李天寶，曹亞楠，李懷洲，楊波

（1.中國特鋼企業(yè)協(xié)會(huì)不銹鋼分會(huì)，北京 100711；2.中興能源裝備有限公司，江蘇 南通 226126；3.首都航天機(jī)械有限公司，北京 100076；4.廈門象嶼集團(tuán)有限公司，福建 廈門 361000）

我國不銹鋼管的起步在20世紀(jì)50年代，但發(fā)展是在20世紀(jì)80年代末，特別是2000年以后對不銹鋼管的生產(chǎn)工藝和產(chǎn)量質(zhì)量要求有了深刻的認(rèn)識(shí)，提高了生產(chǎn)設(shè)備的研發(fā)水平，開始從產(chǎn)品源頭保證質(zhì)量問題[1-3]。

無論是生產(chǎn)工藝創(chuàng)新、生產(chǎn)裝備創(chuàng)新還是產(chǎn)量、產(chǎn)能和質(zhì)量的提升，我國不銹鋼管行業(yè)正在發(fā)生快速的變化，呈現(xiàn)出供需兩旺的大好形勢。不銹鋼管市場正在迅速擴(kuò)大，特別是在供水民用領(lǐng)域，越來越多的地方政府出臺(tái)鼓勵(lì)政策，使應(yīng)用呈現(xiàn)快速增長的態(tài)勢。這對我國不銹鋼管在產(chǎn)量、品種、質(zhì)量、標(biāo)準(zhǔn)、工藝、環(huán)保和施工安裝、服務(wù)等方面提出更高的要求。在供給側(cè)，我國大直徑不銹鋼無縫鋼管制造技術(shù)取得突破性進(jìn)展，致力于綠色企業(yè)建設(shè)和綠色產(chǎn)品制造，管理水平逐步提升，成材率提高，能耗降低，許多不銹鋼管新品種的實(shí)物質(zhì)量達(dá)到世界領(lǐng)先水平?，F(xiàn)在大量的塑膠管、鋁塑管、鑄鐵管企業(yè)紛紛轉(zhuǎn)產(chǎn)進(jìn)入不銹鋼領(lǐng)域，市場競爭日趨激烈，我國不銹鋼管行業(yè)必須在日趨激烈的競爭環(huán)境中加快轉(zhuǎn)型升級(jí)。

1 我國不銹鋼管行業(yè)現(xiàn)狀

1.1 產(chǎn)量及分布

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2020年我國不銹鋼無縫鋼管的總產(chǎn)量約126.1萬t，產(chǎn)量分布見表1。2020年，不銹鋼焊管用于工業(yè)領(lǐng)域約46.5萬t，不銹鋼焊接水管銷售65億元，折算產(chǎn)量25萬t，主要分布在廣東、浙江等??；其他焊管約190萬t，主要用于城市景觀及結(jié)構(gòu)用管。

表1 2020年我國不銹鋼無縫鋼管的產(chǎn)量分布 萬t

1.2 企業(yè)創(chuàng)新情況

江蘇武進(jìn)不銹鋼股份有限公司憑借研發(fā)“超超臨界電站鍋爐用S30432不銹鋼無縫管”成為我國第一家用于百萬千瓦機(jī)組不銹鋼管國產(chǎn)化供應(yīng)商?！案邏号R氫用大直徑厚壁N08825合金無縫管”替代進(jìn)口，廣泛用于煉油項(xiàng)目?！按笮鸵夯烊粴猓↙NG）工程用奧氏體不銹鋼焊管”是國內(nèi)第一個(gè)國產(chǎn)化LNG項(xiàng)目。

中興能源裝備有限公司2020年從綠色發(fā)展、節(jié)能減排、提高成材率入手，實(shí)現(xiàn)工藝革命，創(chuàng)新了冷擠壓軋制的新工藝，實(shí)現(xiàn)噸鋼電能消耗降低50%以上，實(shí)現(xiàn)了無油冷軋，節(jié)省酸洗道次，成材率提高5%～7%，為我國不銹鋼無縫鋼管的發(fā)展探索出了一條新路。

他們完成的華龍核電項(xiàng)目用管和超薄壁大直徑（Φ610 mm×1.8 mm×9 m）不銹鋼管、超薄壁小直徑（Φ46.7 mm×0.1 mm）不銹鋼管和供水用薄壁不銹鋼無縫鋼管得到了行業(yè)和用戶的高度認(rèn)可。

