无缝不锈钢管市场研究(2022年)

1月 5, 2023

总结

简要阐述不锈钢管行业的发展现状,包括不锈钢管的产量和分布,以及企业的创新发展。

本文重点介绍了不锈钢管在水管领域的应用现状,包括生产现状、全球应用和普及、铁素体不锈钢在水管材料选择中的应用、以及目前不锈钢水管行业存在的问题。

关键词:不锈钢管,水管,铁素体不锈钢,材料选择。


不锈钢管生产工艺

不锈钢无缝钢管

不锈钢无缝钢管的生产过程通过穿孔、冷加工、热处理、酸洗和检验完成。

穿孔坯管是无缝钢管生产过程中的第一个变形工艺。

生产废管的方法有很多:两辊或三辊交叉轧穿孔,液压冲孔,推轧穿孔,挤出机挤出。

目前主要采用横轧两辊穿孔和挤出机挤出的方法。 冷加工包括冷轧、冷拔、冷挤压和旋压等。 冷加工工艺一般采用轧制和拉丝相结合的方式。 目前国内热处理大多采用辊底炉和箱式炉,太钢采用氢保护固溶处理炉。


不锈钢焊管

不锈钢焊管有连续生产线(ERW)和非连续生产线(UOE,JCOE)。

ERW单元是由分条机将钢卷分成钢管宽度,然后进行W成型,焊接,焊缝磨削,定径,焊辊,氢保护感应加热处理和锯切,探伤和液压测试(水下气压),酸洗离线完成。

焊接包括氢弧焊、等离子焊和等离子加氩弧焊。 焊枪包括单枪、双枪和三枪。 一般不建议进行激光焊接或埋弧焊。 工业不锈钢焊管采用高频焊接是不正确的。实践。

UOE或JCOE是按照钢管的膨胀尺寸切割钢板,然后首先根据管径R将两个边缘通过压力机电弧,然后由压力机进行U形,由接头机焊接O形,O型成型后,管材膨胀,焊管的生产过程包括热处理, 成型、矫直、检验和仓储。


不锈钢水管应用

不锈钢水管的优点

  • 不锈钢管材无铅,无毒,无增塑剂,对人体无危害,
  • 内壁光滑,无再生细菌,不结垢,不老化,基本无腐蚀
  • 可在-40~300°C的环境中使用,应用压力可达50公斤无泄漏,使用寿命与建筑物相同

国内外工程实践证明,是供水管道中综合性能、环保、节能效果最好的管道。 薄壁不锈钢管是未来管道使用和发展的趋势。 现在可以预见,建筑供水管道最终将回到金属管道时代。


目前不锈钢水管应用领域

不锈钢管的应用始于直饮水系统,最早应用于星级酒店和高档住宅。

近年来,应用领域不断扩大,如

  • 建筑供水和热水供应系统。
  • 医用气体输送系统。
  • 虹吸式屋顶雨水排水系统(多用于机场航站楼)。
  • 消防供水系统(高压和中压细水雾灭火系统只允许使用不锈钢管)。
  • 气体系统、加热系统和工业介质输送系统中的应用不断扩大。
  • 特别是二次供水和分配管道、细水雾灭火系统和虹吸屋顶雨水排放系统等。

日本

从1950年代到1970年代,日本供水管道的主要材料是塑料和钢塑复合管,造成严重的漏水,泄漏率一度高达40%至45%,水污染问题明显。

东京都自来水局花了10年时间进行研究和测试,发现60.2%的漏水是由水管材料的强度不足和外力的影响造成的。

日本水协会建议改进水管材料和连接方法。 1980年,日本制定了一系列工业不锈钢管及其连接的标准。 1999年,东京都供水局采用316不锈钢波纹管作为标准材料,用作自来水和建筑物供水管的不锈钢进入标准化轨道。

根据东京自来水厅的统计,不锈钢的市场渗透率从1982年的11%上升到2000年的90%以上。 目前,日本东京的不锈钢供水管渗透率接近100%,所有居民区都配备了不锈钢管。

