閥門行業(yè)現(xiàn)狀及鑄改鍛發(fā)展趨勢的分析

文/喻興娟，陳文勛·中國聯(lián)合工程公司

馮會來·大連世杰航空鍛造有限公司

閥門行業(yè)現(xiàn)狀及鑄改鍛發(fā)展趨勢的分析

文/喻興娟，陳文勛·中國聯(lián)合工程公司

馮會來·大連世杰航空鍛造有限公司

閥門廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，需求量巨大。我國閥門行業(yè)技術(shù)上與國外差距較大。高端閥門必須采用模鍛成形工藝，尤其是多向模鍛成形工藝生產(chǎn)的整體模鍛件。本文主要從閥門市場需求、國內(nèi)外閥門行業(yè)現(xiàn)狀分析鍛造閥門的優(yōu)勢、鍛造工藝、設(shè)備等各方面，闡述閥門鑄改鍛的趨勢及發(fā)展前景。

閥門用途及市場

閥門被廣泛使用在國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)的各個領(lǐng)域。在石油、天然氣、煤炭、冶金、電力、礦石開采與加工、管道輸送系統(tǒng)等行業(yè)，以及航空航天、艦船、兵器、核工業(yè)等行業(yè)都有廣泛的應(yīng)用。

石油、天然氣行業(yè)一直是閥門的最大應(yīng)用領(lǐng)域，占總用量的37.4%；電力能源(水電、火電、核電等)占21.3%；化工占11.5%；水處理和污水處理占11.4%。其中，電力行業(yè)尤其是核電，高端閥門的需求比例相對較高。

在經(jīng)濟(jì)全球化的今天，全世界的閥門總市值每年累計超過11000億美元，每年的閥門產(chǎn)品新老更換的市場需求總量超過500億美元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過全世界新工程建設(shè)對閥門需求總量的300億美元。全世界的閥門庫存與半成品總量占700億美元，年生產(chǎn)總量占570億美元。

我國閥門行業(yè)的現(xiàn)狀

我國閥門行業(yè)發(fā)展已有幾十年的歷史。閥門廠家由小變大，在研制、開發(fā)、生產(chǎn)等各方面都在不斷進(jìn)步。在20世紀(jì)80年代以前只能生產(chǎn)六百多個系列、兩千七百多種規(guī)格的產(chǎn)品。到20世紀(jì)末，我國閥門生產(chǎn)廠商就已能生產(chǎn)12大類、三千多個型號、四千多個規(guī)格的閥門產(chǎn)品。

閥門行業(yè)現(xiàn)有184項(xiàng)行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其中最高使用壓力達(dá)600MPa，最高使用溫度達(dá)650℃(本體)、1200℃(耐火材料襯里)，最低使用溫度-196℃，最大公稱通徑可達(dá)5350mm。許多關(guān)鍵閥門技術(shù)攻關(guān)得以突破，絕大部分核電、超臨界火電和天然氣長輸管道用關(guān)鍵閥門都有了供貨業(yè)績，如300MW、600MW和1000MW核電站機(jī)組和大型火力發(fā)電機(jī)組用閥門，30萬噸、45萬噸和100萬噸乙烯裝置，油氣管道輸送、大化肥工程、“09”核潛艇及冶金工程、城市建設(shè)、城市污水處理工程等配套生產(chǎn)了大量閥門，還為西氣東輸、三峽水利樞紐、南水北調(diào)等工程配套，基本能滿足國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)需要。

據(jù)中國通用機(jī)械工業(yè)閥門分會統(tǒng)計，我國的閥門制造企業(yè)總數(shù)居世界第一，各種大中小閥門企業(yè)已達(dá)6000余家，其中產(chǎn)值超億元的近百家。2012年我國閥門制造企業(yè)年銷售收入在2000萬元以上的共有1543家，從業(yè)人員27萬人，生產(chǎn)閥門721萬噸，工業(yè)總產(chǎn)值2116.49億元，出口額316億元，實(shí)現(xiàn)利潤總額150億元。多數(shù)企業(yè)已取得ISO9001質(zhì)量管理體系認(rèn)證，少數(shù)企業(yè)取得了AP、CE認(rèn)證和國內(nèi)特種設(shè)備制造許可證。