浙江久立特材科技股份有限公司產(chǎn)能大，品種眾多。2020年主持完成了GB/T 38681—2020《工業(yè)爐用耐蝕合金無縫管》和GB/T 38682—2020《流體輸送用鎳-鐵-鉻合金焊接管》2項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)，主持并通過了GB/T 21832.1《奧氏體-鐵素體型雙相不銹鋼焊接鋼管 第1部分：熱交換器用管》、GB/T 21832.2《奧氏體-鐵素體型雙相不銹鋼焊接鋼管 第2部分：流體輸送用管》國際外文版的翻譯出版工作，“釷基熔鹽堆GH3535不銹鋼無縫管”和“高精度高性能雙相不銹鋼焊管”獲省工業(yè)新產(chǎn)品獎(jiǎng)。

太原鋼鐵集團(tuán)有限公司（簡稱太鋼）研發(fā)的347H、347HFG、SUP304H、HR3C用于國內(nèi)外的超臨界電站鍋爐項(xiàng)目，是國內(nèi)九大鍋爐廠的主力供應(yīng)商。高鎳合金UNS N08810大直徑無縫管的冷加工制造獲國家發(fā)明專利，并創(chuàng)新生產(chǎn)了UNS N06600、UNS N06601、UNS N08810等化工項(xiàng)目用管。開發(fā)了高爐爐底冷卻用超長耐熱不銹鋼管，廣泛應(yīng)用于4 000 m3以上的高爐。太鋼側(cè)重于高合金耐熱、耐強(qiáng)、耐蝕用不銹鋼管的開發(fā)生產(chǎn)，其中UNS N08825用于化工行業(yè)煤化工項(xiàng)目。太鋼和鋼鐵研究總院合作開發(fā)的06Cr22Ni25W3CuMoNbN新型鋼種可用于超超臨界過熱器、再熱器等部件，解決了國內(nèi)的需求，在世界處于領(lǐng)先水平。

江蘇銀環(huán)精密鋼管有限公司的產(chǎn)品主要用于石化工業(yè)，火電機(jī)組高壓給水加熱器，核電冷凝器、蒸發(fā)器等領(lǐng)域；企業(yè)研發(fā)的主要成果有：百萬千瓦級(jí)電站用不銹鋼無縫管、核電蒸發(fā)器用管、大型先進(jìn)水壓堆、超臨界火電機(jī)組、鈉冷快中子反應(yīng)堆蒸發(fā)器用管（T22）、中間換熱器用管（316H）、鉛基（研究）堆用外套管（TP316Ti）、鉛鉍堆燃料組件用T91包殼管和蒸發(fā)器用T91螺旋盤管、小型壓水堆蒸發(fā)器用690系列螺旋盤管、低溫供熱堆蒸發(fā)汽發(fā)生器用690盤管、核能系統(tǒng)用超薄壁管（徑壁比≈100）、石油化工用管、超潔凈BA管、航空用管等。

2 不銹鋼管生產(chǎn)工藝

2.1 不銹鋼無縫鋼管

不銹鋼無縫鋼管的生產(chǎn)流程是管坯經(jīng)穿孔、冷加工、熱處理、酸洗、檢驗(yàn)來完成的（圖1），穿孔荒管是無縫鋼管生產(chǎn)流程中的第一道變形工序，荒管生產(chǎn)有許多方法：二輥或三輥斜軋穿孔，液壓沖孔、推軋穿孔、擠壓機(jī)擠壓。目前我國主要是采用斜軋二輥穿孔和擠壓機(jī)擠壓方法。冷加工包括冷軋、冷拔和冷擠壓旋軋等，冷加工工序總體是采用以軋為主、軋拔結(jié)合。目前國內(nèi)的熱處理多數(shù)采用輥底爐、箱式爐，太鋼采用洛伊熱工工程有限公司生產(chǎn)的氫氣保護(hù)固溶處理爐。

圖1 不銹鋼無縫鋼管生產(chǎn)流程

2.2 不銹鋼焊管

不銹鋼焊管有連續(xù)生產(chǎn)線（ERW）和非連續(xù)生產(chǎn)線（UOE，JCOE）方式，生產(chǎn)流程如圖2所示。

圖2 不銹鋼焊管生產(chǎn)流程

ERW機(jī)組是將鋼卷經(jīng)分條機(jī)分成鋼管展開的寬度，再經(jīng)W成型，焊接，焊縫修磨、定徑，焊縫軋制，氫保護(hù)感應(yīng)加熱處理和鋸切、探傷和水壓試驗(yàn)（水下氣壓）、酸洗在線下完成。焊接有氫弧焊、等離子焊和等離子加氬弧焊，焊接槍具有單槍、雙槍和三槍，一般不提倡用激光焊或埋弧焊，工業(yè)用不銹鋼焊管選用高頻焊是不正確的作法。

