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我國鋼管行業70年發展歷程

2020-04-26 13:05魏學志
鋼管 2020年1期
關鍵詞:無縫鋼管弧焊鋼管

魏學志 ,莊 鋼 ,王 旭 ,3

(1.中國鋼結構協會鋼管分會,天津 300301;2.天津鋼管制造有限公司,天津 300301;3.中國石油集團渤海石油裝備制造有限公司,河北 青縣 062658)

從新中國成立之初至2019年的這70年里,我國鋼管行業取得了巨大的成就?,F分5個階段,重點回顧我國鋼管行業70年來的發展歷程[1-2]。

1 第一階段(1949—1978年)

1949—1978年,是新中國成立至改革開放前的創建和推廣階段,我國鋼管行業由新中國成立之初的蘇聯援建設備和技術,逐步轉向自行設計制造,初步建立起新中國的鋼管工業體系和管理模式。

1.1 無縫鋼管

1953年12月,鞍鋼無縫鋼管廠建成投產了由蘇聯全套提供的Φ140 mm自動軋管機組;第二年先后試軋出了地質管、鍋爐管、油管和不銹鋼管等;1956年該機組產量達到6萬余噸的設計水平。特別是在斜軋穿孔機上成功穿軋出不銹鋼管。

1958年7月,由鞍鋼無縫鋼管廠自己設計制造的Φ76 mm自動軋管機組(僅有穿孔機+自動軋管機)投產,在此基礎上原冶金部組織編制了“穿孔-自動軋管-冷拔”組成的Φ76 mm自動軋管機組“定型”設計,并在全國推廣。第一批建成投產的有衡陽、天津、重慶、昆明、長治等地幾個鋼管廠,到20世紀60年代初,全國共制造安裝了34套Φ76 mm穿軋機組。

20世紀60年代,上海第一鋼鐵廠參照鞍鋼無縫鋼管廠Φ140 mm自動軋管機組設計資料,在上海制造出了我國第一套完整的Φ100 mm自動軋管機組。此后,國家在全國各地建設了多套Φ100 mm自動軋管機組。

1958年,我國建設了第一個大型化、專業化的無縫鋼管廠——成都無縫鋼管廠,為滿足國家建設對大中直徑無縫鋼管(厚壁管)的需要,成都無縫鋼管廠相繼建成了Φ133 mm頂管機組、Φ318 mm周期軋管機組和Φ216 mm周期軋管機組。該3套機組的主機均是由匈亞利制造,其他熱軋系統的配套設備由我國自己設計制造。另外,還建成了Φ200 mm冷拔(軋)管機,成為了當時國內規格最大,品種、規格最全的(Φ10~480 mm×1~30 mm)專業化無縫鋼管廠,開發生產出了石油、地質、化工、鍋爐、航天、艦船等行業所需的專用管材。

1971年7月,包鋼無縫廠建成投產了我國第一套(也是唯一一套)由蘇聯援建的Φ400 mm自動軋管機組,是當時國內最大、裝備水平最好的熱軋機組。該機組采用兩次穿孔擴徑,產品設計規格Φ140~426 mm×4~40 mm,產量 40萬t/年(后調整為30萬t),配套了熱處理和管加工生產線,產品為石油套管、地質鉆探管、石油輸送管、氣瓶管等。

上述機組的建設基本形成我國無縫鋼管行業體系和布局。

1953年我國無縫鋼管產量僅0.3萬t,1978年為81.6萬t,增長了272倍。品種開發方面,如石油套管、油管、鉆桿、石油輸送管、地質用管、鍋爐管、化工用管、結構管、流體管等已能批量生產;但絕大部分都是低中端、低鋼級、低附加值產品,而且質量與國外產品相比還有很大差距;油氣鉆采和電站鍋爐用的高端產品及大部分不銹鋼管產品,還不能生產,完全依賴進口。1949—1978年我國無縫鋼管產量如圖1所示。

1.2 焊 管

圖1 1949—1978年我國無縫鋼管產量

上海是我國焊管工藝發展的重要基地,上海解放后,小直徑直縫焊管生產蓬勃發展,“一五”前期已發展至近百家,但這些廠家設備簡陋、工藝落后,生產以手工為主,產品質量不高,僅能生產床架管、電線套管,后來又開發了自行車車架管、水煤氣管等。1957—1958年,上海將80余家焊管廠改組為24家。

