我国不锈钢水管行业发展现状及展望（上）

李天宝，曹亚楠，李怀洲，杨波

（1.中国特钢企业协会不锈钢分会，北京 100711；2.中兴能源装备有限公司，江苏 南通 226126；3.首都航天机械有限公司，北京 100076；4.厦门象屿集团有限公司，福建 厦门 361000）

我国不锈钢管的起步在20世纪50年代，但发展是在20世纪80年代末，特别是2000年以后对不锈钢管的生产工艺和产量质量要求有了深刻的认识，提高了生产设备的研发水平，开始从产品源头保证质量问题[1-3]。

无论是生产工艺创新、生产装备创新还是产量、产能和质量的提升，我国不锈钢管行业正在发生快速的变化，呈现出供需两旺的大好形势。不锈钢管市场正在迅速扩大，特别是在供水民用领域，越来越多的地方政府出台鼓励政策，使应用呈现快速增长的态势。这对我国不锈钢管在产量、品种、质量、标准、工艺、环保和施工安装、服务等方面提出更高的要求。在供给侧，我国大直径不锈钢无缝钢管制造技术取得突破性进展，致力于绿色企业建设和绿色产品制造，管理水平逐步提升，成材率提高，能耗降低，许多不锈钢管新品种的实物质量达到世界领先水平。现在大量的塑胶管、铝塑管、铸铁管企业纷纷转产进入不锈钢领域，市场竞争日趋激烈，我国不锈钢管行业必须在日趋激烈的竞争环境中加快转型升级。

1 我国不锈钢管行业现状

1.1 产量及分布

据不完全统计，2020年我国不锈钢无缝钢管的总产量约126.1万t，产量分布见表1。2020年，不锈钢焊管用于工业领域约46.5万t，不锈钢焊接水管销售65亿元，折算产量25万t，主要分布在广东、浙江等省；其他焊管约190万t，主要用于城市景观及结构用管。

表1 2020年我国不锈钢无缝钢管的产量分布 万t

1.2 企业创新情况

江苏武进不锈钢股份有限公司凭借研发“超超临界电站锅炉用S30432不锈钢无缝管”成为我国第一家用于百万千瓦机组不锈钢管国产化供应商。“高压临氢用大直径厚壁N08825合金无缝管”替代进口，广泛用于炼油项目。“大型液化天然气（LNG）工程用奥氏体不锈钢焊管”是国内第一个国产化LNG项目。

中兴能源装备有限公司2020年从绿色发展、节能减排、提高成材率入手，实现工艺革命，创新了冷挤压轧制的新工艺，实现吨钢电能消耗降低50%以上，实现了无油冷轧，节省酸洗道次，成材率提高5%～7%，为我国不锈钢无缝钢管的发展探索出了一条新路。

他们完成的华龙核电项目用管和超薄壁大直径（Φ610 mm×1.8 mm×9 m）不锈钢管、超薄壁小直径（Φ46.7 mm×0.1 mm）不锈钢管和供水用薄壁不锈钢无缝钢管得到了行业和用户的高度认可。

浙江久立特材科技股份有限公司产能大，品种众多。2020年主持完成了GB/T 38681—2020《工业炉用耐蚀合金无缝管》和GB/T 38682—2020《流体输送用镍-铁-铬合金焊接管》2项国家标准，主持并通过了GB/T 21832.1《奥氏体-铁素体型双相不锈钢焊接钢管 第1部分：热交换器用管》、GB/T 21832.2《奥氏体-铁素体型双相不锈钢焊接钢管 第2部分：流体输送用管》国际外文版的翻译出版工作，“钍基熔盐堆GH3535不锈钢无缝管”和“高精度高性能双相不锈钢焊管”获省工业新产品奖。

