從2014年開始，湖南華菱湘潭鋼鐵集團(tuán)有限公司把水電用鋼列為容器集成產(chǎn)品研發(fā)重點(diǎn)品種，集中力量攻關(guān)水電工程中目前等級(jí)最高、質(zhì)量要求最嚴(yán)的80公斤級(jí)和特厚60公斤級(jí)（指抗拉強(qiáng)度為800兆帕/600兆帕的）水電用鋼，并于2014年底取得重大突破———成功研制出60毫米厚80公斤級(jí)低焊接裂紋敏感性調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼板。據(jù)悉，目前在國(guó)內(nèi)鋼廠中，能夠生產(chǎn)這一強(qiáng)度級(jí)別低焊接裂紋敏感性水電用鋼的企業(yè)極少。湘鋼水電用鋼研制生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)躋身國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。
80公斤級(jí)水電用鋼前景看好
“今后5年~10年，水電用鋼的市場(chǎng)容量較大。國(guó)外項(xiàng)目設(shè)計(jì)對(duì)80公斤級(jí)高強(qiáng)鋼的抗低溫沖擊要求更高，必須達(dá)到零下60℃。”湘鋼技術(shù)中心專家認(rèn)為。技術(shù)開發(fā)人員說(shuō)，80公斤級(jí)高強(qiáng)水電鋼板特別適合建造百萬(wàn)千瓦級(jí)大裝機(jī)容量和內(nèi)陸的高水頭抽水蓄能電站。
在火電、水電、風(fēng)電、核電等發(fā)電方式中，水電被認(rèn)為是一種技術(shù)上成熟、可以大規(guī)模開發(fā)、清潔、可循環(huán)利用的發(fā)電方式。世界范圍內(nèi)，大約有20%的電力來(lái)自水電。目前，我國(guó)水利資源理論蘊(yùn)藏量、技術(shù)可開發(fā)量、經(jīng)濟(jì)可開發(fā)量、已建和在建開發(fā)量，均居世界首位。
水電建設(shè)的主要金屬構(gòu)件是壓力鋼管、岔管，以及水輪機(jī)組座環(huán)的上下環(huán)板、固定導(dǎo)葉、頂蓋和控制環(huán)、蝸殼等。而鋼鐵企業(yè)的機(jī)會(huì)在于向水電站供應(yīng)優(yōu)質(zhì)水電用中厚板。
隨著水力發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量大型化和高水頭蓄能電站出現(xiàn)，設(shè)備制造迫切需要高強(qiáng)度等級(jí)的鋼板，并且對(duì)可焊性能的要求較高。此前，水電建設(shè)對(duì)80公斤級(jí)高強(qiáng)鋼板沒(méi)有明確要求，因此，一般情況下，使用60公斤級(jí)高強(qiáng)鋼板完全能夠滿足。
而今，80公斤級(jí)水電用鋼或?qū)⒊蔀榻窈笏娪娩摰陌l(fā)展方向。據(jù)悉，國(guó)內(nèi)對(duì)80公斤級(jí)水電鋼的初步應(yīng)用，是從向家壩水電站開始的，然后是溪洛渡電站和呼和浩特蓄能電站。此外，計(jì)劃于2019年~2020年陸續(xù)投產(chǎn)發(fā)電的兩座千萬(wàn)千瓦級(jí)的巨型電站———葛洲壩集團(tuán)即將開發(fā)的裝機(jī)容量為1600萬(wàn)千瓦的白鶴灘水電站和裝機(jī)容量為1000萬(wàn)千瓦的烏東德水電站，將首次大批量應(yīng)用目前最高強(qiáng)度級(jí)別80公斤級(jí)水電鋼板。
難點(diǎn)在焊料選擇和避免焊裂
