新日鐵住金核電用鋼專利分析

王俊海

(冶金工業信息標準研究院,北京 100730)

新日鐵住金核電用鋼專利分析

王俊海

(冶金工業信息標準研究院,北京 100730)

結合當前核電發展狀況,分析了新日鐵住金近十年的核電用鋼相關專利,包括新日鐵住金核電用鋼專利在全球的布局,以及其核心專利的技術要點。

核電用鋼;新日鐵住金;專利分析;核心專利

1 引言

核電能源經過多年發展,已經成為世界電源的三大支柱之一。核能是化石能源耗盡前后最重要的替代能源之一。迄今為止己經發生了三起嚴重的商用核電站事故:切爾諾貝利、三里島和福島核事故,西方國家出于對核電安全性的顧慮,使核電發展沉寂二三十年。近幾年,隨著人們對過度消耗化石能源導致溫室效應的警惕以及核泄漏防止技術的成熟,核電重新受到世界各國的青睞。目前,第三代壓水堆核電站的核島和常規島中大部分部件釆用鋼鐵材料,除核燃料包殼、控制棒驅動機和蒸汽發生器傳熱管等部件釆用鋯合金和鎳合金外,其余設備均釆用鋼鐵材料。

我們的鄰國日本能源短缺,在福島核事故之前非常重視核電開發。新日鐵住金是日本最大的鋼鐵企業,作為核電建設用鋼材的供應商,其產品種類齊全,包括蒸汽發生器、核反應器和壓力容器等密閉容器用厚鋼板等,具體包括高韌性碳素鋼SGV480、SPV490,SQV級高強度鋼,TMCP鋼SGV480等。從2005年1月到2015年5月公開的專利情況統計,新日鐵住金一共申請了與核電用鋼相關專利(同族)約79件。

2 新日鐵住金核電用鋼專利地區分布

一般情況下,新日鐵住金對某國市場有預期,或者謀求該技術在市場的壟斷地位,或者其核電用鋼在市場上處于競爭優勢的情況下,才會向該國提交專利申請,因此通過分析專利申請的地域分布,有助于了解新日鐵住金的經營策略、市場發展方向。

表1為新日鐵住金核電用鋼專利地區分布。可以看到新日鐵住金專利布局的重視地區依次為中國、歐盟、美國、韓國等,范圍基本包括了世界主要經濟體,中國排在了第一位,成為新日鐵最關注的國家。我國目前已經進入了核電大發展時期,日本鋼鐵企業對于我國核電用鋼市場的窺視應引起國內鋼鐵企業的重視。

表1 新日鐵住金核電用鋼專利國家、地區分布

3 新日鐵住金核電用鋼核心專利

核心專利可以通過引證專利次數和同族專利成員數量這兩種方法判斷。引證專利是指由專利申請人在說明書中寫明或者由審查員在審查過程中確認的與該件專利技術內容相關的其他專利文獻。作為一項客觀的評價指標,通常情況下專利越重要,被引證次數就越多。同族專利是衡量專利經濟價值的重要指標,它可以反映出某項專利的潛在技術和經濟價值,從技術角度來說,同族專利越多,其技術的核心價值越高,并且同族專利的維護同樣需要經費支持。

3.1 新日鐵住金核電用鋼專利引證分析

表2為新日鐵住金核電用鋼領域專利引證排名,專利被引頻次越高說明其專利越受重視。

其中專利US8784581B2為新日鐵公司于2014年公開的Fe-Ni合金管坯及其制造方法的專利,其被引2次。該專利公開了Fe-Ni合金管坯及其制造方法。該Fe-Ni合金管坯具有如下的化學成分:C≤0.04%,Si≤0.50%,Mn:0.01%～6.0%,P≤0.03%,S≤0.01%,Cr:20%～30%,Ni:30%～45%,Mo:0～10%,W:0～20%,Cu:0.01%～1.5%,Al≤0.01%,N:0.0005%～0.20%,其中Mo (%)+0.5W(%):大于1.5%且小于或等于10%;其余基本上由鐵組成;1440-6000P-100S-2000C≥1300,Ni+10(Mo+0.5W)+100N≤120,(Ni-35)+10(N-0.1)-2(Cr-25)-5(Mo+0.5W-3)+8≥0。由于該Fe-Ni合金管坯的內表面性狀優良,因此能用曼內斯曼穿軋機將該Fe-Ni合金管坯加工成無縫管。由于該無縫管具有優良的機械性能,并且在酸氣環境下的耐腐蝕性也優良,因此上述Fe-Ni合金管坯可用作油井管和管線管的管坯,還可用作原子能發電設備和化工設備中的各種結構構件的管坯。

表2 新日鐵住金核電用鋼專利引證排名

專利US7785426B2為新日鐵公司開發的一種回火馬氏體類耐熱鋼,可用于核反應堆,其被引頻次為2。該專利公開了一種具有回火馬氏體結構的耐熱鋼,其焊接熱影響部分中的細粒部分的蠕變強度為母材的蠕變強度的90%或以上,且蠕變強度顯著降低的HAZ細粒部分的形成得到抑制。

專利JP2009120875A為新日鐵公司開發的可用于核電工程的高合金無縫鋼管及其制造方法的專利,其被引頻次為2。高合金無縫管有以下化學成分組成:C:0.005%～0.250%,Si:0.05%～2.00%, Mn:0.05%～3.00%,P≤0.04%,S≤0.004%,Cu: 0.01%～3.0%,Cr:10%～35%,Ni:10%～80%, Mo:0.01%～7.0%的,Al:0.001%～0.200%,N: 0.001%～0.300%,Zn≤0.004%,Pb≤0.0025%。

