核電用鋼的發(fā)展前景

匯報內容核電用鋼及其特點寶鋼核電用鋼開發(fā)和應用進展不同堆型核電站用鋼需求及其發(fā)展前景結束語1.1核電站用鋼分類核電站用鋼核島用鋼常規(guī)島用鋼廠房及其它部分用鋼核電站用鋼特殊性主要體現(xiàn)在核島用鋼（包括部分常規(guī)島用鋼）。目前大家關注的核電用鋼通常指核島設備用鋼。1、核電用鋼及其特點CondenserGeneratorRodsReactorVesselSteamGenerator汽輪機Control發(fā)電機1.2核電站核島和常規(guī)島內主要設備1.3核島內主要設備用鋼按核島內主設備分類，核電用鋼可按材質、形狀、規(guī)格、加工工藝等進行細分。材質：包括碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、特殊鋼、部分鎳基、鈦、鋯合金等形狀：板、管、帶、棒、絲、帶、鍛件等規(guī)格：厚度、寬度、單重等差別明顯1.4核電用鋼的特點核電用鋼的特點高質量要求多品種需求小批量生產(chǎn)決定了核島設備用鋼研發(fā)、試制（評價）、批量生產(chǎn)、鋼材價格、設備安裝、調試、服役不同階段明顯的不同特點。反應堆壓力容器（RPV）----1級穩(wěn)壓器（PR）----1級蒸汽發(fā)生器（SG）----1級蓄勢器（ACC）----2級硼注射器----2級核島穩(wěn)壓器2、寶鋼核電用鋼開發(fā)和應用進展2.1寶鋼核電用鋼生產(chǎn)單元2.2寶鋼核電用鋼的質保體系建設2.3寶鋼典型核電用鋼的開發(fā)和應用情況2.1寶鋼核電用鋼生產(chǎn)單元寶鋼1985年9月25日投產(chǎn)以來，經(jīng)過多年不斷地擴建、聯(lián)合、并購，關鍵設備改造和新產(chǎn)線的建設，形成了碳鋼、不銹鋼、特殊鋼三大產(chǎn)品體系。寶鋼核電用產(chǎn)品包括碳鋼、不銹鋼、鎳基合金、鈷基合金、鈦及其鈦合金以及配套焊接材料。產(chǎn)品覆蓋板、管、棒、絲、帶、鍛件等形態(tài)。核電用鋼涉及的材質品種、規(guī)格、形狀多。寶鋼的產(chǎn)品種類和產(chǎn)品形態(tài)特點，具備了核電關鍵設備所需多數(shù)材質和形狀開發(fā)和生產(chǎn)硬件基礎。寶鋼早在建設秦山核電站時，就開發(fā)和生產(chǎn)了堆內構件用材料，以及部分結構材料。2006年后，寶鋼根據(jù)國家核電發(fā)展需求，將核電用鋼作為公司戰(zhàn)略重點產(chǎn)品之一，制定了相應的發(fā)展規(guī)劃，有效地促進了核電用鋼的開發(fā)和生產(chǎn)。為實現(xiàn)核電關鍵設備用鋼的國產(chǎn)化，寶鋼相繼新建和更新了直屬廠部、不銹鋼、特鋼的關鍵生產(chǎn)設備，如大型真空感應爐、快鍛和徑鍛機、熱擠壓機等關鍵設備以及高合金棒線材、寬厚板和合金板帶等產(chǎn)線。生產(chǎn)符合核安全Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級要求的核電用鋼，并用于制造堆內構件、控制棒驅動機構、燃料組件、安全殼、穩(wěn)壓器、蒸發(fā)器等關鍵核電設備，寶鋼已成為國內核電用鋼的重要供應商。以核電用碳鋼和低合金鋼寬厚板為例，2009年生產(chǎn)供應總量達到1萬噸，2010年年供應總量達到2.3萬噸。2.2寶鋼核電用鋼質保體系1995年通過英國BSI公司的質量管理體系（ISO9001）認證；1998年通過華夏認證公司環(huán)境管理體系（ISO14001）認證；2004年通過英國BSI公司質量、環(huán)境和職業(yè)健康安全管理（OHSAS18001）體系一體化認證；2005年通過中啟質量體系認證中心測量管理體系認證；2007年按照ASMENCA3800的要求建立了完備的核電質保體系；2009年獲得國家核安全局頒發(fā)的《中華人民共和國民用核安全機械設備制造許可證》（核安全二級、三級不銹鋼無縫管）2010年8月，寶鋼控股的寶銀特種鋼管股份有限公司也獲得了U型管生產(chǎn)線的生產(chǎn)許可按照核電質保要求，寶鋼建立了覆蓋相關生產(chǎn)單元的核質保體系，制訂了核質保大綱和相應的體系文件，建立了相應的制度，并定期組織核電法規(guī)、質保大綱的專項培訓以及內部監(jiān)查活動，持續(xù)改進核電質量管理體系，以保障體系有效運行。寶鋼通過核電設備制造商的合格供應商評審，取得國內主要核電設備制造企業(yè)的供應商資格。核電用鋼碳鋼和低合金鋼主要牌號和用途設備部件代表鋼種代表用戶安全殼SA738Gr.B山東核電蒸發(fā)器部件S235J0、S275J2、18MND5、SA-516G西核、上核、東電(廣州)、哈秦穩(wěn)壓器部件ASTMA588MGr.B、16MND5西核安注箱部件SA533TP.BCL.1大連爆炸硼注箱部件20HR、20MnHR東方鍋爐汽水分離器部件SA516GR70、SA387Gr.12Cl.2上海電氣、東電(廣州)、東方汽輪機、神州封頭發(fā)電機部件Q235B、Q345R、B780CF哈爾濱電機廠、東方電機汽輪機、輔機部件SA516GR70、Q245R、12Cr2Mo1R、P265GH、16Mo3上海電氣、東方汽輪機換熱器部件20HR-B、20MnHR-BR西核、蘭州蘭石柴油機儲油罐20HR-B、Q235B上海電站輔機、上海森松預埋件20HR-B、Q245R(N)中核工業(yè)二三建設、中核動力設備2.3寶鋼典型核電用鋼的開發(fā)和應用情況設備堆型堆內構件安注箱蒸發(fā)器覆面板高壓加熱器二代半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

