閥門行業現狀及鑄改鍛發展趨勢的分析

文/喻興娟，陳文勛·中國聯合工程公司

馮會來·大連世杰航空鍛造有限公司

閥門行業現狀及鑄改鍛發展趨勢的分析

文/喻興娟，陳文勛·中國聯合工程公司

馮會來·大連世杰航空鍛造有限公司

閥門廣泛應用于各行各業，需求量巨大。我國閥門行業技術上與國外差距較大。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的整體模鍛件。本文主要從閥門市場需求、國內外閥門行業現狀分析鍛造閥門的優勢、鍛造工藝、設備等各方面，闡述閥門鑄改鍛的趨勢及發展前景。

閥門用途及市場

閥門被廣泛使用在國民經濟和國防建設的各個領域。在石油、天然氣、煤炭、冶金、電力、礦石開采與加工、管道輸送系統等行業，以及航空航天、艦船、兵器、核工業等行業都有廣泛的應用。

石油、天然氣行業一直是閥門的最大應用領域，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，電力行業尤其是核電，高端閥門的需求比例相對較高。

在經濟全球化的今天，全世界的閥門總市值每年累計超過11000億美元，每年的閥門產品新老更換的市場需求總量超過500億美元，遠遠超過全世界新工程建設對閥門需求總量的300億美元。全世界的閥門庫存與半成品總量占700億美元，年生產總量占570億美元。

我國閥門行業的現狀

我國閥門行業發展已有幾十年的歷史。閥門廠家由小變大，在研制、開發、生產等各方面都在不斷進步。在20世紀80年代以前只能生產六百多個系列、兩千七百多種規格的產品。到20世紀末，我國閥門生產廠商就已能生產12大類、三千多個型號、四千多個規格的閥門產品。

閥門行業現有184項行業技術標準，其中最高使用壓力達600MPa，最高使用溫度達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5350mm。許多關鍵閥門技術攻關得以突破，絕大部分核電、超臨界火電和天然氣長輸管道用關鍵閥門都有了供貨業績，如300MW、600MW和1000MW核電站機組和大型火力發電機組用閥門，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、城市污水處理工程等配套生產了大量閥門，還為西氣東輸、三峽水利樞紐、南水北調等工程配套，基本能滿足國民經濟建設需要。

據中國通用機械工業閥門分會統計，我國的閥門制造企業總數居世界第一，各種大中小閥門企業已達6000余家，其中產值超億元的近百家。2012年我國閥門制造企業年銷售收入在2000萬元以上的共有1543家，從業人員27萬人，生產閥門721萬噸，工業總產值2116.49億元，出口額316億元，實現利潤總額150億元。多數企業已取得ISO9001質量管理體系認證，少數企業取得了AP、CE認證和國內特種設備制造許可證。

總體上看，我國閥門行業發展前進的步伐還是較快的，但是由于起步晚，仍處于發展階段，產品的可供應和高需求之間仍然差距較大。產業集中度低，閥門設計、制造、生產和試驗測試能力低成為發展的軟肋。尤其是高端閥門技術與質量同發達國家相比還有相當大差距。閥門企業主要以低層次、小規模、家庭作坊式企業為主，其主導產品仍然是以技術含量低、中低質量的低端產品為主。

大量的高溫、高壓、耐蝕閥門和關鍵裝備上需要的高端閥門產品仍舊有賴于進口。高端閥門市場仍被國外閥門企業所壟斷。核電、深海油氣等閥門絕大多數從國外進口，主要原因是我國沒有合適的鍛造設備，也沒有相應的檢驗檢測手段。

隨著我國經濟與科技的發展，閥門品種不斷增加，閥門應用行業越來越多，對閥門的質量與技術要求也越來越高。為滿足核電、火電、石油以及石化行業的需求，每年需進口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，但系采用自由鍛件，加工內孔，材料、加工工時和能源等資源浪費嚴重。

國內外閥門行業主要差距

我國閥門企業總數超過日、美、英、德、法國企業數之和，工業總產值低于美國1990年的水平；閥門標準數量超過德、法兩國；閥門規格數量超過日本。每年閥門市場成交額高達500億元，但其中一百多億元的市場份額被國外閥門企業占有。

國際上閥門制造企業分為鑄造企業和鍛造企業。鑄造企業采用沖天爐+電爐雙聯鑄造，鑄鋼采用電爐加精煉，金屬液質量高，化學成分穩定，采用樹脂砂自動線或機械造型，多數為微機控制。鍛造企業大多數采用模鍛，并已經采用多向模鍛和閉式模鍛；鍛件質量高，材料利用率最高可達95%；最大鍛造通徑可達DN500。

