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在(zai)第十二屆中國國際光熱(re)大會暨CSPPLAZA年會上，酒(jiu)泉鋼(gang)(gang)鐵(tie)（集團）有限責任公司不銹(xiu)鋼(gang)(gang)研究所劉(liu)天增發(fa)表了(le)關(guan)于酒(jiu)鋼(gang)(gang)高溫熔鹽儲(chu)罐用(yong)鋼(gang)(gang)及下一代研發(fa)進(jin)展的主題報告，系(xi)統介紹了(le)酒(jiu)鋼(gang)(gang)在(zai)該領域的技(ji)術突破與產業實踐。

圖：劉天增

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多元化鋼鐵巨頭的技術積淀

酒鋼(gang)(gang)始建于(yu)1958年，作為(wei)西北地(di)(di)區建設最早、規模最大(da)的多元化國有(you)全資企業集團(tuan)，已形成(cheng)鋼(gang)(gang)鐵(tie)、有(you)色、電力(li)能源等六大(da)產(chan)(chan)業板(ban)塊。其下屬宏興鋼(gang)(gang)鐵(tie)股份公(gong)司擁有(you)嘉峪關本部、蘭州(zhou)榆中兩大(da)生產(chan)(chan)基地(di)(di)，具(ju)備年產(chan)(chan)粗鋼(gang)(gang)1105萬噸（含不銹鋼(gang)(gang)120萬噸）的能力(li)，2000年在上海證券(quan)交易所(suo)上市。

在(zai)不(bu)銹(xiu)鋼領域，酒(jiu)鋼不(bu)銹(xiu)鋼分公司是國內第三家擁有從煉鋼、熱軋(ya)到冷(leng)(leng)軋(ya)完整配套的全(quan)流(liu)程不(bu)銹(xiu)鋼生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)企業，現已形(xing)成120萬(wan)噸(dun)板坯、110萬(wan)噸(dun)熱軋(ya)黑卷、100萬(wan)噸(dun)不(bu)銹(xiu)鋼熱軋(ya)酸洗產(chan)(chan)(chan)品(pin)、60萬(wan)噸(dun)不(bu)銹(xiu)鋼冷(leng)(leng)軋(ya)酸洗產(chan)(chan)(chan)品(pin)和15萬(wan)噸(dun)不(bu)銹(xiu)鋼中(zhong)(zhong)厚板產(chan)(chan)(chan)品(pin)的生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)能力。產(chan)(chan)(chan)品(pin)通過歐(ou)盟PED4.3認證并取得中(zhong)(zhong)國、挪威、德國、法國、英(ying)國船級(ji)社生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)資質，成為中(zhong)(zhong)核、中(zhong)(zhong)石油、中(zhong)(zhong)石化(hua)、中(zhong)(zhong)海油一(yi)級(ji)合格供應商。

酒鋼(gang)(gang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)產(chan)品(pin)覆(fu)蓋鐵素體(ti)(ti)、馬氏(shi)體(ti)(ti)、雙(shuang)(shuang)相鋼(gang)(gang)、奧氏(shi)體(ti)(ti)四(si)大系列(lie)，應用場景(jing)廣泛(fan)：430鐵素體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)成為宜(yi)家(jia)餐廚(chu)具(ju)(ju)專(zhuan)供(gong)產(chan)品(pin)，此外還長(chang)期穩定供(gong)貨于(yu)小天鵝、海爾、老板、美的等(deng)知名品(pin)牌家(jia)電(dian)制造；奧氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)方(fang)面，酒鋼(gang)(gang)347H產(chan)品(pin)在600℃/120h硝酸熔鹽中比國(guo)外同類產(chan)品(pin)具(ju)(ju)有(you)更(geng)低的腐蝕速率，廣泛(fan)用于(yu)電(dian)站、鍋爐(lu)、爐(lu)窯、化工(gong)(gong)等(deng)行(xing)業領域；雙(shuang)(shuang)相鋼(gang)(gang)2205全面供(gong)應白鶴灘水(shui)電(dian)站，超級雙(shuang)(shuang)相2507具(ju)(ju)備全規格生產(chan)能力，屬(shu)于(yu)國(guo)內領先(xian)水(shui)平；核用不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)方(fang)面，QA1級核電(dian)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)材料供(gong)貨量達1.5萬(wan)噸，特(te)別是酒鋼(gang)(gang)研發的第四(si)代鈉冷快堆(dui)用316H不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)已應用于(yu)國(guo)家(jia)重(zhong)點工(gong)(gong)程福建霞浦600MW示(shi)范快堆(dui)項(xiang)目，破(po)解了“卡脖子”難題。