“由于強(qiáng)度等級(jí)高，80公斤級(jí)水電鋼板在保證焊接性能方面難度較大———一是焊接材料的匹配更困難；二是鋼板的合金含量高，使焊接過(guò)程中產(chǎn)生裂紋的機(jī)率大大增加。”華菱湘鋼技術(shù)中心容器鋼集成產(chǎn)品研發(fā)（IPD）項(xiàng)目組技術(shù)專家向《中國(guó)冶金報(bào)》記者介紹。
據(jù)湘鋼容器鋼（集成產(chǎn)品開發(fā)）項(xiàng)目研發(fā)人員介紹，他們開發(fā)的80公斤級(jí)水電用鋼，從成分設(shè)計(jì)到制造工藝，均充分考慮了野外施工對(duì)焊接材料預(yù)熱條件的限制，可以在較低預(yù)熱溫度甚至不預(yù)熱的情況下實(shí)施焊接，確保不出現(xiàn)裂紋。湘鋼對(duì)產(chǎn)品成分設(shè)計(jì)和制造工藝的周到考慮，不但改善了工作環(huán)境，給焊接作業(yè)帶來(lái)極大方便，而且顯著提高了工作效率，降低成本。
為了攻克焊接裂紋關(guān)，湘鋼技術(shù)人員采用了低碳當(dāng)量、低焊接敏感系數(shù)的成分設(shè)計(jì)；在生產(chǎn)工藝上，主要關(guān)注鋼質(zhì)純凈度控制，確保鋼板性能穩(wěn)定性和組織均勻性，也給后續(xù)的鋼板探傷和焊縫探傷提供保障。
在焊接材料的選擇上，主要難點(diǎn)是在采用國(guó)產(chǎn)焊接材料時(shí)，焊接的低溫沖擊韌性指標(biāo)不穩(wěn)定。借助由中華技能大獎(jiǎng)獲得者艾愛(ài)國(guó)主持的焊接實(shí)驗(yàn)室，湘鋼摸索了大量的焊接工藝，確保使用國(guó)產(chǎn)焊接材料時(shí)能夠達(dá)到工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。
鋼板研制成功后，湘鋼邀請(qǐng)挪威船級(jí)社和中國(guó)通用機(jī)械研究院做第三方焊接性能評(píng)定。2015年1月份，樣品被送抵葛洲壩集團(tuán)進(jìn)行焊接工藝評(píng)定。兩次評(píng)定結(jié)果均認(rèn)為，湘鋼水電鋼板完全滿足大型水電工程的使用要求。
與2013年相比，2014年湘鋼的水電用鋼銷售量增長(zhǎng)幅度較大，產(chǎn)品檔次也升級(jí)到以60公斤級(jí)高強(qiáng)鋼為主體。此外，湘鋼的水電用鋼還為多座國(guó)外水電項(xiàng)目成功供貨，包括巴基斯坦尼魯姆·杰盧姆水電站、玻利維亞密西庫(kù)尼大壩建設(shè)項(xiàng)目等。
80公斤級(jí)水電用鋼前景看好
“今后5年~10年，水電用鋼的市場(chǎng)容量較大。國(guó)外項(xiàng)目設(shè)計(jì)對(duì)80公斤級(jí)高強(qiáng)鋼的抗低溫沖擊要求更高，必須達(dá)到零下60℃。”湘鋼技術(shù)中心專家認(rèn)為。技術(shù)開發(fā)人員說(shuō)，80公斤級(jí)高強(qiáng)水電鋼板特別適合建造百萬(wàn)千瓦級(jí)大裝機(jī)容量和內(nèi)陸的高水頭抽水蓄能電站。
在火電、水電、風(fēng)電、核電等發(fā)電方式中，水電被認(rèn)為是一種技術(shù)上成熟、可以大規(guī)模開發(fā)、清潔、可循環(huán)利用的發(fā)電方式。世界范圍內(nèi)，大約有20%的電力來(lái)自水電。目前，我國(guó)水利資源理論蘊(yùn)藏量、技術(shù)可開發(fā)量、經(jīng)濟(jì)可開發(fā)量、已建和在建開發(fā)量，均居世界首位。
水電建設(shè)的主要金屬構(gòu)件是壓力鋼管、岔管，以及水輪機(jī)組座環(huán)的上下環(huán)板、固定導(dǎo)葉、頂蓋和控制環(huán)、蝸殼等。而鋼鐵企業(yè)的機(jī)會(huì)在于向水電站供應(yīng)優(yōu)質(zhì)水電用中厚板。