為了加快國民經濟建設步伐,“一五”期間我國從蘇聯、德國先后引進了3套低頻電阻焊管機組,分別建設在首鋼軋鋼廠(Φ102 mm機組)、天津軋鋼一廠(Φ60 mm機組)和上海自行車廠(Φ32 mm機組),加快了我國焊管工業體系建設的發展步伐。

20世紀50年代中后期,上海又建設了幾家焊管廠,包括上海市勞動鋼管廠、上海延安鋼管廠、上海鋼管廠。尤其是上海鋼管廠的建立,其一期工程年產焊管 2.4萬t,二期工程又增加了3.2萬t焊管和2萬t無縫鋼管,建廠當年建成投產了我國自行設計制造的第一條低頻焊管生產線,其焊接速度是多頭排焊機的10倍以上,焊管質量也有所提高。

1965年,上海市勞動鋼管廠建成國內第一條熱鍍鋅生產線;1969年上海鋼管廠、上海滬江機械廠、北京鋼鐵設計院、西安重型機械研究所聯合研發出了Φ76 mm高頻直縫焊管機組和鋼管鍍鋅機組,這是國內自行獨立設計和制造的第一套焊管機組和鋼管鍍鋅生產線。

20世紀60年代—1978年,建設了一大批直縫電阻焊管生產線,主要是:錦西鋼管廠的Φ102 mm機組、Φ76 mm機組和當時國內最大的Φ165 mm機組;吉林遼源鋼管廠Φ165 mm機組(4套);沈陽鋼管廠Φ102 mm機組(3套);寶雞石油鋼管廠Φ114 mm機組,后將低頻改為高頻;陽泉鋼管廠引進1套Φ114 mm機組和1套Φ32 mm機組等;另外,武漢鋼管廠、廣州太昌軋鋼廠、廣州紅旗軋鋼廠、杭州鋼鐵廠、蘭鋼、八一鋼廠、江西洪都鋼廠、柳鋼、長春鋼管廠等也建設了。

1958年,我國第一條螺旋縫埋弧焊管生產線在寶雞石油鋼管廠開始建設,產品規格Φ245~720 mm,年產量4萬~7萬t。該機組的建成投產,標志著我國螺旋縫埋弧焊管的歷史從此開始。

1963年以后在錦西、臨汾等地自制的Φ720 mm和Φ325 mm螺旋縫埋弧焊管機組相繼投產。此后一度停滯不前,直到70年代初,由大慶原油外運的“八三工程”開始,先后建成大直徑螺旋縫埋弧焊管機組9套之多。在此基礎上,國家根據石油天然氣的勘探開發和建設需要,對國內螺旋縫埋弧焊管機組的布局做了重大調整,組建成立了勝利油田鋼管廠、華北石油鋼管廠和資陽石油鋼管廠,1976年又籌建了沙市石油鋼管廠,新建了Φ720~1 220 mm螺旋縫埋弧焊管機組。

在這一階段里我國建成了數條重要的長輸管道,包括:①大慶—鐵嶺—撫順(慶鐵線、鐵撫線),1971年10月建成,全長(516.8+117.2)km,焊管規格Φ720 mm×8 mm、材質16Mn,年輸送量2 000萬t,以及復線(1974年9月);②鐵嶺—秦皇島(鐵秦線),1973年9月建成,全長454.3 km,焊管規格Φ720 mm×8~9 mm、材質16Mn,年輸送量2 000萬t;③秦皇島—北京(秦京線),1975年6月建成,全長324.6 km,焊管規格Φ529 mm×7 mm、材質16Mn,年輸送量750萬t;④鐵嶺—大連(鐵大線),1975年9月建成,全長460.3 km,焊管規格Φ720 mm×8~9 mm、材質16Mn,年輸送量2 000萬t;⑤臨邑—儀征(魯寧線),1978年9月建成,全長 665.37 km,焊管規格 Φ720 mm×7 mm、材質16Mn,年輸送量2 000萬t。

到1978年,我國焊管產量從1949年的0.4萬t提高至86.7萬t,增長216.7倍;但產品檔次、質量水平與國外先進國家比還有很大的差距。1949—1978年我國焊管產量如圖2所示。

圖2 1949—1978年我國焊管產量

1949—1978年,我國已建成ERW機組203套,螺旋縫焊管機組17套,其他3套,總產能284萬t,基本形成了小直徑直縫焊管以上海、遼寧為主要生產地并遍布全國的行業布局和螺旋縫埋弧焊管以石油系統企業為主導遍布各油田的行業體系。

2 第二階段(1978—1992年)

