核电用钢的发展前景-宝钢

核电用钢的发展前景宝钢集团有限公司2011年9月7日汇报内容1.核电用钢及其特点2.宝钢核电用钢开发和应用进展3.不同堆型核电站用钢需求及其发展前景4.结束语1.1核电站用钢分类•核电站用钢–核岛用钢–常规岛用钢–厂房及其它部分用钢•核电站用钢特殊性主要体现在核岛用钢（包括部分常规岛用钢）。•目前大家关注的核电用钢通常指核岛设备用钢。1、核电用钢及其特点CondenserGeneratorRodsReactorVesselSteamGenerator汽轮机Control发电机1.2核电站核岛和常规岛内主要设备1.3核岛内主要设备用钢•按核岛内主设备分类，核电用钢可按材质、形状、规格、加工工艺等进行细分。–材质：包括碳钢、低合金钢、不锈钢、特殊钢、部分镍基、钛、锆合金等–形状：板、管、带、棒、丝、带、锻件等–规格：厚度、宽度、单重等差别明显1.4核电用钢的特点•核电用钢的特点–高质量要求–多品种需求–小批量生产•决定了核岛设备用钢研发、试制（评价）、批量生产、钢材价格、设备安装、调试、服役不同阶段明显的不同特点。–反应堆压力容器（RPV）----1级–稳压器（PR）----1级–蒸汽发生器（SG）----1级–蓄势器（ACC）----2级–硼注射器----2级核岛稳压器2、宝钢核电用钢开发和应用进展2.1宝钢核电用钢生产单元2.2宝钢核电用钢的质保体系建设2.3宝钢典型核电用钢的开发和应用情况2.1宝钢核电用钢生产单元宝钢1985年9月25日投产以来，经过多年不断地扩建、联合、并购，关键设备改造和新产线的建设，形成了碳钢、不锈钢、特殊钢三大产品体系。宝钢核电用产品包括碳钢、不锈钢、镍基合金、钴基合金、钛及其钛合金以及配套焊接材料。产品覆盖板、管、棒、丝、带、锻件等形态。核电用钢涉及的材质品种、规格、形状多。宝钢的产品种类和产品形态特点，具备了核电关键设备所需多数材质和形状开发和生产硬件基础。宝钢早在建设秦山核电站时，就开发和生产了堆内构件用材料，以及部分结构材料。2006年后，宝钢根据国家核电发展需求，将核电用钢作为公司战略重点产品之一，制定了相应的发展规划，有效地促进了核电用钢的开发和生产。为实现核电关键设备用钢的国产化，宝钢相继新建和更新了直属厂部、不锈钢、特钢的关键生产设备，如大型真空感应炉、快锻和径锻机、热挤压机等关键设备以及高合金棒线材、宽厚板和合金板带等产线。生产符合核安全Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级要求的核电用钢，并用于制造堆内构件、控制棒驱动机构、燃料组件、安全壳、稳压器、蒸发器等关键核电设备，宝钢已成为国内核电用钢的重要供应商。以核电用碳钢和低合金钢宽厚板为例，2009年生产供应总量达到1万吨，2010年年供应总量达到2.3万吨。2.2宝钢核电用钢质保体系1995年通过英国BSI公司的质量管理体系（ISO9001）认证；1998年通过华夏认证公司环境管理体系（ISO14001）认证；2004年通过英国BSI公司质量、环境和职业健康安全管理（OHSAS18001）体系一体化认证；2005年通过中启质量体系认证中心测量管理体系认证；2007年按照ASMENCA3800的要求建立了完备的核电质保体系；2009年获得国家核安全局颁发的《中华人民共和国民用核安全机械设备制造许可证》（核安全二级、三级不锈钢无缝管）2010年8月，宝钢控股的宝银特种钢管股份有限公司也获得了U型管生产线的生产许可按照核电质保要求，宝钢建立了覆盖相关生产单元的核质保体系，制订了核质保大纲和相应的体系文件，建立了相应的制度，并定期组织核电法规、质保大纲的专项培训以及内部监查活动，持续改进核电质量管理体系，以保障体系有效运行。宝钢通过核电设备制造商的合格供应商评审，取得国内主要核电设备制造企业的供应商资格。