核电用钢的发展前景

汇报内容核电用钢及其特点宝钢核电用钢开发和应用进展不同堆型核电站用钢需求及其发展前景结束语1.1核电站用钢分类核电站用钢核岛用钢常规岛用钢厂房及其它部分用钢核电站用钢特殊性主要体现在核岛用钢（包括部分常规岛用钢）。目前大家关注的核电用钢通常指核岛设备用钢。1、核电用钢及其特点CondenserGeneratorRodsReactorVesselSteamGenerator汽轮机Control发电机1.2核电站核岛和常规岛内主要设备1.3核岛内主要设备用钢按核岛内主设备分类，核电用钢可按材质、形状、规格、加工工艺等进行细分。材质：包括碳钢、低合金钢、不锈钢、特殊钢、部分镍基、钛、锆合金等形状：板、管、带、棒、丝、带、锻件等规格：厚度、宽度、单重等差别明显1.4核电用钢的特点核电用钢的特点高质量要求多品种需求小批量生产决定了核岛设备用钢研发、试制（评价）、批量生产、钢材价格、设备安装、调试、服役不同阶段明显的不同特点。反应堆压力容器（RPV）----1级稳压器（PR）----1级蒸汽发生器（SG）----1级蓄势器（ACC）----2级硼注射器----2级核岛稳压器2、宝钢核电用钢开发和应用进展2.1宝钢核电用钢生产单元2.2宝钢核电用钢的质保体系建设2.3宝钢典型核电用钢的开发和应用情况2.1宝钢核电用钢生产单元宝钢1985年9月25日投产以来，经过多年不断地扩建、联合、并购，关键设备改造和新产线的建设，形成了碳钢、不锈钢、特殊钢三大产品体系。宝钢核电用产品包括碳钢、不锈钢、镍基合金、钴基合金、钛及其钛合金以及配套焊接材料。产品覆盖板、管、棒、丝、带、锻件等形态。核电用钢涉及的材质品种、规格、形状多。宝钢的产品种类和产品形态特点，具备了核电关键设备所需多数材质和形状开发和生产硬件基础。宝钢早在建设秦山核电站时，就开发和生产了堆内构件用材料，以及部分结构材料。2006年后，宝钢根据国家核电发展需求，将核电用钢作为公司战略重点产品之一，制定了相应的发展规划，有效地促进了核电用钢的开发和生产。为实现核电关键设备用钢的国产化，宝钢相继新建和更新了直属厂部、不锈钢、特钢的关键生产设备，如大型真空感应炉、快锻和径锻机、热挤压机等关键设备以及高合金棒线材、宽厚板和合金板带等产线。生产符合核安全Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级要求的核电用钢，并用于制造堆内构件、控制棒驱动机构、燃料组件、安全壳、稳压器、蒸发器等关键核电设备，宝钢已成为国内核电用钢的重要供应商。以核电用碳钢和低合金钢宽厚板为例，2009年生产供应总量达到1万吨，2010年年供应总量达到2.3万吨。2.2宝钢核电用钢质保体系1995年通过英国BSI公司的质量管理体系（ISO9001）认证；1998年通过华夏认证公司环境管理体系（ISO14001）认证；2004年通过英国BSI公司质量、环境和职业健康安全管理（OHSAS18001）体系一体化认证；2005年通过中启质量体系认证中心测量管理体系认证；2007年按照ASMENCA3800的要求建立了完备的核电质保体系；2009年获得国家核安全局颁发的《中华人民共和国民用核安全机械设备制造许可证》（核安全二级、三级不锈钢无缝管）2010年8月，宝钢控股的宝银特种钢管股份有限公司也获得了U型管生产线的生产许可按照核电质保要求，宝钢建立了覆盖相关生产单元的核质保体系，制订了核质保大纲和相应的体系文件，建立了相应的制度，并定期组织核电法规、质保大纲的专项培训以及内部监查活动，持续改进核电质量管理体系，以保障体系有效运行。宝钢通过核电设备制造商的合格供应商评审，取得国内主要核电设备制造企业的供应商资格。核电用钢碳钢和低合金钢主要牌号和用途设备部件代表钢种代表用户安全壳SA738Gr.B山东核电蒸发器部件S235J0、S275J2、18MND5、SA-516G西核、上核、东电(广州)、哈秦稳压器部件ASTMA588MGr.B、16MND5西核安注箱部件SA533TP.BCL.1大连爆炸硼注箱部件20HR、20MnHR东方锅炉汽水分离器部件SA516GR70、SA387Gr.12Cl.2上海电气、东电(广州)、东方汽轮机、神州封头发电机部件Q235B、Q345R、B780CF哈尔滨电机厂、东方电机汽轮机、辅机部件SA516GR70、Q245R、12Cr2Mo1R、P265GH、16Mo3上海电气、东方汽轮机换热器部件20HR-B、20MnHR-BR西核、兰州兰石柴油机储油罐20HR-B、Q235B上海电站辅机、上海森松预埋件20HR-B、Q245R(N)中核工业二三建设、中核动力设备2.3宝钢典型核电用钢的开发和应用情况设备堆型堆内构件安注箱蒸发器覆面板高压加热器二代半Z2CN19-10（N）

