
鎳基合金的國內(nèi)外市場發(fā)展現(xiàn)狀及展望
1、前言
鎳基合金是在純鎳中提高耐蝕性的Cr、Mo、W、Cu、Si等的含量,通過合金化手段,開發(fā)出的一系列耐蝕及具有高溫性能的合金。鎳基合金不僅有優(yōu)異的耐腐蝕性能及抗高溫腐蝕性能,而且具有強度高、塑韌性好、耐高溫,冷熱變形、加工成型和焊接性能好等性能,被廣泛應用于冶金、電力、石化、海洋、航空航天、核電等領(lǐng)域[1,2,3]。
隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,航空航天、核電、海洋艦船等領(lǐng)域?qū)︽嚮辖鸬男枨笤絹碓酱?,尤其發(fā)動機耐高溫材料、油井套管材料、燃氣輪機材料、核電換熱器管材等有著不可替代的應用,同時,市場對鎳基合金的需求越來越大。
2、鎳基合金的國外市場現(xiàn)狀分析
2.1 全球鎳基合金市場現(xiàn)狀
圖1-圖4對比分析近15年的亞洲、美洲、歐洲及全球鎳基合金產(chǎn)量變化趨勢。
全球鎳基合金產(chǎn)量隨著經(jīng)濟的發(fā)展而增長,從歷年產(chǎn)量來看,僅在2003年及2009年產(chǎn)量減少外,其中2003年鎳基合金產(chǎn)量20.31萬噸,2009年鎳基合金產(chǎn)量21.65萬噸,其余均呈現(xiàn)增長的趨勢,其產(chǎn)量由2000年的25.57萬噸增長至2014年的33萬噸,產(chǎn)量增加了7.43萬噸。
歐洲地區(qū)仍為全球鎳基合金主要的生產(chǎn)地區(qū),2000年的產(chǎn)量為**萬噸,2014年鎳合金的總產(chǎn)量達到**萬噸,近15年產(chǎn)量增加了**萬噸,并以石化業(yè)用鎳基耐蝕合金使用量最多……
美洲地區(qū)2000年的產(chǎn)量為***萬噸,2014年美洲鎳基合金的總產(chǎn)量達到**萬噸,其中美國在鎳基合金材料方面以高性能合金最多,由于美國在航空航天領(lǐng)域發(fā)展較快,應用的鎳基合金材料量較大。但是在2003年和2009年分別降至……
亞洲地區(qū)2000年鎳基合金產(chǎn)量為***萬噸,2014年亞洲地區(qū)鎳基合金總產(chǎn)量為***萬噸,2003年和2009年分別降至……
2.2全球鎳基合金生產(chǎn)現(xiàn)狀
目前,全球鎳基合金生產(chǎn)商主要集中在歐洲、美洲和亞洲地區(qū),全球十大廠商的總產(chǎn)量約占全球的71%。SMC(美國國際鎳合金集團)、Sandvik(瑞典山特維克公司)、ThyssenKruppVDM(德國)、日本住友金屬分別為美洲、歐洲和亞洲的重要生產(chǎn)企業(yè)。
歐洲地區(qū)的主要生產(chǎn)企業(yè)包括,瑞典的Sandvik公司、德國的ThyssenKruppVDM公司。其中,Sandvik公司作為世界領(lǐng)先的不銹鋼和特種合金材料的生產(chǎn)和銷售公司,開發(fā)了鎳基合金油套管Sanicro28和Sanicro29,該系列牌號鎳基合金在極其惡劣的工況下,產(chǎn)品具有很高的抗SSC性和抗CO2腐蝕性,同時具有高強度。德國的ThyssenKruppVDM公司是全球生產(chǎn)鎳基合金第二大公司,蒂森克虜伯VDM是德國蒂森克虜伯集團內(nèi)專業(yè)生產(chǎn)鎳合金的全資子公司.作為世界知名金屬材料制造商,100年來克虜伯VDM一直致力于……
美國SMC國際鎳合金集團在開發(fā)和生產(chǎn)鎳基及其它高性能合金方面是全球的領(lǐng)先者,具有多年的開發(fā)和生產(chǎn)經(jīng)驗,研究了高含硫以及含有Cl-和CO2條件下的合金028、825、G-3和C-276等鎳基合金的腐蝕問題。其中合金825和028作為油管材料在世界范圍內(nèi)的含硫氣井中廣泛使用多年,配合時效強化合金925(UNS N09925)和718(UNS N07718)用于地表層以及油井井口裝置,已經(jīng)有10年以上的服役經(jīng)驗。
美國Haynes公司則以生產(chǎn)耐蝕的哈氏合金(Hastelloy)A、B、C、D、F、G、N、W和X等系列合金,以及高溫的Haynes系列合金產(chǎn)品為主,近期也開發(fā)出Hastelloy C-2000、G-35、G-50、C-22HS。
日本住友金屬采用電爐冶煉,配合AOD(氬氧脫碳法)和VOD(真空吹氧脫碳法)進行精煉,開發(fā)了一系列用于高濃度H2S、Cl-和CO2共存環(huán)境的油井用鎳基合金油套管,牌號為……
2.3 全球鎳基合金應用現(xiàn)狀
鎳基合金具有特殊的化學成分和物理性能,可被廣泛應用在耐腐蝕、高溫的環(huán)境下,應用在電子及電器、焊接材料、能源開發(fā)、化工、航空、航天、艦船等領(lǐng)域。另一方面,鎳基合金價格較不銹鋼貴,若考慮到使用環(huán)境以及材料在苛刻條件下的使用壽命,鎳基合金反而具有很大的優(yōu)勢;尤其是鎳基合金優(yōu)異的耐蝕性能,可以通過延長設(shè)備壽命來減少維修費用或減少設(shè)備停用而節(jié)省長期費用……