隨著水力發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量大型化和高水頭蓄能電站出現(xiàn)，設(shè)備制造迫切需要高強(qiáng)度等級(jí)的鋼板，并且對(duì)可焊性能的要求較高。此前，水電建設(shè)對(duì)80公斤級(jí)高強(qiáng)鋼板沒(méi)有明確要求，因此，一般情況下，使用60公斤級(jí)高強(qiáng)鋼板完全能夠滿足。
而今，80公斤級(jí)水電用鋼或?qū)⒊蔀榻窈笏娪娩摰陌l(fā)展方向。據(jù)悉，國(guó)內(nèi)對(duì)80公斤級(jí)水電鋼的初步應(yīng)用，是從向家壩水電站開始的，然后是溪洛渡電站和呼和浩特蓄能電站。此外，計(jì)劃于2019年~2020年陸續(xù)投產(chǎn)發(fā)電的兩座千萬(wàn)千瓦級(jí)的巨型電站———葛洲壩集團(tuán)即將開發(fā)的裝機(jī)容量為1600萬(wàn)千瓦的白鶴灘水電站和裝機(jī)容量為1000萬(wàn)千瓦的烏東德水電站，將首次大批量應(yīng)用目前最高強(qiáng)度級(jí)別80公斤級(jí)水電鋼板。
難點(diǎn)在焊料選擇和避免焊裂
“由于強(qiáng)度等級(jí)高，80公斤級(jí)水電鋼板在保證焊接性能方面難度較大———一是焊接材料的匹配更困難；二是鋼板的合金含量高，使焊接過(guò)程中產(chǎn)生裂紋的機(jī)率大大增加。”華菱湘鋼技術(shù)中心容器鋼集成產(chǎn)品研發(fā)（IPD）項(xiàng)目組技術(shù)專家向《中國(guó)冶金報(bào)》記者介紹。
據(jù)湘鋼容器鋼（集成產(chǎn)品開發(fā)）項(xiàng)目研發(fā)人員介紹，他們開發(fā)的80公斤級(jí)水電用鋼，從成分設(shè)計(jì)到制造工藝，均充分考慮了野外施工對(duì)焊接材料預(yù)熱條件的限制，可以在較低預(yù)熱溫度甚至不預(yù)熱的情況下實(shí)施焊接，確保不出現(xiàn)裂紋。湘鋼對(duì)產(chǎn)品成分設(shè)計(jì)和制造工藝的周到考慮，不但改善了工作環(huán)境，給焊接作業(yè)帶來(lái)極大方便，而且顯著提高了工作效率，降低成本。
為了攻克焊接裂紋關(guān)，湘鋼技術(shù)人員采用了低碳當(dāng)量、低焊接敏感系數(shù)的成分設(shè)計(jì)；在生產(chǎn)工藝上，主要關(guān)注鋼質(zhì)純凈度控制，確保鋼板性能穩(wěn)定性和組織均勻性，也給后續(xù)的鋼板探傷和焊縫探傷提供保障。
在焊接材料的選擇上，主要難點(diǎn)是在采用國(guó)產(chǎn)焊接材料時(shí)，焊接的低溫沖擊韌性指標(biāo)不穩(wěn)定。借助由中華技能大獎(jiǎng)獲得者艾愛(ài)國(guó)主持的焊接實(shí)驗(yàn)室，湘鋼摸索了大量的焊接工藝，確保使用國(guó)產(chǎn)焊接材料時(shí)能夠達(dá)到工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。
鋼板研制成功后，湘鋼邀請(qǐng)挪威船級(jí)社和中國(guó)通用機(jī)械研究院做第三方焊接性能評(píng)定。2015年1月份，樣品被送抵葛洲壩集團(tuán)進(jìn)行焊接工藝評(píng)定。兩次評(píng)定結(jié)果均認(rèn)為，湘鋼水電鋼板完全滿足大型水電工程的使用要求。
與2013年相比，2014年湘鋼的水電用鋼銷售量增長(zhǎng)幅度較大，產(chǎn)品檔次也升級(jí)到以60公斤級(jí)高強(qiáng)鋼為主體。此外，湘鋼的水電用鋼還為多座國(guó)外水電項(xiàng)目成功供貨，包括巴基斯坦尼魯姆·杰盧姆水電站、玻利維亞密西庫(kù)尼大壩建設(shè)項(xiàng)目等。