韩国

从1993年到2005年,不锈钢水管在韩国首尔的市场渗透率从32%上升到近90%。

美国

  • 1960年,美国纽约开始使用不锈钢水管。
  • 1990年,纽约市供水管道大规模采用316L不锈钢。
  • 1996年,美国颁布了《安全饮用水法》,要求用于饮用水的金属管道必须由不锈钢或球墨铸铁制成,不锈钢是进入高层建筑的供水管道的首选。
  • 目前,美国有30多家水厂使用不锈钢供水管。

欧洲

  • 德国从1980年开始大规模采用不锈钢水管,全部采用316L。
  • 自1995年以来,意大利的城市已经用不锈钢取代了供水管。
  • 由于英国水质软,苏格兰所有医院的水管都已更换为不锈钢。
  • 瑞典卡尔斯科加市用316根不锈钢管取代了所有埋地的水管。

中国

不锈钢水管的可选材料包括304、304L、316、316L、445J2等。 选择材料时,主要是指水中氯离子的浓度。 有关基于氯离子耐腐蚀性浓度的材料选择,请参阅表3。 在选择输水管材料时,通常选择在较高氯离子浓度下耐腐蚀的材料。 对于含盐潮管,应选择耐氯离子浓度在600×10-6以上的材料。

2020年,国内约有70家供水企业正在使用或计划在不久的将来开始使用不锈钢水管,预计采购金额为13亿元。 2020年不锈钢水管消耗量约为25万吨。


铁素体不锈钢水管

铁素体不锈钢在耐点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂方面优于奥氏体不锈钢。 铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的区别仅在于性能和使用。 给排水系统更适合铁素体不锈钢管。 铁素体不锈钢主要有以下特点:

  • 它是磁性的。
  • 热膨胀率低,加热时的膨胀程度仅为奥氏体不锈钢的60%至70%,与普通钢相似。
  • 耐高温氧化性好,表面氧化和剥落倾向小于奥氏体不锈钢。
  • 导热系数高,是奥氏体不锈钢的1.3~1.6倍,导热比奥氏体不锈钢更均匀。
  • 含有稳定元件Nb的铁素体不锈钢具有良好的抗蠕变性,长期应力下的应变小于奥氏体不锈钢。
  • 比奥氏体不锈钢更容易加工。
  • 冷加工变形时的变形恢复趋势小于奥氏体不锈钢,深冲性能比奥氏体不锈钢差,凸起成形性能不如奥氏体不锈钢。
  • 高屈服强度(与碳钢相当)。 一些高铬铁素体不锈钢的屈服强度可以达到304不锈钢的两倍,其伸长率仅为304不锈钢的60%左右,但对于工程应用也是可以接受的。
  • 铁素体不锈钢不同于奥氏体不锈钢。 在含氯水介质中无应力腐蚀倾向。 某些等级的铁素体不锈钢也可以在高浓度氧化物介质中实现抗扰度。
  • 它具有良好的均匀耐腐蚀性,点蚀性和缝隙腐蚀性,其耐腐蚀性取决于钢中的Cr和Mo含量。 PRE(点蚀当量)的值通常用于确定对局部腐蚀的抵抗力。
  • 铁素体不锈钢不含Ni,一些特殊牌号仅含有少量Ni。 在性价比方面,其成本相对较低,不受Ni价格波动的影响。

典型的铁素体不锈钢水管

根据铁素体的性能特点,推荐用于家装供水管的铁素体不锈钢牌号主要有:00Cr18Mo2Ti、00Cr22Mo1Nb(Ti)、00Cr22Mo2Ti(Nb)、019Cr24Mo 2NbTi,现重点介绍化学成分、力学性能、耐蚀性能、焊接性能介质等各种钢种的性能,便于与304等奥氏体不锈钢进行比较 (0Cr18Ni9)、316(0Cr17Ni12-Mo2)钢等 选择铁素体不锈钢更合理。

