Tubi in acciaio per caldaie ad alta pressione, in quanto importante ramo degli acciai speciali, sono materiali chiave in settori quali la generazione di energia termoelettrica, la petrolchimica e l'energia nucleare. Le loro prestazioni sono direttamente correlate alla sicurezza delle apparecchiature e all'efficienza energetica in ambienti ad alta temperatura e alta pressione. Con gli adeguamenti della struttura energetica del mio Paese e gli aggiornamenti della tecnologia industriale, la domanda di mercato e gli standard tecnici per i tubi in acciaio senza saldatura per caldaie ad alta pressione stanno subendo profondi cambiamenti. Questo articolo analizzerà questi tubi in acciaio da diverse prospettive, tra cui caratteristiche tecniche, stato del settore, scenari applicativi e tendenze future.
In primo luogo, caratteristiche dei materiali e standard tecnici per tubi in acciaio senza saldatura per caldaie ad alta pressione
I tubi in acciaio senza saldatura per caldaie ad alta pressione devono funzionare stabilmente e per lunghi periodi di tempo a temperature superiori a 600 °C e pressioni superiori a 30 MPa. Pertanto, devono possedere tre proprietà fondamentali: resistenza al creep (resistenza alla deformazione ad alta temperatura), resistenza all'ossidazione (prevenzione della corrosione da gas ad alta temperatura) e stabilità microstrutturale (stabilità microstrutturale). Attualmente, i materiali più diffusi sono acciai legati come 12Cr1MoVG e 15CrMoG. Le leghe al cromo-molibdeno-vanadio migliorano la resistenza al calore sia attraverso il rinforzo per soluzione solida che per precipitazione. Materiali all'avanguardia a livello internazionale, come ASTM A335 P91/P92, offrono valori di sollecitazione ammissibile superiori di oltre il 30% rispetto ai materiali tradizionali, consentendo una riduzione del 20% dello spessore di parete della caldaia e una significativa riduzione del peso delle apparecchiature. Le principali aziende nazionali hanno ottenuto il controllo indipendente sull'intero processo produttivo: colata continua di billette tonde → foratura a caldo → dimensionamento a freddo → trattamento termico. In particolare, la tecnologia ACC (raffreddamento accelerato) utilizzata nel processo di laminazione a caldo può controllare la dimensione dei grani oltre il livello 8, aumentando la tenacità all'impatto dei tubi in acciaio del 50%. Le notizie del settore di luglio 2025 hanno rivelato che il tubo in acciaio HR3C di un'azienda centrale per caldaie ultrasupercritiche ha superato un test di funzionamento continuo di 168 ore, dimostrando una resistenza a 650 °C superiore a 120 MPa, segnando una svolta per il mio paese nella tecnologia ultrasupercritica a 700 °C.
In secondo luogo, il panorama del mercato e le sfide della catena di fornitura per i tubi in acciaio senza saldatura per caldaie ad alta pressione.
Attualmente, la domanda globale annua di tubi per caldaie ad alta pressione è di circa 5 milioni di tonnellate, con la Cina che ne rappresenta il 45%. In Cina sono emerse tre importanti aree industriali: il delta del fiume Yangtze, il Bohai Rim e la regione sud-occidentale. Tuttavia, il settore si trova ad affrontare due importanti contraddizioni strutturali: in primo luogo, i prodotti di fascia alta continuano a dipendere dalle importazioni. I tubi in acciaio T92 di un'azienda giapponese rappresentano il 70% del mercato interno delle unità di generazione di energia supercritica. In secondo luogo, le materie prime sono soggette a vincoli esterni. La dipendenza del mio Paese da fonti estere per metalli strategici come nichel e cromo ha raggiunto rispettivamente l'85% e il 90%. Dal secondo trimestre del 2025, il costo dei tubi in acciaio per caldaie ad alta pressione è aumentato del 18% su base annua a causa dell'impennata dei prezzi internazionali del ferromolibdeno.
Terzo, applicazioni innovative e innovazioni all'avanguardia nei tubi in acciaio senza saldatura per caldaie ad alta pressione
Nel nuovo settore energetico, i tubi in acciaio per caldaie ad alta pressione trovano nuove applicazioni:
1. Generazione di energia solare concentrata: i sistemi di accumulo di calore a sali fusi degli impianti solari concentrati a torre richiedono tubi in acciaio inossidabile 321H, che devono resistere alla corrosione da sali fusi a 565 °C. I test sul campo del progetto Dunhuang da 100 MW mostrano che il tasso annuo di corrosione dei tubi in acciaio prodotti localmente in condizioni di cicli termici è sceso a 0,12 mm/anno, avvicinandosi agli standard internazionali.
2. Apparecchiature per l'energia dell'idrogeno: le tubazioni resistenti alla pressione nelle unità di produzione di idrogeno tramite elettrolisi dell'acqua sono ora realizzate in acciaio inossidabile duplex 2205, che ha una soglia di corrosione sotto sforzo da ioni cloruro tre volte superiore a quella dell'acciaio inossidabile 304. 3. Energia nucleare di quarta generazione: i condotti per l'elio per i reattori raffreddati a gas ad alta temperatura richiedono materiali che mantengano la resistenza a 850 °C. Un istituto di ricerca ha sviluppato un tubo in lega di acciaio GH3535 che ha completato la verifica ingegneristica.
Quarto, percorsi di sviluppo futuri per tubi in acciaio senza saldatura per caldaie ad alta pressione
Per raggiungere gli obiettivi del “doppio carbonio”, l’industria dei tubi in acciaio per caldaie ad alta pressione deve raggiungere risultati innovativi in tre dimensioni:
1. Ingegneria genetica dei materiali: creazione di un database di composizione-processo-prestazioni. Ad esempio, un'azienda sta attualmente sviluppando un "Sistema di progettazione intelligente per la microlegatura del vanadio" per ottimizzare nuove formule che bilancino costi e prestazioni.
2. Monitoraggio della sicurezza del servizio: un istituto di ricerca sta promuovendo una tecnologia di test non distruttivi a microonde in grado di rilevare crepe interne profonde fino a 0,5 mm, con una sensibilità quattro volte superiore rispetto ai tradizionali test a ultrasuoni.
3. Modello di economia circolare: vale la pena prendere spunto dal "Programma di riciclo dei tubi in acciaio" di un'azienda. Modificando la composizione, i tubi in acciaio per caldaie di scarto vengono riciclati in acciaio da costruzione, raggiungendo un tasso di utilizzo del metallo del 92%.
È prevedibile che, con l'avanzamento della tecnologia di generazione di energia ultra-supercritica verso i 700 °C e la crescita esponenziale del settore dell'energia a idrogeno, i tubi in acciaio senza saldatura per caldaie ad alta pressione inaugureranno una nuova serie di iterazioni tecnologiche. Le aziende che pianificano proattivamente l'innovazione dei materiali, la produzione intelligente e i servizi per l'intero ciclo di vita dovrebbero dominare la futura ristrutturazione del settore. Gli utenti a valle, oltre a concentrarsi sul prezzo, dovrebbero prestare attenzione anche a indicatori più approfonditi, come i dati sulla resistenza meccanica del tubo in acciaio e il rapporto di investimento in R&S del fornitore al momento dell'acquisto. Questi saranno fondamentali per garantire il funzionamento sicuro a lungo termine delle apparecchiature.
Data di pubblicazione: 05-08-2025