新日铁住金核电用钢专利分析

王俊海

(冶金工业信息标准研究院,北京 100730)

新日铁住金核电用钢专利分析

王俊海

(冶金工业信息标准研究院,北京 100730)

结合当前核电发展状况,分析了新日铁住金近十年的核电用钢相关专利,包括新日铁住金核电用钢专利在全球的布局,以及其核心专利的技术要点。

核电用钢;新日铁住金;专利分析;核心专利

1 引言

核电能源经过多年发展,已经成为世界电源的三大支柱之一。核能是化石能源耗尽前后最重要的替代能源之一。迄今为止己经发生了三起严重的商用核电站事故:切尔诺贝利、三里岛和福岛核事故,西方国家出于对核电安全性的顾虑,使核电发展沉寂二三十年。近几年,随着人们对过度消耗化石能源导致温室效应的警惕以及核泄漏防止技术的成熟,核电重新受到世界各国的青睐。目前,第三代压水堆核电站的核岛和常规岛中大部分部件釆用钢铁材料,除核燃料包壳、控制棒驱动机和蒸汽发生器传热管等部件釆用锆合金和镍合金外,其余设备均釆用钢铁材料。

我们的邻国日本能源短缺,在福岛核事故之前非常重视核电开发。新日铁住金是日本最大的钢铁企业,作为核电建设用钢材的供应商,其产品种类齐全,包括蒸汽发生器、核反应器和压力容器等密闭容器用厚钢板等,具体包括高韧性碳素钢SGV480、SPV490,SQV级高强度钢,TMCP钢SGV480等。从2005年1月到2015年5月公开的专利情况统计,新日铁住金一共申请了与核电用钢相关专利(同族)约79件。

2 新日铁住金核电用钢专利地区分布

一般情况下,新日铁住金对某国市场有预期,或者谋求该技术在市场的垄断地位,或者其核电用钢在市场上处于竞争优势的情况下,才会向该国提交专利申请,因此通过分析专利申请的地域分布,有助于了解新日铁住金的经营策略、市场发展方向。

表1为新日铁住金核电用钢专利地区分布。可以看到新日铁住金专利布局的重视地区依次为中国、欧盟、美国、韩国等,范围基本包括了世界主要经济体,中国排在了第一位,成为新日铁最关注的国家。我国目前已经进入了核电大发展时期,日本钢铁企业对于我国核电用钢市场的窥视应引起国内钢铁企业的重视。

表1 新日铁住金核电用钢专利国家、地区分布

3 新日铁住金核电用钢核心专利

核心专利可以通过引证专利次数和同族专利成员数量这两种方法判断。引证专利是指由专利申请人在说明书中写明或者由审查员在审查过程中确认的与该件专利技术内容相关的其他专利文献。作为一项客观的评价指标,通常情况下专利越重要,被引证次数就越多。同族专利是衡量专利经济价值的重要指标,它可以反映出某项专利的潜在技术和经济价值,从技术角度来说,同族专利越多,其技术的核心价值越高,并且同族专利的维护同样需要经费支持。

3.1 新日铁住金核电用钢专利引证分析

表2为新日铁住金核电用钢领域专利引证排名,专利被引频次越高说明其专利越受重视。

其中专利US8784581B2为新日铁公司于2014年公开的Fe-Ni合金管坯及其制造方法的专利,其被引2次。该专利公开了Fe-Ni合金管坯及其制造方法。该Fe-Ni合金管坯具有如下的化学成分:C≤0.04%,Si≤0.50%,Mn:0.01%～6.0%,P≤0.03%,S≤0.01%,Cr:20%～30%,Ni:30%～45%,Mo:0～10%,W:0～20%,Cu:0.01%～1.5%,Al≤0.01%,N:0.0005%～0.20%,其中Mo (%)+0.5W(%):大于1.5%且小于或等于10%;其余基本上由铁组成;1440-6000P-100S-2000C≥1300,Ni+10(Mo+0.5W)+100N≤120,(Ni-35)+10(N-0.1)-2(Cr-25)-5(Mo+0.5W-3)+8≥0。由于该Fe-Ni合金管坯的内表面性状优良,因此能用曼内斯曼穿轧机将该Fe-Ni合金管坯加工成无缝管。由于该无缝管具有优良的机械性能,并且在酸气环境下的耐腐蚀性也优良,因此上述Fe-Ni合金管坯可用作油井管和管线管的管坯,还可用作原子能发电设备和化工设备中的各种结构构件的管坯。

表2 新日铁住金核电用钢专利引证排名

专利US7785426B2为新日铁公司开发的一种回火马氏体类耐热钢,可用于核反应堆,其被引频次为2。该专利公开了一种具有回火马氏体结构的耐热钢,其焊接热影响部分中的细粒部分的蠕变强度为母材的蠕变强度的90%或以上,且蠕变强度显著降低的HAZ细粒部分的形成得到抑制。

专利JP2009120875A为新日铁公司开发的可用于核电工程的高合金无缝钢管及其制造方法的专利,其被引频次为2。高合金无缝管有以下化学成分组成:C:0.005%～0.250%,Si:0.05%～2.00%, Mn:0.05%～3.00%,P≤0.04%,S≤0.004%,Cu: 0.01%～3.0%,Cr:10%～35%,Ni:10%～80%, Mo:0.01%～7.0%的,Al:0.001%～0.200%,N: 0.001%～0.300%,Zn≤0.004%,Pb≤0.0025%。