高纯度00Cr18Mo2Ti

化学成分

高纯00Cr18Mo2Ti钢的化学成分如下图所示。

机械性能

高纯度00Cr18Mo2Ti钢在室温下的力学性能如下图所示。

抗点蚀性

00Cr18Mo2Ti的耐点蚀性能一般与0Cr17Ni12Mo2相当。 点蚀测试在5%氯化Fe3 + 0.05mol/L HCl溶液中进行。 腐蚀速率与溶液温度的关系如下图所示,其点蚀电位相当于0Cr17Ni12Mo2。

抗应力腐蚀

00Cr18Mo2Ti的耐应力腐蚀性能优于0Cr17Ni12Mo2不锈钢。 00Cr18-Mo2Ti在沸腾的42%MgCl2溶液中的抗应力腐蚀性能如下表所示。

焊接性能

00Cr18Mo2Ti可以通过常规的不锈钢焊接方法焊接。 焊接状态的耐腐蚀性与母材相当,适用于生活供水管道。


00Cr22Mo1Nb(Ti)

00Cr22Mo1Nb(Ti)是一种铁素体不锈钢,Cr含量不低于21%,Mo含量约为1%。 其耐腐蚀性介于0Cr18Ni9和0Cr17Ni12Mo2钢之间;在水溶液中替代316L(00Cr17Ni 14Mo2)不锈钢的廉价材料。

化学成分

00Cr22Mo1Nb(Ti)钢的化学成分如下表所示。

机械性能

00Cr22Mo1Nb(Ti)退火钢板的室温力学性能(850°C5min,风冷)见表8。 钢的强度和塑性高,伸长率在40%以上,各向异性不明显。 此外,它还具有良好的室温冲击韧性,良好的冷成型性,并且没有明显的各向异性。

耐腐蚀性

从4 mm厚的热轧钢板上取电化学样品,该钢板在870 °C下风冷10分钟,并测量点蚀电位。 不同钼含量的Cr22Ti铁素体不锈钢在3.5%NaCl溶液中的点蚀电位如下图所示。

在10%FeCl3·6H2O溶液中,00Cr22Mo1Nb(Ti)、00Cr22Mo1.5Ti、00Cr22Mo2.5Ti和00Cr17Ni12Mo2钢的点蚀性能(腐蚀速率)如下图所示。 使用2 mm×10 mm×120 mm的O型样品(在870 °C加热10 min,空气冷却)在沸腾的CaCl2和沸腾的26%NaCl溶液中进行应力腐蚀开裂试验。 结果表明,00Cr22Mo1Nb(Ti)具有优异的抗应力腐蚀开裂性能。 00Cr22Mo1Ti、00Cr22Mo2Ti、0Cr17Ni12Mo2钢在氯化物溶液中的抗应力腐蚀开裂性能如下图所示。

焊接性能

00Cr22Mo1Nb(Ti)冷轧退火钢板具有良好的焊接性能,可采用常用的不锈钢焊接方法焊接。 焊接前不需要预热。 焊接后的机械性能如表10所示。 伸长率不低于母材的伸长率。 其他属性与父材料相似。 00Cr22Mo1Nb(Ti)钢适用于生活供水管道。


00Cr22Mo2Ti(Nb)

00Cr22Mo2Ti(Nb)是一种钢种,比0Cr17Ni12Mo2具有更好的点蚀性和耐应力腐蚀性,其退火状态在氯化水溶液中几乎不受应力腐蚀的影响。

化学成分

00Cr22Mo2Ti(Nb)可以由Nb和Ti单稳化,也可以由Nb+Ti双稳化。 钢在用Nb稳定时韧性最好,用Ti稳定时钢的韧性最差。 在Nb+Ti双稳定过程中,钢的韧性在中间,Ti有利于焊接后的韧性。 因此,通常采用Nb+Ti双重稳定措施,以确保钢的韧性,防止焊后韧性显着降低。

机械性能

00Cr22Mo2Ti(Nb)冷轧退火板具有优异的冷成型性能。

耐腐蚀性

在加速喷涂试验中,00Cr22Mo2Ti(Nb)钢的耐腐蚀性远优于0Cr18Ni9钢,在加速喷雾试验中明显优于0Cr17Ni12Mo2钢(室温下在海水中喷雾→在60°C下干燥30 min→在50 °C下湿30 min),如下图所示。

这些数据表明,00Cr22Mo2Ti(Nb)钢的性能明显优于0Cr17Ni12Mo2钢,其缝隙耐腐蚀性能也优于00Cr17Ni14Mo2钢。 .