Z2CN19-10（N）

Z10C13▼304L●TP439

三代AP1000304L

304L●405

2101

TP439

EPR1600Z2CN19-10（N）

Z2CN19-10（N）●Z10C13▼304L●TP439

●表示已经批量供货；▼表示已经试制成功，待下游用户评价；

表示正在研发状态；宝钢供应的核级不锈钢板材产品2.3宝钢目前生产的核电用钢主要牌号和用途2.3几个典型核电用钢的开发和应用情况核电站蒸发器用Inconel690合金管材核电用不锈钢AP-1000核电站安全壳所用的SA738GrB钢板核一级容器用SA533B（16MND5、18MND5）钢板高温气冷堆堆内构件用12Cr2Mo1R钢板热挤压挤压荒管热挤压坯料热挤压后荒管内外表面挤压荒管喷丸后表面外抛内磨后的热挤压管2.3.1蒸发器用Inconel690合金管材7大重大工艺技术难点50余项关键工艺技术工序控制点全流程工艺贯通及制造能力的集成2009年7月6000吨热挤压机建成投产2009年9月U型管产线建成投产2009年12月成功试制187支全尺寸690U型样管2010年5月完成690热挤压管及成品U型管模拟件试制，并通过国家核安全局的评审2010年6月获得国家核安全局颁发的核一级热挤压管制造许可证2010年8月获得国家核安全局颁发的核一级U型管制造许可证2.3.1蒸发器用Inconel690合金管材2010年12月26日下午，由宝钢自主研制的核电蒸汽发生器用690U型管首批产品发货出厂，将用于广西防城港核电1号机组。这标志着我国核电用690U型管国产化生产迈出了坚实一步，宝钢成为目前世界上第四家、国内唯一一家可以提供钢管领域的“皇冠上的明珠”——核电蒸汽发生器用690合金U型管的企业。2.3.1蒸发器用Inconel690合金管材

核电热轧板钢种涉及法国牌号Z2CND17-12、Z2CND18-12N、Z2CN18-10、Z2CN19-10(N)和国标牌号00Cr17Ni14Mo2、00Cr19Ni10、022Cr19Ni10、0Cr18Ni9以及美国牌号304、304L、316L等；近年主要工作进展2006年，宝钢为上海电气提供国内第一张核级不锈钢板；2007～2008年，宝钢核级不锈钢板材实现小批量接单，两年累计供货700t；2009年，宝钢相继开发了Z2CN19-10（N）、Z2CND18-12（N）等核级板材，初步形成了品种系列化，当年累计供货2300t；2010年，宝钢对核级产品的规格和品种进一步拓展，并实现在核岛关键装备供货业绩，当年累计供货5000t；2011年，受福岛核电事件影响，订单有所减少，宝钢仍在进行核级产品的规格拓展和新品开发；宝钢不锈钢板材开发进程2.3.2核电用不锈钢核电用控氮不锈钢厚板2009年开发成功Z2CN19-10（N）、Z2CND18-12（N）等控氮不锈钢中厚板，可供最大单重为7吨，产品用于台山项目泄压箱和疏水箱；2010年将Z2CN19-10（N）规格拓展至最大单重15吨，最大厚度100mm，累计生产600余吨，产品用于第三代核电机组EPR1600安注箱系统。2.3.2核电用不锈钢核级316L高精度薄壁包壳管研制