UOE或JCOE是將鋼板按鋼管展開尺寸下料后先將兩個(gè)邊緣經(jīng)壓力機(jī)按管徑R起弧，后經(jīng)壓力機(jī)U成型，經(jīng)合口機(jī)成O型焊接，O成型后進(jìn)行擴(kuò)管、熱處理、定型、矯直、檢驗(yàn)、入庫的焊管生產(chǎn)工藝。

3 不銹鋼水管應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 不銹鋼水管的優(yōu)點(diǎn)

提高供水質(zhì)量是節(jié)水、凈水的有效措施，采用不銹鋼管作為輸水管線材料可以降低漏水率。不銹鋼管道材料具有無鉛無毒，無塑化劑，對人體無傷害，內(nèi)壁光滑，不含再生細(xì)菌，不結(jié)垢，不老化，基本不腐蝕，可在-40～300℃環(huán)境中使用，應(yīng)用壓力可達(dá)50 kg不泄漏，與建筑同壽命等優(yōu)點(diǎn)，已被國內(nèi)外工程實(shí)踐證明是給水管材中綜合性能最好、環(huán)保和節(jié)能型的管材。薄壁不銹鋼管材是未來管材使用和發(fā)展的趨勢，現(xiàn)在可以預(yù)言，建筑給水管材最終將恢復(fù)到金屬管道時(shí)代。

3.2 國家及地方政策推動(dòng)不銹鋼水管應(yīng)用

國家市場監(jiān)督管理總局在《關(guān)于食品中“塑化劑”污染風(fēng)險(xiǎn)防控指導(dǎo)意見》中明確要求部分生產(chǎn)及銷售環(huán)節(jié)不允許使用含塑化劑物品。

為貫徹落實(shí)《國務(wù)院關(guān)于加強(qiáng)城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的意見》（國發(fā)〔2013〕36號(hào)），提高城鎮(zhèn)居民二次供水設(shè)施建設(shè)和管理水平，改善供水水質(zhì)和服務(wù)質(zhì)量，促進(jìn)節(jié)能降耗，加強(qiáng)治安防范，保障城鎮(zhèn)居民生活飲用水衛(wèi)生安全，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、國家發(fā)展和改革委員會(huì)、公安部、國家衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會(huì)于2015年2月17日聯(lián)合下發(fā)《關(guān)于加強(qiáng)和改進(jìn)城鎮(zhèn)居民二次供水設(shè)施建設(shè)與管理確保水質(zhì)安全的通知》（建城〔2015〕31號(hào)），就加強(qiáng)和改進(jìn)我國城鎮(zhèn)居民二次供水設(shè)施建設(shè)與管理工作做出全面部署。四部委聯(lián)合發(fā)文：強(qiáng)調(diào)最后一公里，強(qiáng)調(diào)二次供水技術(shù)改造，強(qiáng)調(diào)供水公司接管二次供水工程。

2020年3月1起實(shí)施的GB 50015—2019《建筑給水排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》明確要求室內(nèi)給水管道應(yīng)選用耐腐蝕和安裝連接方便可靠管材，可采用不銹鋼管、銅管、塑料給水管和金屬塑料復(fù)合管及經(jīng)防腐處理的鋼管，高層建筑給水立管不宜采用塑料管。

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CJJ140—2019《二次供水工程技術(shù)規(guī)程》已進(jìn)行全面修訂并通過審查，GB/T 38594—2020《管網(wǎng)疊壓供水設(shè)備》制訂并付諸實(shí)施，這些工作都是在強(qiáng)制性規(guī)范研編時(shí)候、制訂階段性國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)又面臨全面清理整頓之際，特批進(jìn)行。這些標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)的是保證二次供水水質(zhì)，水質(zhì)檢驗(yàn)不再僅以出廠水為標(biāo)準(zhǔn)，而加以用戶龍頭水為標(biāo)準(zhǔn)，為此帶來以下系列變化：水廠水處理工藝改造，以達(dá)到水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求；市政供水管網(wǎng)改造，改變管材對水質(zhì)的不良影響；檢測手段的提升、配套。

