第一节 全球双相不锈钢项目 市场发展 及预测
一、全球双相不锈钢项目产业发展现状
在过去的30年间,全球不锈钢产量一直以平均超过5%的增长率增长。最近几年,世界不同地区的不锈钢产量有所差异,而亚洲地区不锈钢产量有惊人的增加。虽然不锈钢的开发不到100年,但不锈钢已经显示出是一种产量增长最快的金属原料,而最近几年其产量增长率甚至超过了塑料产量的增长率。不锈钢产量有如此高的增长率的驱动力在于它所具有的一些特点:耐腐蚀性和耐氧化性,具有较高的强度重量比,优良的轧制成形性、可焊接性能、低温韧性等。
在过去的10年,中国和印度的不锈钢消费量已分别超过20%和10%的平均增长速度。然而,上述两个国家人均不锈钢消费量分别仅有4.1kg和1.1kg,仍然非常低,这表明这两个国家的不锈钢消费量仍有很大的增长空间。最近一段时间,中国已经成为世界不锈钢 市场发展 的中心。中国不锈钢产能正在持续增加,而2010年中国不锈钢粗钢产量预计将接近1000万吨。中国和印度将是世界两个不锈钢产能大幅度增长的国家。由于中国正在大幅度扩建不锈钢产能,因此中国净进口不锈钢数量将会不断减少,从而导致许多不锈钢出口国不锈钢生产能力的利用率较低。
不同品种不锈钢的消费量不同国家不锈钢的消费领域有很大的差异,例如西方发达国家就与印度有较大不同。在西方发达国家,白色家电和器皿 行业 所用不锈钢占不锈钢总消费量的比例最高,达到37%,其次是加工工业为19%,运输业为15%,焊接钢管业为12%,建筑业为11%,其它 行业 为6%。而在印度,有高达75%的不锈钢用于白色家电和器皿,其次加工工业为12%,剩余 行业 的不锈钢消费量均不到10%。基于不锈钢的组织结构,不锈钢一般分为4类:铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢、双相不锈钢(铁素体+奥氏体)。
奥氏体不锈钢可以进一步细分为铬镍系不锈钢(AISI300系不锈钢)和铬锰系不锈钢(AISI200系不锈钢),它主要取决于添加的占主要地位的合金元素:镍和锰的数量。铬镍系不锈钢目前占世界不锈钢产量的三分之二。由于铬锰系不锈钢与铬镍系不锈钢一样也有同样的组织结构,在许多物理和力学性能方面类似,因此,在最近几年镍价居高不下的情况下,铬锰系不锈钢的产量也稳定增加。在过去的5年,铬锰系不锈钢的产量占不锈钢总产量的比例几乎翻番。而世界镍的供应量却没有与不锈钢产量同步增长。
世界镍矿的品位非常低,一般品位在1%至3%之间,而镍的精炼项目需要巨大的投资。尽管镍在不锈钢中起到奥氏体化元素的作用,但是作为在两个系列不锈钢中起主要作用的合金元素的价格却有巨大差异。因此,铬镍系不锈钢的价格紧随镍价的波动而发生变化。为此,不锈钢产业要健康发展和使不锈钢具有竞争力,就应该大力发展无镍和低镍铁素体不锈钢、铬锰奥氏体不锈钢和双相不锈钢。由于不锈钢除了具有强度高、可成形性好和焊接性能好的品质外,它还具有很好的耐腐蚀性,可以在许多腐蚀环境中使用。耐孔蚀指数可以作为一个耐腐蚀性度量指标。
添加氮和降低碳含量可以使双相不锈钢很容易地具有良好的可焊接性能。截至目前,基于其超级抗应力腐蚀裂纹性能,双相不锈钢的应用领域已经扩大到了油气工业、石化业、造纸业、海水淡化厂、污染控制设备等。在许多用途中,含有22%Cr、5%Ni和3%Mo的双相不锈钢2205已经替代了一些奥氏体系列不锈钢,如317L和较高镍含量的904L。
耐孔蚀指数超过40的超级双相不锈钢,如2507已经用于船舶、化工和石油 行业 等要求具有较高强度以及在极端恶劣环境中使用,如含有氯化物溶液的环境中使用。尽管其镍和钼的含量较低,但其耐腐蚀性能相当于含有5%至6%钼的高合金化的超级奥氏体不锈钢。基于其较高的屈服强度,双相不锈钢和超级双相不锈钢也可以大幅度降低使用的钢材重量。
在最近一些年,人们开发了若干节镍双相不锈钢。在该种双相不锈钢中,部分镍被锰和氮所替代。这类双相不锈钢包括用于油田和深海管线的含有20%Cr、16%Ni、5%Mn、002%C和013%N的19D(UNSS32001),以及用于海水淡化厂、造纸工业、大坝水闸和桥梁的含有21%Cr、15%Ni、5%Mn和022%N的LDX2101(UNSS32101)。其它低钼、无镍双相不锈钢包括可与昂贵的316相媲美的、具有超级强度、耐磨损和耐空蚀,同时具有降低重量的含有23%Cr、4%Ni的双相不锈钢。它广泛用于造纸工业以及海岸附近设备。