電力、石化、環保和城市建設等行業，對鍛造的高溫高壓先導式閘閥、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，但現實是供不應求。

由于鍛件內在質量優于鑄鋼件，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，首選工藝是多向模鍛成形工藝，在多向模鍛液壓機上生產。

威蘭公司生產的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。

國內閥門毛坯件以鑄件居多，采用模鍛生產的很少，僅能生產3"(DN100)以下的閥門鍛鋼毛坯。因缺少大型模鍛壓機，大口徑閥門鍛件大部分采用進口，少部分采用自由鍛件。自由鍛造很難生產三個或四個方向上都有孔腔、形狀復雜的閥體零件，只能將鍛件形狀簡化，增加后續加工余量，自由鍛件“傻大笨粗”，材料利用率和機械加工效率極低。另外，由于鍛件的金屬流線在機加工時被切斷，力學性能大大削弱，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品結構上的異化現象，表現在我國閥門市場的構成上呈現“金字塔形結構”：塔尖為進口產品占有，以質精、價高、量小壟斷著高端用戶；塔的中部是外商獨資、合資企業的地盤，對應的是要求閥門質量上乘、價格適中的中高端用戶；至于內資企業基本上是在塔底徘徊，以拼數量、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，品牌與質量越來越受到重視，國內外方獨資、合資企業的產品也越來越受到青睞。

盡管我國提倡關鍵閥門實現國產化已有近10年，核電、火電和石化等領域已有部分關鍵閥門實現了國產化，但差距仍然不小，尤其是高端閥門的國產化之路仍然十分艱難。而火電站和石化用高參數調節閥、減壓閥和安全閥，核電站用關鍵閥門、石化、冶金設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口，每年約有20%的閥門產品需要進口或與相關設備配套進口。

我國閥門行業改進、發展方向

困擾整個閥門行業最大的問題是結構性矛盾突出，主要表現為企業數量多，規模小且分散，缺乏具有品牌影響力的產品，更缺乏具有領軍能力的重量級的大型企業集團。產業集中度過低，使整個行業無法達到規模經濟和技術進步的目的；技術創新能力薄弱，創新資金不足，缺乏技術儲備，新產品開發緩慢，發展空間受限。

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

有差距和存在問題并不可怕，只要我們調整好發展思路，增強發展的信心，強化企業管理，推進技術進步，重視技術創新和核心技術的研發，提高企業的核心競爭力。在不久的將來，我國閥門骨干企業一定能夠趕上和超過國外同類企業，為國家重大技術裝備國產化作出貢獻，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的強國。

閥體鑄改鍛優勢分析

在全球閥門制造技術日臻成熟的今天，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的快速發展，煤化工、大功率清潔火電、核電、惡劣環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境中，對閥門提出了向高端方向發展的新要求。為了適應這一發展方向，閥門產品性能必須符合耐高溫高壓、耐磨、耐腐蝕、耐沖刷、抗熱循環、零泄漏等要求。通過鍛造能消除金屬的鑄態疏松、焊合孔洞，鍛件的機械性能優于同材料的鑄件。機械裝備中負載高、工作條件嚴苛的關鍵、重要零件，用鍛件制造成為首選。

生產這些高端閥門，毛坯質量和生產工藝至關重要。從確保裝備的可靠性、安全性和全壽命期的經濟性出發，高端閥門盡量采用鍛件毛坯，鑄改鍛應成為發展趨勢。鍛造閥體的優點是冶金質量好、組織致密、力學性能高且穩定，表面質量較好，這是促使閥門行業鍛件毛坯生產的比重在不斷加大的原因。與此同時，隨著現代鍛壓設備和鍛造技術的發展，鍛造閥體已向大口徑方向發展。一些設備先進、工藝技術水平高的國外專業閥門廠家早已采用多向模鍛和閉式模鍛技術生產高端閥門鍛件。德國、日本、美國等國家的閥門采用模鍛件的約占80%，其鍛件質量優，尺寸精度高，鍛造缺陷少，材料利用率高達95%，最大鍛造通徑可達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，僅可實現核電、火電、石油以及石化等行業小口徑鍛造閥門自主生產。海洋工程閥門產品市場大，技術含量高，且均為高質量的鍛件加工而成。世界上能生產水下閥門的廠家僅有Cameron、FMC、Pentair等，我國尚無生產海洋工程用的水下閥門的廠家，閥體(門)產品完全依賴進口，如果國內能夠生產，必將大大節約成本，有力地推進我國深海油氣和海洋礦藏的開發事業。