核电用钢碳钢和低合金钢主要牌号和用途设备部件代表钢种代表用户安全壳SA738Gr.B山东核电蒸发器部件S235J0、S275J2、18MND5、SA-516G西核、上核、东电(广州)、哈秦稳压器部件ASTMA588MGr.B、16MND5西核安注箱部件SA533TP.BCL.1大连爆炸硼注箱部件20HR、20MnHR东方锅炉汽水分离器部件SA516GR70、SA387Gr.12Cl.2上海电气、东电(广州)、东方汽轮机、神州封头发电机部件Q235B、Q345R、B780CF哈尔滨电机厂、东方电机汽轮机、辅机部件SA516GR70、Q245R、12Cr2Mo1R、P265GH、16Mo3上海电气、东方汽轮机换热器部件20HR-B、20MnHR-BR西核、兰州兰石柴油机储油罐20HR-B、Q235B上海电站辅机、上海森松预埋件20HR-B、Q245R(N)中核工业二三建设、中核动力设备2.3宝钢典型核电用钢的开发和应用情况设备堆型堆内构件安注箱蒸发器覆面板高压加热器二代半Z2CN19-10（N）◇Z2CN19-10（N）◇Z10C13▼304L●TP439◇三代AP1000304L◇304L●405◇2101◇TP439◇EPR1600Z2CN19-10（N）◇Z2CN19-10（N）●Z10C13▼304L●TP439◇●表示已经批量供货；▼表示已经试制成功，待下游用户评价；◇表示正在研发状态；宝钢供应的核级不锈钢板材产品2.3宝钢目前生产的核电用钢主要牌号和用途2.3几个典型核电用钢的开发和应用情况核电站蒸发器用Inconel690合金管材核电用不锈钢AP-1000核电站安全壳所用的SA738GrB钢板核一级容器用SA533B（16MND5、18MND5）钢板高温气冷堆堆内构件用12Cr2Mo1R钢板热挤压挤压荒管热挤压坯料热挤压后荒管内外表面挤压荒管喷丸后表面外抛内磨后的热挤压管2.3.1蒸发器用Inconel690合金管材7大重大工艺技术难点50余项关键工艺技术工序控制点全流程工艺贯通及制造能力的集成2009年7月6000吨热挤压机建成投产2009年9月U型管产线建成投产2009年12月成功试制187支全尺寸690U型样管2010年5月完成690热挤压管及成品U型管模拟件试制，并通过国家核安全局的评审2010年6月获得国家核安全局颁发的核一级热挤压管制造许可证2010年8月获得国家核安全局颁发的核一级U型管制造许可证2.3.1蒸发器用Inconel690合金管材2010年12月26日下午，由宝钢自主研制的核电蒸汽发生器用690U型管首批产品发货出厂，将用于广西防城港核电1号机组。这标志着我国核电用690U型管国产化生产迈出了坚实一步，宝钢成为目前世界上第四家、国内唯一一家可以提供钢管领域的“皇冠上的明珠”——核电蒸汽发生器用690合金U型管的企业。2.3.1蒸发器用Inconel690合金管材核电热轧板钢种涉及法国牌号Z2CND17-12、Z2CND18-12N、Z2CN18-10、Z2CN19-10(N)和国标牌号00Cr17Ni14Mo2、00Cr19Ni10、022Cr19Ni10、0Cr18Ni9以及美国牌号304、304L、316L等；近年主要工作进展2006年，宝钢为上海电气提供国内第一张核级不锈钢板；2007～2008年，宝钢核级不锈钢板材实现小批量接单，两年累计供货700t；2009年，宝钢相继开发了Z2CN19-10（N）、Z2CND18-12（N）等核级板材，初步形成了品种系列化，当年累计供货2300t；2010年，宝钢对核级产品的规格和品种进一步拓展，并实现在核岛关键装备供货业绩，当年累计供货5000t；2011年，受福岛核电事件影响，订单有所减少，宝钢仍在进行核级产品的规格拓展和新品开发；宝钢不锈钢板材开发进程2.3.2核电用不锈钢核电用控氮不锈钢厚板2009年开发成功Z2CN19-10（N）、Z2CND18-12（N）等控氮不锈钢中厚板，可供最大单重为7吨，产品用于台山项目泄压箱和疏水箱；2010年将Z2CN19-10（N）规格拓展至最大单重15吨，最大厚度100mm，累计生产600余吨，产品用于第三代核电机组EPR1600安注箱系统。