國家關(guān)于不銹鋼水管應(yīng)用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的相繼出臺(tái)，帶動(dòng)了各地地方政府開始在政策層面支持不銹鋼水管應(yīng)用，北京市、珠海市、深圳市、福建省、湖南省相繼出臺(tái)不銹鋼水管應(yīng)用政策，引導(dǎo)優(yōu)質(zhì)飲用水入戶工程。

3.3 當(dāng)前不銹鋼水管應(yīng)用領(lǐng)域

不銹鋼管應(yīng)用從管道直飲水系統(tǒng)起步，最早用于星級(jí)賓館、高檔住宅。近年來在建筑給水和熱水供應(yīng)系統(tǒng)、醫(yī)用氣體輸送系統(tǒng)、虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)（機(jī)場候機(jī)樓應(yīng)用居多）、消防給水系統(tǒng)（高、中壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)只準(zhǔn)用不銹鋼管）、燃?xì)庀到y(tǒng)、供暖系統(tǒng)、工業(yè)介質(zhì)輸送系統(tǒng)等領(lǐng)域應(yīng)用不斷擴(kuò)大。尤其是二次供水輸配水管道、細(xì)水霧滅火系統(tǒng)和虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)等領(lǐng)域不銹鋼管有極大發(fā)展?jié)摿Α?/p>

在二次供水輸配水管道方面：自從四部委文件明確二次供水工程由當(dāng)?shù)毓┧矩?fù)責(zé)管理，明確要搞好最后一公里的水質(zhì)、水量、水壓保障，明確水質(zhì)不按出廠水為唯一標(biāo)準(zhǔn)，而以用戶水為標(biāo)準(zhǔn)以來，各地供水公司對供水水質(zhì)這一問題的重視程度日益增強(qiáng)，而管材則是保證水質(zhì)的一個(gè)非常重要的方面。越來越多的城市供水公司要求小區(qū)給水管道采用不銹鋼管，以保證供水不被污染和保證管道使用壽命。

3.4 國外情況

（1）日本。20世紀(jì)50—70年代，日本供水管主要材料是塑料和鋼塑復(fù)合管，漏水嚴(yán)重，漏損率一度高達(dá)40%～45%，且水污染問題明顯。東京供水局花10年時(shí)間做研究試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)60.2%的漏水原因是水管材料強(qiáng)度不足，受外力沖擊導(dǎo)致。日本水協(xié)會(huì)建議改進(jìn)水管材料及連接方式，1980年日本制定了一系列工業(yè)不銹鋼管及其連接的標(biāo)準(zhǔn)。1999年東京供水局將316不銹鋼波紋管作為標(biāo)準(zhǔn)用材，不銹鋼用作自來水輸水管道和建筑內(nèi)供水管道步入標(biāo)準(zhǔn)化軌道。據(jù)東京自來水部門的統(tǒng)計(jì)，不銹鋼市場普及率從1982年的11%上升到2000年的90%以上。目前日本東京不銹鋼供水管普及率已近100%，所有住宅區(qū)全部安裝不銹鋼管道。日本東京不銹鋼水管普及率如圖3所示。

圖3 日本東京不銹鋼水管普及率

（2）韓國。1993—2005年，韓國首爾的不銹鋼水管市場普及率從32%增長至近90%，如圖4所示。

圖4 韓國首爾不銹鋼水管市場普及率（數(shù)據(jù)來源：POSCO）

（3）美國。1960年美國紐約開始采用不銹鋼水管，1990年紐約城市給水管道大規(guī)模采用316L不銹鋼。1996年美國出臺(tái)安全飲用水法，要求用于飲用水的金屬管道必須用不銹鋼或球墨鑄鐵，進(jìn)入高樓的供水管首選不銹鋼。目前美國全國有超過30個(gè)自來水廠采用不銹鋼供水管。

（4）歐洲。德國1980年開始規(guī)模化采用不銹鋼水管，且全部為316L材質(zhì)。意大利1995年起各城市將供水管道更換為不銹鋼材質(zhì)。英國因?yàn)樗|(zhì)偏軟問題，蘇格蘭地區(qū)將醫(yī)院水管全部更換為不銹鋼。瑞典卡爾斯庫加市將埋地水主管全部更換為316不銹鋼管。

