15核电及大型汽轮发电机用不锈钢护环技术发展现

发布时间:2013-10-07
一、护环产品简要介绍及国产化应用现状
    “护环”产品主要应用于大型超临界、超超临界火电站、核电站、大吨位舰艇燃机及特殊用途军品泵装备,是整个发电站中质量要求最高、最重要的关键性零件。由于其需长期在腐蚀性环境中高速旋转,因此要求护环具有高强度、高韧性、良好的抗应力腐蚀能力和几乎零缺陷的内部质量。
    过去几十年来,由于国内制造能力尤其是生产技术的缺乏,同时,由于其成本仅占发电机组的1%左右,国内制造厂开发积极性及使用单位国产化应用动力均不足,国产化研发及推广应用进程极其缓慢,致使我国核电及大型汽轮发电机用不锈钢护环几十年来一直依靠进口。目前,300MW级护环进口率仍达90%,600MW及以上火电站、核电站及舰艇燃机用护环仍全部进口。出口国主要为日本、德国。
二、我国护环生产技术发展历程、现状及成熟度
    我国护环试制始于1958年,至今已有约60年的历史。自“七五”以来,在国家相关部委的支持下,国内先后有一重、二重、上重、沈重、太重及太原科技大学等制造厂和科研院校进行过国产化研发工作,但由于技术含量极高、国外厂家技术封锁极严、国内生产厂家研发积极性和使用单位国产化应用动力不足,故多以失败告终,到90年代中期,仅试制了不足10件300MW护环,其后至2007年期间国内基本上处于研制停止状态。90年代中期试制的300MW护环虽质量与国外相比有较大差距,但应用于山东石横电厂和天津杨柳青电厂至今已稳定运行近20年。
    2002年起,国内两大护环专业生产厂家德阳万鑫电站产品开发有限公司和沈阳重型机械锻造厂在中小型护环成熟生产基础上,开始加大力度研发大型不锈钢护环,并取得突破性进展。
    2007年,首次攻克了300MW护环生产关键技术,制造的300MW级火电护环产品经四川省经济和信息化委员会组织国内权威专家、教授及用户单位联合鉴定认为,产品质量达到国际同类产品水平,可以替代进口。产品成功应用于扬子江发电站、阳江核电站等电厂;
    2011-2013年期间,上海电机厂针对性地对国产300MW护环质量稳定性进行了评审,德阳万鑫电站产品开发有限公司先后分3批提供了10件300MW护环,各项性能指标不仅完全符合标准要求,并且较多指标大大优于标准要求,国产护环质量已全面稳定,上电对此予以了肯定。
    2013年,东方电机厂对国产150-350MW护环质量稳定性进行了评审,德阳万鑫电站产品开发有限公司先后分3批提供了12件150-350MW护环,东电评审认为,冲击性能和晶粒度优于进口护环,残余应力虽符合标准要求,但与国外产品相比仍有一定差距,其他性能指标与进口护环相当,总体质量稳定,具备批量供货条件。
    2012年,由西宁特钢、东北大学、北京钢铁研究总院、哈尔滨电机厂有限公司、德阳万鑫电站产品开发有限公司和无锡透平叶片厂联合开展“十二五”“国家高技术研究发展计划(863计划)课题任务”“ 先进超超临界火电机组关键叶片和护环钢开发”产品成套技术研究,超超临界火电机组用600-1000MW护环为项目主要产品目标;
    2012年,德阳万鑫电站产品开发有限公司、东北大学、哈尔滨电机厂有限公司共同国内首次成功研制出2件1000MW级护环样品。经四川省经济和信息化委员会组织国内权威专家、教授及用户单位联合鉴定认为,产品质量达到国际同类产品先进水平;
    2012年,德阳万鑫电站产品开发有限公司通过国军标质量管理体系认证和保密认证,迈进军品护环生产行列,并成功生产数十件军品特殊用途泵用护环;
    2013年,德阳万鑫电站产品开发有限公司、东北大学、哈尔滨电机厂有限公司共同国内首次成功研制出2件600MW级护环样品,产品质量达到国际同类产品先进水平,目前仍在作进一步的安全应用性全面解剖试验评价。