1978—1992年是我國改革開放初期,是計劃經濟向初步建立的市場經濟過渡期,政府對國有企業放權讓利,擴大企業生產經營自主權,實行企業廠長負責制,鋼管行業開始進入穩定發展階段。

在這一階段,我國鋼管產量逐步增長,從1978年的168.2萬t增長到1992年的583.6萬t,超過了美國、德國,增長了3.47倍;1982年實現了鋼管出口,但出口量僅為0.8萬t,1992年出口量為7.2萬t;鋼管進口量從1978年的127.4萬t增長到1985年的226.4萬t(歷史最高點),之后降至1992年的100.8萬t。1992年我國鋼管表觀消費量677.2萬t,自給率達到85.12%。

1985年上海寶山鋼鐵總廠引進了國內第一條Φ140 mm全浮動芯棒連軋管機組,1988年寶雞石油鋼管廠引進的國內第一條Φ426 mm高頻焊管機組建成投產,1985—1990年我國還引進了數十條小直徑ERW機組。上述機組的引進縮小了我國與國外先進水平的差距。

為了解決石油專用管短缺問題,1978年前后,鞍鋼無縫鋼管廠、包鋼無縫鋼管廠和成都無縫鋼管廠,按照YB 690—1970《石油套管》、YB 691—1970《石油對焊鉆桿、鉆鋌、方鉆桿管材》及YB 239—1963《石油油管及其接頭》等,開發了DZ40、DZ50等鋼級油井管產品。1986年1月起,原冶金部正式廢除上述三個標準,決定改用等同API標準的 YB(T)3—81《套管、油管和鉆桿規范》、YB(T)4—81《套管、油管和管線管螺紋加工、測量和檢驗》等生產油井管。

在此階段,寶雞石油鋼管廠與武漢鋼鐵公司、北京鋼鐵研究總院等密切合作,成功研制出API Spec 5L 標準 A、B、X42、X46、X52、X56、X60、X65等8個級別系列鋼種,基本形成了X65以下管線專用鋼的系列化生產,填補了我國石油天然氣輸送管線用鋼的空白。鋼管的常規力學性能已達到API Spec 5L標準規定的強度指標,但實物質量與國外產品還存在差距,尤其是韌性指標相差較大。鞍鋼無縫鋼管廠、上海鋼管廠、成都無縫鋼管廠、衡陽鋼管廠、上海寶山鋼鐵總廠等已經開發出GB 5310標準12CrMoG、15CrMoG、12Cr2MoG、20G、12CrlMoVG、12Cr2MoWVTiB、12Cr3MoVSiTiB等牌號及德國DIN17175標準、美國ASME和ASTM標準相應牌號的電站用高壓鍋爐管。

3 第三階段(1992—2000年)

1992—2000年我國處于社會主義市場經濟初期,為建立和完善市場體系和財稅制度,引進先進的技術裝備和管理方法,深化現代企業制度改革。

這一時期,我國鋼管行業的發展受亞洲金融危機的影響,呈現較大波動:鋼管產量從1992年的583.6萬t增長到1997年的934.3萬t,首次超過日本,年均增長率為9.9%,呈現出較快的增長態勢;1998年隨著亞洲金融危機的爆發,我國經濟受到較大沖擊,鋼管產量下降至797.3萬t,下降了14.7%,產量退居日本之后;1999年隨著經濟的回升,鋼管產量恢復到852萬t,又超過日本,成為世界第一鋼管生產大國(此后一直保持著第一地位)。2000年我國鋼管產量933.7萬t(無縫鋼管414.8萬t,焊管518.9萬t);我國鋼管進口量66萬t,出口量60.6萬t,表觀消費量939.1萬t,自給率99.4%。

1992年我國石油管材自給率僅為23.04%,實現石油管材國產化,是石油工業發展的迫切需要。1992年12月,天津鋼管公司從國外引進的Φ250 mm MPM限動芯棒連軋管機組建成投產,加快了我國石油套管產品的開發和油井管國產化進程,并極大地改變了我國石油專用管依賴進口的局面。20世紀90年代后期,我國油井管生產企業已基本完成了API標準中所有鋼級油套管產品的開發生產,石油管材自給率達到了66.4%。