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酒鋼347H不銹鋼：熔鹽儲罐用鋼的標桿產品

劉天增重點闡述了酒(jiu)鋼(gang)(gang)347H奧氏體耐熱(re)不銹鋼(gang)(gang)的研發(fa)與應用(yong)成(cheng)果。該產品(pin)嚴格遵循ASTM A240標準，通過優化成(cheng)分(fen)控制，將硫(liu)含量降至0.001%以下。對比分(fen)析國(guo)外(wai)夾雜物(wu)類型及數量，酒(jiu)鋼(gang)(gang)夾雜物(wu)控制較國(guo)外(wai)產品(pin)更優。

在(zai)性能(neng)表現(xian)上(shang)，酒鋼347H產品展現(xian)出卓越的力學(xue)性能(neng)：室(shi)溫(wen)下(xia)(xia)抗(kang)拉強度達608MPa，屈(qu)服強度265MPa，斷(duan)后(hou)伸長(chang)率52%；593℃高溫(wen)環(huan)境下(xia)(xia)，屈(qu)服強度146.5MPa、抗(kang)拉強度385MPa，遠超(chao)行業(ye)137MPa和280MPa的要求。

高(gao)溫(wen)蠕變性能方(fang)面，與北京科技大學合作的蠕變試(shi)驗顯(xian)示，593℃時(shi)母材蠕變極(ji)限74MPa，焊縫71MPa，意味著酒鋼(gang)產品滿足可長期在565℃（熱）范圍內穩(wen)定使用(yong)，同(tong)時(shi)具備(bei)最(zui)低不小于70MPa應(ying)力(li)水平行業要求條件。

圖：酒鋼347H室(shi)溫力學性能標(biao)準(zhun)要求(qiu)

圖：酒鋼347H高溫力學性能要求

高溫持(chi)久性能是(shi)(shi)材料選用及零部件設計(ji)的主要依(yi)據(ju)，由于光(guang)熱(re)熔鹽儲罐的設計(ji)壽命一般為(wei)10萬(wan)小時(shi)以上，在(zai)這種情況下，等得到實驗數據(ju)后(hou)再(zai)進行設計(ji)是(shi)(shi)不現實的。因此，工(gong)程(cheng)中一般采用加速實驗的方法。

測試結果(guo)顯示(shi)，溫度(du)為(wei)593℃時，焊(han)縫的(de)(de)m值較低，表明焊(han)縫在蠕變(bian)過程中蠕變(bian)損(sun)傷的(de)(de)積(ji)累較少，從而(er)具有較高(gao)(gao)的(de)(de)蠕變(bian)強(qiang)度(du)和延(yan)展(zhan)。通過數(shu)據擬合，采(cai)用外推法確(que)定了593-693℃下的(de)(de)持久(jiu)(jiu)強(qiang)度(du)。593℃時，在10? h時間內，母(mu)材的(de)(de)持久(jiu)(jiu)強(qiang)度(du)為(wei)147.3Mpa，持久(jiu)(jiu)強(qiang)度(du)隨溫度(du)升(sheng)高(gao)(gao)而(er)下降。593℃時，焊(han)縫的(de)(de)持久(jiu)(jiu)強(qiang)度(du)為(wei)更(geng)高(gao)(gao)，而(er)隨著溫度(du)的(de)(de)升(sheng)高(gao)(gao)，焊(han)縫的(de)(de)持久(jiu)(jiu)強(qiang)度(du)下降更(geng)快，693℃時，持久(jiu)(jiu)強(qiang)度(du)低于母(mu)材。