焊接性能

TIG(钨极惰性气体保护电弧焊,非金属惰性气体保护电弧焊)焊接接头的机械性能接近母材(表12)。 00Cr22Mo2Ti(Nb)钢特别适用于家装给水管,当Cr含量高于22%且Mo含量不低于2%时,也可用于地暖管。


019Cr24Mo2NbTi

019Cr24Mo2NbTi钢是一种由Ti稳定的超低碳富氮含钼铁素体不锈钢。 在含氯化物介质中具有优异的抗点蚀和缝隙腐蚀性能;具有良好的强度、韧性和焊接性;耐磨性好,耐磨铁性能损失是钛的1/3,黄铜的1/22。

019Cr24Mo2NbTi钢是我国新开发的钢种,主要用于氯离子含量低于5 000 mg/L的城市水介质环境。

019Cr24Mo2NbTi薄壁不锈钢直缝焊接钢管可在氯离子含量高的环境中替代铜B10无缝管和00Cr17Ni14Mo2,00Cr19Ni13Mo3(317L)奥氏体不锈钢管。

化学成分

019Cr24Mo2NbTi钢的化学成分要求如下图所示。

机械性能

019Cr24Mo2NbTi钢的力学性能如下表所示。

耐腐蚀性

019Cr24Mo2NbTi钢耐点蚀电位的测量结果如表15所示。 在标准条件下,019Cr24Mo2NbTi钢的点蚀性能远高于00Cr17Ni14Mo2和00Cr19Ni13Mo3,与2205钢无显著差异。 点蚀电位越高,耐点蚀性能越好。

焊接性能

019Cr24Mo2NbTi冷轧退火板具有良好的焊接性。 它采用传统的TIG焊接焊接不锈钢。 焊前无需预热,焊后无需热处理。


选择铁素体不锈钢时应注意的问题

工艺

  • 铁素体不锈钢容易出现褶皱缺陷,薄板(带)厂家应通过成分控制和优化生产工艺和最终用户改进工艺来控制它。
  • 铁素体不锈钢的膨胀系数与普通钢相似,是奥氏体钢的60%。 因此,奥氏体材料的模具技术不能完全用于管件的生产,应单独开发。
  • 铁素体不锈钢的膨胀系数与普通钢相似,是奥氏体钢的60%。 因此,奥氏体材料的模具技术不能完全用于管件的生产,应单独开发。
  • 由于DBTT(延性到脆性过渡Tem perature,延性到脆性过渡温度)的尺寸效应,薄截面的DBTT明显低于厚截面材料,而高铬钼铁素体不锈钢特别敏感,因此直接施加的板材厚度应限制在不超过6毫米。
  • 应充分保护工作现场的焊接,焊接人员应正确熟练地掌握焊接工艺要求和操作技术。

管道和管件形式

管式

目前市场上的不锈钢水管分为不锈钢无缝管和不锈钢焊接管。 不锈钢无缝管的市场价格高于焊管,其使用优势更为明显。 不锈钢无缝管和不锈钢焊管的比较见下表。

合身风格

目前,市场上的不锈钢水管主要通过双夹紧配件连接。 此外,还有一些自主研发的连接形式,连接可靠,如凸面配件。


不锈钢水管发展中存在的问题

标准问题

不锈钢管的应用和推广以及质量保证离不开标准化,但从不锈钢水管行业的现有标准来看,缺乏给排水专用不锈钢管标准。 由于该系列缺乏产品标准,问题是不锈钢管制造商的产品互换性差。

这在一定程度上影响了不锈钢水管的应用,成为不锈钢水管发展应用的“瓶颈”。 制定涵盖输送水介质主要连接方式产品的国家标准迫在眉睫,但这关系到各企业的生产模具,存在一定的阻力。 而谁来牵头制定标准,必然涉及各方利益。