完成了钢管加工（穿孔、冷轧、热处理等）和性能测试，试验的钢管性能达到了项目要求，今年将完成项目验收；百万千瓦级核电机组控制棒驱动机构设备关键部件国产化自主研制密封壳、行程套管用Z2CN19-10NS不锈钢锻件研制、驱动杆用X12Cr13马氏体不锈钢管研制；可拆接头用X12CrNi13马氏体不锈钢研制；套管用Z2CN18-10不锈钢管研制工作，2.3.2核电用不锈钢2.3.3AP-1000核电站安全壳用SA738Gr.B钢板我国从美国西屋引进的AP-1000核电站安全壳，内层采用钢制容器，设计选材为SA738Gr.B高强度调质钢板。每个安全壳的重量超过4000吨。安全壳设备闸门等也选用SA738Gr.B高强度调质钢板。2006年开发成功SA738Gr.B钢板。2007年底，按照ASME标准的要求，建立了核电生产质保体系。2008年初开始，按照美国西屋的AP-1000核电站安全壳用钢采购技术规格书要求，陆续生产了厚度10～104mm的SA738Gr.B钢板。2.3.3AP-1000核电站安全壳用SA738Gr.B钢板目前，宝钢已经完成了三门和海阳核电站用SA738Gr.B钢板的生产，总交货量达到16000多吨。宝钢与上海大西洋焊接材料有限公司等焊接材料生产企业合作，完成SA738Gr.B钢板配套的焊条和气体保护焊丝的开发和生产，并在工程上实现应用。2010年，我国通过引进和消化，上海核工程有限公司已经从设计上完成了AP-1000安全壳用SA738Gr.B钢设计和采购技术条件的转化。宝钢与其配合，提供钢板进行相关试验，为设计和工程积累必要数据，完成CAP-1000和1400技术条件自主设计。2.3.3AP-1000核电站安全壳用SA738Gr.B钢板2.3.4核容器用SA533Ty.B（16MND5、18MND5）钢板目前，国内按照法国标准设计和建设的二代加CPR1000、第三代ERP核电站，其稳压器等容器主要用16MND5、18MND5钢板。按照ASME标准设计和建造的第三代AP-1000、消化吸收后设计的CAP-1400核电站安注箱等、20万千瓦高温气冷堆核电站所用的压力容器采用SA533Ty.B钢板。2008年底宝钢工业试制出76mm、112mm、130mm三个典型厚度SA533Ty.B（16MND5、18MND5）钢板，既满足法国RCC-M标准要求，也可满足ASMESA533Ty.B标准要求，可用于稳压器、硼注箱等核岛容器制造。经西安核设备、上海电气等单位的评价和试验，完全满足稳压器用钢技术条件和制造要求。2010年，宝钢与中国核动力设计研究院合作，按照RCC-MM140要求，开展稳压器用16MND5钢板的工厂评定，证明宝钢生产工艺满足稳压器用钢板的要求。宝钢根据国内核电企业的制造要求，已批量生产10~136mm厚16MND5、18MND5钢板。2.3.4核容器用SA533Ty.B（16MND5、18MND5）钢板1-停堆小球罐；2-顶部石墨层；3-堆芯容器；4-侧向石墨层；5-活性区；6-侧向碳砖层；7-控制棒孔道；8-底部石墨反射层；9-石墨键、销；10-底部碳砖层；11-压力容器支撑座；12-反应堆压力容器；13-冷氦气孔道；14-热氦气孔道；15-顶部碳砖层；16-堆内构件压紧钢板堆内构件采用12Cr2Mo1R。2.3.5高温气冷堆堆内构件用12Cr2Mo1R钢板HTR-PM高温气冷堆的堆内构件采用750吨40～135mm厚12Cr2Mo1R钢板。按钢板采购技术要求，宝钢在5米厚板产线上生产该批钢板。达到要求。上海第一机床厂已经开始制造相关设备和部件。2.3.5高温气冷堆堆内构件用12Cr2Mo1R钢板3.1.1我国核电站类型目前国内建设的商业核电站机组主要有：CPR-1000(中国、二代加）、EPR1600（法国、三代）；AP1000（美国、三代核电站）、CAP-1400（中国、、三代）M310(俄罗斯、二代加）中国高温气冷堆（中国、第四代）、因机组差异，核电站所用钢材的设计规范、品种、规格、数量及采购标准都不尽相同。核电用钢的需求量取决于核电站建设的数量，具体钢材的种类和数量，取决于核电机组种类。3核电用钢发展前景CPR1000EPR1600AP1000高温气冷堆堆型（单堆）环路数压力容器蒸汽发生器数稳压器数安注箱数硼注射器数422311123422111234223422各堆型主设备配置情况各堆型主设备配置情况3.1.2不同堆型的主要设备配置钢种单台使用量一套使用量设备名稳压器蒸发器重型支撑18MND570210单堆CPR1000主设备核级碳钢板材需求（吨）蒸发器安全壳硼注箱代表钢种16MND5P355GH+ZP265GHS275J0，S355J0，

