我國焊管市場形勢及對策建議

胡松林

（寶山鋼鐵股份有限公司，上海 201900）

我國焊管行業經歷三十多年的發展，已初步形成了品種規格完整、產能滿足自給、生產具有規模、制造技術配套的基本格局。面對新的形勢發展，提升焊管制造水平、拓展產品的經濟性應用將成為產業結構調整升級的途徑之一。

1 國內焊管發展狀況

1.1 規?；I化初步形成

改革開放以來，尤其是近十年，我國焊管生產規模持續增加，產能已遠遠滿足國內經濟增長的數量化需求。焊管產量在經過2018 年的調整后，再次呈現穩步增長態勢；在鋼管總量中的占比也不斷提高[1]。我國焊管產能持續增長、規格品種不斷擴展、制造及技術水平逐步提升，規?；?、專業化市場逐步形成。2010—2020 年我國焊管產量及增長率和我國焊管在鋼管總量中的占比如圖1～2 所示。

圖1 2010—2020 年我國焊管產量及增長率

2020 年我國焊管產量達到6 166.59 萬t，表觀消費量達到5 828.1 萬t，國內表觀消費量與焊管產量之比達到94.5%，該比例自2013 年以來均保持在92%水平以上?？梢娢覈腹墚a能滿足國內市場數量需求，尚有出口能力。

焊管品種、規格及制造技術快速發展。目前，我國已能夠制造最大外徑達630 mm、鋼級達X80的HFW 焊管產品，以及最大外徑達4 500 mm 的螺旋縫埋弧焊管（輸水及結構管）。我國已建成多條帶預精焊的螺旋縫埋弧焊管機組，可生產高質量的油氣輸送鋼管，最大外徑達1 422 mm；在直縫埋弧焊管生產中，擁有目前國際O 機壓力最大（壓力達到70 000 MPa）的UOE 機組，產品最大外徑達到1 422 mm、最大壁厚達38.5 mm，鋼級達到X80M。我國焊管產品已廣泛應用到工程結構、機械加工、油氣開發與輸送等領域。此外，在焊管設備制造方面，我國已能夠加工制造出產品外徑19.0～42.7 mm、最大壁厚達11 mm 的小直徑厚壁焊管機組，以及各種大、中直徑埋弧焊管機組。

圖2 2010—2020 年我國焊管在鋼管總量中的占比

焊管產能的提升帶動了焊管市場規?；?、專業化的形成。例如，天津友發鋼管集團股份有限公司（簡稱友發集團）已具有多規格生產、多基地制造及物流渠道搭建等方面的優勢，目前已在供排水、建筑、工程結構等領域形成了千噸級的焊管生產規模；2020 年焊管產量1 794.56 萬t，銷售鋼管1 186.25萬t，并計劃在2021 年完成華東地區的基地投產建設。寶雞石油鋼管有限責任公司（簡稱寶雞鋼管）以服務國家能源建設為重，目前已發展成為具有焊管綜合產能196 萬t，配套防腐、彎管、油管服務等多元化的專業公司，立足為油氣勘探開發、長輸管道建設提供焊管產品研發、制造、服務與保障，成為油氣領域市場占有率較高的專業化公司。寶山鋼鐵股份有限公司（簡稱寶鋼股份）依靠鋼鐵材料制造、技術研發和焊管一體化管理的綜合優勢，以服務于國家能源戰略為重點，在海洋用管、大直徑厚壁和高鋼級管線管、耐腐蝕管、抗應變管等高端產品領域中形成了技術研發、產品制造的完整管理體系。

1.2 市場發展不均衡

長期以來，我國焊管行業存在持續性、重復性建設與生產，造成產能過剩、市場價格競爭加劇、產能利用率不高、盈利能力受限的局面。據中國鋼結構協會鋼管分會不完全統計，2020 年我國焊管產能利用率為81.14%，較“十二五”時期末焊管產能利用率78% 提高3 個多百分點。焊管生產線依然眾多，布局主要集中在華北地區[2]。

我國焊管進口價格與出口價格存在較大差異，反映出我國焊管產品結構有待完善，且國際競爭力不足。2015 年以來，我國焊管出口量保持在360萬t/年以上，進口量在18 萬t/年以上，進口、出口的平均價差在1 200 美元/t 以上；2020 年進出口的平均價差較2019 年下降22%，價差的縮小主要是進口價格下降的作用。2015—2020 年我國焊管進出口數量及均價如圖3 所示。我國焊管產品的出口地以發展中國家和地區為主，以低價、量大、低附加值產品為主；焊管產品進口地則主要是發達國家和地區，以量少、價高、高附加值產品為主。這表明我國焊管行業在高附加值品種、結構方面與發達國家存在差距，國際競爭力不足。國內的同質化競爭與國外的高附加值產品進口將是我國焊管行業必須面對的現實。

