Ống thép nồi hơi áp suất caoỐng thép liền mạch dùng cho nồi hơi áp suất cao, thuộc một nhánh quan trọng của thép chuyên dụng, là vật liệu chủ chốt trong các ngành công nghiệp như nhiệt điện, hóa dầu và điện hạt nhân. Hiệu suất của chúng liên quan trực tiếp đến an toàn thiết bị và hiệu quả năng lượng trong môi trường nhiệt độ và áp suất cao. Với sự điều chỉnh cơ cấu năng lượng và nâng cấp công nghệ công nghiệp của nước ta, nhu cầu thị trường và tiêu chuẩn kỹ thuật đối với ống thép liền mạch dùng cho nồi hơi áp suất cao đang trải qua những thay đổi sâu sắc. Bài viết này sẽ phân tích các loại ống thép này từ nhiều khía cạnh, bao gồm đặc tính kỹ thuật, tình trạng ngành, kịch bản ứng dụng và xu hướng tương lai.
Thứ nhất, Đặc tính vật liệu và Tiêu chuẩn kỹ thuật đối với ống thép liền mạch dùng cho nồi hơi áp suất cao.
Ống thép liền mạch dùng cho nồi hơi áp suất cao phải hoạt động ổn định và trong thời gian dài ở nhiệt độ trên 600°C và áp suất trên 30 MPa. Do đó, chúng phải có ba đặc tính cốt lõi: khả năng chống biến dạng do nhiệt độ cao (creep resistance), khả năng chống oxy hóa (oxidative resistance) và độ ổn định cấu trúc vi mô (microstructural stability). Hiện nay, các vật liệu chủ đạo là thép hợp kim như 12Cr1MoVG và 15CrMoG. Hợp kim crom-molypden-vanadi tăng cường khả năng chịu nhiệt thông qua cả tăng cường dung dịch rắn và tăng cường kết tủa. Các vật liệu tiên tiến trên thế giới, chẳng hạn như ASTM A335 P91/P92, cung cấp giá trị ứng suất cho phép cao hơn 30% so với các vật liệu truyền thống, cho phép giảm 20% độ dày thành thiết kế nồi hơi và giảm đáng kể trọng lượng thiết bị. Các công ty hàng đầu trong nước đã đạt được sự kiểm soát độc lập toàn bộ quy trình sản xuất: đúc liên tục phôi tròn → cán nóng đột lỗ → cán nguội định cỡ → xử lý nhiệt. Đặc biệt, công nghệ ACC (làm nguội nhanh) được sử dụng trong quá trình cán nóng có thể kiểm soát kích thước hạt ở mức trên cấp 8, làm tăng độ bền va đập của ống thép lên 50%. Tin tức ngành công nghiệp từ tháng 7 năm 2025 cho thấy ống thép HR3C dùng cho nồi hơi siêu tới hạn của một doanh nghiệp trung ương đã vượt qua thử nghiệm vận hành liên tục 168 giờ, chứng minh độ bền chịu nhiệt ở 650°C vượt quá 120 MPa, đánh dấu một bước đột phá cho nước ta trong công nghệ siêu tới hạn 700°C.
Thứ hai, bối cảnh thị trường và những thách thức trong chuỗi cung ứng đối với các ống thép liền mạch dùng cho nồi hơi áp suất cao.
Hiện nay, nhu cầu toàn cầu hàng năm về ống thép nồi hơi áp suất cao ước tính khoảng 5 triệu tấn, trong đó Trung Quốc chiếm 45%. Ba vành đai công nghiệp chính đã hình thành ở Trung Quốc: Đồng bằng sông Dương Tử, Vành đai Bột Hải và khu vực Tây Nam. Tuy nhiên, ngành công nghiệp này đang đối mặt với hai mâu thuẫn cấu trúc lớn: Thứ nhất, các sản phẩm cao cấp vẫn phụ thuộc vào nhập khẩu. Ống thép T92 của một công ty Nhật Bản chiếm 70% thị trường thiết bị phát điện siêu tới hạn trong nước. Thứ hai, nguyên vật liệu chịu sự ràng buộc từ bên ngoài. Tỷ lệ phụ thuộc của nước ta vào nguồn cung nước ngoài đối với các kim loại chiến lược như niken và crom đã đạt lần lượt 85% và 90%. Kể từ quý 2 năm 2025, chi phí ống thép nồi hơi áp suất cao đã tăng 18% so với cùng kỳ năm ngoái do giá ferromolybdenum quốc tế tăng vọt.