●表示已經(jīng)批量供貨；▼表示已經(jīng)試制成功，待下游用戶評價；

表示正在研發(fā)狀態(tài)；寶鋼供應的核級不銹鋼板材產(chǎn)品2.3寶鋼目前生產(chǎn)的核電用鋼主要牌號和用途2.3幾個典型核電用鋼的開發(fā)和應用情況核電站蒸發(fā)器用Inconel690合金管材核電用不銹鋼AP-1000核電站安全殼所用的SA738GrB鋼板核一級容器用SA533B（16MND5、18MND5）鋼板高溫氣冷堆堆內構件用12Cr2Mo1R鋼板熱擠壓擠壓荒管熱擠壓坯料熱擠壓后荒管內外表面擠壓荒管噴丸后表面外拋內磨后的熱擠壓管2.3.1蒸發(fā)器用Inconel690合金管材7大重大工藝技術難點50余項關鍵工藝技術工序控制點全流程工藝貫通及制造能力的集成2009年7月6000噸熱擠壓機建成投產(chǎn)2009年9月U型管產(chǎn)線建成投產(chǎn)2009年12月成功試制187支全尺寸690U型樣管2010年5月完成690熱擠壓管及成品U型管模擬件試制，并通過國家核安全局的評審2010年6月獲得國家核安全局頒發(fā)的核一級熱擠壓管制造許可證2010年8月獲得國家核安全局頒發(fā)的核一級U型管制造許可證2.3.1蒸發(fā)器用Inconel690合金管材2010年12月26日下午，由寶鋼自主研制的核電蒸汽發(fā)生器用690U型管首批產(chǎn)品發(fā)貨出廠，將用于廣西防城港核電1號機組。這標志著我國核電用690U型管國產(chǎn)化生產(chǎn)邁出了堅實一步，寶鋼成為目前世界上第四家、國內唯一一家可以提供鋼管領域的“皇冠上的明珠”——核電蒸汽發(fā)生器用690合金U型管的企業(yè)。2.3.1蒸發(fā)器用Inconel690合金管材