    2013年,德阳万鑫电站产品开发有限公司生产的600MW级护环产品出口印度国家电力公司(BHEL);
    2007-2013年期间,德阳万鑫电站产品开发有限公司和沈阳重型机械锻造厂不断优化护环产品生产技术,取得了多项国家发明专利,并各自投入了1条300-1000MW护环专业 生产线,形成了年产550件300-1000MW不锈钢护环稳定批量制造能力。
    目前我国大型护环生产技术已走向成熟、稳定,制造能力已足以满足国内需求。300MW级护环已广泛应用于上电、东电、哈电、北重电、生建及南汽等厂家制造的发电机组中。
三、国产化推广应用中存在的问题及战略思考
    如上所述,几年来国内企业生产的300 MW及以下级电站“护环”锻件及其他特殊用途“护环”锻件,先后在包括国内三大发电设备制造集团在内的十多家发电设备制造厂得到应用,600 MW级“护环”出口国外,打破了大型不锈钢“护环”锻件30多年来完全依赖进口的局面,社会效益显著,并迫使日本、德国大幅降价,给国内发电设备制造厂和电力企业带来了明显的经济效益。
    但是,可能由于长期进口的惯性,或者不了解国内生产技术发展现状,国产“护环”的应用却明显不足。目前,300MW“护环”锻件进口率仍达约90%,600-1000MW火电站、核电站及舰艇燃机用护环仍100%进口。这对实现伟大“中国梦”、对重要战略性产品的国产化应用、保障国家能源设备供应安全、促进民族工业的发展和国家科技进步都极其不利。
    多年来,国内在较多大中型发电设备采购标书或合同中对“护环”锻件“指定进口”,固然是为了设备的安全运行,但客观上削弱了国产化科研成果的推广应用,影响了国内生产厂家国产化开发的积极性,导致国内企业虽然能够高品质、批量化、稳定化生产,甚至产品出口国外,但却在国内得不到应用的局面。
    “替代进口”与“出口导向”是改革开放以来国家长期奉行的两大重要的战略决策,但目前国内所需的600-1000 MW级“护环”100%“指定进口”,而国产600 MW级“护环”却已向国外出口,对这种局面各行各业都需要认真思考!
    大型发电设备的国产化是关系国家经济持续发展、关系国家战略安全的重要保障。但要真正地实现设备的国产化,一是设备的自主设计,二是设备中的关键铸锻件国产化并推广应用,缺一不可。“替代进口”关键铸锻件的核心制造技术通常掌握在少数发达国家手中,技术含量高,国外技术封锁严、研发及生产周期长,如果对科研开发重视不够,或者对“替代进口”铸锻件推广应用不力,或者对“替代进口”铸锻件生产厂家扶持力度不足,往往都会形成虽然解决了设计问题,但关键铸锻件仍需长期、大量进口的局面。表面上大型发电设备国产化了,但关键零部件生产技术仍由国外垄断,如果一旦发生冲突,关键铸锻件的进口停止了,这时才来作国产化开发工作,可能为时已晚。
    由于“指定进口”的长期、大量存在,国内生产厂家市场占有率极低,加之国外政府采取低息、货币贬值等政策,国外实力厂家采取包括倾销等经济手段打压国内生产厂家,前期巨大的研发和设备投入使得国内仅有的少数厂家面临生存危机,如果被迫转产或倒闭,中国将重新回到无国产同类产品与国外企业竞争的境地,日本、德国厂家又可以在中国大地上为所欲为了!价格垄断将重新抬升,我国护环工业将继续受制于他国。更严重的是,一旦发生冲突,国内火电站、核电站、军舰燃机及特殊用途军品泵装备将面临较长时间无“护环”产品供应的局面!这已经不是国内企业与日本、德国企业之间的竞争行为,而是关系到国家安危的战略问题,已到了非重视不可的程度了。
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