總體上看，我國閥門行業(yè)發(fā)展前進(jìn)的步伐還是較快的，但是由于起步晚，仍處于發(fā)展階段，產(chǎn)品的可供應(yīng)和高需求之間仍然差距較大。產(chǎn)業(yè)集中度低，閥門設(shè)計、制造、生產(chǎn)和試驗(yàn)測試能力低成為發(fā)展的軟肋。尤其是高端閥門技術(shù)與質(zhì)量同發(fā)達(dá)國家相比還有相當(dāng)大差距。閥門企業(yè)主要以低層次、小規(guī)模、家庭作坊式企業(yè)為主，其主導(dǎo)產(chǎn)品仍然是以技術(shù)含量低、中低質(zhì)量的低端產(chǎn)品為主。

大量的高溫、高壓、耐蝕閥門和關(guān)鍵裝備上需要的高端閥門產(chǎn)品仍舊有賴于進(jìn)口。高端閥門市場仍被國外閥門企業(yè)所壟斷。核電、深海油氣等閥門絕大多數(shù)從國外進(jìn)口，主要原因是我國沒有合適的鍛造設(shè)備，也沒有相應(yīng)的檢驗(yàn)檢測手段。

隨著我國經(jīng)濟(jì)與科技的發(fā)展，閥門品種不斷增加，閥門應(yīng)用行業(yè)越來越多，對閥門的質(zhì)量與技術(shù)要求也越來越高。為滿足核電、火電、石油以及石化行業(yè)的需求，每年需進(jìn)口30億美元的大口徑高溫高壓鍛造閥門。小口徑鍛造閥門雖然可以自主化生產(chǎn)，但系采用自由鍛件，加工內(nèi)孔，材料、加工工時和能源等資源浪費(fèi)嚴(yán)重。

國內(nèi)外閥門行業(yè)主要差距

我國閥門企業(yè)總數(shù)超過日、美、英、德、法國企業(yè)數(shù)之和，工業(yè)總產(chǎn)值低于美國1990年的水平；閥門標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量超過德、法兩國；閥門規(guī)格數(shù)量超過日本。每年閥門市場成交額高達(dá)500億元，但其中一百多億元的市場份額被國外閥門企業(yè)占有。

國際上閥門制造企業(yè)分為鑄造企業(yè)和鍛造企業(yè)。鑄造企業(yè)采用沖天爐+電爐雙聯(lián)鑄造，鑄鋼采用電爐加精煉，金屬液質(zhì)量高，化學(xué)成分穩(wěn)定，采用樹脂砂自動線或機(jī)械造型，多數(shù)為微機(jī)控制。鍛造企業(yè)大多數(shù)采用模鍛，并已經(jīng)采用多向模鍛和閉式模鍛；鍛件質(zhì)量高，材料利用率最高可達(dá)95%；最大鍛造通徑可達(dá)DN500。

電力、石化、環(huán)保和城市建設(shè)等行業(yè)，對鍛造的高溫高壓先導(dǎo)式閘閥、高壓大口徑截止閥、高壓大口徑止回閥、金屬密封油密封AVDCO閥、深海油田(3000m以下海底)用閘閥、球閥、高壓大口徑上裝式球閥等有大量的需求，但現(xiàn)實(shí)是供不應(yīng)求。

由于鍛件內(nèi)在質(zhì)量優(yōu)于鑄鋼件，高端閥門尤其是高壓、高溫、耐腐蝕閥門必須采用鍛件。國外大多高端閥門鍛件采用模鍛成形工藝整體生產(chǎn)，首選工藝是多向模鍛成形工藝，在多向模鍛液壓機(jī)上生產(chǎn)。