核電熱軋板鋼種涉及法國牌號Z2CND17-12、Z2CND18-12N、Z2CN18-10、Z2CN19-10(N)和國標牌號00Cr17Ni14Mo2、00Cr19Ni10、022Cr19Ni10、0Cr18Ni9以及美國牌號304、304L、316L等；近年主要工作進展2006年，寶鋼為上海電氣提供國內第一張核級不銹鋼板；2007～2008年，寶鋼核級不銹鋼板材實現(xiàn)小批量接單，兩年累計供貨700t；2009年，寶鋼相繼開發(fā)了Z2CN19-10（N）、Z2CND18-12（N）等核級板材，初步形成了品種系列化，當年累計供貨2300t；2010年，寶鋼對核級產(chǎn)品的規(guī)格和品種進一步拓展，并實現(xiàn)在核島關鍵裝備供貨業(yè)績，當年累計供貨5000t；2011年，受福島核電事件影響，訂單有所減少，寶鋼仍在進行核級產(chǎn)品的規(guī)格拓展和新品開發(fā)；寶鋼不銹鋼板材開發(fā)進程2.3.2核電用不銹鋼核電用控氮不銹鋼厚板2009年開發(fā)成功Z2CN19-10（N）、Z2CND18-12（N）等控氮不銹鋼中厚板，可供最大單重為7噸，產(chǎn)品用于臺山項目泄壓箱和疏水箱；2010年將Z2CN19-10（N）規(guī)格拓展至最大單重15噸，最大厚度100mm，累計生產(chǎn)600余噸，產(chǎn)品用于第三代核電機組EPR1600安注箱系統(tǒng)。2.3.2核電用不銹鋼核級316L高精度薄壁包殼管研制