世界双相不锈钢材年产量
分析
二、全球双相不锈钢项目产业发展态势预测
1、化学品船
化学品船的波壁状液货舱也是利用双相不锈钢强度的典型之一。法国在上世纪70年代就已用不含氮的UR 50(00Cr21Ni7Mo3Cu)钢制造船舱,今天Industeel,Arcelor集团公司接到的订单中,要求用UR 45N(2205)钢的已超过70%。根据对不锈钢材料与运载货品相容性的深入 研究 及制钢公司的技术支持,UR 35N(2304)也将会有很好的发展前途。
2、建筑结构
桥梁与混凝土钢筋:
近年来,世界上约有十余座桥梁使用了双相不锈钢,多数是步行桥。如最早的英国的York桥和瑞典的Aparte桥都是使用了2205钢,近年来,挪威新建的桥和意大利的Rffolo桥,已使用了经济型2101钢。最近双相不锈钢也开始用于公路桥,尤其在那些对氯化物诱导腐蚀敏感的结构。
纽约的Brooklyn大桥使用了2205钢筋,该钢的高强度和较高的伸长率赋予了它优良的抗疲劳性能,寿命比普通钢筋高2倍以上,我国香港的昂船州大桥,使用约2000吨2205钢板制造乔塔上部的外表面结构,预计寿命120年免于维修。香港至深圳跨海湾长3.2公里的高速公路通道大桥,约有1250吨2205和316用作高速路钢筋。此外,武汉天兴州大桥为公、铁路两用斜拉桥,使用太钢产的2205 10~20 mm板20吨,切短,焊成角钢,用作衔接桥墩与斜拉钢筋的组件。
建筑设施:
西班牙巴塞罗那使用了500吨4 mm厚的2101建造了面粉储仓。美国将亚光表面加工的AL 2003薄板1500吨用于建造世界上最大的不锈钢屋顶(卡塔尔多哈国际机场屋顶),印度由Outokumpu公司提供了200吨表面电解抛光的2101双相不锈钢板,制成Φ25 mm、Φ38 mm、Φ50 mm三种规格20公里长的焊管,将用于孟买街道过街天桥的扶手。
3、深海油田
由于对油气需求的增长,驱动操作者去开采更深和更远的海底油田,快速增加了深海油井的使用。主采油平台实施了标准化的管道缆束的运转,以便从油井环形通路上提供水源、电源、减压以及井上通讯。此外,为了保证油的流动性,在许多深海回接管内要求注射化学药剂,为了增产,还要通过管道缆进行油井酸化。管道缆已成为海底开采系统的生命线。面临深海暴露环境,意味着需对管道缆提出高力学性能,抗内部和外部腐蚀,抗应力腐蚀破裂等的要求。深海管道缆首选材料应是超级和特超级双相不锈钢,但是由于价格和制造方面的问题,又开发出了镀锌的19D双相不锈钢(ZCLDSS),其管道缆的设计寿命为20年,目前已在推广应用。另外,经济型低镍AL2003钢于2006年也已用于东马来西亚油田深度超过1200mm的海底输油管线。加铜的Ferralium225-SD50双相不锈钢已成为7000m深海底放置设备和电缆的容器材料,而且被开发用作极精确地海底定位仪和可控深海声学释放应答器的压力外壳和承载部件(7000m深海相当700大气压,即2.5吨载荷)。瑞典Sandvik新开发的SAF 2906和SAF 3207特超级双相不锈钢更具有超高强度和耐蚀性,最高工作温度分别达到60到90℃。
4、烟气脱硫(FGD)
FGD系统用来消除燃煤电厂烟气中的SO2,减少向大气中的排放,防止酸雨。预测显示2020年以前全球三分之二燃煤电厂都将安排FGD装置。目前湿法FGD装置占优势,主要是利用石灰石泥浆在吸收塔中中和并清洗废气,在该装置入口处,高温废气形成了高浓度的高温硫酸,需要用高钼的镍基耐蚀合金,但与石灰泥浆反应后升高了pH值,降低了温度。在55℃,pH值>6,Cl-浓度30000 ppm以下就可以选用2205钢,比317LMN效果好。Cl-浓度再高,pH值再低也可以选用超级双相不锈钢。加拿大Coleson Cove电厂是北美第一个在吸收塔的顶部采用360吨2205双相不锈钢的。中国大多数是燃煤电厂,大量的FGD系统上马必将开辟双相不锈钢新的市场。