專利DE60110861T2為新日鐵公司開發的可用于核電領域的耐熱鋼專利,其被引頻次為2。該專利公開了一種耐熱鋼的化學成分為:C:0.01%～0.25%,Cr:0.5%～8%,V:0.05%～0.5%,Si＜0.7%,Mn＜1%,Mo＜2.5%,W＜0.5%,Nb＜0.2%,N＜0.1%,B＜0.1%,Ti＜0.1%,Ta＜0.2%,Cu＜0.5%,Ni＜0.5%,Co＜0.5%,Al＜0.05%,Ca＜0.01%,Mg＜0.01%,Nd＜0.01%;并且滿足C-0.06×(Mo+0.5W)≥0.01,Mn+0.69 ×log(Mo+0.5W+0.01)≤0.60的要求,晶粒內析出物中平均直徑為30 nm以下的析出物的密度為1個/μm3以上。

3.2新日鐵住金核電用鋼專利同族分析

表3為新日鐵住金核電用鋼專利同族數量排名。專利同族數量越多,說明該專利布局的國家或地區越廣,技術與經濟價值越高。

表3 新日鐵住金核電用鋼專利同族數量排名

專利CA2572157C為新日鐵住金公開的有關Ni基合金管坯及其制造方法的專利,其專利同族數量為13。該Ni基合金管坯具有如下的化學成分:C≤0.04%,Si≤0.50%,Mn:0.01%～6.0%、P≤0.03%,S≤0.01%,Cr:15%～30%,Ni:大于45%且小于或等于60%,Mo:0～18%,W:0～36%,Cu: 0.01%～1.5%,Al≤0.10%,N:0.0005%～0.20%,其中Mo(%)+0.5W(%):大于1.5%且小于或等于18%;1380-5000P-100S-4400C≥1300,Ni+10(Mo+0.5W)+100N≤200,(Ni-50) +10(N-0.1)-2(Cr-25)-5(Mo+0.5W-6)+ 12≥0。由于該Ni基合金管坯的內表面性狀優良,因此能用曼內斯曼穿軋機將該Ni基合金管坯加工成無縫管。由于該無縫管具有優良的機械性能,并且酸氣環境下的耐腐蝕性也優良,因此,上述Ni基合金管坯可用作油井管和管線管的管坯,還可用作原子能發電設備和化工設備中的各種結構構件的管坯。

專利KR1493574B1為新日鐵住金公開的有關核電站用金屬管的熱處理方法及在該方法中使用的間歇式真空熱處理爐以及利用該方法處理的核電站用金屬管的專利,其專利同族數量為13。在核電站用金屬管的熱處理方法中,在間歇式真空熱處理爐內的核電站用金屬管載置在沿該金屬管的長度方向排列配置的多根金屬梁上而進行熱處理時,通過使金屬管與金屬梁隔著厚度為0.1～1.2 mm的耐熱布相接觸,能夠抑制因熱處理而在金屬管外表面上形成擦傷劃痕,并且能夠減少金屬管外表面的著色。金屬管的成分:C≤0.15%,Si≤1.00%,Mn≤2.0%,P≤0.030%,S≤0.030%,Cr:10.0%～40.0%,Ni:8.0%～80.0%,Ti≤0.5%,Cu≤0.6%,Al≤0.5%,N≤0.20%。

專利IN263015B為新日鐵住金公開的有關低合金鋼的專利,其專利同族數量為16。該專利公開提供一種低合金鋼,通過限定成分組成、并使金相組織為貝氏體或馬氏體,進而適當選擇鋼材熔煉時的脫氧和添加Nd的時機來產生適量的Nd系夾雜物,從而在嚴酷的環境下也能夠實現以往的鋼中難以達到的、同時實現提高高溫蠕變強度和長時間蠕變延性。由此,該低合金鋼可廣泛用于發電用鍋爐、葉輪機、以及原子能發電設備等可在高溫高壓下長時間使用的耐熱結構構件用材料。

專利ES2372480T3為新日鐵住金公開的有關鎳合金和制備方法的專利,其專利同族數量為10。該專利公開了一種具有優異的耐腐蝕性,對IGSCC特別優良的鎳基合金,是通過指定的4%或更多的低角度晶界速率在晶界得到,該合金是最適合用于管道、結構材料和結構構件,如螺栓或類似物。因此,根據該發明的鎳合金可廣泛地用于核電站或化工廠的結構構件。

4 結語

我國的核電建設從上世紀80年代中期開始起步,到今天中國已成為世界上在建核電規模最大的國家。目前,國內科研機構與鋼鐵企業已具備研發和生產核電用鋼的條件,在研發核電用鋼新產品時應該充分借鑒國外先進鋼鐵企業的專利技術,促進我國核電用鋼的研發。

[1] 王俊海.我國重點企業電工鋼專利現狀分析[J].冶金信息導刊,2013,(6):10-14.

[2] 王俊海.高強度鋼板專利分析及知識產權策略[J].冶金信息導刊,2011,(6):21-23.

Patent Analysis of Nippon Steel&Sumitomo Metal for Nuclear Power Steel

WANG Junhai
(China Metallurgical Information and Standardization Institute,Beijing 100730,China)

Contact with the current situation of nuclear power development,this paper analyzes the NSSC nuclear power with steel related patents nearly ten years.including the NSSC nuclear power steel for patent in global layout and the content of core patent were introduced in detail.

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TG142.7

A

1001-5108(2017)01-0005-04

王俊海,男,本科,教授級高級工程師,從事冶金領域情報信息研究。