完成了鋼管加工（穿孔、冷軋、熱處理等）和性能測試，試驗的鋼管性能達到了項目要求，今年將完成項目驗收；百萬千瓦級核電機組控制棒驅動機構設備關鍵部件國產(chǎn)化自主研制密封殼、行程套管用Z2CN19-10NS不銹鋼鍛件研制、驅動桿用X12Cr13馬氏體不銹鋼管研制；可拆接頭用X12CrNi13馬氏體不銹鋼研制；套管用Z2CN18-10不銹鋼管研制工作，2.3.2核電用不銹鋼2.3.3AP-1000核電站安全殼用SA738Gr.B鋼板我國從美國西屋引進的AP-1000核電站安全殼，內層采用鋼制容器，設計選材為SA738Gr.B高強度調質鋼板。每個安全殼的重量超過4000噸。安全殼設備閘門等也選用SA738Gr.B高強度調質鋼板。2006年開發(fā)成功SA738Gr.B鋼板。2007年底，按照ASME標準的要求，建立了核電生產(chǎn)質保體系。2008年初開始，按照美國西屋的AP-1000核電站安全殼用鋼采購技術規(guī)格書要求，陸續(xù)生產(chǎn)了厚度10～104mm的SA738Gr.B鋼板。2.3.3AP-1000核電站安全殼用SA738Gr.B鋼板目前，寶鋼已經(jīng)完成了三門和海陽核電站用SA738Gr.B鋼板的生產(chǎn)，總交貨量達到16000多噸。寶鋼與上海大西洋焊接材料有限公司等焊接材料生產(chǎn)企業(yè)合作，完成SA738Gr.B鋼板配套的焊條和氣體保護焊絲的開發(fā)和生產(chǎn)，并在工程上實現(xiàn)應用。2010年，我國通過引進和消化，上海核工程有限公司已經(jīng)從設計上完成了AP-1000安全殼用SA738Gr.B鋼設計和采購技術條件的轉化。寶鋼與其配合，提供鋼板進行相關試驗，為設計和工程積累必要數(shù)據(jù)，完成CAP-1000和1400技術條件自主設計。2.3.3AP-1000核電站安全殼用SA738Gr.B鋼板2.3.4核容器用SA533Ty.B（16MND5、18MND5）鋼板目前，國內按照法國標準設計和建設的二代加CPR1000、第三代ERP核電站，其穩(wěn)壓器等容器主要用16MND5、18MND5鋼板。按照ASME標準設計和建造的第三代AP-1000、消化吸收后設計的CAP-1400核電站安注箱等、20萬千瓦高溫氣冷堆核電站所用的壓力容器采用SA533Ty.B鋼板。2008年底寶鋼工業(yè)試制出76mm、112mm、130mm三個典型厚度SA533Ty.B（16MND5、18MND5）鋼板，既滿足法國RCC-M標準要求，也可滿足ASMESA533Ty.B標準要求，可用于穩(wěn)壓器、硼注箱等核島容器制造。經(jīng)西安核設備、上海電氣等單位的評價和試驗，完全滿足穩(wěn)壓器用鋼技術條件和制造要求。2010年，寶鋼與中國核動力設計研究院合作，按照RCC-MM140要求，開展穩(wěn)壓器用16MND5鋼板的工廠評定，證明寶鋼生產(chǎn)工藝滿足穩(wěn)壓器用鋼板的要求。寶鋼根據(jù)國內核電企業(yè)的制造要求，已批量生產(chǎn)10~136mm厚16MND5、18MND5鋼板。2.3.4核容器用SA533Ty.B（16MND5、18MND5）鋼板1-停堆小球罐；2-頂部石墨層；3-堆芯容器；4-側向石墨層；5-活性區(qū)；6-側向碳磚層；7-控制棒孔道；8-底部石墨反射層；9-石墨鍵、銷；10-底部碳磚層；11-壓力容器支撐座；12-反應堆壓力容器；13-冷氦氣孔道；14-熱氦氣孔道；15-頂部碳磚層；16-堆內構件壓緊鋼板堆內構件采用12Cr2Mo1R。2.3.5高溫氣冷堆堆內構件用12Cr2Mo1R鋼板HTR-PM高溫氣冷堆的堆內構件采用750噸40～135mm厚12Cr2Mo1R鋼板。按鋼板采購技術要求，寶鋼在5米厚板產(chǎn)線上生產(chǎn)該批鋼板。達到要求。上海第一機床廠已經(jīng)開始制造相關設備和部件。2.3.5高溫氣冷堆堆內構件用12Cr2Mo1R鋼板3.1.1我國核電站類型目前國內建設的商業(yè)核電站機組主要有：CPR-1000(中國、二代加）、EPR1600（法國、三代）；AP1000（美國、三代核電站）、CAP-1400（中國、、三代）M310(俄羅斯、二代加）中國高溫氣冷堆（中國、第四代）、因機組差異，核電站所用鋼材的設計規(guī)范、品種、規(guī)格、數(shù)量及采購標準都不盡相同。核電用鋼的需求量取決于核電站建設的數(shù)量，具體鋼材的種類和數(shù)量，取決于核電機組種類。3核電用鋼發(fā)展前景CPR1000EPR1600AP1000高溫氣冷堆堆型（單堆）環(huán)路數(shù)壓力容器蒸汽發(fā)生器數(shù)穩(wěn)壓器數(shù)安注箱數(shù)硼注射器數(shù)422311123422111234223422各堆型主設備配置情況各堆型主設備配置情況3.1.2不同堆型的主要設備配置鋼種單臺使用量一套使用量設備名穩(wěn)壓器蒸發(fā)器重型支撐18MND570210單堆CPR1000主設備核級碳鋼板材需求（噸）蒸發(fā)器安全殼硼注箱代表鋼種16MND5P355GH+ZP265GHS275J0，S355J0，