最近德国开发的1.4475耐磨耐蚀双相不锈钢GX150GrNiMoCuN41-6-2 利用其占体积25%~30%的网状高铬碳化物组成三相结构,提高了耐磨损腐蚀性能。在Niederauβem电厂用于制造FGD再循环过滤泵的叶轮,在固体颗粒量高达25%,pH值>4,氯化物含量5.5%的条件下,使用效果很好。
第二节 主要国家地区双相不锈钢项目产业发展及预测
1、经济型双相不锈钢
国外开发的较成熟的新钢种有三种:一种由美国Armco Nitronic公司开发并已纳入ASTM A 240/A 240 M钢板标注,牌号为UNS S32001,企业代号为19 D,是一种不易产生σ相的新钢种,已用于深海管道缆和汽车框架等。另一种2002年由芬兰Outokumpu公司开发,企业牌号为LDX 2101,2006年已纳入美国标准,牌号为UNS S32101,可以制造工艺设备用于中等腐蚀环境,如造纸厂的白液罐等,潜在用途很广。近年来尤其重视开发用于基础结构的钢种,并已成功用于桥梁等的建设。此二钢种都是以Mn、N代Ni,降低Ni、Cr含量,其耐蚀性与304L相当,因不含Mo,故价格便宜,但不宜用于临海的结构,第三种是由美国Allegheny技术公司开发的AL 2003钢,已纳入美国标准,牌号为UNS S32003,它的含镍量为3.5%,比前两种钢高,并含有1.7%Mo,可用于深度达1 200 m的海底输送无硫或轻度含硫油气的高压管道系统。
结合国内资源情况,认为这类钢具有开发价值,国内需要在中等腐蚀环境中有较广泛的使用前途的经济型双相钢种,目前正在进行类似LDX 2101钢的开发,需要进行成分的优化及焊接工艺和性能的深入 研究 。
2、超级和特超级双相不锈钢
瑞典开发的SAF 2507钢时超级双相不锈钢中应用最广泛的钢种,已纳入多国的标准,它的相平衡较好,在同类钢种中更易于掌握生产工艺,尤其在高氯化物的环境中具有优异的耐局部腐蚀性能,常用于海水热交换器、海底油田的管道缆、海水淡化、烟气脱硫等装置。英国开发了含W和Cu的Zeron 100钢,利用它良好的耐磨损腐蚀性能早已成功地用于海水喷射泵、提升泵等。从技术观点来看:海上工业是使用超级双相不锈钢最有意义的地方,但是为了适应目前改善的油气回采方法的井口控制系统对最高耐腐蚀性的要求以及深海海底临时管道和管道缆的需求,已有的钢种在强度和耐蚀性上已显不足,瑞典Sandvik公司新设计了系列特超级双相不锈钢SAF 2906、SAF 2707HD、SAF3207HD等具有强度达到1000 MPa的超高强度和优异耐蚀性的钢种。
同时美国Langley Alloys公司开发的控制硫含量达0.001%,加铜的Ferralium 225-SD50钢,不仅提高了其在海水中耐点蚀和缝隙腐蚀性能,其强度也较其他超级双相不锈钢高出10%。
此外,近期针对特殊用途开发的还有用于Stamicarbon尿素汽提塔的含29%Cr,0.4%N的SAFUREX新钢种,可替代2RE69奥氏体钢。为处理氯化物食品槽,日本也开发了含 2%W的NAR-DP-3W钢,以及抗蚀性、力学性能、成型性和焊接性更好的DP28WTM钢。
第三节 主要国外生产企业及其产品概述
一、主要厂商介绍
1、新日本制铁公司
新日本制铁公司日本跨国公司。日本最大的钢铁公司,也是世界大型钢铁公司,总公司在东京。新日本制铁公司前身是于1897年建成的官营八幡制铁所。它不仅可以说是新日铁的发祥地,还可以说是日本钢铁工业的发祥地。1934 年2月由官营的八幡制铁所和民间的轮西制铁、釜石矿山、富士制铁、东洋制铁、三菱制铁、九州制铁6家合并组成。1950年,分成八幡制铁、富士制铁两家钢铁公司和日铁轮船公司及播磨耐火砖公司。1970年3月,八幡、富士两家公司合并,诞生了新日本钢铁公司,简称新日铁,至此该公司成了世界上最大的钢铁公司。
新日本制铁公司的产品包括:钢轨、工型钢、圆钢、冷轧钢板、热轧钢板、镀锡板、镀锌板、各种钢管、合金钢 、不锈钢、铣铁、各种钢坯、化学制品、炼铁用成套设备,各种产业机械。此外,设有一个工程事业部,专门为国外钢铁企业提供技术资料,开展帮助设计、建设和改造钢铁企业的业务。产品除供应国内外 ,向世界100多个国家出口 。在海外建立了数十家子公司,参与了中国宝山钢铁总厂的建设。