在此階段,鍋爐管生產企業除按GB 5310開發產品,同時按美國ASME、ASTM標準開發生產出SA106B、SA106C、SA210C、P12、P22,按德國DIN17175標準開發生產了 15Mo3、13CrMo44、10CrMo910等牌號的高壓鍋爐管。對于T/P91、TP304H、TP347H等產品,盡管已開發出來,但由于產品質量存在一些問題,如有害元素S、P含量偏高、夾雜物超標,特別是持久強度、持久塑性等指標偏低,產品一直沒有得到應用,這一時期,這幾個牌號的產品幾乎全部依賴進口。

在此階段,成都無縫鋼管廠的Φ180 mm精密軋管機組、湖北新冶鋼有限公司的Φ170 mm三輥軋管機組、衡陽鋼管廠Φ89 mm半浮動芯棒連軋管機組、包鋼無縫鋼管廠Φ180 mm限動芯棒連軋管機組等,徐州光環鋼管公司的Φ219 mm高頻直縫焊管機組、錦西鋼管廠Φ508 mm排輥成型高頻直縫焊管機組等先后投產,使我國鋼管的產量、質量、品種得到大幅度提升。

1996年,我國首次采用API標準生產的X52鋼級管線管,應用于第一條沙漠輸氣管道塔輪線的建設,管道全長302.15 km。該管道板卷由寶山鋼鐵(集團)公司生產,鋼管主要由寶雞石油鋼管廠、資陽鋼管廠和沙市鋼管廠提供,實現了X52鋼級管線管全面國產化。

1997年6月,庫鄯輸油管線(庫爾勒至鄯善)竣工投產,這是國內首次采用X65鋼級管線,全長475 km,管徑610 mm,螺旋縫焊管用熱軋鋼卷主要由寶山鋼鐵(集團)公司提供。

1997年9月,我國第一條X60鋼級天然氣長輸管線——陜京輸氣管線建成投產,板卷由寶山鋼鐵(集團)公司生產,鋼管主要由華北石油鋼管廠、沙市鋼管廠、資陽鋼管廠和勝利鋼管廠提供,實現了X60鋼級管線管的國產化,同時也拉開了我國長輸管線建設的序幕。

1998年番禺珠江鋼管有限公司引進了國內第一條JCOE大直徑直縫埋弧焊管生產線,次年生產出我國第一批大直徑直縫埋弧焊管。

1978—2000年我國鋼管、無縫鋼管、焊管產量及其增長率如圖3所示,鋼管進、出口量及其增長率如圖4~5所示。

圖3 1978—2000年我國鋼管、無縫鋼管、焊管產量及其增長率

圖4 1978—2000年我國鋼管進口量及其增長率

圖5 1978—2000年我國鋼管出口量及其增長率

4 第四階段(2000—2015)

2000—2015年,我國鋼管的產量、品種、質量都極大地滿足了國民經濟和下游行業發展的需要,行業進入高速發展階段。

在此階段,我國鋼管產量從933.7萬t增長到9 801.8萬t,達到了歷史峰值。其中,焊管產量從518.9萬t增長到6 940.1萬t,也達到歷史峰值;無縫鋼管產量從2000年的414.8萬t增長到2013年的 3 131.1 萬t。

鋼管出口量快速增長,從2000年的60.6萬t增長到2008年989.5萬t,增長了16.3倍,達到歷史峰值。特別是2003—2008年,我國鋼管出口量呈爆發式增長,年均增長率為54.14%。2008年四季度全球金融危機爆發,2009年我國鋼管出口量呈大幅度下降,下降至570.4萬t,下降了42.35%。2010年以后,全球經濟呈現回升態勢,鋼管出口呈較快地回升,到2014年出口量回升到938.6萬t,達到歷史上第二個高點。受全球貿易保護主義的影響,2015年出口量為929.2萬t,呈現下行趨勢。

此階段也是我國鋼管行業裝備發展最快的階段。在這一階段,我國共建設先進的連軋管機組26套,其中新一代的PQF、FQM連軋管機組18套,先進的直縫埋弧焊管機組(UOE、JCOE、JCO)36套,采用預精焊的螺旋縫埋弧焊管機組9套,Φ400 mm及以上方矩管、Φ426~710 mm大直徑高頻直縫焊管機組(ERW/HFW)接近30套,其整體裝備水平達到了世界先進水平,部分機組達到了世界領先水平。在引進國外先進裝備的同時,也助推了國內設備制造企業的快速發展。從開始做配套和輔助設備,到制造主體設備,直至成套設備出口,走出了一條引進、消化、吸收、創新之路。