太原钢铁集团有限公司（简称太钢）研发的347H、347HFG、SUP304H、HR3C用于国内外的超临界电站锅炉项目，是国内九大锅炉厂的主力供应商。高镍合金UNS N08810大直径无缝管的冷加工制造获国家发明专利，并创新生产了UNS N06600、UNS N06601、UNS N08810等化工项目用管。开发了高炉炉底冷却用超长耐热不锈钢管，广泛应用于4 000 m3以上的高炉。太钢侧重于高合金耐热、耐强、耐蚀用不锈钢管的开发生产，其中UNS N08825用于化工行业煤化工项目。太钢和钢铁研究总院合作开发的06Cr22Ni25W3CuMoNbN新型钢种可用于超超临界过热器、再热器等部件，解决了国内的需求，在世界处于领先水平。

江苏银环精密钢管有限公司的产品主要用于石化工业，火电机组高压给水加热器，核电冷凝器、蒸发器等领域；企业研发的主要成果有：百万千瓦级电站用不锈钢无缝管、核电蒸发器用管、大型先进水压堆、超临界火电机组、钠冷快中子反应堆蒸发器用管（T22）、中间换热器用管（316H）、铅基（研究）堆用外套管（TP316Ti）、铅铋堆燃料组件用T91包壳管和蒸发器用T91螺旋盘管、小型压水堆蒸发器用690系列螺旋盘管、低温供热堆蒸发汽发生器用690盘管、核能系统用超薄壁管（径壁比≈100）、石油化工用管、超洁净BA管、航空用管等。

2 不锈钢管生产工艺

2.1 不锈钢无缝钢管

不锈钢无缝钢管的生产流程是管坯经穿孔、冷加工、热处理、酸洗、检验来完成的（图1），穿孔荒管是无缝钢管生产流程中的第一道变形工序，荒管生产有许多方法：二辊或三辊斜轧穿孔，液压冲孔、推轧穿孔、挤压机挤压。目前我国主要是采用斜轧二辊穿孔和挤压机挤压方法。冷加工包括冷轧、冷拔和冷挤压旋轧等，冷加工工序总体是采用以轧为主、轧拔结合。目前国内的热处理多数采用辊底炉、箱式炉，太钢采用洛伊热工工程有限公司生产的氢气保护固溶处理炉。

图1 不锈钢无缝钢管生产流程

2.2 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）方式，生产流程如图2所示。

图2 不锈钢焊管生产流程

ERW机组是将钢卷经分条机分成钢管展开的宽度，再经W成型，焊接，焊缝修磨、定径，焊缝轧制，氢保护感应加热处理和锯切、探伤和水压试验（水下气压）、酸洗在线下完成。焊接有氢弧焊、等离子焊和等离子加氩弧焊，焊接枪具有单枪、双枪和三枪，一般不提倡用激光焊或埋弧焊，工业用不锈钢焊管选用高频焊是不正确的作法。

UOE或JCOE是将钢板按钢管展开尺寸下料后先将两个边缘经压力机按管径R起弧，后经压力机U成型，经合口机成O型焊接，O成型后进行扩管、热处理、定型、矫直、检验、入库的焊管生产工艺。

3 不锈钢水管应用现状

3.1 不锈钢水管的优点

提高供水质量是节水、净水的有效措施，采用不锈钢管作为输水管线材料可以降低漏水率。不锈钢管道材料具有无铅无毒，无塑化剂，对人体无伤害，内壁光滑，不含再生细菌，不结垢，不老化，基本不腐蚀，可在-40～300℃环境中使用，应用压力可达50 kg不泄漏，与建筑同寿命等优点，已被国内外工程实践证明是给水管材中综合性能最好、环保和节能型的管材。薄壁不锈钢管材是未来管材使用和发展的趋势，现在可以预言，建筑给水管材最终将恢复到金属管道时代。