Thứ ba, Các ứng dụng sáng tạo và những đột phá tiên tiến trong ống thép nồi hơi áp suất cao liền mạch.
Trong lĩnh vực năng lượng mới, ống thép nồi hơi áp suất cao đang tìm thấy những ứng dụng mới:
1. Phát điện năng lượng mặt trời tập trung: Hệ thống lưu trữ nhiệt bằng muối nóng chảy của các nhà máy điện mặt trời tập trung dạng tháp yêu cầu ống thép không gỉ 321H, phải chịu được sự ăn mòn từ muối nóng chảy ở nhiệt độ 565°C. Các thử nghiệm thực địa tại dự án Dunhuang 100MW cho thấy tốc độ ăn mòn hàng năm của các ống thép sản xuất trong nước trong điều kiện chu kỳ nhiệt đã giảm xuống còn 0,12mm/năm, gần đạt tiêu chuẩn quốc tế.
2. Thiết bị năng lượng hydro: Đường ống chịu áp lực trong các đơn vị sản xuất hydro bằng điện phân nước hiện nay được làm bằng thép không gỉ song pha 2205, có ngưỡng ăn mòn do ứng suất ion clorua cao gấp ba lần so với thép không gỉ 304. 3. Điện hạt nhân thế hệ thứ tư: Ống dẫn heli cho các lò phản ứng làm mát bằng khí ở nhiệt độ cao cần vật liệu duy trì độ bền ở 850°C. Một viện nghiên cứu đã phát triển ống thép hợp kim GH3535 và đã hoàn thành quá trình kiểm chứng kỹ thuật.
Thứ tư, Các hướng phát triển trong tương lai cho ống thép liền mạch dùng cho nồi hơi áp suất cao
Để đạt được mục tiêu “giảm phát thải carbon kép”, ngành công nghiệp sản xuất ống thép nồi hơi áp suất cao cần đạt được những đột phá trên ba khía cạnh:
1. Kỹ thuật di truyền vật liệu: Xây dựng cơ sở dữ liệu về thành phần-quy trình-hiệu suất. Ví dụ, một công ty hiện đang phát triển “Hệ thống thiết kế thông minh hợp kim vi lượng Vanadi” để tối ưu hóa các công thức mới nhằm cân bằng giữa chi phí và hiệu suất.
2. Giám sát an toàn dịch vụ: Một viện nghiên cứu đang thúc đẩy công nghệ kiểm tra không phá hủy bằng vi sóng có thể phát hiện các vết nứt bên trong sâu tới 0,5mm, với độ nhạy cao gấp bốn lần so với phương pháp kiểm tra siêu âm truyền thống.
3. Mô hình kinh tế tuần hoàn: Chương trình “Tái chế ống thép” của một công ty đáng để học hỏi. Bằng cách điều chỉnh thành phần, công ty này tái chế các ống thép phế liệu từ nồi hơi thành thép xây dựng, đạt tỷ lệ sử dụng kim loại lên đến 92%.
Có thể dự đoán rằng với sự tiến bộ của công nghệ phát điện siêu tới hạn hướng tới 700°C và sự bùng nổ của ngành công nghiệp năng lượng hydro, ống thép liền mạch áp suất cao dùng cho nồi hơi sẽ bước vào một vòng cải tiến công nghệ mới. Các công ty chủ động lập kế hoạch cho đổi mới vật liệu, sản xuất thông minh và dịch vụ trọn vòng đời dự kiến sẽ thống trị sự tái cấu trúc ngành công nghiệp trong tương lai. Đối với người dùng cuối, ngoài việc tập trung vào giá cả, họ cũng nên chú ý đến các chỉ số sâu hơn như dữ liệu về độ bền kéo của ống thép và tỷ lệ đầu tư R&D của nhà cung cấp khi mua hàng. Đây sẽ là chìa khóa để đảm bảo hoạt động an toàn lâu dài của thiết bị.
Thời gian đăng bài: 05/08/2025