威蘭公司生產(chǎn)的T形截止閥，2"以下全部采用鍛造閥門，2"以上的ANSI150～600磅采用鑄造閥門，900磅及以上的全部采用鍛造閥門；Y形截止閥1/2"～4"全部采用整體式鍛造閥門；1/2"～4"電力球形截止閥、疏水閥專門用于高溫高壓工況的全部采用整體式鍛造閥門。

國內(nèi)閥門毛坯件以鑄件居多，采用模鍛生產(chǎn)的很少，僅能生產(chǎn)3"(DN100)以下的閥門鍛鋼毛坯。因缺少大型模鍛壓機(jī)，大口徑閥門鍛件大部分采用進(jìn)口，少部分采用自由鍛件。自由鍛造很難生產(chǎn)三個或四個方向上都有孔腔、形狀復(fù)雜的閥體零件，只能將鍛件形狀簡化，增加后續(xù)加工余量，自由鍛件“傻大笨粗”，材料利用率和機(jī)械加工效率極低。另外，由于鍛件的金屬流線在機(jī)加工時被切斷，力學(xué)性能大大削弱，將會降低閥體的使用壽命和可靠性，危及使用安全性。

一個值得注意的問題是閥門產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上的異化現(xiàn)象，表現(xiàn)在我國閥門市場的構(gòu)成上呈現(xiàn)“金字塔形結(jié)構(gòu)”：塔尖為進(jìn)口產(chǎn)品占有，以質(zhì)精、價高、量小壟斷著高端用戶；塔的中部是外商獨(dú)資、合資企業(yè)的地盤，對應(yīng)的是要求閥門質(zhì)量上乘、價格適中的中高端用戶；至于內(nèi)資企業(yè)基本上是在塔底徘徊，以拼數(shù)量、拼價格的方式爭奪著低端用戶。隨著我國用戶采購行為的日趨理性化，品牌與質(zhì)量越來越受到重視，國內(nèi)外方獨(dú)資、合資企業(yè)的產(chǎn)品也越來越受到青睞。

盡管我國提倡關(guān)鍵閥門實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化已有近10年，核電、火電和石化等領(lǐng)域已有部分關(guān)鍵閥門實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化，但差距仍然不小，尤其是高端閥門的國產(chǎn)化之路仍然十分艱難。而火電站和石化用高參數(shù)調(diào)節(jié)閥、減壓閥和安全閥，核電站用關(guān)鍵閥門、石化、冶金設(shè)備用的高溫高壓閥門、金屬密封蝶閥和金屬密封球閥等還大量依賴進(jìn)口，每年約有20%的閥門產(chǎn)品需要進(jìn)口或與相關(guān)設(shè)備配套進(jìn)口。

我國閥門行業(yè)改進(jìn)、發(fā)展方向

困擾整個閥門行業(yè)最大的問題是結(jié)構(gòu)性矛盾突出，主要表現(xiàn)為企業(yè)數(shù)量多，規(guī)模小且分散，缺乏具有品牌影響力的產(chǎn)品，更缺乏具有領(lǐng)軍能力的重量級的大型企業(yè)集團(tuán)。產(chǎn)業(yè)集中度過低，使整個行業(yè)無法達(dá)到規(guī)模經(jīng)濟(jì)和技術(shù)進(jìn)步的目的；技術(shù)創(chuàng)新能力薄弱，創(chuàng)新資金不足，缺乏技術(shù)儲備，新產(chǎn)品開發(fā)緩慢，發(fā)展空間受限。

實(shí)力雄厚的外資企業(yè)紛紛搶灘中國的閥門市場，這些境外軍團(tuán)既有雄厚的資金和高新技術(shù)，又有豐富的經(jīng)營策略，擠壓并搶占我國的閥門市場，成為我國閥門行業(yè)的主要競爭對手。目前他們在我國收購閥企，高薪招攬閥門行業(yè)的設(shè)計人才，有的在我國投資建廠，有的將總部或研發(fā)中心遷到中國，利用他們的品牌知名度，蠶食或占領(lǐng)我國高端閥門市場。