3.2 国家及地方政策推动不锈钢水管应用

国家市场监督管理总局在《关于食品中“塑化剂”污染风险防控指导意见》中明确要求部分生产及销售环节不允许使用含塑化剂物品。

为贯彻落实《国务院关于加强城市基础设施建设的意见》（国发〔2013〕36号），提高城镇居民二次供水设施建设和管理水平，改善供水水质和服务质量，促进节能降耗，加强治安防范，保障城镇居民生活饮用水卫生安全，住房和城乡建设部、国家发展和改革委员会、公安部、国家卫生和计划生育委员会于2015年2月17日联合下发《关于加强和改进城镇居民二次供水设施建设与管理确保水质安全的通知》（建城〔2015〕31号），就加强和改进我国城镇居民二次供水设施建设与管理工作做出全面部署。四部委联合发文：强调最后一公里，强调二次供水技术改造，强调供水公司接管二次供水工程。

2020年3月1起实施的GB 50015—2019《建筑给水排水设计标准》明确要求室内给水管道应选用耐腐蚀和安装连接方便可靠管材，可采用不锈钢管、铜管、塑料给水管和金属塑料复合管及经防腐处理的钢管，高层建筑给水立管不宜采用塑料管。

行业标准CJJ140—2019《二次供水工程技术规程》已进行全面修订并通过审查，GB/T 38594—2020《管网叠压供水设备》制订并付诸实施，这些工作都是在强制性规范研编时候、制订阶段性国家标准和行业标准又面临全面清理整顿之际，特批进行。这些标准强调的是保证二次供水水质，水质检验不再仅以出厂水为标准，而加以用户龙头水为标准，为此带来以下系列变化：水厂水处理工艺改造，以达到水质标准要求；市政供水管网改造，改变管材对水质的不良影响；检测手段的提升、配套。

国家关于不锈钢水管应用相关标准的相继出台，带动了各地地方政府开始在政策层面支持不锈钢水管应用，北京市、珠海市、深圳市、福建省、湖南省相继出台不锈钢水管应用政策，引导优质饮用水入户工程。

3.3 当前不锈钢水管应用领域

不锈钢管应用从管道直饮水系统起步，最早用于星级宾馆、高档住宅。近年来在建筑给水和热水供应系统、医用气体输送系统、虹吸式屋面雨水排水系统（机场候机楼应用居多）、消防给水系统（高、中压细水雾灭火系统只准用不锈钢管）、燃气系统、供暖系统、工业介质输送系统等领域应用不断扩大。尤其是二次供水输配水管道、细水雾灭火系统和虹吸式屋面雨水排水系统等领域不锈钢管有极大发展潜力。

在二次供水输配水管道方面：自从四部委文件明确二次供水工程由当地供水公司负责管理，明确要搞好最后一公里的水质、水量、水压保障，明确水质不按出厂水为唯一标准，而以用户水为标准以来，各地供水公司对供水水质这一问题的重视程度日益增强，而管材则是保证水质的一个非常重要的方面。越来越多的城市供水公司要求小区给水管道采用不锈钢管，以保证供水不被污染和保证管道使用寿命。

3.4 国外情况

（1）日本。20世纪50—70年代，日本供水管主要材料是塑料和钢塑复合管，漏水严重，漏损率一度高达40%～45%，且水污染问题明显。东京供水局花10年时间做研究试验，发现60.2%的漏水原因是水管材料强度不足，受外力冲击导致。日本水协会建议改进水管材料及连接方式，1980年日本制定了一系列工业不锈钢管及其连接的标准。1999年东京供水局将316不锈钢波纹管作为标准用材，不锈钢用作自来水输水管道和建筑内供水管道步入标准化轨道。据东京自来水部门的统计，不锈钢市场普及率从1982年的11%上升到2000年的90%以上。目前日本东京不锈钢供水管普及率已近100%，所有住宅区全部安装不锈钢管道。日本东京不锈钢水管普及率如图3所示。

图3 日本东京不锈钢水管普及率

（2）韩国。1993—2005年，韩国首尔的不锈钢水管市场普及率从32%增长至近90%，如图4所示。

图4 韩国首尔不锈钢水管市场普及率（数据来源：POSCO）

（3）美国。1960年美国纽约开始采用不锈钢水管，1990年纽约城市给水管道大规模采用316L不锈钢。1996年美国出台安全饮用水法，要求用于饮用水的金属管道必须用不锈钢或球墨铸铁，进入高楼的供水管首选不锈钢。目前美国全国有超过30个自来水厂采用不锈钢供水管。