产品技术问题

首先,体现在连接方式的多样化。 由于不锈钢管的材料特性,连接方式多种多样。

其次,一些不锈钢水管厂家为了降低成本,对不锈钢水管的壁进行了变薄。 这进一步加剧了不锈钢水管连接方式的多样化。

第三,不锈钢水管配件的问题。 不锈钢螺栓和不锈钢螺母拧紧时会发生应力腐蚀,导致螺栓和螺母腐蚀在一起,无法拆卸。 因此,出现了两种解决方案:

  • 使用碳钢紧固件。 为了防止碳钢紧固件与不锈钢法兰和不锈钢箍之间的电位差腐蚀,使用橡胶套管或塑料垫圈将两者分开。 这个过程很复杂。
  • 用 304 个螺栓和 316 个螺母固定。

支持安装问题

在最终客户中使用薄壁不锈钢管是一个系统工程,需要配套的冲压工具和系统安装程序,以确保安装质量。

然而,与市场需求相比,市场上现有的专业安装人员略显稀缺。


身份验证问题

虽然不锈钢水管的厂家很多,但产品质量参差不齐,而且大多是小企业,质量控制水平低,在生产中偷工减料,减少无损检测、热处理等关键工序。

这些问题导致产品在使用过程中发生腐蚀和泄漏,影响了薄壁不锈钢管在市场上的声誉。 那就是缺乏系统和成熟的产品认证。


不锈钢水管生产企业现状

分销与发展(中国)

经过近20年的探索和发展,我国不锈钢水管行业已具备适应快速增长的市场需求的生产技术服务能力。 目前,全国主要生产企业集中在浙江、江苏、广东、四川、山东等地。

所有企业基本具备管件生产能力。 由于管件种类、规格、系列众多,生产设备投入大,工人数量大,很多企业无法完成管材的完全自主配套,企业之间相互采购匹配;此外,一些生产企业不直接进入终端市场,而是完全依靠压延加工和原材料板材的生产成本优势,为其他企业进行OEM生产。

据中国建筑金属结构协会给排水设备分会统计,2020年我国不锈钢水管行业对原材料的需求量将在20万吨左右,并以每年10%左右的速度增长。 该行业前景光明。 近年来,我国不锈钢管行业发展迅速。 薄壁不锈钢管生产企业数量从2018年的100多家增加到2020年的近250家。 新进入者有以下情况:

  • 涉水生产企业进入不锈钢水管行业。
  • 转型装饰管企业涉足不锈钢水管行业。
  • 世界各地的不锈钢工业园区充分发挥其在原材料方面的优势,吸引投资建立新企业。
  • 传统的工业不锈钢管制造商进入民用供水行业。
  • 国外品牌提前布局了中国的不锈钢水管行业。
  • 钢厂直接投资建厂。

生产经营

在早期营销期,由于参与企业数量少,虽然市场需求小,但营业利润率高。

随着近两年市场的火爆,龙头企业凭借业绩、品牌影响力、渠道等优势获得了充足的订单,能够保持充分的生产经营。 但利润率大幅下降,新进入者面临订单不足,开工率不高。 全行业综合产能利用率在50%左右。

通过对供水企业不锈钢管采购价格的研究,预计生产企业不锈钢管毛利率在24%左右,不锈钢管件毛利率在60%左右,整个产品的毛利率在30%左右。

在生产企业的原材料钢带来源中,钢材贸易企业加工配送占40%,直接采购和自加工占10%,压延加工配送占50%。

不锈钢管新进入者的市场份额低,竞争压力大。 同时,还存在以下问题:

  • 由于大多数企业没有钢板分切设备,根据钢管的外径,分切后需要供应钢卷;分切宽度根据钢管的直径确定,常规规格的钢卷分切利用率可达100%,但需要满足一定批次才能采购,导致采购超过实际需求,增加原材料库存成本。
  • 为了保证焊接质量,严格要求分切后钢带的毛刺和外倾角指标。 钢带的纯度会影响钢管焊接生产中焊缝灰点/渣点的发生, 这是影响钢管合格率的主要原因.
  • 薄壁不锈钢管通常通过测量长度来交付,即以每米的价格进行交付结算。 为了降低成本,生产企业在保证钢管压力指标的前提下,会要求负公差交货;并且管件的生产会引起壁厚减少,因此管件的原材料板厚度会略高于钢管的原材料厚度。
  • 用于不锈钢管的食品级材料必须符合GB 4806.9-2016《食品安全国家标准 食品接触用金属材料和制品》的有关规定或其他国家食品级不锈钢标准的要求。 该标准的核心指标是重金属的沉淀。 根据客户反馈,成品钢管的检验往往存在重金属析出不符合标准要求的问题。
  • 目前,制造商通常只根据市场流通情况购买不锈钢表面光滑度2B。 根据钢管的不同工况,钢管企业会对不锈钢管进行不同的表面处理。 例如,在南部地区,外墙立管会直接暴露在室外,通常进行抛光以增加外观;在北方地区,供水立管在管井内,对面要求不高;医院、场馆等室内场所将要求冷水管道和热水管道采用隔热和塑料涂层处理;二次供水的埋地管道应当经过防腐涂层处理。
  • 为了节省成本,大多数制造商不对成品水管进行热处理,这将严重影响不锈钢的耐腐蚀性。

不锈钢管行业发展前景

材料设计

针对使用环境设计目标材料是不锈钢管发展的必然趋势。 例如:

  • 设计海水环境管道,实现海水环境中的抗点蚀和应力腐蚀开裂。
  • 为含氧量高的水环境设计管道。
  • 设计具有更高抗蠕变性的管道, 耐辐射, 和高温蒸汽氧化性, 实现具有不同性能的不锈钢管, 如高强度, 高塑性, 高韧性, 高耐腐蚀, 高纯度.

针对不同环境开发新材料,满足各行业需求,是不锈钢管发展的必然要求。

主要满足以下环境需求:

  • 危险品运输和装卸等特殊环境。
  • 废气处理等恶劣环境。
  • 超超临界等高温环境。
  • 油气开发采用高压、高腐蚀环境。
  • 抗菌环境,如生物相容性。
  • 高纯度使用环境。

从源头开发钢种,满足不同环境下不锈钢管的性能和高纯度要求,是我国不锈钢管未来的发展方向。


创新技术

创新技术,节能减排,实现绿色企业和绿色产品是不锈钢管发展的主旋律。

工艺创新是指现有或研发的新技术的生产和商业化,重大创新的实现将带来产业经济的系统性变化。


管理创新

“数字化智能工厂”、“过程智能服务平台”、“智能安全管理”、“计算机辅助过程设计”都是管理创新平台。

通过智能化管理,企业的生产成本管理、产品的实物质量、员工的薪酬水平和安全生产将进入更高的水平。 推动国内不锈钢管企业逐步迈向化工厂无人化工厂、质量智能控制、流程智能管理、无人员伤亡、货物按时发货的智能化时代。


生态开发

国家和地方环保政策日趋严格,不锈钢管酸洗过程中产生的废液、废水、固废及异物、NO2废气零排放是未来发展的必然趋势。

微滤、电渗析成膜技术、极限结晶等技术的发展,为不锈钢管材表面处理实现零排放提供了技术可行性。

同时,零排放技术的应用不仅是不锈钢管生产中保证环境保护和实现社会效益的手段,而且废液、废水、污泥的回收再利用具有实际的经济效益。


产业链

企业产品的延伸加工链必须与需求侧一起进退。

例如,一家公司生产445J2铁氧体大型还原管时,从延伸加工开始,提供空调支撑管的服务,因此该产品的销售额随着空调的销售而大大增加。 这是未来的发展方向之一。


结语

不锈钢水管作为近年来流行的应用领域,发展迅速,在改善居民健康用水方面逐渐发挥着重要作用。

相信未来不锈钢管行业将在不断创新、绿色发展、创新管理方面,向专业化、产业化方向进一步发展。


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