P460N合计802402.13710406.397101126.39982.131203.1.3

CPR1000机组主要设备用钢情况钢种单台使用量一套使用量设备名稳压器蒸发器重型支撑SA533133266单堆AP1000主设备核级碳钢板材需求（吨）蒸发器安全壳安注箱代表钢种SA508SA533SA738BA588、A514合计15315335400050704000458943711003.1.4AP1000机组主要设备用钢情况3.1.5我国核电用钢量目前，我国正在建设的核电站以法国RCC-M技术为依托的二代加，只有四台核电机组为美国Ap-1000三代核电，这导致了近年来我国核电用钢的需求，以法国标准和牌号为主，而美国标准和牌号开始增多。如果按照原计划，十二五期间，我国将有28台核电机组陆续建成。年均投资额超过350亿。据测算，未来10年，我国核电用钢的总需求在46万吨左右，其中低合金碳钢板约占65%，钢管占11～12万吨，特钢占2.5万左右。3.1.6我国关键核电设备的国产化2009年，《装备制造业调整和振兴规划》在建核电工程为依托，通过引进吸收和自主创新相结合，形成具有自主知识产权的新型核电技术体系，为核电大发展打下坚实基础。“实现压力容器、蒸汽发生器、控制棒驱动机构、核级泵阀、应急柴油机等主要设备的国内制造。”板、带、管材泵阀的用材自行铸造或购料（坯）后加工主要由钢铁冶金企业生产、管厂大型锻件重型机器厂冶炼和锻造3.2.1我国核电建设目标日本核事故未发生前，我国核电2020年目标。随着3.11日本福岛核电站事故的发生，将直接影响我国核电建设目标。2007年2010年到2020年，核电装机容量4000万kW，在建1800万kW。到2020年，核电装机容量7000万kW，在建3000万kW。《核电中长期发展规划（2005－2020年）》《新能源产业振兴和发展规划》3.2.2我国选择第三代核电机组符合世界潮流

美国、法国、日本、韩国近年来均提出建设第三代核电站。如美国申请新建核电机组26台，全部选择第三代核电技术，其中14台为AP1000(6台己签总承包合同，3台有望2016年投运)