（4）欧洲。德国1980年开始规模化采用不锈钢水管，且全部为316L材质。意大利1995年起各城市将供水管道更换为不锈钢材质。英国因为水质偏软问题，苏格兰地区将医院水管全部更换为不锈钢。瑞典卡尔斯库加市将埋地水主管全部更换为316不锈钢管。

3.5 国内情况

（1）标准。目前我国的不锈钢水管相关标准既有产品标准，又有工程建设标准，既有给排水领域的工程建设标准，也有消防领域和其他领域的工程建设标准。目前我国不锈钢管部分标准见表2。

表2 我国不锈钢管部分标准

（2）材质。不锈钢水管可选材质包括304、304L、316、316L、445J2等，在选用材质时主要参照水中氯离子浓度大小。参照表3材质耐氯离子腐蚀的浓度进行材质选择，输水管在选材时一般选用耐更高氯离子浓度腐蚀的材质，咸潮用管要选用耐氯离子浓度600×10-6以上的材质。

表3 不同不锈钢材质的耐氯离子腐蚀浓度耐蚀指数

2020年国内正在使用或计划近期开始使用不锈钢水管的供水公司约70家，采购金额预计13亿元。2020年不锈钢水管的消费约为25万t。

4 铁素体不锈钢水管

铁素体不锈钢在耐点腐蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀断裂的性能优于奥氏体不锈钢，铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢之间仅仅是性能和用途不同。供排水等系统更适合采用铁素体不锈钢管[4-7]。铁素体不锈钢主要具备以下特性：

（1）有磁性。

（2）热膨胀率低，加热时膨胀程度仅是奥氏体不锈钢的60%～70%，与普通钢相近。

（3）高温抗氧化性好，表面氧化剥落倾向小于奥氏体不锈钢。

（4）热导率高，是奥氏体不锈钢的1.3～1.6倍，比奥氏体不锈钢的热传导更加均匀。

（5）含稳定化元素Nb的铁素体不锈钢有良好的抗蠕变能力，在长时间应力作用下的应变比奥氏体不锈钢小。

（6）比奥氏体不锈钢更易切削加工。

（7）冷加工变形时的变形回复倾向比奥氏体不锈钢小，深拉成形性能优于奥氏体不锈钢，胀形成形性能不如奥氏体不锈钢。

（8）屈服强度高（与碳钢相当）。有些高铬铁素体不锈钢的屈服强度能达到304不锈钢的两倍，其延伸率仅是304不锈钢的60%左右，不过在工程应用上也能接受。

（9）铁素体不锈钢不同于奥氏体不锈钢，在含氯的水介质中无应力腐蚀倾向，有些牌号的铁素体不锈钢在高浓度的氧化物介质中也可以实现免疫。

（10）具有良好的耐均匀腐蚀、耐点蚀、耐缝隙腐蚀性能，其耐腐性能取决于钢中的Cr和Mo含量。通常用PRE（耐点腐蚀当量）值判定耐局部腐蚀能力。

（11）铁素体不锈钢不含Ni，一些特殊牌号仅含少量的Ni，就性价比而言，其成本相对低廉，且不受Ni价格波动的影响。

根据水中不同的氯离子浓度合理选用铁素体不锈钢在家装水管上应用，可以起到良好的效果。在35℃的3.5%NaCl溶液中，不锈钢PRE值与点蚀电位的关系如图5所示，按照ASTM G 48—2011《使用三氯化铁溶液做不锈钢及其合金的耐麻点腐蚀和抗裂口腐蚀性试验的标准方法》中的B法进行试验，PRE=w（Cr）+3.3w（Mo）+16w（N），缝隙腐蚀温度允许的Cl-水平与钢中PRE值的关系如图6所示。

图5 不锈钢PRE值与点蚀电位的关系

图6 缝隙腐蚀温度允许的Cl-水平与钢中PRE值的关系

（待续）