在此期間,“西氣東輸”一線、二線、三線,川氣東送,陜京二線、三線,中貴線,中緬管線等工程建設,寶雞石油鋼管有限責任公司、渤海石油裝備制造有限公司、寶鋼集團有限公司、番禺珠江鋼管有限公司等企業為上述工程提供了絕大部分的X70、X80鋼級管線管,滿足了工程建設的需要。

這期間我國油井管的品種也在快速發展。為了滿足復雜地質結構開采的需要,天津鋼管集團股份有限公司、寶鋼集團有限公司、攀鋼集團成都鋼釩有限公司、衡陽華菱鋼管有限公司、包鋼集團等開發了深井超深井用管、高抗擊毀套管、高強度抗硫套管、稠油熱采井用管、超高強度鉆桿、特殊螺紋接頭套管等;天津鋼管集團股份有限公司、寶山鋼鐵股份有限公司還開發了13Cr、SPU13Cr、雙相鋼、鎳基合金等抗CO2腐蝕或抗CO2+H2S耐腐蝕油套管,寶雞石油鋼管有限責任公司開發了連續油管等高端油井管;在以寶山鋼鐵股份有限公司為代表的企業的共同努力下,T/P23、T/P91、Super304、T/P92、TP347HFG、TP310HNbN等鍋爐管已全面實現了國產化;核電用管也實現了國產化。

這一時期,我國民營無縫鋼管企業飛速發展壯大,其產量在無縫鋼管總產量中占比超過65%;民營焊管企業的焊管產量占比更高,超過90%。

在快速發展的同時,鋼管行業也出現了產能過剩、企業效益下滑、成本壓力加大、企業負載過高、資金風險上升、環境等制約因素逐步增大,深層次矛盾和結構性矛盾尤顯突出。

5 第五階段(2015年以后)

2015年以后及未來的一段時間,進入供給側結構性改革階段,主要抓好去產能、去庫存、去杠桿、降成本、補短板五大任務。行業從高速度發展轉向高質量發展階段。

隨著我國鋼管產量達到了峰值后,鋼管行業進入了新常態下的調整期,在國家調整經濟結構、轉變經濟發展方式,以及鋼鐵行業去產能、取締“地條鋼”淘汰落后的宏觀大環境下,2016年以來我國鋼管產量開始回落至8 000萬t以下,行業進入了從高速度轉向高質量發展階段。

2016年以來,隨著油價的回升和油氣對外依存度的增高,為了滿足國內對天然氣需求的快速增長和保障國家能源戰略的安全,國家加大了石油、天然氣開發的力度,尤其是以頁巖氣、致密氣、煤層氣等非常規氣體的開發將成為未來油氣開發的重點。油井管、管線管的市場需求,將會在此階段保持一個較高的水平。

在此階段,管道建設也呈現出高潮,以中俄管線為代表的重大管道工程已開工建設(2019年12月中俄東線天然氣管道已投產通氣),西四線將開工建設?!笆濉逼陂g,新建天然氣主干及配套管道4萬km,2020年總里程將達到10.4萬km。

2016年以來,隨著鋼管價格的回升,一些企業又陸續建設新的生產線,到2018年底已投產和正在建設的連軋管機組達15套之多,產能超過500萬t,使剛走出低谷的無縫鋼管市場又面臨著產能過剩進一步加劇,市場重回低價競爭的局面。焊管新建產能也在一些企業擴展,企業之間又呈現出規模攀比現象。另外,一些上游板帶鋼生產企業,為了向下游產品擴展,也在大規模建設焊管生產線。

這一階段,我國鋼管企業間的重組又有了新的進展。在行業部分企業重組的同時,有一些企業未能熬過寒冬,倒在了黎明之前。

2000—2018年我國鋼管、無縫鋼管、焊管產量及其增長率如圖6所示,鋼管進、出口量及其增長率如圖7~8所示。

圖6 2000—2018年我國鋼管、無縫鋼管、焊管產量及其增長率

圖7 2000—2018年我國鋼管進口量及其增長率

圖8 2000—2018年我國鋼管出口量及其增長率

6 結 語

從新中國成立之初到2019的70年歷程中,我國鋼管從小到大、從弱到強,取得了舉世矚目的輝煌成就。中國鋼管的崛起,改變了世界鋼管市場的格局。但是,目前我國鋼管行業在發展中仍舊面臨很多問題,必須要在回顧歷史進程的基礎之上,認真總結我國鋼管行業發展的經驗和教訓,深入推進供給側結構性改革,促進鋼管行業轉型升級,早日實現鋼管強國的奮斗目標。

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