2025年(nian)5月29日,第十二屆中國國際光熱(re)大會(hui)暨CSPPLAZA年(nian)會(hui)在(zai)浙江杭(hang)州盛大召開,寶(bao)(bao)武特(te)種冶金(jin)有限公司(簡稱寶(bao)(bao)武特(te)冶)耐(nai)蝕(shi)合金(jin)管材(cai)(cai)(cai)首(shou)席(xi)(xi)研究(jiu)員兼鋼(gang)管所(suo)所(suo)長(chang)歐新(xin)哲出席(xi)(xi)會(hui)議并作主題報(bao)告《塔式熔鹽電(dian)站(zhan)吸熱(re)器用鎳(nie)基(ji)合金(jin)薄(bo)壁管材(cai)(cai)(cai)的(de)(de)國產化(hua)與應(ying)用》,分享(xiang)了寶(bao)(bao)武特(te)冶在(zai)塔式光熱(re)電(dian)站(zhan)吸熱(re)器關鍵材(cai)(cai)(cai)料——鎳(nie)基(ji)薄(bo)壁管材(cai)(cai)(cai)領域(yu)的(de)(de)研制進展與工程應(ying)用情況。
專注光熱發電核心關鍵材料研發制造十余年
寶(bao)武(wu)特(te)(te)冶(ye)(ye)是(shi)(shi)中(zhong)國(guo)(guo)寶(bao)武(wu)鋼鐵集團有(you)限(xian)公(gong)(gong)司(簡稱(cheng)“中(zhong)國(guo)(guo)寶(bao)武(wu)”)旗(qi)下的全(quan)資特(te)(te)種冶(ye)(ye)金公(gong)(gong)司,作(zuo)為中(zhong)國(guo)(guo)寶(bao)武(wu)直接管(guan)理的二級單位,該(gai)公(gong)(gong)司也(ye)是(shi)(shi)中(zhong)國(guo)(guo)寶(bao)武(wu)新材料產(chan)業中(zhong)唯一專(zhuan)注于特(te)(te)種冶(ye)(ye)金材料的企業。
公司圍(wei)繞高(gao)溫合金(jin)、耐蝕(shi)合金(jin)、鈦合金(jin)和(he)特殊鋼等產品構建了完備(bei)的(de)試驗及中(zhong)(zhong)試能(neng)力(li),擁有(you)完整的(de)特種(zhong)冶金(jin)產線,依(yi)托中(zhong)(zhong)國寶武強大的(de)鋼鐵制造能(neng)力(li),實現了特種(zhong)冶金(jin)領域(yu)材料的(de)整體配套供(gong)貨。
從(cong)2013年開(kai)始,寶武特冶就光熱發電塔式熔鹽吸熱器(qi)用鎳基合金超長薄壁(bi)管(guan)材(cai)開(kai)展了研發和制(zhi)造,是(shi)國內(nei)(nei)最早參與光熱發電核心關鍵材(cai)料的研發制(zhi)造的企業(ye),也(ye)是(shi)國內(nei)(nei)可以(yi)實(shi)現從(cong)冶煉(lian)到成(cheng)品管(guan)材(cai)制(zhi)造的全流程企業(ye),是(shi)國內(nei)(nei)最早實(shi)現管(guan)材(cai)在光熱電站(zhan)實(shi)際(ji)安全運(yun)行的企業(ye)。
鎳基薄壁管材的研制進展
服役工況與選材
歐新哲表示,塔式熔鹽電站吸(xi)熱器(qi)用薄壁管材服役工況復雜(za),需滿(man)足以下(xia)要(yao)求:
1、承受600℃左右高(gao)溫;
2、應對溫(wen)度(du)急劇變化(如云層遮擋、每天啟(qi)停)引(yin)起的材料疲勞;
3、抵抗熔鹽腐蝕;
4、具備高吸(xi)熱率(管壁厚度通常(chang)為1-1.5mm),且需制成約20米左右(you)長的超長薄壁管材(cai)。
目前塔(ta)式吸熱器(qi)主(zhu)要選用N06625和N06230兩種牌號的鎳(nie)基合金(jin)。
N06625是含較高Mo的Ni-Cr-Mo-Nb固溶強化耐蝕合金(jin),具有優異的高溫疲(pi)勞(lao)強度和抗腐蝕開裂能(neng)力(li);
