是储运、加注及下游应用这三个环节。钢管企业关注的环节目前集中在氢燃料电池汽车及氢气长输管线这两个储运环节,国内外也有采用低合金无缝钢管。

  钢管企业如何融入燃料电池汽车的运营。

氢燃料电池车在日本、韩国起步早、发展快。日本2017年底,已经拥有氢能汽车超过2000辆,预计到2025年拥有20万辆,到2030年达到80万辆,投用9000座加氢站。韩国2019年拥有氢能汽车4000辆,到2025年建立年产10万辆的产能,到2040年可达到年产能620万辆;同时,在公交系统普及氢能汽车,2022年有200辆,到2040年有4万辆。2040年还将现有的14座加氢站增加到1200座。此外,还在开发氢能列车。

中国氢燃料电池车2019年全国产、销量分别为2831辆、2737辆,加氢站28座。到2020年受疫情和政策调整的影响,氢能汽车产、销量分别下降到1199辆、1177辆,同比分别下降57.7%和57.0%。(与此同时,电动汽车产销量上升,2021年10月份产销量为40万辆。)据有关规划,到2035年氢能汽车要达到100万辆。截止2020年底,投入营运的加氢站101座。我国现有的氢能汽车发展的瓶颈包括燃料电池耐久性、关键材料及核心零部件进口和氢供给等【4】。电解水制氢,电价占制氢成本的70%。如何降低制氢成本是提高氢能汽车运营能力和与电动或汽油汽车竞争的一个关键因素。

目前各地政府均在布局氢能源发展规划,提升清洁运输比例,钢管企业可以通过加氢站和重卡运输“柴改氢”等应用场景商业示范,积极探索氢能汽车在城市间、企业内部作为物料运输用车的车况,从而积累钢管各项性能的参数。2019年11月中国第一批氢燃料重型卡车已经在宝武集团投入商业化运行。2021年7月5日,中国宝武携手上汽集团开启氢能利用合作。2021年7月7日,中国首台49吨级氢能重型运输车在河钢唐钢新区投用,该氢燃料电池货车是由南京开沃新能源汽车公司生产的。2021年8月28日,河钢首座加氢示范站在河北省邯郸市投运,这是我国钢铁行业首个固定式加氢示范站,实现了国内首例49吨氢燃料电池重卡的同步运行,河钢唐钢美锦煤化工公司引进的氢能源汽车(30吨货车)于2021年11月正式投运。

但是氢能源产业还处于培育阶段,具有一定的不确定性。商业模式仍不成熟,氢能产业链各个环节部分核心技术还有完善空间,关键设备依赖进口,国产化的任务很重。例如,输氢有气态或液态方式,目前,我国主要采用20MPa长管拖车气态输氢,与发达国家45MPa长管拖车的单车运氢能力仍有明显差距。长管拖车适用于运输量小(载氢能力300-400千克/车),距离近,用户分散的场所。大规模,长距离输氢,还是要靠管道输送。

  钢管企业在氢气和二氧化碳气体长输管道的开发中,探索“氢脆”“止裂”问题。

当前钢企氢冶炼处于试验阶段,用氢量较小,用长管拖车氢输送可以满足试验需要;但钢企氢冶金试验完成,转入正常化、规模化连续化生产,此时需要大量的、可连续供给的氢气。因此,只能是用管道输送了。所以,现在就开发氢气的长输管线很有必要,包钢和西部天然气公司管道输送氢气研究合作是颇具远见卓识的。从另一方面来看,钢企应介入城市氢能储运环节,规划建设配套液氢工厂,利用液氢运输槽车实现氢能液态运输;同时为降低用氢成本,钢企可利用管道运输氢气至自建加氢站。例如河钢正在京津冀地区及周边建设最大的制(加)氢网络和氢能重卡运营平台,这就是说钢企在氢能运输上,要作两手准备,一手抓气态/液态输氢车,一手抓气态氢输送管道,融入城市和汽车行业的氢能产业。

国外发展氢气长输管道的工程比较早,截止2019年,美国已经有总长约2600公里的输氢管道,欧洲已有总长约1598公里的输氢管道。我国发展滞后,目前长输氢气管道总长仍停留在“百公里”级别,总里程约400公里。2014年,中石油管道设计院设计了我国首条氢气长输管道—济源至洛阳氢气管道,全长25公里;管径ф508毫米,压力4MPa,输氢量10.04万吨/年。近日,中国石油天然气管道工程有限公司中标河北定州—高碑店氢气长输管道可行性研究项目,管道全长约145公里,是国内目前规划建设的最长氢气管道。