有差距和存在問題并不可怕，只要我們調(diào)整好發(fā)展思路，增強(qiáng)發(fā)展的信心，強(qiáng)化企業(yè)管理，推進(jìn)技術(shù)進(jìn)步，重視技術(shù)創(chuàng)新和核心技術(shù)的研發(fā)，提高企業(yè)的核心競爭力。在不久的將來，我國閥門骨干企業(yè)一定能夠趕上和超過國外同類企業(yè)，為國家重大技術(shù)裝備國產(chǎn)化作出貢獻(xiàn)，在世界閥門市場競爭中占有一定的份額，并逐步成為世界閥門制造業(yè)的強(qiáng)國。

閥體鑄改鍛優(yōu)勢分析

在全球閥門制造技術(shù)日臻成熟的今天，有多種閥門的閥體及配件仍是鑄造成形。但隨著我國能源工業(yè)的快速發(fā)展，煤化工、大功率清潔火電、核電、惡劣環(huán)境下的油氣開采將大有可為。閥門工作在氣—固、液—固二相或多相不斷切換的惡劣環(huán)境中，對閥門提出了向高端方向發(fā)展的新要求。為了適應(yīng)這一發(fā)展方向，閥門產(chǎn)品性能必須符合耐高溫高壓、耐磨、耐腐蝕、耐沖刷、抗熱循環(huán)、零泄漏等要求。通過鍛造能消除金屬的鑄態(tài)疏松、焊合孔洞，鍛件的機(jī)械性能優(yōu)于同材料的鑄件。機(jī)械裝備中負(fù)載高、工作條件嚴(yán)苛的關(guān)鍵、重要零件，用鍛件制造成為首選。

生產(chǎn)這些高端閥門，毛坯質(zhì)量和生產(chǎn)工藝至關(guān)重要。從確保裝備的可靠性、安全性和全壽命期的經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，高端閥門盡量采用鍛件毛坯，鑄改鍛應(yīng)成為發(fā)展趨勢。鍛造閥體的優(yōu)點(diǎn)是冶金質(zhì)量好、組織致密、力學(xué)性能高且穩(wěn)定，表面質(zhì)量較好，這是促使閥門行業(yè)鍛件毛坯生產(chǎn)的比重在不斷加大的原因。與此同時，隨著現(xiàn)代鍛壓設(shè)備和鍛造技術(shù)的發(fā)展，鍛造閥體已向大口徑方向發(fā)展。一些設(shè)備先進(jìn)、工藝技術(shù)水平高的國外專業(yè)閥門廠家早已采用多向模鍛和閉式模鍛技術(shù)生產(chǎn)高端閥門鍛件。德國、日本、美國等國家的閥門采用模鍛件的約占80%，其鍛件質(zhì)量優(yōu)，尺寸精度高，鍛造缺陷少，材料利用率高達(dá)95%，最大鍛造通徑可達(dá)DN500mm。

相比較而言，我國由于軟硬件落后，在工藝上仍以自由鍛或胎模鍛為主，模鍛件僅占閥門鍛件毛坯的20%，口徑最大為50～100mm，僅可實(shí)現(xiàn)核電、火電、石油以及石化等行業(yè)小口徑鍛造閥門自主生產(chǎn)。海洋工程閥門產(chǎn)品市場大，技術(shù)含量高，且均為高質(zhì)量的鍛件加工而成。世界上能生產(chǎn)水下閥門的廠家僅有Cameron、FMC、Pentair等，我國尚無生產(chǎn)海洋工程用的水下閥門的廠家，閥體(門)產(chǎn)品完全依賴進(jìn)口，如果國內(nèi)能夠生產(chǎn)，必將大大節(jié)約成本，有力地推進(jìn)我國深海油氣和海洋礦藏的開發(fā)事業(yè)。