能源石化行業發展對鋼材產品的開發需求

日期:2018年3月19日 11:38

石油化工行業是我國國民經濟的基礎,在促進國民經濟和社會發展中具有重要地位和作用。根據我國能源戰略具體部署,我國石化工業將得到進一步發展,除原油供應持續增長外,還將大力發展天然氣工業,大幅提高天然氣消耗在我國能源消耗中的比重。

石化行業的快速發展為冶金工業提供了快速發展的空間。石化行業用鋼集中在專用設備制造、油氣開采和儲運建設方面,對所需鋼材要求較高,主要以特鋼為主。目前國內大部分石化行業用鋼使用需求基本可以得到滿足,但是某些有特殊要求的油井管產品及鉆井平臺關鍵部位用鋼仍需依賴進口。

能源石化行業現狀及發展趨勢

能源石化行業現狀。我國石油、天然氣占能源消費總量的比重分別為19.1%5.9%2017年),占比較小。石油、天然氣人均儲量分別相當于世界平均水平的6.1%7.9%,石油年產量僅能維持在2億噸。2013年我國石油和天然氣對外依存度分別達到58.1%31.6%

截止到2017年,我國已查明石油資源儲量(剩余技術可采儲量)47.6億噸,天然氣為4.96萬億立方米。中國陸上頁巖氣地質資源潛力和可采資源潛力分別為134萬億立方米、25萬億立方米(不含青藏區)。

近年來我國石化行業產品結構進一步改善,基地化格局基本形成,技術裝備取得突破。目前存在的問題主要有:

1.常規化石能源可持續供應能力不足,對外依存度高。常規天然氣新增產量僅能滿足新增需求的30%左右。

2.產業布局不盡合理,安全環保隱患突出。我國石化產業存在區域布局分散,一體化、規模化、集約化水平偏低,產業內容雷同、特色不突出等問題。

3.高端產品比重偏低,技術創新能力不強。目前我國石化化工產品仍以中低端和通用品種為主,高端產品短缺。

能源石化行業發展趨勢。主要發展趨勢如下:

1.油氣勘探開發將深化東(中)部、發展西部、加快海域開發,減少石油的對外依存度,提高天然氣所占比重。到2015年,石油對外依存度控制在61%以內,天然氣占一次能源消費比重提高到7.5%,煤炭消費比重降低到65%左右。

2.石化行業是國家推進節能減排工作的重點領域:石化行業既是能源生產行業,也是能源消費大戶。隨著能源供應日趨緊張,環保法規越來越嚴格,排放要求越來越高,傳統石油化工產業的發展空間將受到更大的限制。

3.石化行業進入產業轉型的關鍵時期:為了適應相關工業升級對化工產品提出的更高需求、國內外市場競爭格局變化、社會和自然環境發展的要求,全行業結構調整將進一步加快,行業內部結構特征也將相應發生變化,主要體現在傳統產業比重下降,高端和新型產業得到較快發展。

4.優化布局結構,成品油“北油南運”狀況得到改善。隨著長三角、珠三角、環渤海地區三大石化產業區集聚度的進一步提高,未來將形成342000萬噸級煉油及3200萬噸級乙烯生產基地;配合國家油氣戰略通道建設,完善東北、西北、西南石化產業布局。

能源石化用鋼發展趨勢

石化行業用鋼發展趨勢:耐高溫性、高抗硫腐蝕、低溫性能、鋼管規格大型化、使用部位個性化、幾何尺寸精確化和鋼管管坯熔煉成分純凈化。

油井管。油井管國產化率已在90%以上,并且形成了高強度、高抗擠、抗腐蝕及特殊螺紋接頭等高性能非API油井管系列。僅特殊鋼級(如P110)和特殊絲扣石油專用管材還存在一定質量問題,不能完全達到要求。預計未來幾年油井管需求量將增長至400萬—500萬噸。

