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來源：中國能源報

    日前，由太原鋼鐵集團(tuán)有限公司研發(fā)的國內(nèi)首套CAP1000核電站用不銹鋼正式投入生產(chǎn)，第一批不銹鋼材料已發(fā)往核電設(shè)備制造廠家。該公司相關(guān)人士告訴記者，這些不銹鋼高端材料專門用于我國首次自主設(shè)計和建設(shè)的大型百萬千瓦級CAP1000第三代核電機(jī)組的堆內(nèi)構(gòu)件制造，打破了國內(nèi)核電領(lǐng)域關(guān)鍵材料長期依賴進(jìn)口的局面。

    據(jù)記者了解，鋼材作為建造核電站的重要材料，其可靠性直接影響核電站的運行安全。業(yè)內(nèi)人士告訴記者，進(jìn)一步提升核電用特殊鋼的質(zhì)量是關(guān)鍵，鋼企應(yīng)加速研發(fā)新產(chǎn)品、新材料，以推動核電用鋼國產(chǎn)化，滿足核電市場需求。

    核電重啟引爆高端鋼材需求

    8月底，國務(wù)院召開常務(wù)會議，再次通過高層傳遞了啟動核電項目的信息。9月9日，國家能源局組織召開核電重大專項“十三五”規(guī)劃編制工作啟動會，國家能源局局長吳新雄強調(diào)，“十三五”時期是核電重大專項沖刺的五年，要加快關(guān)鍵領(lǐng)域、關(guān)鍵環(huán)節(jié)的技術(shù)攻關(guān)，推動核電技術(shù)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級。受益于核電重啟，核電用高端鋼材將迎來廣闊的發(fā)展前景。

    按《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》（以下簡稱《規(guī)劃》），“十二五”期間，我國核電運行裝機(jī)容量要達(dá)到4000萬千瓦，預(yù)計共需要核電用鋼7萬噸/年、核級鋯材1200噸/年、鋯和鋯合金鑄錠2000噸/年等。《規(guī)劃》提出要以上海、江蘇江陰等為中心，建設(shè)高品質(zhì)特殊鋼基地，重點建設(shè)華東高品質(zhì)特殊鋼綜合生產(chǎn)基地；依托鞍山、大連等老工業(yè)基地，打造東北高品質(zhì)特殊鋼基地；在山西太原、湖北武漢、河南舞陽、天津等地建設(shè)若干專業(yè)化高品質(zhì)特殊鋼生產(chǎn)基地?！兑?guī)劃》還要求組織開發(fā)具有高強、耐蝕、延壽等綜合性能好的高品質(zhì)鋼材，重點推進(jìn)核電壓力容器大鍛件508-3系列、蒸汽發(fā)生器690傳熱管、AP1000整體鍛造主管道316LN等關(guān)鍵鋼種的研發(fā)生產(chǎn)，實現(xiàn)核電鋼成套供應(yīng)能力。

    據(jù)了解，核電站建設(shè)對鋼材需求很大，建設(shè)一座100萬千瓦級的核電機(jī)組大約需要20多萬噸鋼材。

    其中，核電機(jī)組所用鋼管或合金管主要隨堆型的不同而有所變化，就我囯使用最多的1000MW級壓水堆核電機(jī)組而言，所用管材主要有核島反應(yīng)堆中核燃料棒包殼材料用鋯-4合金(Zircaloy)管，控制棒包殼材料用304不銹鋼(304SS)管，冷凝器和熱交換器用鎳和鎳合金非標(biāo)準(zhǔn)無縫管材Inconel600、Inconel690、Incoloy800等。目前這些品種規(guī)格的鋼管還有待進(jìn)一步國產(chǎn)化。

    專家向記者表示，高品質(zhì)鋼方面，未來，核電大型鍛件、特厚鋼板、超超臨界鍋爐用鋼、高溫高壓轉(zhuǎn)子材料將會得到快速發(fā)展，高性能不銹鋼、高標(biāo)準(zhǔn)軸承鋼、齒輪鋼、工磨具鋼、高溫合金及耐蝕合金等材料也會得到快速發(fā)展。

    核電用鋼國產(chǎn)化需加速

    “ ‘十二五’以來，我國新材料產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)了快速發(fā)展，材料工業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整也邁出了堅實步伐。核電用鋼、高性能碳纖維、大尺寸石墨烯薄膜等一批重點品種取得重要突破，填補了國內(nèi)空白。但總體上看，新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平離支撐制造強國要求仍有較大差距。從國內(nèi)發(fā)展情況看，傳統(tǒng)材料產(chǎn)能過剩與高端產(chǎn)品依賴進(jìn)口同時存在。” 工業(yè)和信息化部副部長蘇波在2014中國新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展高層論壇上表示。

    據(jù)了解，雖然目前我國在第二代和“二代加”核電站建設(shè)中所用的鋼材已基本實現(xiàn)了國產(chǎn)化，但在第三代核電用鋼的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、品種質(zhì)量和生產(chǎn)規(guī)范等方面還須加快國產(chǎn)化進(jìn)程。

    據(jù)東方電氣集團(tuán)相關(guān)專家介紹，第三代核電用鋼對鋼材的強度、韌性、化學(xué)成分和尺寸精度等方面要求極為嚴(yán)格。在冶煉中，第三代核電用鋼對鋼的純凈度要求更高，對雜質(zhì)元素控制更嚴(yán)，并且要求進(jìn)行嚴(yán)格的無損檢測，所有核電設(shè)備用鋼要進(jìn)行100%超聲波檢驗，鋼板表面要進(jìn)行磁粉探傷，這也對探傷操作人員資質(zhì)提出了較高的要求。

    不僅如此，專家還表示，第三代核電用鋼的制造難度也大大增加，主要是鋼板單重重、規(guī)格大，屬超寬、超厚、超重型，甚至有的鋼材已接近或超過國內(nèi)外先進(jìn)軋機(jī)的極限水平，如核蒸汽系統(tǒng)輸出堆芯熱能的主管道，是連接反應(yīng)堆壓力容器和蒸汽發(fā)生器的特厚壁承壓管道，屬核一級關(guān)鍵設(shè)備，要采用超低碳控氮不銹鋼整體鍛造工藝制造，其技術(shù)難度非常高。

    業(yè)內(nèi)人士分析，實現(xiàn)第三代核電用鋼國產(chǎn)化，不僅要提高鋼的冶煉制造水平，而且要求采用新一代核電用鋼標(biāo)準(zhǔn)，這是實現(xiàn)核電用鋼國產(chǎn)化的關(guān)鍵。由于第三代核電用鋼品種、規(guī)格復(fù)雜，涵蓋了碳素鋼、合金鋼、不銹鋼和鎳基材料等，目前存在著品種不全、標(biāo)準(zhǔn)體系不夠完善，還不能完全滿足核電站建設(shè)需求的問題，尤其是第三代核電用鋼采用ASME（美國機(jī)械工程師協(xié)會）規(guī)范設(shè)計要求，從材料牌號、生產(chǎn)制造、品質(zhì)要求、檢測方法到焊接安裝等一系列工藝技術(shù)均面臨新的課題。

    據(jù)了解，目前中國已經(jīng)采用AP1000技術(shù)在建4臺機(jī)組，但在鋼種采購方面仍以進(jìn)口為主。因此，我國亟須加強反應(yīng)堆壓力容器、蒸汽發(fā)生器、穩(wěn)壓器等核島設(shè)備用特殊鋼的開發(fā)，盡早實現(xiàn)以國產(chǎn)化替代進(jìn)口。