2.3.2核电用不锈钢核级316L高精度薄壁包壳管研制完成了钢管加工（穿孔、冷轧、热处理等）和性能测试，试验的钢管性能达到了项目要求，今年将完成项目验收；百万千瓦级核电机组控制棒驱动机构设备关键部件国产化自主研制密封壳、行程套管用Z2CN19-10NS不锈钢锻件研制、驱动杆用X12Cr13马氏体不锈钢管研制；可拆接头用X12CrNi13马氏体不锈钢研制；套管用Z2CN18-10不锈钢管研制工作，2.3.2核电用不锈钢2.3.3AP-1000核电站安全壳用SA738Gr.B钢板我国从美国西屋引进的AP-1000核电站安全壳，内层采用钢制容器，设计选材为SA738Gr.B高强度调质钢板。每个安全壳的重量超过4000吨。安全壳设备闸门等也选用SA738Gr.B高强度调质钢板。2006年开发成功SA738Gr.B钢板。2007年底，按照ASME标准的要求，建立了核电生产质保体系。2008年初开始，按照美国西屋的AP-1000核电站安全壳用钢采购技术规格书要求，陆续生产了厚度10～104mm的SA738Gr.B钢板。2.3.3AP-1000核电站安全壳用SA738Gr.B钢板目前，宝钢已经完成了三门和海阳核电站用SA738Gr.B钢板的生产，总交货量达到16000多吨。宝钢与上海大西洋焊接材料有限公司等焊接材料生产企业合作，完成SA738Gr.B钢板配套的焊条和气体保护焊丝的开发和生产，并在工程上实现应用。2010年，我国通过引进和消化，上海核工程有限公司已经从设计上完成了AP-1000安全壳用SA738Gr.B钢设计和采购技术条件的转化。宝钢与其配合，提供钢板进行相关试验，为设计和工程积累必要数据，完成CAP-1000和1400技术条件自主设计。2.3.3AP-1000核电站安全壳用SA738Gr.B钢板2.3.4核容器用SA533Ty.B（16MND5、18MND5）钢板目前，国内按照法国标准设计和建设的二代加CPR1000、第三代ERP核电站，其稳压器等容器主要用16MND5、18MND5钢板。按照ASME标准设计和建造的第三代AP-1000、消化吸收后设计的CAP-1400核电站安注箱等、20万千瓦高温气冷堆核电站所用的压力容器采用SA533Ty.B钢板。2008年底宝钢工业试制出76mm、112mm、130mm三个典型厚度SA533Ty.B（16MND5、18MND5）钢板，既满足法国RCC-M标准要求，也可满足ASMESA533Ty.B标准要求，可用于稳压器、硼注箱等核岛容器制造。经西安核设备、上海电气等单位的评价和试验，完全满足稳压器用钢技术条件和制造要求。2010年，宝钢与中国核动力设计研究院合作，按照RCC-MM140要求，开展稳压器用16MND5钢板的工厂评定，证明宝钢生产工艺满足稳压器用钢板的要求。宝钢根据国内核电企业的制造要求，已批量生产10~136mm厚16MND5、18MND5钢板。2.3.4核容器用SA533Ty.B（16MND5、18MND5）钢板1-停堆小球罐；2-顶部石墨层；3-堆芯容器；4-侧向石墨层；5-活性区；6-侧向碳砖层；7-控制棒孔道；8-底部石墨反射层；9-石墨键、销；10-底部碳砖层；11-压力容器支撑座；12-反应堆压力容器；13-冷氦气孔道；14-热氦气孔道；15-顶部碳砖层；16-堆内构件压紧钢板堆内构件采用12Cr2Mo1R。2.3.5高温气冷堆堆内构件用12Cr2Mo1R钢板HTR-PM高温气冷堆的堆内构件采用750吨40～135mm厚12Cr2Mo1R钢板。按钢板采购技术要求，宝钢在5米厚板产线上生产该批钢板。达到要求。上海第一机床厂已经开始制造相关设备和部件。2.3.5高温气冷堆堆内构件用12Cr2Mo1R钢板3.1.1我国核电站类型目前国内建设的商业核电站机组主要有：CPR-1000(中