近幾年來越來越多的項目需要檔次更高的雙相不銹鋼、高溫合金,而鎳基合金就是其中的代表性鋼種之一。大量含CrNiMoNi基合金材料應用到油套管中。另外,國外焊管在油井管中的比例已經達到40%,而我國不到10%。建議提高特殊鋼級(如P110)和特殊絲扣石油專用管材質量。大力開發雙相不銹鋼、高溫合金。

管線鋼。高性能管線鋼需求特點:在高寒、深海、地震和地質災害等惡劣環境下建設長距離、高壓、大流量輸氣管道。我國已具備了X52X120管線鋼的生產能力。隨著研究開發的進一步深入,X100管線鋼有望在未來的天然氣管道項目中得到廣泛應用,性能更加趨于穩定。建議著手開發在高寒、深海、地震和地質災害等惡劣環境下應用的管線鋼。

石化設備用鋼。預計我國未來石化設備用鋼增長率為10%。石化設備發展要求開發許多特殊材料,如加氫反應器的Cr-Mo-V鋼、高強度鋼管、PTA反應器的換熱器用鈦復合材料、低碳和超低碳不銹鋼材料、低溫乙烯球罐的低溫09Mn2VDR9Ni高強度鋼、大型儲罐的WH610鋼、抗滲碳性管爐和HP-40高耐熱爐管材料等。建議在許多特殊材料上加大研究,如加氫反應器的Cr-Mo-V鋼、高強度鋼管和PTA換熱器用鈦復合材料等。

儲罐用鋼。大型油儲罐要求:高強度、有害雜質(SP)含量低、良好的可焊性和低焊接裂紋敏感性,在高能量密度焊接(100kJ/cm)條件下,焊接熱影響區晶粒不過分長大,施焊后仍保持良好的強韌性。

油船貨油艙用鋼。IMO(國際海事組織)規范要求貨油艙下底板(10%NaClpH=0.85)腐蝕速率小于1毫米/年;貨油艙上頂板(H2S+SO2+O2)腐蝕速率小于2毫米/25年。經測試,國產常規船板下底板腐蝕速率一般3-6毫米/年,與IMO規范要求還有較大差距。

油船壓載艙用鋼。壓載艙用鋼要求特殊涂裝,進行防腐處理。日本正考慮取代PSPC涂層。

油氣儲運用低溫鋼。LNGLEGLPG等船用材料為Ni系低溫鋼,其中LNGLEG船多用9Ni5Ni鋼,冷藏式LPG儲罐多采用2.25%Ni鋼或調質型鋁鎮靜鋼(Si-Mn系)等低溫鋼制造。液化乙烯(液化溫度:-104℃)儲罐最初采用低溫用調質型高強度鋼制造,后來采用3.5%Ni鋼,最低使用溫度為-110℃。液化天然氣(LNG)儲罐用得最多的低溫材料是9Ni鋼、鋁合金A5083、奧氏體不銹鋼(304304L316316L347,最低使用溫度可達-273℃)等。

海洋平臺用鋼。深海平臺根據其規模大小,每座平臺的用鋼量在1.5-2.7萬噸不等。隨著我國海洋開發的不斷發展,對海洋平臺用鋼的需求量將不斷增加。海洋平臺采用的鋼板必須具有高韌性、高強度、抗疲勞、抗層狀撕裂、良好的焊接性及耐海水腐蝕等特性。

齒條鋼特厚板被歐洲、日本少數企業壟斷。國內正在研發152mm齒條鋼特厚板,但在產品性能穩定性、滿足更大規格(180mm以上)產品的技術需求、配套焊接材料等方面還有許多難題需要解決。

球扁鋼是船體及海洋平臺建造的扶強材,起著至關重要的作用。為孔型軋制,道次變形小,既無法控軋又無法控冷,D40鋼的生產在世界范圍內也是難題。D40球扁鋼最大規格腹板為寬430mm×厚20mmReL390MPaRm510MPaA20%Akv-20℃)≥34J。建議繼續開發齒條鋼超特厚板,攻克D40等高級別鋼在世界范圍內的生產難題。

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