圖3 2015—2020 年我國焊管進出口數量及均價

2 焊管市場面臨的機遇性

2020 年12 月的中央經濟工作會議明確指出：我國二氧化碳排放力爭2030 年前達到峰值，力爭2060 年前實現碳中和。未來碳達峰和碳中和將會是我國鋼鐵業發展的重要議題，焊管作為鋼鐵加工行業，在未來低碳、綠色生態發展中將迎來結構性升級和持續性發展的機遇。

2.1 經濟發展引領品種結構的調整

近十年來，隨著國際能源的戰略性提升與快速發展，鋼管在能源輸送中得到愈來愈多的應用，焊管以其資源經濟便利、制造工藝多樣、適于大直徑制造等優勢占據了重要地位。世界能源消費大國——美國的焊管表觀消費量中的品種構成如圖4 所示，其中管線管、油套管、結構管、機械用管、標準管（指一般輸送及結構等用標準規格管）占據了96%以上，油套管的表現消費量受市場波動明顯，管線管和標準管的表觀消費量相對平穩，管線管在焊管表觀消費量中的品種占比相對較高，機械用管和結構管呈緩慢增加趨勢[4]。

圖4 2009—2020 年美國焊管表觀消費量中品種構成比例

我國焊管品種結構應立足經濟發展的需要。中國石油集團經濟技術研究院《2050 年世界與中國能源展望（2020 版）》報告顯示：在碳中和背景下，國內能源發展呈現煤炭減量、石油放緩、清潔能源（天然氣和非化石能源）快速增加特征[5]。天然氣需求將在2040 年前后進入峰值平臺期，達到5 500億m3左右。天然氣與其他能源載體的轉換靈活，成為未來能源系統保持韌性、安全性和穩定性的關鍵。在低碳經濟下，能源消費將發生結構性轉變。我國焊管在能源轉換的背景下，應多關注新能源（汽車、電力、風電等）行業的發展需求，以及氫氣在未來能源中的增長和對輸送用管的需求。如：在特高壓輸電線路工程鋼管塔、風能發電等重大項目中已有焊管使用業績；在汽車用焊管中，從早期的傳動軸用管，到現今的減震器、氣囊、穩定桿等產品；在工程領域，鋼管在抗震性、橋梁動載荷承載等方面的優點已引起關注；在機械用管中，市場的多樣化更為焊管的應用提供諸多可能，如國際上已有用高精度焊管加工制造液壓缸體用管、軸承用管等產品的先例[5-6]。

2.2 集約化、專業化融入市場差異化

集約化能夠針對市場集合優勢要素，從而提高運作效益。對市場中需求量大的水煤氣管、一般建筑結構用管等標準化焊管產品，技術要求相對單一、規格相對標準化、產品便于倉儲和分銷，集約化生產和經濟化布局是提升效能、對接市場的有效途徑之一。友發集團的發展較好地貼合了這一市場特點。目前，該集團擁有10 家生產企業，200 余條生產線，成為了國內首個生產銷售超過千噸級的焊管公司；形成了天津、河北唐山、河北邯鄲及陜西韓城4 個生產基地，并在江蘇建設了溧陽基地，完成從華北到西北、再到華東的生產布局。在低碳經濟及產能過剩的背景下，關注區域品種與區域市場的匹配性，以提升生產供給的有效性。

油套管是重要的鋼管產品，產品規格相對規范，具高附加值，但因使用環境、地質條件等的多樣化，質量要求具有專業化特點。焊管從早期的表層套管，已逐漸擴展到油管，高抗擠、抗硫套管等產品應用，形成了從焊管制造、管端加工、防腐及用戶服務的完善生產質量體系。焊管在原料資源、制造成本、產品尺寸精度等方面的優勢已引起更多關注。寶雞鋼管緊緊圍繞油氣開發及輸送領域形成了輸送管、油套管、連續管和技術服務為主的業務板塊；目前已累計生產輸送管逾2 000 萬t（30 萬km），油套管400 萬余噸，連續管4 萬余噸，已成為國內在油氣勘探開發和管道建設領域規模大、品種全、市場占有率高的專業化焊管企業。未來在碳達峰和碳中和的能源背景下，能源轉化將會給石油開發應用帶來一些變化。

油氣輸送是焊管應用的重要市場，由于油氣輸送的長距離及運營經濟化要求，大直徑、高強度焊管的研發成為近幾年的研究熱點。油氣輸送領域是以項目化需求為前提，并隨著資源向深海、腐蝕、低溫及地震層等特殊環境區域進展，項目呈現出技術要求個性化、規格多樣化、性能高強化的需求，對焊管產品在材料、制管、檢測與檢驗、評估等方面提出新要求。寶鋼股份依賴于一貫制制造技術，在管線鋼材料研發、板材-管材性能匹配、大壓力精確成型、多絲高速焊接研究及檢驗評價等方面的技術優勢，在高等級直縫埋弧焊管產品應用中贏得客戶青睞，截至2020 年年底，UOE 焊管機組已累計實現供貨超過7 500 km，其中X70 及以上鋼級產品超過5 070 km。珠江鋼管集團有限公司（簡稱珠江鋼管）以較齊全的焊管工藝裝備技術及海外市場開發優勢，在2020 年的市場環境下交付焊管34.1 萬t。巨龍鋼管有限公司與國際先進鋼管企業保持技術對標交流，在大直徑直縫埋弧焊管、彎管、管件及防腐系列化產品與服務中，開發了X80鋼級Φ1 422 mm 規格低溫（-45 ℃）直縫埋弧焊管、熱煨彎管及三通，替代了傳統保溫伴熱措施，有效地解決了鋼管在低溫環境下的脆性斷裂難題；此外，為江蘇沿海管線工程研發出光固化玻璃鋼熱煨彎管，并成功應用。