P460N合計802402.13710406.397101126.39982.131203.1.3

CPR1000機組主要設備用鋼情況鋼種單臺使用量一套使用量設備名穩(wěn)壓器蒸發(fā)器重型支撐SA533133266單堆AP1000主設備核級碳鋼板材需求（噸）蒸發(fā)器安全殼安注箱代表鋼種SA508SA533SA738BA588、A514合計15315335400050704000458943711003.1.4AP1000機組主要設備用鋼情況3.1.5我國核電用鋼量目前，我國正在建設的核電站以法國RCC-M技術為依托的二代加，只有四臺核電機組為美國Ap-1000三代核電，這導致了近年來我國核電用鋼的需求，以法國標準和牌號為主，而美國標準和牌號開始增多。如果按照原計劃，十二五期間，我國將有28臺核電機組陸續(xù)建成。年均投資額超過350億。據(jù)測算，未來10年，我國核電用鋼的總需求在46萬噸左右，其中低合金碳鋼板約占65%，鋼管占11～12萬噸，特鋼占2.5萬左右。3.1.6我國關鍵核電設備的國產(chǎn)化2009年，《裝備制造業(yè)調整和振興規(guī)劃》在建核電工程為依托，通過引進吸收和自主創(chuàng)新相結合，形成具有自主知識產(chǎn)權的新型核電技術體系，為核電大發(fā)展打下堅實基礎。“實現(xiàn)壓力容器、蒸汽發(fā)生器、控制棒驅動機構、核級泵閥、應急柴油機等主要設備的國內制造?！卑?、帶、管材泵閥的用材自行鑄造或購料（坯）后加工主要由鋼鐵冶金企業(yè)生產(chǎn)、管廠大型鍛件重型機器廠冶煉和鍛造3.2.1我國核電建設目標日本核事故未發(fā)生前，我國核電2020年目標。隨著3.11日本福島核電站事故的發(fā)生，將直接影響我國核電建設目標。2007年2010年到2020年，核電裝機容量4000萬kW，在建1800萬kW。到2020年，核電裝機容量7000萬kW，在建3000萬kW?！逗穗娭虚L期發(fā)展規(guī)劃（2005－2020年）》《新能源產(chǎn)業(yè)振興和發(fā)展規(guī)劃》3.2.2我國選擇第三代核電機組符合世界潮流

美國、法國、日本、韓國近年來均提出建設第三代核電站。如美國申請新建核電機組26臺，全部選擇第三代核電技術，其中14臺為AP1000(6臺己簽總承包合同，3臺有望2016年投運)