目前,国内氢气输送管道布局的态势,由于煤炭工业副产品CO可产生氢气(CO+H2O=H2+CO2)主要集中在北方地区;而氢能产业超前发展于东部沿海地区,需求量巨大。因而,南北地区氢气管道建成网络,对我国氢能产业发展的意义重大。据《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书》预测,我国将于2030年实现输送氢气管道的总长度达到3000公里,并于2050年前实现长距离管道运输。目前储运氢气在用合金钢管,多为30CrMo和316L等,但管道输送氢气环节中存在的“氢脆”问题等技术亟待解决。【5】

钢铁企业应加快储运氢材料的研发,突破氢气管道的技术瓶颈【6】。由于氢气长输管道建设难度大,成本高,虽有石油管道设计和工程建设部门在设计和可行性研究上做了许多有成效的实践和探索,有文献认为目前输氢管道在建设现状、规范标准、材料选择、设计制造、事故后果和安全间距等方面存在许多进步的空间。例如,材料选择上,美国推荐X42、X52等低强度管线钢;澳大利亚在试验利用原有的天然气长输管道输送氢气的可行性;荷兰格罗宁根海港已建一条4公里长的增强型热塑性塑料管把北海风力发电场生产的绿色氢气输送到海港的化工厂【7】。可见材料选择与研究很关键。德国蒂森克鲁伯公司将氨作为氢能载体,长距离输送液态绿氨至目的地后,转换回氢和氮(2NH3=3H2+N2),然后将氢气用钢管输送给用户。长距离输送氨更具有经济优势【8】

氢冶金带来的另一个课题是碳捕集、利用与封存(Carbon Capture,Urilization、Storage,简称CCUS),是实现碳中和目标技术组合的重要组成部分。我国钢铁业每年因生产导致排放CO2超过19.6亿吨,因此,CCUS任务很重,其中CO2长距离输送是钢管行业需要开发的新课题。国外CO2长输管道起步早,发展快,例如,美国已有40年设计、建设和运营CO2管道的经验,其第一条CO2管道于1972年开始运营,至今已经建设8条CO2管道。其总长度2749公里,管径ф250-ф762毫米,压力13.2MPa-18.6MPa。北美有超过6611公里的高压CO2输气管道。欧洲和中东地区也建设了多条CO2输气管道。例如,土耳其也有了一条。我国至今尚没有建设过一条CO2输气管道,因此,我国钢管行业应当积极对CO2输气管道有关技术问题进行前期研究,关键是断裂控制问题。因篇幅有限,就不详谈了。

3、低碳化促进钢管行业向数字化方向发展

低碳化要求钢管工艺减量化、钢管产品轻量化、企业管理信息化、车间生产无人化,这些将促进钢管行业向数字化方向发展。例如,无缝钢管生产实施热装热送,前已叙述是从炼钢、连铸、加热炉到轧制过程的系统工程,仅靠人员用手工传递指令,很难做到信息畅通;而这些通过数字化管控,就能做到及时、准确。又如产品质量检验,传统做法是离线操作,产品下线后质检,发现有问题后也只能判废,合格率下降;而通过数字化管控,可以实现在线检验,就是在生产线上,边生产边检验。当前一道工序发现有误差,后一道工序得到反馈后立即自适应作出纠正措施。如此循环,生产过程与检验过程同步完成,可以大大提高成品合格率。河钢唐钢一条热轧生产线便是如此生产的。有些产品的检验项目需要在实验室进行,也可以实现无人化操作。2021年11月23日太重设计制造的国内首套承德建龙特钢ф258毫米无缝钢管智能化生产线试车成功,归结一句话,就是由“感官判断,经验决策“演变成”数据判断,知识决策“。

有专家指出,数字技术在未来10年会颠覆中国任何一个产业【9】。当前我国钢铁产业正处于转型发展的攻坚期,结构调整的阵痛期,绿色蝶变的关键期。因此,钢管企业要健康、有序、高效推进智能制造落地,共享钢铁生态资源,促进企业高质量数字化转型。

4、结束语

“百年来未有之大变局“,对钢铁(钢管)行业来说,其内涵有如下两个方面:一是”氢冶金“颠覆了百年来煤炭还原炼铁的传统工艺,低碳革命掀起绿色风暴;二是”数字化“颠覆了百年来”感官判断“的传统思维,掀起了人工智能的头脑风暴。

钢铁(钢管)行业产能产量“双控“和”双碳“(碳达峰、碳中和),迎来了新的发展阶段,面临新的挑战和构建新的开创格局。

钢铁(钢管)业着眼现在和面对未来,产业基础高级化和产业链现代化是主攻方向,这里面涵盖了“氢冶金“赋予钢管企业要努力攻坚克难的三个新课题:①无缝钢管”二火成材“演变为”一火成材“。②氢气长输管道”氢脆“问题;③二氧化碳长输管道”止裂“问题。中国钢管业在做新做强的道路上,不忘初心,砥砺前行。

 

参考文献

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