专利DE60110861T2为新日铁公司开发的可用于核电领域的耐热钢专利,其被引频次为2。该专利公开了一种耐热钢的化学成分为:C:0.01%～0.25%,Cr:0.5%～8%,V:0.05%～0.5%,Si＜0.7%,Mn＜1%,Mo＜2.5%,W＜0.5%,Nb＜0.2%,N＜0.1%,B＜0.1%,Ti＜0.1%,Ta＜0.2%,Cu＜0.5%,Ni＜0.5%,Co＜0.5%,Al＜0.05%,Ca＜0.01%,Mg＜0.01%,Nd＜0.01%;并且满足C-0.06×(Mo+0.5W)≥0.01,Mn+0.69 ×log(Mo+0.5W+0.01)≤0.60的要求,晶粒内析出物中平均直径为30 nm以下的析出物的密度为1个/μm3以上。

3.2新日铁住金核电用钢专利同族分析

表3为新日铁住金核电用钢专利同族数量排名。专利同族数量越多,说明该专利布局的国家或地区越广,技术与经济价值越高。

表3 新日铁住金核电用钢专利同族数量排名

专利CA2572157C为新日铁住金公开的有关Ni基合金管坯及其制造方法的专利,其专利同族数量为13。该Ni基合金管坯具有如下的化学成分:C≤0.04%,Si≤0.50%,Mn:0.01%～6.0%、P≤0.03%,S≤0.01%,Cr:15%～30%,Ni:大于45%且小于或等于60%,Mo:0～18%,W:0～36%,Cu: 0.01%～1.5%,Al≤0.10%,N:0.0005%～0.20%,其中Mo(%)+0.5W(%):大于1.5%且小于或等于18%;1380-5000P-100S-4400C≥1300,Ni+10(Mo+0.5W)+100N≤200,(Ni-50) +10(N-0.1)-2(Cr-25)-5(Mo+0.5W-6)+ 12≥0。由于该Ni基合金管坯的内表面性状优良,因此能用曼内斯曼穿轧机将该Ni基合金管坯加工成无缝管。由于该无缝管具有优良的机械性能,并且酸气环境下的耐腐蚀性也优良,因此,上述Ni基合金管坯可用作油井管和管线管的管坯,还可用作原子能发电设备和化工设备中的各种结构构件的管坯。

专利KR1493574B1为新日铁住金公开的有关核电站用金属管的热处理方法及在该方法中使用的间歇式真空热处理炉以及利用该方法处理的核电站用金属管的专利,其专利同族数量为13。在核电站用金属管的热处理方法中,在间歇式真空热处理炉内的核电站用金属管载置在沿该金属管的长度方向排列配置的多根金属梁上而进行热处理时,通过使金属管与金属梁隔着厚度为0.1～1.2 mm的耐热布相接触,能够抑制因热处理而在金属管外表面上形成擦伤划痕,并且能够减少金属管外表面的着色。金属管的成分:C≤0.15%,Si≤1.00%,Mn≤2.0%,P≤0.030%,S≤0.030%,Cr:10.0%～40.0%,Ni:8.0%～80.0%,Ti≤0.5%,Cu≤0.6%,Al≤0.5%,N≤0.20%。

专利IN263015B为新日铁住金公开的有关低合金钢的专利,其专利同族数量为16。该专利公开提供一种低合金钢,通过限定成分组成、并使金相组织为贝氏体或马氏体,进而适当选择钢材熔炼时的脱氧和添加Nd的时机来产生适量的Nd系夹杂物,从而在严酷的环境下也能够实现以往的钢中难以达到的、同时实现提高高温蠕变强度和长时间蠕变延性。由此,该低合金钢可广泛用于发电用锅炉、叶轮机、以及原子能发电设备等可在高温高压下长时间使用的耐热结构构件用材料。

专利ES2372480T3为新日铁住金公开的有关镍合金和制备方法的专利,其专利同族数量为10。该专利公开了一种具有优异的耐腐蚀性,对IGSCC特别优良的镍基合金,是通过指定的4%或更多的低角度晶界速率在晶界得到,该合金是最适合用于管道、结构材料和结构构件,如螺栓或类似物。因此,根据该发明的镍合金可广泛地用于核电站或化工厂的结构构件。

4 结语

我国的核电建设从上世纪80年代中期开始起步,到今天中国已成为世界上在建核电规模最大的国家。目前,国内科研机构与钢铁企业已具备研发和生产核电用钢的条件,在研发核电用钢新产品时应该充分借鉴国外先进钢铁企业的专利技术,促进我国核电用钢的研发。

[1] 王俊海.我国重点企业电工钢专利现状分析[J].冶金信息导刊,2013,(6):10-14.

[2] 王俊海.高强度钢板专利分析及知识产权策略[J].冶金信息导刊,2011,(6):21-23.

Patent Analysis of Nippon Steel&Sumitomo Metal for Nuclear Power Steel

WANG Junhai
(China Metallurgical Information and Standardization Institute,Beijing 100730,China)

Contact with the current situation of nuclear power development,this paper analyzes the NSSC nuclear power with steel related patents nearly ten years.including the NSSC nuclear power steel for patent in global layout and the content of core patent were introduced in detail.

nuclear power steel,NSSC,patent analysis,core patent

TG142.7

A

1001-5108(2017)01-0005-04

王俊海,男,本科,教授级高级工程师,从事冶金领域情报信息研究。