山東鋼鐵股份有限公司王騰飛：風電用先進鋼鐵材料綠色低碳技術發展及產業化

2023年10月16日-19日，2023北京國際風能大會暨展覽會（CWP2023）在北京如約召開。作為全球風電行業年度最大的盛會之一，這場由百余名演講嘉賓和數千名國內外參會代表共同參與的風能盛會，再次登陸北京，聚焦中國能源革命的未來。

本屆大會以“構筑全球穩定供應鏈 共建能源轉型新未來”為主題，將歷時四天，包括開幕式、主旨發言、高峰對話、創新劇場以及關于“全球風電產業布局及供應鏈安全”“雙碳時代下的風電技術發展前景”“國際風電市場發展動態及投資機會”“風電機組可靠性論壇”等不同主題的21個分論壇。能見App全程直播本次大會。

10月18日下午，山東鋼鐵股份有限公司王騰飛在風電產業技術創新論壇II上發表題為《風電用先進鋼鐵材料綠色低碳技術發展及產業化》的主題演講。

以下為發言全文：

各位大家好，下面我介紹一下《風電用先進鋼鐵材料綠色低碳技術發展及產業化》。

在座如果有風機主機廠對于我們很了解，山鋼年產能有2400萬噸，產品有特鋼、型鋼、棒材等產品。我們致力于新的產品技術開發，山東鋼鐵有三個產線，板材的產能有500萬噸，產線主要是有兩條4.3米和一條3.5米，后面配備7個加熱爐，可以給風電下游行業提供多牌號、多品種、多種交互的原材料產品。我們還有優特鋼產品，下游的風電企業用的比較多，像法蘭、齒輪、軸承、螺絲螺母。

下面我介紹一下風電鋼的發展需求，中國提出“3060碳中和、碳達峰”的目標后，中國作為負責任的大國，在能源的開發特別是原始石化能源的衰減要用新能源替代。中國能源的消耗又是非常大，怎么樣來解決這個問題？新能源發展上非常重要。風力發電作為主要的能源結構，應該是中國未來主要的支撐能源，所以在風電發展方面前景廣闊。

風電發展主要是大型化趨勢非常明顯，我記得2010年前后那時候才零點幾的樣機，但是現在3、5兆瓦出現，甚至還有10兆瓦的，海上超過20兆瓦。風機的大型化帶來的問題，承載風機的塔筒承載能力和周期性載荷更大，如何來解決這個問題？

如果采用原始的材料，國內大多數用的三無系列產品。如果現在要承載更大的力，需要增加鋼材的厚度。變相的說就是增加鋼材的消耗。這樣與綠色發展理念相背離，只能通過鋼材強度等級，35如果提升到500兆帕，不但鋼材的消耗不會增加，甚至會降低。

山東鋼鐵這兩年一直在做這方面的研究工作，在2010年前后想推動，想把35替換到390，當時中國整體的風電行業在設計能力相對欠缺，因為還是以歐美為主導。我們找幾家主機商和設計方，尤其是材料的選擇上，他們都不敢跨過這一步。近幾年隨著風電行業大型企業設計能力的提升與技術方面的提升，他們設計的自主權越來越廣闊，所以說我們在這方面做了一些工作。

2021年，我們在北京科技大學毛院士的帶領下，聯合產業鏈中很多的企業和科研院所，共同創建高端風電鋼鐵材料裝備協同創新中心，我們把鋼材的應用從355開始向420過度，現在420的用量越來越大。去年年底420真正應用在創新中心。2021年11月份和金風共同創建示范塔，2022年遠景風場整體的項目開始用這個材質。2022年底，高強度風電用鋼和390、420鋼板銷量突破10萬噸。我們也做了一些前沿的工作，像500、460兆帕的研究。

特鋼產品，現在很多的主機商比較關切，鋼板升級是上來了，但是法蘭、螺栓螺母怎么做？法蘭怎么樣升級到更高的級別？法蘭澆鑄限制強度，如果增加合金含量太多會導致焊接性能弱化，會讓下游的行業有一定的不適應，所以我們在特鋼產品當中做類似工藝的優化調整，在35的基礎上讓碳鋼量增加不多的情況下做了一些工作。

相對來說，不管是420兆帕或者500兆帕，這個并不算多高強度，因為像工程機械、海洋工程，他們的應用級別非常高。工程機械550非常的普遍，890是1000兆帕的鋼開始大量的應用。海洋工程像550和690兆帕的鋼，現在想提升到890更高強度的級別。將來的風電鋼發展趨勢非常明顯，而且也是必走的一條路。

我們主要是講420兆帕的鋼，我們設計的時候與355一脈相承，不管是從組織設計或者強化機理上非常相似。常規是珠光體的組織形態，通過常規細化顆粒的強化來做強化的措施，所以它和355非常的相似，而且穩定性也是一樣的，我們認為420兆帕的鋼替代是水到渠成的過程。

但是后來開發更高的級別，風電鋼未來的發展做更高強度的級別像500兆帕的鋼，將來在長期服役會有一定的差異，500與355和420有一定的差異，我們做前期的基礎工作，比如說疲勞性能在周期性載荷情況下，使用的過程當中將來會發生什么問題？

我們現在做的一些東西，包括聯合金風科技做實驗室的工作，還有直接焊上塔筒看將來運行的情況。將來采集一些數據，看將來風電應用的過程當中，與常規的鋼有沒有區別？如果將來能夠完全適應，說明我們將來這個路子是可以行得通。

風電鋼是疲勞性能，很多主機上提到這方面的工作，認為420兆帕以下的產品，主要是強度限制塔筒的承載能力。但是超過420以上強度不是主要的，焊縫的疲勞是關鍵點，如何做提升焊縫的疲勞？我們要做工作的工作。

要想提升焊縫的疲勞，母材的疲勞提升是必不可少，配套焊接過程中的控制，包括焊后組織形態和處理，這些都是關鍵的問題，也是我們要研究的問題。

前一階段355兆帕，我們做過有140甚至是150的系列產品，將來要升級到更高的產品厚度可以降低一些，現在420厚度能降60毫米。但是厚規格的產品非常關鍵，尤其是組織性能上的控制，也是非常關鍵的點，對于我們材料研究來說是非常重要的。

法蘭的問題，這是一個非常難的點，剛剛提到狀態決定性能提升上的難度。法蘭如果性能提升，緊跟而來的是疲勞問題。疲勞問題怎么提升？這方面的工作我們也在做。

整體來說，風電行業將來的大型化、智能化、綠色化發展是必然的趨勢。用到鋼鐵材料的高強化和高性能化也是必然的趨勢，如果大家不做很難完成國家想要做的事情，所以我們想借助風電行業發展的東風，把鋼材質量和性能進一步提升。

    我的匯報到此結束，謝謝大家。 

（根據演講速記整理，未經演講人審核）