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高端核电用钢需加快国产化步伐
 日前,由太原钢铁集团有限公司研发的国内首套CAP1000核电站用不锈钢正式投入生产,第一批不锈钢材料已发往核电设备制造厂家。该公司相关人士告诉记者,这些不锈钢高端材料专门用于我国首次自主设计和建设的大型百万千瓦级CAP1000第三代核电机组的堆内构件制造,打破了国内核电领域关键材料长期依赖进口的局面。
  据记者了解,钢材作为建造核电站的重要材料,其可靠性直接影响核电站的运行安全。业内人士告诉记者,进一步提升核电用特殊钢的质量是关键,钢企应加速研发新产品、新材料,以推动核电用钢国产化,满足核电市场需求。
  核电重启引爆高端钢材需求
  8月底,国务院召开常务会议,再次通过高层传递了启动核电项目的信息。9月9日,国家能源局组织召开核电重大专项“十三五”规划编制工作启动会,国家能源局局长吴新雄强调,“十三五”时期是核电重大专项冲刺的五年,要加快关键领域、关键环节的技术攻关,推动核电技术及其相关产业协同发展,促进产业升级。受益于核电重启,核电用高端钢材将迎来广阔的发展前景。
  按《新材料产业“十二五”发展规划》(以下简称《规划》),“十二五”期间,我国核电运行装机容量要达到4000万千瓦,预计共需要核电用钢7万吨/年、核级锆材1200吨/年、锆和锆合金铸锭2000吨/年等。《规划》提出要以上海、江苏江阴等为中心,建设高品质特殊钢基地,重点建设华东高品质特殊钢综合生产基地;依托鞍山、大连等老工业基地,打造东北高品质特殊钢基地;在山西太原、湖北武汉、河南舞阳、天津等地建设若干专业化高品质特殊钢生产基地。《规划》还要求组织开发具有高强、耐蚀、延寿等综合性能好的高品质钢材,重点推进核电压力容器大锻件508-3系列、蒸汽发生器690传热管、AP1000整体锻造主管道316LN等关键钢种的研发生产,实现核电钢成套供应能力。
  据了解,核电站建设对钢材需求很大,建设一座100万千瓦级的核电机组大约需要20多万吨钢材。
  其中,核电机组所用钢管或合金管主要随堆型的不同而有所变化,就我囯使用最多的1000MW级压水堆核电机组而言,所用管材主要有核岛反应堆中核燃料棒包壳材料用锆-4合金(Zircaloy)管,控制棒包壳材料用304不锈钢(304SS)管,冷凝器和热交换器用镍和镍合金非标准无缝管材Inconel600、Inconel690、Incoloy800等。目前这些品种规格的钢管还有待进一步国产化。
  专家向记者表示,高品质钢方面,未来,核电大型锻件、特厚钢板、超超临界锅炉用钢、高温高压转子材料将会得到快速发展,高性能不锈钢、高标准轴承钢、齿轮钢、工磨具钢、高温合金及耐蚀合金等材料也会得到快速发展。
  核电用钢国产化需加速
  “‘十二五’以来,我国新材料产业实现了快速发展,材料工业的结构调整也迈出了坚实步伐。核电用钢、高性能碳纤维、大尺寸石墨烯薄膜等一批重点品种取得重要突破,填补了国内空白。但总体上看,新材料产业发展水平离支撑制造强国要求仍有较大差距。从国内发展情况看,传统材料产能过剩与高端产品依赖进口同时存在。” 工业和信息化部副部长苏波在2014中国新材料产业发展高层论坛上表示。
  据了解,虽然目前我国在第二代和“二代加”核电站建设中所用的钢材已基本实现了国产化,但在第三代核电用钢的技术标准、品种质量和生产规范等方面还须加快国产化进程。
  据东方电气集团相关专家介绍,第三代核电用钢对钢材的强度、韧性、化学成分和尺寸精度等方面要求极为严格。在冶炼中,第三代核电用钢对钢的纯净度要求更高,对杂质元素控制更严,并且要求进行严格的无损检测,所有核电设备用钢要进行100%超声波检验,钢板表面要进行磁粉探伤,这也对探伤操作人员资质提出了较高的要求。
  不仅如此,专家还表示,第三代核电用钢的制造难度也大大增加,主要是钢板单重重、规格大,属超宽、超厚、超重型,甚至有的钢材已接近或超过国内外先进轧机的极限水平,如核蒸汽系统输出堆芯热能的主管道,是连接反应堆压力容器和蒸汽发生器的特厚壁承压管道,属核一级关键设备,要采用超低碳控氮不锈钢整体锻造工艺制造,其技术难度非常高。
  业内人士分析,实现第三代核电用钢国产化,不仅要提高钢的冶炼制造水平,而且要求采用新一代核电用钢标准,这是实现核电用钢国产化的关键。由于第三代核电用钢品种、规格复杂,涵盖了碳素钢、合金钢、不锈钢和镍基材料等,目前存在着品种不全、标准体系不够完善,还不能完全满足核电站建设需求的问题,尤其是第三代核电用钢采用ASME(美国机械工程师协会)规范设计要求,从材料牌号、生产制造、品质要求、检测方法到焊接安装等一系列工艺技术均面临新的课题。
  据了解,目前中国已经采用AP1000技术在建4台机组,但在钢种采购方面仍以进口为主。因此,我国亟须加强反应堆压力容器、蒸汽发生器、稳压器等核岛设备用特殊钢的开发,尽早实现以国产化替代进口。
来源:中国能源报
 
 

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