N06230是含較(jiao)高(gao)W的Ni-Cr-Mo-W固溶(rong)強化耐蝕合金(jin),因W的加入冷(leng)熱抗疲勞性能更優。
解決方案與關鍵技術
寶武特冶目前可以提供兩種(zhong)解決方案:
第一種是:超長的薄壁無(wu)縫(feng)管材;
第二種是:超長(chang)的焊接管材。
圖:無縫(feng)管材(cai)制(zhi)造(zao)流程
圖:焊接(jie)管(guan)材制造流程(cheng)
據歐新哲介(jie)紹,為實現管材(cai)制造,寶武特冶主要(yao)突破(po)了以(yi)下關鍵技術:
1、高純凈(jing)、低偏析冶煉(lian)技術
通過研究冶煉過程的(de)工藝(yi)路徑、脫氧、成分(fen)控制(zhi)(zhi)、夾雜物(wu)控制(zhi)(zhi)、偏析控制(zhi)(zhi)等(deng)工藝(yi)技術,開發出(chu)了超(chao)純(chun)凈的(de)N06625合(he)金(jin)冶煉關鍵技術,產品的(de)夾雜物(wu)達到國(guo)際領先水平。
2、組(zu)織均(jun)勻(yun)的N06625鍛(duan)坯(pi)鍛(duan)造技術
通過對(dui)加熱工(gong)(gong)藝、變形(xing)工(gong)(gong)藝、變形(xing)方(fang)式、鍛(duan)造(zao)火(huo)次(ci)、終鍛(duan)溫度、道次(ci)壓下(xia)量、鍛(duan)造(zao)比等的研究,實現(xian)了N06625合金(jin)大(da)錠型(xing)產品均(jun)勻(yun)變形(xing),組織結構(gou)均(jun)勻(yun)細小。
3、N06625鎳基(ji)合金(jin)熱軋(ya)和(he)冷(leng)軋(ya)卷全流程工(gong)藝技術
歐新(xin)哲表示,寶武特冶是國內最早開發(fa)該(gai)技術的(de)企(qi)業,目前可以穩定的(de)實現冷軋卷的(de)批量生產。
4、N06625鎳基(ji)合金(jin)熱(re)擠(ji)壓全流程工(gong)藝技(ji)術
掌(zhang)握N06625合(he)金(jin)熱擠壓工藝形變窗口,實現了N06625合(he)金(jin)無縫管材的批(pi)量制造。
掌(zhang)握了N06625鎳(nie)基(ji)合金無縫和焊接兩種工(gong)藝(yi)超(chao)長(chang)薄壁管材(cai)的全流(liu)程(cheng)制(zhi)造技術
材料性能
室溫性能:通過大量(liang)的數據對(dui)比,表明(ming)寶武特冶生產交付的管材室溫機械(xie)性能與國(guo)外進口產品機械(xie)性能相當。
管材組織:對比(bi)發現,國外焊(han)管(guan)組(zu)織沿壁厚(hou)分布不均(jun)勻,而寶武(wu)特冶(ye)生產的管(guan)材(cai)組(zu)織均(jun)勻細(xi)小。
表面質量:寶武(wu)特冶管材表(biao)面(mian)干凈、無氧化(hua)色(se),國外(wai)產品表(biao)面(mian)有氧化(hua)色(se)。
高溫性能:N06625在700℃時屈(qu)服(fu)強度可達400Mpa以上(shang),高周(zhou)疲勞測(ce)試中,N06625在600℃疲勞極(ji)限為(wei)655Mpa,750℃為(wei)470Mpa,具有優異的疲勞性能。
腐蝕性能:在(zai)65%硝(xiao)酸和600℃熔鹽工況(kuang)環境下,寶武特(te)冶的(de)N06625管材腐蝕(shi)速(su)率低,抗(kang)腐蝕(shi)能(neng)力強(qiang)。【注:試驗(yan)介質為(wei)沸騰的(de)65%HNO3,試驗(yan)時(shi)間為(wei)48h*5周期】
高溫持久性能:N06625在750℃溫(wen)度下(xia)仍有較高(gao)的持(chi)久性能,5000小時750℃長期老化后仍然表現出(chu)良好(hao)的沖擊韌(ren)性。
工程應用業績
1、首航高科10兆瓦塔式熔鹽項目
寶(bao)武(wu)特冶與(yu)首(shou)航(hang)高科合(he)作的N06625鎳(nie)基合(he)金板(ban)管和TP347H板(ban)材應用于首(shou)航(hang)節能10兆瓦塔式熔鹽項(xiang)目(mu)。