新日本制铁公司以多层次、综合的业务和广泛的知识为基础,新日铁公司一直致力于为顾客提供高质量的产品,促进日本的工业和经济发展。
在公司钢铁生产业务方面,新日铁公司已经发展了先进的加工程序,能够大幅度地提供生产率和生产量,降低能源消耗。通过采用先进的技术知识,新日铁公司仍然在发展一系列的艺术级的产品。这些成功之处已经将新日铁公司推到了世界顶级公司的位置。
除了钢铁制造之外,新日铁公司也在发展其他的业务领域,这些领域包括工程、城市 规划 、不含铁金属、化学工业、电子、信息系统。
2、美国冶联科技集团
美国冶联科技集团是一家以生产、销售特种金属材料为核心业务的跨国公司,年销售额逾28亿美元,是世界上最大的特种金属材料公司之一。由于该集团公司拥有各种系统的从熔炼到板、棒、丝、带、管、锻件和型材的冶炼与锻轧设备,因此能生产最广泛的变形合金种类,如:不锈钢、高强钢、铁-镍基耐蚀合金、镍基耐蚀合金、镍-钴基耐热合金、锆及锆合金、钛及钛合金、铌合金、钽合金等数十种合金材料,具有强大的加工板、棒、丝、带、管、锻件和型材等产品的能力。
其下属子公司华昌为全世界最大的锆及锆合金生产商,锆702、705为其专利产品。锆702是未合金化的锆合金,锆705是在702的基础上添加2.0-3.0%的铌。锆和氧有很强的亲和力,在室温下就能和空气里的氧起反应,生成附着力很强的致密氧化膜。该氧化膜保护基体金属免受化学和机械破坏,可抵抗某些高腐蚀环境包括无机酸(如盐酸、硫酸、硝酸等)、碱、大部分有机酸(如醋酸、甲酸等),各种盐溶液和熔融碱的腐蚀。
锆在所有浓度、温度直至高于沸点的盐酸中均有优异的耐腐蚀性,不易发生缝隙腐蚀、点腐蚀和应力腐蚀。
锆在硫酸中可耐到沸点,并高于沸点,浓度达70%。当浓度低于65%时,硫酸中的少量氧化性离子不会影响锆的耐腐蚀性,当硫酸浓度低于40%时,锆允许大量的氧化性离子存在。锆在含氧化离子的150℃,90%的硝酸中,在含氧化性离子和氯离子的200℃,30-70%的硝酸中均具有很好的耐腐蚀性。
主要产品:超级不锈钢、高强钢、铁-镍基耐蚀合金、镍基耐蚀合金、镍-钴基耐热合金、锆及锆合金、钛及钛合金、铌合金、钽合金等数十种合金材料
3、德国蒂森克虏伯集团
德国蒂森克虏伯集团是目前德国最大的钢铁集团公司,集钢铁,机械制造,汽车技术及贸易于一体,年销售额380亿欧元。其中钢铁销售占30%。该集团年产普钢1500万多吨,不锈钢170万多吨,镍基合金5万多吨。产量居全球前列。
蒂森克虏伯VDM是德国蒂森克虏伯集团内专业生产镍合金的全资子公司。作为世界知名金属材料制造商,一百多年来克虏伯VDM一直致力于高性能镍基合金的生产与研制。其镍基合金年销售额达7亿多欧元,年产量达5万多吨,应用范围涉及石油化工,海洋工程,航空航天,能源,环境保护,汽车工业及电子工业等领域。其合金品种多达270多种,如:纯镍(200,201,205等)哈氏合金B-2,B-4?33,59,C-276,C-4,G-3,蒙耐尔合金400及K-500,高级奥氏体不锈钢(926,31,合金825等)高温高强合金(合金800?800H?600?601,602CA等),铜镍合金(CuNi70/30,CuNi90/10)等。供应形式有板材,带材棒材,丝材,管材,锻材及焊接用材等。可按ASTM,ASME,DIN等国际通用标准进行生产,产品质量完全符合标准要求。
蒂森克虏伯VDM在烟气脱硫(FGD)方面取得了丰富的工程经验,不仅生产专业的合金,而且其冷轧镍基合金钢板宽幅可达2.5米,长度可达8米,厚度可以做到1.2-3mm,为全世界最大板宽。其热轧板厚度4-70mm,宽达3000mm,长达8200mm。宽板有利于减少焊缝,降低成本。还可根据FGD系统对不同部位的防蚀和承重要求,为用户提供不同合金及不同厚度的压接复合合金,可大大地降低FGD设备的生产和维护成本。
由于蒂森克虏伯VDM是专业化规模生产,其生产规模大,板幅大,相应生产成本低,因此其产品价格在国际市场上具有很大的竞争优势。
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