3.5 國內(nèi)情況

（1）標(biāo)準(zhǔn)。目前我國的不銹鋼水管相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)既有產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，又有工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，既有給排水領(lǐng)域的工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，也有消防領(lǐng)域和其他領(lǐng)域的工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。目前我國不銹鋼管部分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 我國不銹鋼管部分標(biāo)準(zhǔn)

（2）材質(zhì)。不銹鋼水管可選材質(zhì)包括304、304L、316、316L、445J2等，在選用材質(zhì)時(shí)主要參照水中氯離子濃度大小。參照表3材質(zhì)耐氯離子腐蝕的濃度進(jìn)行材質(zhì)選擇，輸水管在選材時(shí)一般選用耐更高氯離子濃度腐蝕的材質(zhì)，咸潮用管要選用耐氯離子濃度600×10-6以上的材質(zhì)。

表3 不同不銹鋼材質(zhì)的耐氯離子腐蝕濃度耐蝕指數(shù)

2020年國內(nèi)正在使用或計(jì)劃近期開始使用不銹鋼水管的供水公司約70家，采購金額預(yù)計(jì)13億元。2020年不銹鋼水管的消費(fèi)約為25萬t。

4 鐵素體不銹鋼水管

鐵素體不銹鋼在耐點(diǎn)腐蝕、縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕斷裂的性能優(yōu)于奧氏體不銹鋼，鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼之間僅僅是性能和用途不同。供排水等系統(tǒng)更適合采用鐵素體不銹鋼管[4-7]。鐵素體不銹鋼主要具備以下特性：

（1）有磁性。

（2）熱膨脹率低，加熱時(shí)膨脹程度僅是奧氏體不銹鋼的60%～70%，與普通鋼相近。

（3）高溫抗氧化性好，表面氧化剝落傾向小于奧氏體不銹鋼。

（4）熱導(dǎo)率高，是奧氏體不銹鋼的1.3～1.6倍，比奧氏體不銹鋼的熱傳導(dǎo)更加均勻。

（5）含穩(wěn)定化元素Nb的鐵素體不銹鋼有良好的抗蠕變能力，在長時(shí)間應(yīng)力作用下的應(yīng)變比奧氏體不銹鋼小。

（6）比奧氏體不銹鋼更易切削加工。

（7）冷加工變形時(shí)的變形回復(fù)傾向比奧氏體不銹鋼小，深拉成形性能優(yōu)于奧氏體不銹鋼，脹形成形性能不如奧氏體不銹鋼。

（8）屈服強(qiáng)度高（與碳鋼相當(dāng)）。有些高鉻鐵素體不銹鋼的屈服強(qiáng)度能達(dá)到304不銹鋼的兩倍，其延伸率僅是304不銹鋼的60%左右，不過在工程應(yīng)用上也能接受。

（9）鐵素體不銹鋼不同于奧氏體不銹鋼，在含氯的水介質(zhì)中無應(yīng)力腐蝕傾向，有些牌號(hào)的鐵素體不銹鋼在高濃度的氧化物介質(zhì)中也可以實(shí)現(xiàn)免疫。

（10）具有良好的耐均勻腐蝕、耐點(diǎn)蝕、耐縫隙腐蝕性能，其耐腐性能取決于鋼中的Cr和Mo含量。通常用PRE（耐點(diǎn)腐蝕當(dāng)量）值判定耐局部腐蝕能力。

（11）鐵素體不銹鋼不含Ni，一些特殊牌號(hào)僅含少量的Ni，就性價(jià)比而言，其成本相對低廉，且不受Ni價(jià)格波動(dòng)的影響。

根據(jù)水中不同的氯離子濃度合理選用鐵素體不銹鋼在家裝水管上應(yīng)用，可以起到良好的效果。在35℃的3.5%NaCl溶液中，不銹鋼P(yáng)RE值與點(diǎn)蝕電位的關(guān)系如圖5所示，按照ASTM G 48—2011《使用三氯化鐵溶液做不銹鋼及其合金的耐麻點(diǎn)腐蝕和抗裂口腐蝕性試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)方法》中的B法進(jìn)行試驗(yàn)，PRE=w（Cr）+3.3w（Mo）+16w（N），縫隙腐蝕溫度允許的Cl-水平與鋼中PRE值的關(guān)系如圖6所示。

圖5 不銹鋼P(yáng)RE值與點(diǎn)蝕電位的關(guān)系

圖6 縫隙腐蝕溫度允許的Cl-水平與鋼中PRE值的關(guān)系

（待續(xù)）