如圖7所示,航空業(yè)與化學工業(yè)是應用最大的領(lǐng)域,分別占到**%和**%,其他如電子業(yè)、電力設(shè)備、油氣業(yè)也都用**%以上的占有率。另外就高性能鎳基合金而言,航空航天工業(yè)與工業(yè)燃氣輪機(IGT)占約**%,高性能鎳基合金主要應用于傳統(tǒng)引擎的高溫部位,近年來為了滿足高輸出與高效率的要求,對發(fā)動機材料提出了更高的要求,尤其是耐高溫性能。因而中溫部位也逐漸改為鈦合金和鎳基合金,以便達到高強度化、輕量化和高溫化。
高性能鎳基合金除著重材料的耐熱、耐蝕性能外,更具備有優(yōu)良的高溫強度,通常用于航空、航天渦輪發(fā)動機零件,如圖8所示,2012年航空航天業(yè)用高性能鎳基合金**萬噸,占全球鎳基合金使用量的**%;其次是石油化工領(lǐng)域用耐蝕合金,2012年使用量……
3、鎳基合金的國內(nèi)市場現(xiàn)狀分析
3.1 國內(nèi)鎳基合金市場現(xiàn)狀
我國有全球最大的鎳基合金需求缺口,加之中國經(jīng)濟的快速發(fā)展,近年實施的一些列大型工程如大飛機計劃、嫦娥工程、核電發(fā)展計劃、海洋工程、西氣東輸、油氣田開發(fā)以及環(huán)保領(lǐng)域(垃圾焚燒)等,這些都為中國鎳基合金產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了巨大的需求。另一方面,每當鎳基合金葉片耐熱溫度提高40℃,渦輪機熱效率可提高1%;因此,日本等工業(yè)發(fā)達國家將汽輪機、渦輪機發(fā)電效率到2020年碳排放量降低25%作為主要目標之一,這也促進了對高性能鎳基合金的研制和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
從上面圖9統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以看出,電解鎳價格在近10年內(nèi)波動較大,2004年到2007年,.電解鎳價格從……
我國鎳基合金生產(chǎn)處于產(chǎn)品生命周期的初期,產(chǎn)量并不高,根據(jù)圖10統(tǒng)計,2007年我國鎳基合金產(chǎn)量約**萬噸,而2013年的鎳基合金產(chǎn)量達到**萬噸,6年時間產(chǎn)量增加了……
3.2 國內(nèi)鎳基合金管生產(chǎn)現(xiàn)狀
目前國內(nèi)鎳基合金研究和生產(chǎn)的企業(yè)有重慶儀表材料研究所、北京鋼鐵研究總院、寶鋼集團上鋼五廠、撫順特殊鋼公司、東北特鋼、長城特殊鋼、太原鋼鐵集團、久立特材和北京鋼研高納公司。雖然重慶儀表材料研究所早在1970年即開發(fā)采氣專用鎳基合金(3YC7),之后也引進儀表用鎳基哈氏合金(3YC24)、高溫抗氧化測溫保護管材料(3YC52),但自主創(chuàng)新能力不強,原創(chuàng)性研發(fā)滯后,制約著鎳基合金產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
不過,近年來也有不少鎳基合金材料關(guān)鍵技術(shù)得到突破,如重慶儀表材料研究所推出性能與lnconel 925相當,但成本略低的3YC62合金;撫順特殊鋼公司在2009年首次冶煉成功的石油套管用TDJ-G3高溫合金及高溫合金GH536,并與2013年7月與中國石化撫順石油化工研究院達成戰(zhàn)略合作……
2011年9月寶鋼實現(xiàn)鎳基合金油套管牌號和規(guī)格全覆蓋,工業(yè)化生產(chǎn)了一系列鎳基合金油管(BG2235、BG2830、BG2242、BG2250)[8]。寶鋼生產(chǎn)的鎳基合金油井管(BG2250、BG2532等合金)產(chǎn)品于2013年得到國外訂單,并在2013年年初首創(chuàng)連鑄-爐卷熱軋-冷軋工藝,實現(xiàn)大卷重鎳基耐蝕合金、精密合金等產(chǎn)品批量供貨能力,其產(chǎn)品最大寬度達到1250mm,最重可達16噸,目前已全面進入市場。
4、結(jié)論
通過對鎳基合金市場的國內(nèi)外現(xiàn)狀分析,目前全球鎳基合金生產(chǎn)主要集中在歐洲、美洲和亞洲,其中中國鎳基合金產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,2013年的鎳基合金產(chǎn)量達到***萬噸,實際需求量在**萬噸,鎳基合金的市場規(guī)模達到了**億元
隨著航空、航天、艦船、核電等工業(yè)領(lǐng)域的快速發(fā)展和能源、海洋工程對高性能鎳基合金的需求,尤其是我國啟動的大飛機(C919)、高性能發(fā)動機專項研制計劃、載人航天、海洋工程用材料研制計劃的實施,鎳基合金產(chǎn)業(yè)將會有更快的發(fā)展,市場對鎳基合金的需求量將會更大。
詳見《中國鈦業(yè)》2015年第1期
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