重要節點:
2014年09月,與首航節能洽談開(kai)發光熱發電用鎳(nie)基合金材料(liao);
2014年11月,與(yu)首航節能簽署合作開(kai)發吸熱器用N06625鎳基合金協議;
2015年04月,完成N06625鎳(nie)基(ji)合金管材(cai)和板材(cai)的試制,性(xing)能(neng)滿(man)足(zu)要求;
2016年12月26日(ri),首(shou)航節能(neng)敦(dun)煌10兆瓦塔(ta)式(shi)太陽能(neng)熱(re)發電項(xiang)目(mu)一次并網(wang)成功。
2、首航高科100兆瓦塔式熔鹽項目
寶(bao)武特(te)冶與首航高科合作(zuo)的N06625和UNS N06230鎳基合金(jin)板管應用(yong)于首航100兆瓦塔式(shi)熔鹽(yan)項(xiang)目。
重要節點:
2016年3月,與首(shou)航節能簽署100兆瓦塔式熔鹽項目(mu)用(yong)N06625和UNS N06230合(he)金板材和管材合(he)同;
2018年3月,完合(he)同的制(zhi)造性能(neng)滿足要求;
2018年12月28日,國(guo)家首批示(shi)范電站首航節能(neng)(neng)敦煌(huang)100兆(zhao)瓦塔式太(tai)陽(yang)能(neng)(neng)熱發電項目一(yi)次并網成功(gong)。
圖(tu):首(shou)航敦煌(huang)10+100MW熔鹽塔式光熱電(dian)站
3、恒基能脈瓜州100兆瓦塔式熔鹽項目
2022年12月寶武特(te)冶成功承接了國(guo)內首(shou)(shou)個整(zheng)臺套吸熱器(qi)用超長(chang)薄壁管材的供貨合同(tong),實現了首(shou)(shou)次整(zheng)臺套進(jin)口替代。
重要節點:
2022年11月,與恒基能(neng)脈(mo)就塔(ta)式熔鹽(yan)項(xiang)目(mu)用N06625和UNS N06230合金管材(cai)進(jin)行技術交流;
2023年01月,恒基能脈指定哈鍋(guo)與(yu)寶武(wu)特(te)冶簽(qian)署N06625吸熱器(qi)超(chao)長薄壁管(guan)材制造(zao)合同;
2023年(nian)06月,已(yi)全部交付(fu)哈鍋。
4、首航高科三峽能源海西基地格爾木100兆瓦塔式熔鹽項目
2023年6月,寶武特冶成功承(cheng)接(jie)了國內第二個(ge)整(zheng)臺套吸熱器用超長(chang)(chang)薄壁(bi)管材的供貨(huo)合(he)同40噸,管材長(chang)(chang)度(du)突破19米。
2025年5月9日,成(cheng)功實現全系統投運(yun)(yun)發電,標志著我國光熱發電領域又一標志性(xing)工程順利投運(yun)(yun)。
5、首航高科若羌、精河、海泰項目
2024年2月,寶(bao)武特冶成功承接了首航(hang)高(gao)科若羌、精(jing)河、海泰項(xiang)目吸熱器彎頭部分用薄壁管材的(de)供(gong)貨合(he)同,目前已經交(jiao)付。
綜上,寶(bao)武特冶在光熱(re)吸(xi)熱(re)器用N06625鎳基(ji)合金(jin)超(chao)長(chang)薄(bo)壁管材(cai)研制中(zhong),形成了完(wan)備的(de)實驗室數據(ju)和工業化大(da)生產(chan)(chan)經(jing)驗,產(chan)(chan)品(pin)(pin)質量與國外同(tong)類(lei)產(chan)(chan)品(pin)(pin)相當。其產(chan)(chan)品(pin)(pin)是國內(nei)應用最早(zao)、最多且安(an)全服役時間最長(chang)的(de),所研制的(de)N06625鎳基(ji)合金(jin)超(chao)長(chang)薄(bo)壁管材(cai)質量穩定,完(wan)全可替代進口,為推動塔(ta)式熔鹽光熱(re)電站吸(xi)熱(re)器關鍵材(cai)料國產(chan)(chan)化做出了重要貢獻。