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独创3D聚合技术不锈钢复合换热管前景可期

来源：作者：不详日期：2015/11/27 访问：

由上海天阳钢管有限公司研发的锅炉、热交换器用不锈钢复合换热管，日前通过由中国钢铁工业协会组织的新产品、新工艺、新技术、产业化科技成果鉴定。业内人士认为，凭借着高出普通不锈钢管50%以上的导热系数、210MPa以上的金属层间结合力以及100%的结合率，该款换热管在锅炉、热交换器设备市场上的前景可期。
　　跨界中国是全球机电设备，如锅炉和热交换器的生产大国，但据调查显示，当前中国锅炉对外依存度高达30%。其主要原因之一就是国内产品无法满足用户对锅炉产品在高效、节能、环保方面的要求。特别是换热效率低、耐用性差的国产换热管，已经成为国产锅炉和热交换器无法逾越的短板。对于热交换器钢管而言，如何同时提高传热效率、增加材料经济性，以及强化抗腐蚀和耐用性已成为世界性难题。
　　良好的传热效率往往需要采用碳钢材料或者昂贵的铜、钛材换热管，但碳钢材料遇到酸碱流体介质会很快锈蚀，昂贵的铜材、钛材又很难实现工业化运用，所以目前三化行业都在使用不锈钢管制造热交换器。但是，近年来镍价的飙升和中国镍资源对外依存度的不断升高，令不锈钢制造业陷入了前所未有的困境。与此同时，由于不锈钢材料的导热系数较低，导致锅炉和热交换器的体积异常庞大，且伴随着严重的能量损失与环境污染。如何减少不锈钢制造对镍的依赖并增强换热管的抗腐蚀性能，就成为天阳研发复合不锈钢换热管的初衷。
　　虽然不锈钢复合板早已成功应用于大型锅炉和热交换器设备上，但是不锈钢复合管的应用却一直处于空白。曾有研发机构通过高温和高强度粘合剂实现了不锈钢材料和碳钢材料的紧密贴合，但是产品的热导率明显低于不锈钢换热管；或者通过物理方法把两种材料粘在一起，但热导率还是低于不锈钢管，最关键的是这种复合管无法进行塑性加工，不能实际应用。
　　2010年的中国钢铁行业重复投资比比皆是，产品同质化现象已颇为严重，为规避产能过剩带来的风险，天阳董事长何建忠结合研发的初衷，为即将开发的新产品定下了调调———既拥有不锈钢管抗腐蚀的特性，又具备碳钢钢管高强度和高导热率的优点。在他看来，跨界，才能形成独特的产品附加值与核心竞争力。
　　在研发工作预热阶段，何建忠和天阳总经理王振中利用休息时间查阅了大量的技术资料，并进行了小规模试验。虽然实验均以失败告终，但研发团队的脚步并未因此停滞。
　　经过5年共372次试验，研发团队终于在一次看似偶然的实验结束后，惊喜地发现二根钢管紧密地结合在了一起。对于这一次的偶然，何建忠笑言，“看似偶然并非偶然，因为没有前面371次的坚持，也就不存在这一次偶然的成功。”
　　由于此前的实验都没有实质性的进展，如何验证最后一次成功方法的可行性和可靠性，以及如何实现工业化量产，又成为摆在天阳人面前的新课题。为此，天阳选择了与华东理工大学共建高效节能装备与先进材料创新研发中心，通过优化聚合材料的配方，对不锈钢换热管进行反复测试。经过一年的测试和一年的工业化量产以及专业用户试用，这款全球首创的不锈钢复合换热管成功面世，而此时，叠在一起的实验原始数据资料已有一人多高。
　　受邀该款不锈钢复合换热管的导热系数为25.1W/（m.℃），较不锈钢管的16W/（m.℃），提高50%以上；双层金属间的层间结合力由0.2MPa，提升至210MPa以上，结合率达100%；具有良好的塑性加工性能，可便捷地应用于锅炉和热交换器设备。在这组由国家重点实验室给出测试数据面前，参评专家对天阳钢管历时5年的研发成果给予了一致的肯定和赞许。
　　据了解，这种新型不锈钢复合换热管不同于一般的内层不锈钢外层碳钢的复合管。它通过独有的3D聚合技术，使内层不锈钢与外层碳钢的层间结合力提高了1050倍。这意味着，几乎没有机械办法可将复合管内不同的金属层撕开。
　　正是这种优良的结合力，以及3D聚合材料自身优良的传导性能，使天阳研制的不锈钢复合换热管热导率超过不锈钢管的50%。如果用它来制造锅炉和热交换器，设备的体积有望缩小一半。
　　检测结果表明，这种新型不锈钢复合换热管的机械性能、腐蚀试验、承压能力等性能指标，已完全达到锅炉、热交换器的使用要求，其应用将产生巨大的节能减排、环保效应。也正因如此，专家在鉴定意见中提出，“由于天阳钢管研制的不锈钢复合换热管性能指标大大超过了现有的复合管标准，建议研制单位尽快编写新的产品标准，维护企业自主知识产权，增强该产品的国际竞争力。”
　　在鉴定会后，天阳随即召开了新产品全球发布会。尤其值得一提的是，作为全球最大、最专业、历史最悠久的钢管展览会德国杜塞尔多夫国际钢管线材展的中国区总干事Mr.Macus向何建忠发出邀请，希望他能携带这款全球首创的不锈钢复合换热管产品参加2016年的世界钢管盛会，并承诺将比肩全球钢管巨头法国瓦卢瑞克·曼内斯曼以及德国本特勒钢管公司的最好展位留给天阳。
　　能与宝钢、天钢等国家队携手走上杜塞尔多夫的国际秀场，无疑是天阳坚持科技兴企理念的最好体现。事实上，早在2011年天阳就吸引了中金以及多家风投的目光。这也令天阳有足够的底气进行扩能建设。据介绍，目前天阳除了在上海建有两家工厂之外，还在浙江嘉善新设了生产线，以满足新产品的生产需要。而继刚刚通过鉴定的复合不锈钢换热管之后，今年年底，何建忠还将携另一款新产品到中钢协参加鉴定，继续在科技兴企的路上走下去。

关键词：不锈钢复合换热管 3D聚合技术

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