法國核安全當局已明確不再批準建造第二代核電廠日本計劃新建12臺核電機組，除1臺續(xù)建其余均為第三代韓國新建8臺核電機組，4臺準三代、4臺新三代核電材料國產(chǎn)化是核電關鍵裝備設計和制造國產(chǎn)化的基礎。目前，長期依賴進口的核電用鋼國產(chǎn)化穩(wěn)步推進。一些核電關鍵設備已經(jīng)完成單件（首臺套）生產(chǎn)，實現(xiàn)了國產(chǎn)化。尤其是鍛件和部分大型管件。我國核電用鋼從品種和規(guī)格上已基本上全部覆蓋。部分焊接材料也實現(xiàn)了國產(chǎn)化，推進了核電設備制造的國產(chǎn)化。我國核電設備全面使用國產(chǎn)鋼材，還需要業(yè)主、核電設備制造企業(yè)、鋼鐵企業(yè)、材料生產(chǎn)單位的共同持續(xù)的努力才能實現(xiàn)。3.3.1我國核電用鋼生產(chǎn)現(xiàn)狀開發(fā)研發(fā)時，產(chǎn)品不僅要符合安全規(guī)程和采購技術標準，更要關注和積累產(chǎn)品服役中性能研究。同一產(chǎn)品，不同企業(yè)和單位均在研究。研發(fā)力量分散，導致研發(fā)效率和研發(fā)的深度和廣度不足。目前，核電用鋼開發(fā)出現(xiàn)了同一牌號多家開發(fā)，沒有穩(wěn)定生產(chǎn)，就形成了惡性價格競爭。生產(chǎn)受錠坯重量、軋鋼、熱處理設備限制，較薄或特厚鋼鋼板目前仍難以滿足核電設備的制造需求。受設計、采購技術條件、訂貨量、規(guī)格、交貨期等影響，部分材料仍難以滿足部分核電站設備制造周期、數(shù)量上要求。核電高安全性要求和核電用鋼的要求，實現(xiàn)國產(chǎn)化的核島關鍵設備應追求生產(chǎn)工藝質量的穩(wěn)定性和一致性；多單位協(xié)作供料，利用各自優(yōu)勢實現(xiàn)核電用鋼生產(chǎn)的障礙較多。3.3.1我國核電用鋼開發(fā)和生產(chǎn)存在問題采購用量較小的品種和規(guī)格，建議業(yè)主建立一次采購，分批使用的儲備制度。其前提是設計標準的一致性和業(yè)主的認同性。標準和采購技術條件統(tǒng)一核電技術標準，是我國核電用鋼穩(wěn)健發(fā)展的基礎。在引進和消化標準中，不能盲目地追求國產(chǎn)核電用鋼的高技術指標和多指標要求，要考慮核電用鋼不同技術指標的綜合平衡。通過引進和消化，我國開始制定核電用鋼相關標準。以現(xiàn)有在建核電站機組為依托制定的材料標準，會對今后機組技術路線統(tǒng)一帶來障礙。配套焊接材料及工藝已經(jīng)國產(chǎn)化的核電用材料，配套焊接材料及其工藝研究仍需努力實現(xiàn)。這甚至成為某些關鍵材料實現(xiàn)國產(chǎn)化制造的關鍵。3.4.1日本福島核電站事故對世界核電發(fā)展的影響日本“3.11”福島核電站事故，成為人類利用核能以來發(fā)生的最嚴重的核事故。這說明，人類仍未能完全掌握避免核電事故發(fā)生的技術和應急措施。核安全是第一位。日本核事故將持續(xù)影響世界未來數(shù)十年內核電發(fā)展、更新和新建進程，包括中國未來十年的核電發(fā)展目標和建設速度。日本核事故，加速了多個國家放棄發(fā)展核電。目前，歐洲多個國家已經(jīng)表態(tài)放棄發(fā)展核電。美、日、及部分歐洲國家等將在爭論中維持現(xiàn)有核電和并適度地發(fā)展核電。3.4.2日本福島核電事故多我國核電的影響

日本311核電站事故發(fā)生后，3.16溫家寶總理主持召開國務院常務會議，會議決定：（一）立即組織對我國核設施進行全面安全檢查。通過全面細致的安全評估，切實排查安全隱患，采取相關措施，確保絕對安全。（二）切實加強正在運行核設施的安全管理。核設施所在單位要健全制度，嚴格操作規(guī)程，加強運行管理。監(jiān)管部門要加強監(jiān)督檢查，指導企業(yè)及時發(fā)現(xiàn)和消除隱患。（三）全面審查在建核電站。要用最先進的標準對所有在建核電站進行安全評估，存在隱患的要堅決整改，不符合安全標準的要立即停止建設。（四）嚴格審批新上核電項目。抓緊編制核安全規(guī)劃，調整完善核電發(fā)展中長期規(guī)劃，核安全規(guī)劃批準前，暫停審批核電項目包括開展前期工作的項目。日本核事故，將深化我國對核安全文化的理解和建立，將加速我國核安全規(guī)劃制定和實施。日本核事故，將會加速我國在役核電站安全的措施到位和執(zhí)行力度，消除運行和在建核電站的安全隱患日本核事故，將加速我國確認核電技術發(fā)展路線。今后，是否全部選用AP-1000三代核電技術建設？還是考慮法國三代技術？是否完全放棄二代加？日本核事故，肯定會影響我國核電建設目標和建設速度。我國核安全規(guī)劃制定要等到2011年底或2012年上半年才能完成。我國核電站建設的速度總體上會放慢。3.3.2日本福島核電事故對我國核電的影響

日本核事故，一定程度上旁證了AP-1000第三代核電站安全優(yōu)勢。說明2006年11月我國決定引進美國西屋AP-1000核電技術決策是正確的。三門1號機組按要求時間節(jié)點建成，并投入商業(yè)運行，將是最好證明。如果未來五年審批和開工建設的核電以AP-1000和CAP-1400第三代核電為主，將影響未來5~10年內核電用鋼的需求種類和數(shù)量AP-1000與EPR的比較類型設計理念及主要特征安