表：持(chi)久壽命-施(shi)加應力擬合數據

周(zhou)疲(pi)勞性能方面，通過國合(he)通測檢測的低(di)周(zhou)疲(pi)勞性能顯示(shi)，最(zui)大應變(bian)為0.20%的酒(jiu)鋼(gang)347H樣品(pin)可(ke)承(cheng)受(shou)166087次循環測試(shi)，為儲罐設計提供了(le)關鍵數據支撐。

光(guang)熱發電/熔鹽(yan)(yan)儲熱領域最關(guan)注(zhu)的熔鹽(yan)(yan)腐蝕性能則是(shi)酒鋼347H產品的核心(xin)優勢，測試(shi)結果顯示，其(qi)在565℃硝酸(suan)熔鹽(yan)(yan)環境(jing)中，1000小時腐蝕速率低于0.01mm/a，優于國外同(tong)類產品。

圖：酒鋼347H產品熔鹽腐蝕(shi)性能(neng)測試

目(mu)前，酒鋼(gang)347H產品已成功應用于玉門新奧“光(guang)熱儲能+光(guang)伏+風電”項目(mu)等10余個重(zhong)點(dian)工程(cheng)，累計供貨(huo)超6180噸。

其(qi)中(zhong)，中(zhong)核玉門熔鹽儲(chu)罐(guan)項目于2024年6月投入使用(yong)(yong)并成功并網發電，標(biao)志(zhi)著國(guo)產熔鹽儲(chu)罐(guan)用(yong)(yong)鋼的(de)成熟應用(yong)(yong)。

圖：酒(jiu)鋼供貨(huo)的中核玉門熔鹽儲罐

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下一代熔鹽儲罐用鋼：高鋁310S的技術突破

面對第三代光(guang)熱電站對550-750℃高溫儲熱介質的需求，劉天增透露了酒鋼(gang)的相關(guan)研發(fa)(fa)進展，主要研發(fa)(fa)方向為：1、材料改進，如合金優(you)化(hua)(hua)和(he)表面防護(hu)；2、凈化(hua)(hua)熔(rong)鹽、加Mg作為緩蝕劑等。

針對(dui)現(xian)有(you)316L、310S不(bu)銹(xiu)鋼在氯鹽環境(jing)中腐蝕速率過(guo)高（分別達1.5-2.5mm/a和0.8-1.2mm/a）的問題，酒鋼通過(guo)添加Al元素改性，成功開發出高鋁(lv)改性310S不(bu)銹(xiu)鋼。

研究(jiu)表明，鋁元素的加入(ru)可顯著改善(shan)耐(nai)蝕性：2.0Al型號在700℃氯(lv)鹽（NaCl-KCl-MgCl?）中，年(nian)腐(fu)蝕速率降至0.206mm/a，較低(di)鋁型號（0.289mm/a）降低(di)28.7%。其核心機制是形成(cheng)致密Al2O3保(bao)護層(ceng)及Ni?Al界(jie)面層(ceng)，有(you)效阻擋(dang)腐(fu)蝕介質侵入(ru)。

圖：含Al的310S不銹鋼(gang)在700℃氯鹽(yan)中的年(nian)腐蝕速率：

(a)總(zong)圖(b)現場生產低鋁(c)0.5Al(d)2.0Al

在力學性能方(fang)面，高鋁(lv)310S呈(cheng)現強度(du)與塑性的平(ping)衡：2Al樣品強度(du)高于0.5Al型號，且(qie)在700℃時延伸率顯(xian)著(zhu)提(ti)升(sheng)。微觀組織分析(xi)顯(xian)示，隨鋁(lv)含量增加，奧(ao)氏體(ti)基體(ti)中析(xi)出相增多，鐵(tie)素體(ti)含量上升(sheng)，形成強化機制。

劉(liu)天(tian)增表示，酒鋼(gang)未來將持(chi)續推進合金(jin)優化與表面防護技術研發(fa)(fa)，致力(li)(li)于為(wei)第三代(dai)光熱(re)電站(zhan)提(ti)供更高性(xing)能、更低成(cheng)本的(de)儲熱(re)用鋼(gang)解決方案，助力(li)(li)全球新能源產業(ye)發(fa)(fa)展(zhan)。

注：如(ru)需進一步了解酒鋼產品或(huo)洽談合作，可與(yu)CSPPLAZA工(gong)作人員聯系(xi)13261472218（微信(xin)同號）。