阀门行业现状及铸改锻发展趋势的分析

文/喻兴娟，陈文勋·中国联合工程公司

冯会来·大连世杰航空锻造有限公司

阀门行业现状及铸改锻发展趋势的分析

文/喻兴娟，陈文勋·中国联合工程公司

冯会来·大连世杰航空锻造有限公司

阀门广泛应用于各行各业，需求量巨大。我国阀门行业技术上与国外差距较大。高端阀门必须采用模锻成形工艺，尤其是多向模锻成形工艺生产的整体模锻件。本文主要从阀门市场需求、国内外阀门行业现状分析锻造阀门的优势、锻造工艺、设备等各方面，阐述阀门铸改锻的趋势及发展前景。

阀门用途及市场

阀门被广泛使用在国民经济和国防建设的各个领域。在石油、天然气、煤炭、冶金、电力、矿石开采与加工、管道输送系统等行业，以及航空航天、舰船、兵器、核工业等行业都有广泛的应用。

石油、天然气行业一直是阀门的最大应用领域，占总用量的37.4%；电力能源(水电、火电、核电等)占21.3%；化工占11.5%；水处理和污水处理占11.4%。其中，电力行业尤其是核电，高端阀门的需求比例相对较高。

在经济全球化的今天，全世界的阀门总市值每年累计超过11000亿美元，每年的阀门产品新老更换的市场需求总量超过500亿美元，远远超过全世界新工程建设对阀门需求总量的300亿美元。全世界的阀门库存与半成品总量占700亿美元，年生产总量占570亿美元。

我国阀门行业的现状

我国阀门行业发展已有几十年的历史。阀门厂家由小变大，在研制、开发、生产等各方面都在不断进步。在20世纪80年代以前只能生产六百多个系列、两千七百多种规格的产品。到20世纪末，我国阀门生产厂商就已能生产12大类、三千多个型号、四千多个规格的阀门产品。

阀门行业现有184项行业技术标准，其中最高使用压力达600MPa，最高使用温度达650℃(本体)、1200℃(耐火材料衬里)，最低使用温度-196℃，最大公称通径可达5350mm。许多关键阀门技术攻关得以突破，绝大部分核电、超临界火电和天然气长输管道用关键阀门都有了供货业绩，如300MW、600MW和1000MW核电站机组和大型火力发电机组用阀门，30万吨、45万吨和100万吨乙烯装置，油气管道输送、大化肥工程、“09”核潜艇及冶金工程、城市建设、城市污水处理工程等配套生产了大量阀门，还为西气东输、三峡水利枢纽、南水北调等工程配套，基本能满足国民经济建设需要。

据中国通用机械工业阀门分会统计，我国的阀门制造企业总数居世界第一，各种大中小阀门企业已达6000余家，其中产值超亿元的近百家。2012年我国阀门制造企业年销售收入在2000万元以上的共有1543家，从业人员27万人，生产阀门721万吨，工业总产值2116.49亿元，出口额316亿元，实现利润总额150亿元。多数企业已取得ISO9001质量管理体系认证，少数企业取得了AP、CE认证和国内特种设备制造许可证。

总体上看，我国阀门行业发展前进的步伐还是较快的，但是由于起步晚，仍处于发展阶段，产品的可供应和高需求之间仍然差距较大。产业集中度低，阀门设计、制造、生产和试验测试能力低成为发展的软肋。尤其是高端阀门技术与质量同发达国家相比还有相当大差距。阀门企业主要以低层次、小规模、家庭作坊式企业为主，其主导产品仍然是以技术含量低、中低质量的低端产品为主。

大量的高温、高压、耐蚀阀门和关键装备上需要的高端阀门产品仍旧有赖于进口。高端阀门市场仍被国外阀门企业所垄断。核电、深海油气等阀门绝大多数从国外进口，主要原因是我国没有合适的锻造设备，也没有相应的检验检测手段。

随着我国经济与科技的发展，阀门品种不断增加，阀门应用行业越来越多，对阀门的质量与技术要求也越来越高。为满足核电、火电、石油以及石化行业的需求，每年需进口30亿美元的大口径高温高压锻造阀门。小口径锻造阀门虽然可以自主化生产，但系采用自由锻件，加工内孔，材料、加工工时和能源等资源浪费严重。

国内外阀门行业主要差距

我国阀门企业总数超过日、美、英、德、法国企业数之和，工业总产值低于美国1990年的水平；阀门标准数量超过德、法两国；阀门规格数量超过日本。每年阀门市场成交额高达500亿元，但其中一百多亿元的市场份额被国外阀门企业占有。

国际上阀门制造企业分为铸造企业和锻造企业。铸造企业采用冲天炉+电炉双联铸造，铸钢采用电炉加精炼，金属液质量高，化学成分稳定，采用树脂砂自动线或机械造型，多数为微机控制。锻造企业大多数采用模锻，并已经采用多向模锻和闭式模锻；锻件质量高，材料利用率最高可达95%；最大锻造通径可达DN500。

电力、石化、环保和城市建设等行业，对锻造的高温高压先导式闸阀、高压大口径截止阀、高压大口径止回阀、金属密封油密封AVDCO阀、深海油田(3000m以下海底)用闸阀、球阀、高压大口径上装式球阀等有大量的需求，但现实是供不应求。

由于锻件内在质量优于铸钢件，高端阀门尤其是高压、高温、耐腐蚀阀门必须采用锻件。国外大多高端阀门锻件采用模锻成形工艺整体生产，首选工艺是多向模锻成形工艺，在多向模锻液压机上生产。