法国核安全当局已明确不再批准建造第二代核电厂日本计划新建12台核电机组，除1台续建其余均为第三代韩国新建8台核电机组，4台准三代、4台新三代核电材料国产化是核电关键装备设计和制造国产化的基础。目前，长期依赖进口的核电用钢国产化稳步推进。一些核电关键设备已经完成单件（首台套）生产，实现了国产化。尤其是锻件和部分大型管件。我国核电用钢从品种和规格上已基本上全部覆盖。部分焊接材料也实现了国产化，推进了核电设备制造的国产化。我国核电设备全面使用国产钢材，还需要业主、核电设备制造企业、钢铁企业、材料生产单位的共同持续的努力才能实现。3.3.1我国核电用钢生产现状开发研发时，产品不仅要符合安全规程和采购技术标准，更要关注和积累产品服役中性能研究。同一产品，不同企业和单位均在研究。研发力量分散，导致研发效率和研发的深度和广度不足。目前，核电用钢开发出现了同一牌号多家开发，没有稳定生产，就形成了恶性价格竞争。生产受锭坯重量、轧钢、热处理设备限制，较薄或特厚钢钢板目前仍难以满足核电设备的制造需求。受设计、采购技术条件、订货量、规格、交货期等影响，部分材料仍难以满足部分核电站设备制造周期、数量上要求。核电高安全性要求和核电用钢的要求，实现国产化的核岛关键设备应追求生产工艺质量的稳定性和一致性；多单位协作供料，利用各自优势实现核电用钢生产的障碍较多。3.3.1我国核电用钢开发和生产存在问题采购用量较小的品种和规格，建议业主建立一次采购，分批使用的储备制度。其前提是设计标准的一致性和业主的认同性。标准和采购技术条件统一核电技术标准，是我国核电用钢稳健发展的基础。在引进和消化标准中，不能盲目地追求国产核电用钢的高技术指标和多指标要求，要考虑核电用钢不同技术指标的综合平衡。通过引进和消化，我国开始制定核电用钢相关标准。以现有在建核电站机组为依托制定的材料标准，会对今后机组技术路线统一带来障碍。配套焊接材料及工艺已经国产化的核电用材料，配套焊接材料及其工艺研究仍需努力实现。这甚至成为某些关键材料实现国产化制造的关键。3.4.1日本福岛核电站事故对世界核电发展的影响日本“3.11”福岛核电站事故，成为人类利用核能以来发生的最严重的核事故。这说明，人类仍未能完全掌握避免核电事故发生的技术和应急措施。核安全是第一位。日本核事故将持续影响世界未来数十年内核电发展、更新和新建进程，包括中国未来十年的核电发展目标和建设速度。日本核事故，加速了多个国家放弃发展核电。目前，欧洲多个国家已经表态放弃发展核电。美、日、及部分欧洲国家等将在争论中维持现有核电和并适度地发展核电。3.4.2日本福岛核电事故多我国核电的影响

日本311核电站事故发生后，3.16温家宝总理主持召开国务院常务会议，会议决定：（一）立即组织对我国核设施进行全面安全检查。通过全面细致的安全评估，切实排查安全隐患，采取相关措施，确保绝对安全。（二）切实加强正在运行核设施的安全管理。核设施所在单位要健全制度，严格操作规程，加强运行管理。监管部门要加强监督检查，指导企业及时发现和消除隐患。（三）全面审查在建核电站。要用最先进的标准对所有在建核电站进行安全评估，存在隐患的要坚决整改，不符合安全标准的要立即停止建设。（四）严格审批新上核电项目。抓紧编制核安全规划，调整完善核电发展中长期规划，核安全规划批准前，暂停审批核电项目包括开展前期工作的项目。日本核事故，将深化我国对核安全文化的理解和建立，将加速我国核安全规划制定和实施。日本核事故，将会加速我国在役核电站安全的措施到位和执行力度，消除运行和在建核电站的安全隐患日本核事故，将加速我国确认核电技术发展路线。今后，是否全部选用AP-1000三代核电技术建设？还是考虑法国三代技术？是否完全放弃二代加？日本核事故，肯定会影响我国核电建设目标和建设速度。我国核安全规划制定要等到2011年底或2012年上半年才能完成。我国核电站建设的速度总体上会放慢。3.3.2日本福岛核电事故对我国核电的影响

日本核事故，一定程度上旁证了AP-1000第三代核电站安全优势。说明2006年11月我国决定引进美国西屋AP-1000核电技术决策是正确的。三门1号机组按要求时间节点建成，并投入商业运行，将是最好证明。如果未来五年审批和开工建设的核电以AP-1000和CAP-1400第三代核电为主，将影响未来5~10年内核电用钢的需求种类和数量AP-1000与EPR的比较类型设计理念及主要特征安