1985年11月宝钢不锈钢无缝管厂从德国引进的ф140mm连轧管机组建成投产,1986年高压锅炉用不锈钢管生产线建成投产并开始陆续按GB 5310-1985、DIN17175标准生产中、小口径的高压锅炉用不锈钢管。由于宝钢无缝厂的先进技术装备和后工序配套完善的锅炉管生产线,使宝钢的高压锅炉不锈钢管质量更具有竞争力,投产后不久,宝钢生产的高压锅炉不锈钢管产品很快就得到了国内锅炉行业的认可,产量不断地增长。
20世纪90年代以来,由于节能减排及提高锅炉效率的需要,国内新建电站锅炉均向超临界、超超临界方向发展;因此,对高压锅炉不锈钢管的高温持久性能、高温蠕变性能、高温氧化性能提出了更高的要求。为适应该变化,宝钢结合设备改造和技术进步,在原有碳钢、低合金钢高压锅炉管生产的基础上,于1992年开发了钢102钢种,解决了当时国内市场锅炉制造和锅炉维修的需求。自1999年开始,为了满足国内锅炉和电力行业电站锅炉向高参数大容量发展的迫切需求,及时开发合金含量更高、用于超临界、超超临界锅炉的高压锅炉管新品种。
首先对当时锅炉行业应用量大,全部依赖进口的T91高压锅炉管进行了研发。研究了T91化学成分对常温和高温性能的影响,并通过微观组织研究,揭示了弥散碳化物分布对强化机体的作用;开发了大型转炉批量生产高铬钢技术,使宝钢300t转炉冶炼合金含量的水平提高到了14%,为宝钢大批量生产高附加值的高合金钢产品奠定了基础;研究开发了T91钢温锭热装及均热工艺、圆坯轧制孔型及工艺、圆坯退火工艺;突破了φ140mm连轧管机组原产品大纲只生产合金含量小于5%的材质设计,将合金含量扩大到14%,并形成T91钢管轧制系列专有技术。同时,宝钢在T91钢管研制成功的基础上,于2004年又率先在国内成功研制出T23产品,2007年研制出T92产品,并在2007年10月实现了S30432(Super304)、TP310HNbN 奥氏体不锈钢钢管的批量生产。目前,宝钢已形成高压锅炉管产品系列供货能力,实现了向主蒸汽600℃超超临界电站锅炉受热面部件高温过热器、再热器、水冷壁、省煤器等关键部位整台机组供货,钢种覆盖整个超超临界燃煤机组,有力地支持了我国锅炉和电力行业超临界、超超临界电站锅炉的建设和发展。
在40年的高压锅炉管生产和研发的历程中,宝钢高压锅炉不锈钢管产品质量也得到了国家、同行,以及锅炉和电力行业的认可,并带动了国内国产化进行,特别是21世纪初,为了降低煤耗,减少二氧化碳排放量,提高燃煤发电机组的热效率,以满足环境保护的要求,大容量、高参数(压力和温度)超临界、超超临界机组(按主蒸汽出口压力分类,压力大于22.0MPa为超临界压力锅炉,主蒸汽压力在28MPa以上或主汽、再热汽温在580℃以上的机组为超超临界机组),其良好的节煤减排性能,广受世界各国青睐,特别是600℃超超临界火电机组是当前世界上最先进的商用燃煤发电技术,已成为我国火电机组发展的必然趋势和主要候选机组。而国内锅炉厂制造600℃超超临界火电机组,需向国外订购高合金高压锅炉不锈钢管,其价格奇高,且能否订到货还要看外国人的脸色,从而制约了国内电厂建设。为此,国家科技部于2003年和2007年先后设立国家重点项目,组织由宝钢、钢研总院、国内著名锅炉厂等单位组成产学研用联合攻关组,围绕600℃超超临界火电机组锅炉管技术开展攻关。为此,在2000年以来,由宝钢、钢研总院等7家单位,历时10多年艰苦努力与合作完成的“600℃超超临界火电机组钢管创新研制与应用”项目,彻底扭转了这一局面。项目组攻克了成分分析、冶炼技术、轧制技术及热处理技术和性能等方面的难题,逐步实现了我国超超临界火电机组关键锅炉不锈钢管从无到有、从有到全、从全到优的历史性跨越。在国内率先建立了18%Cr奥氏体钢管无晶间腐蚀的窄成分范围和7-8级晶粒度控制技术,成功研发了9~12%Cr马氏体钢管无8铁素体成套工艺技术,首创高合金锅炉管“高效连续化”生产控制技术,自主设计、制造和集成了两条专用生产线,设计制造了锅炉不锈钢管环境腐蚀性能评价设备,制订了国际第一个锅炉管蒸汽腐蚀评价行业标准,并形成专利80项(其中发明专利31项),企业技术秘密38个,修订国家标准2项,制订行业标准2项,出版专著4部、发表论文134篇。如今,宝钢已能大批量提供600℃超超临界机组全套钢管,使我国电站用钢管技术跃居国际先进行列,保障了国家能源安全和能源战略发展。项目的实施,使我国600℃超超临界机组单位造价降低了20%。如今,T91/P91高压锅炉不锈钢管几乎全部实现了国产化,600℃超超临界机组国产高压锅炉管国内市场占有率已从27%跃升到90%以上,彻底改变了世界锅炉不锈钢管市场格局。
在40年高压锅炉管生产研发过程中,宝钢高压锅炉管曾获得如下奖项:
1994年度获得冶金工业部,高压锅炉用无缝钢管及低、中压锅炉用无缝钢管,冶金产品实物质量金杯奖;
1997年获得上海市,宝光牌高压锅炉管上海名牌产品;
2005年SA-213 T91高压锅炉管获得上海市高新技术成果转化项目;
2006年SA-213 T91 高压锅炉管获得国家重点新产品认定;
2006年T91高压锅炉管研制获得冶金科学技术奖三等奖;
2011年SA-213 T92高压锅炉管获得上海市高新技术成果转化项目;
2012年A335P9、1Cr5Mo、A335P5、A213T5石油裂化用高压锅炉管获得上海市高新技术成果转化项目;
2013年600℃超超临界火电机组用钢管研制与应用项目获得冶金科学技术奖一等奖;
2014年600℃超超临界火电机组钢管创新研制与应用获得国家科技进步一等奖。
在40年高压锅炉管生产研发过程中,宝钢高压锅炉管历年生产量如图8-10所示。
1990-2018年全国发电总装机容量和火电机组装机容量如图8-11所示。2004-2018年锅炉管进出口量如图8-12和图8-13所示。