威兰公司生产的T形截止阀，2"以下全部采用锻造阀门，2"以上的ANSI150～600磅采用铸造阀门，900磅及以上的全部采用锻造阀门；Y形截止阀1/2"～4"全部采用整体式锻造阀门；1/2"～4"电力球形截止阀、疏水阀专门用于高温高压工况的全部采用整体式锻造阀门。

国内阀门毛坯件以铸件居多，采用模锻生产的很少，仅能生产3"(DN100)以下的阀门锻钢毛坯。因缺少大型模锻压机，大口径阀门锻件大部分采用进口，少部分采用自由锻件。自由锻造很难生产三个或四个方向上都有孔腔、形状复杂的阀体零件，只能将锻件形状简化，增加后续加工余量，自由锻件“傻大笨粗”，材料利用率和机械加工效率极低。另外，由于锻件的金属流线在机加工时被切断，力学性能大大削弱，将会降低阀体的使用寿命和可靠性，危及使用安全性。

一个值得注意的问题是阀门产品结构上的异化现象，表现在我国阀门市场的构成上呈现“金字塔形结构”：塔尖为进口产品占有，以质精、价高、量小垄断着高端用户；塔的中部是外商独资、合资企业的地盘，对应的是要求阀门质量上乘、价格适中的中高端用户；至于内资企业基本上是在塔底徘徊，以拼数量、拼价格的方式争夺着低端用户。随着我国用户采购行为的日趋理性化，品牌与质量越来越受到重视，国内外方独资、合资企业的产品也越来越受到青睐。

尽管我国提倡关键阀门实现国产化已有近10年，核电、火电和石化等领域已有部分关键阀门实现了国产化，但差距仍然不小，尤其是高端阀门的国产化之路仍然十分艰难。而火电站和石化用高参数调节阀、减压阀和安全阀，核电站用关键阀门、石化、冶金设备用的高温高压阀门、金属密封蝶阀和金属密封球阀等还大量依赖进口，每年约有20%的阀门产品需要进口或与相关设备配套进口。

我国阀门行业改进、发展方向

困扰整个阀门行业最大的问题是结构性矛盾突出，主要表现为企业数量多，规模小且分散，缺乏具有品牌影响力的产品，更缺乏具有领军能力的重量级的大型企业集团。产业集中度过低，使整个行业无法达到规模经济和技术进步的目的；技术创新能力薄弱，创新资金不足，缺乏技术储备，新产品开发缓慢，发展空间受限。

实力雄厚的外资企业纷纷抢滩中国的阀门市场，这些境外军团既有雄厚的资金和高新技术，又有丰富的经营策略，挤压并抢占我国的阀门市场，成为我国阀门行业的主要竞争对手。目前他们在我国收购阀企，高薪招揽阀门行业的设计人才，有的在我国投资建厂，有的将总部或研发中心迁到中国，利用他们的品牌知名度，蚕食或占领我国高端阀门市场。

有差距和存在问题并不可怕，只要我们调整好发展思路，增强发展的信心，强化企业管理，推进技术进步，重视技术创新和核心技术的研发，提高企业的核心竞争力。在不久的将来，我国阀门骨干企业一定能够赶上和超过国外同类企业，为国家重大技术装备国产化作出贡献，在世界阀门市场竞争中占有一定的份额，并逐步成为世界阀门制造业的强国。

阀体铸改锻优势分析

在全球阀门制造技术日臻成熟的今天，有多种阀门的阀体及配件仍是铸造成形。但随着我国能源工业的快速发展，煤化工、大功率清洁火电、核电、恶劣环境下的油气开采将大有可为。阀门工作在气—固、液—固二相或多相不断切换的恶劣环境中，对阀门提出了向高端方向发展的新要求。为了适应这一发展方向，阀门产品性能必须符合耐高温高压、耐磨、耐腐蚀、耐冲刷、抗热循环、零泄漏等要求。通过锻造能消除金属的铸态疏松、焊合孔洞，锻件的机械性能优于同材料的铸件。机械装备中负载高、工作条件严苛的关键、重要零件，用锻件制造成为首选。

生产这些高端阀门，毛坯质量和生产工艺至关重要。从确保装备的可靠性、安全性和全寿命期的经济性出发，高端阀门尽量采用锻件毛坯，铸改锻应成为发展趋势。锻造阀体的优点是冶金质量好、组织致密、力学性能高且稳定，表面质量较好，这是促使阀门行业锻件毛坯生产的比重在不断加大的原因。与此同时，随着现代锻压设备和锻造技术的发展，锻造阀体已向大口径方向发展。一些设备先进、工艺技术水平高的国外专业阀门厂家早已采用多向模锻和闭式模锻技术生产高端阀门锻件。德国、日本、美国等国家的阀门采用模锻件的约占80%，其锻件质量优，尺寸精度高，锻造缺陷少，材料利用率高达95%，最大锻造通径可达DN500mm。

相比较而言，我国由于软硬件落后，在工艺上仍以自由锻或胎模锻为主，模锻件仅占阀门锻件毛坯的20%，口径最大为50～100mm，仅可实现核电、火电、石油以及石化等行业小口径锻造阀门自主生产。海洋工程阀门产品市场大，技术含量高，且均为高质量的锻件加工而成。世界上能生产水下阀门的厂家仅有Cameron、FMC、Pentair等，我国尚无生产海洋工程用的水下阀门的厂家，阀体(门)产品完全依赖进口，如果国内能够生产，必将大大节约成本，有力地推进我国深海油气和海洋矿藏的开发事业。