北京市丰台区蒲黄榆地区,一段新铺设的热力管网正在地下悄然延伸,它不仅承载着即将到来的寒冬里的温暖,更蕴含着我国集中供热系统升级的关键突破。
近日,首钢热力管网用低合金耐蚀钢成功应用于北京市丰台区蒲黄榆地区热力管网一次线改造工程,全面贯通了新型钢材在热力管网系统应用的关键技术和工程节点。这标志着低合金耐蚀钢、配套焊接材料、焊接技术及防腐技术首次在热力管网系统中实现示范性应用,为我国庞大的集中供热系统提供了全新的升级方案。
我国拥有世界上最大的集中供热体系,覆盖秦岭-淮河以北的13省及京津两市,供热面积超过150亿平方米。这些供热管网的建设高峰出现在20世纪80-90年代,受限于当时的技术水平,管网基础材料主要采用传统碳素钢Q235B,设计寿命30年。
目前,这些管网正集中进入“老龄化”阶段,老旧管网锈蚀引发的泄漏、爆管等安全事故呈逐年递增态势。热网事故已占供热系统事故总量的50%-60%,消除老旧管网安全隐患已成为迫在眉睫的民生焦点。
研究发现,热力管网经受长期、连续的高温流动介质腐蚀,即使管网用水经过除氧处理,钢材的腐蚀速率仍然是静态条件的10倍左右。在此条件下,传统碳素钢Q235B在远低于设计寿命的服役时间内便会出现泄漏等安全问题,大部分在服役10-15年后便需要更换。与此同时,供热行业现行设计标准中采用的钢材仍为碳素钢体系,明显落后于钢铁行业近年来新型钢材的开发和应用。
为此,首钢研发团队根据管网服役环境搭建流动介质循环腐蚀实验装置,建立加速试验方法,在此基础上设计出耐蚀性显著提升、成本可控且易于生产的钢材化学成分。
首钢研发的新型低合金耐蚀钢的腐蚀速率仅为传统碳素钢Q235B的1/2,这意味着在相同使用环境下,管网的预测寿命可提升1倍。除了核心材料突破,首钢还自主开发了配套低合金耐蚀埋弧焊丝及焊剂,形成了一体化应用解决方案。新型耐蚀钢在工程应用方面面临两大难题:一是弯头加工方式的创新,二是新-旧管网不同材料连接引起的焊缝力学性能降低和选择性腐蚀。团队通过走访下游加工企业,确定采用钢板“冲压-对焊”的弯头加工方式,实现了低合金耐蚀钢螺旋直管和配件的整体供应。同时,创新开发了碳素钢管端预制金属涂层防腐协同异种钢材焊接工艺的关键技术,可显著延缓碳素钢管端的选择性腐蚀,实现新-旧管网连接处的耐蚀性匹配。
在严寒地区,供暖是基本的民生需求。如双台子区热力有限公司作为当地供暖的“主力军”,已在双台子区住建局指导下,全面吹响供暖准备“冲锋号”,确保11月1日准时开栓。同样,米山镇米西村也抓住施工黄金期,全力推进部分供暖管网提升工程,赶在寒冬来临前把温暖的“保障线”铺到村民家门口。首钢低合金耐蚀钢的成功研发和应用,解决了民生领域的技术难题,探索了材料创新的生动实践。
通过提升热力管网的安全性和使用寿命,不仅减少了因管道泄漏导致的供暖中断事故,还降低了长期维修更换的成本,实现了资源节约。
首钢低合金耐蚀钢的研发成功,标志着我国热力管网材料技术迈上了新台阶。随着这项技术在更多老旧管网改造中推广应用,我们的城市将拥有更加安全可靠的“温暖线”。技术突破的背后是材料科学家和工程师们对民生需求的深切回应——让温暖的保障更持久,让寒冬中的生活更有温度。