控制變量中營業毛利率、企業規模與企業總稅負有顯著的正相關關系，即企業規模越大，營業毛利率越高，其稅負就越重，結論符合經濟學的規模效應。具體而言，營業毛利率每增加1個單位，生產性服務業上市公司總稅負會增加0.12%；企業規模每增加1個單位，生產性服務業上市公司總稅負會增加1.17%。而資產負債率與總稅負呈負相關的關系，即資產負債率越高，企業總稅負越輕。這也符合理論情況，但是其負相關關系并不顯著。

石油、天然氣作為戰略資源，其管道建設已取得了較快的發展。我國管道建設里程如圖5 所示。天然氣作為清潔低碳能源的主體，可與風電等清潔能源形成融合發展、多能互補格局，在一段時期內會保持快速增長，預計2030 年達到5 260 億m3，2035 年左右達到峰值6 500 億m3。原油及成品油供需相對寬松，在2030 年碳達峰后將以穩步發展、優化布局為主。因此，能在特殊苛刻環境應用的焊管產品將會得到發展的機會，如適應地震、滑坡、沉陷帶等特殊環境的大應變焊管。國內已研究并建立了大應變鋼管的變形行為表征方法、技術指標體系和模擬變形試驗等。在中緬油氣管道項目中，首次應用了國產X70HD 牌號Φ1 016 mm×17.5 mm、Φ1 016 mm×21 mm、Φ813 mm×14.7/17.2 mm 大應變鋼管，合計59 126 t。專業技術的進步和產品研發較好地滿足了市場不同化發展的需要[7]。

圖5 我國管道建設里程

未來新能源的發展對輸送管道用材料會提出更多要求，也會引起關注。低碳氫是一種蘊藏豐富、用途廣泛、清潔方便的能源載體，已被視為能源行業轉型的關鍵一環，氫能的捕獲和運輸已開展應用性研究。根據國際能源署可持續發展情景預測，2070 年全球對氫氣的需求將在2019 年7 000 萬t的基礎上增長7 倍，達到5.2 億t[8]。

2.3 低碳節能引領焊管的可持續性發展

碳達峰和碳中和已成為鋼鐵業低碳制造的主題。焊管作為鋼鐵產品之一，將會在低碳技術的研發及應用方面引領行業的持續性發展。這為焊管制造過程中的低碳材料應用、降耗、提效等技術以及產品應用中的低能、高效化發展提供了機遇。

高頻焊接（HFW）制管過程中的電能消耗是主要能耗之一，降低能耗既是低碳發展的要求，也是企業增強競爭力的需要。如挪威EFD 有限公司采用最新的SiC 晶體管技術，將高頻焊機從電網進線端到線圈端的效率由絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）技術的85%提高到91%，并增強了焊機抗過載能力，減少了停機損耗。在埋弧焊接中，超低熱輸入自動焊接及纖維素焊條高速焊接等技術為苛刻環境條件下焊管的應用提供了支撐。

焊管成型技術的進步在模具優化使用、減少規格更換時間及降耗等方面存在機會。例如，FFX（Flexible Forming Excellent）柔性成形技術中，粗成型軋輥模具公用化和變形區變形量的均一化分配，可降低工具儲存及更換調整時間，節約原材料0.5%～1.0%，提升有效作業率，降低生產成本。珠江鋼管的COE（Cing-Oing-Expansion）C 成型-O 成型-擴徑焊管生產中，采用高頻預焊，無需填充焊絲和氣體保護等輔助材料，可減少輔材消耗[9-10]。

連續油管（Coiled tubing）是一種強度高、塑性好的高頻焊接鋼管，單根長度可達幾千米，生產時按一定長度纏繞在卷筒上，其生產具有帶壓連續作業、設備體積小、作業周期快等優勢，已成為油田作業中替代傳統油管的理想產品，可節約鉆井成本25%～40%或更高。寶雞鋼管從單壁厚測井用連續油管、超深井用變壁厚連續油管到多通道連續油管的研發應用，為經濟化、持續性發展提供支撐。目前，該公司的CT110 鋼級Φ50.8 mm× 4.0～5.2 mm多段變壁厚連續管已成功應用于7 100 m 深井；外管Φ60.3 mm、內管Φ25.4 mm 的多通道連續油管也已試制成功。寶雞鋼管已掌握了連續焊接的質量控制技術，以及多通道連續油管內管注入、外管焊接、全管體熱處理、內外管穩定同步生產等核心和質量保障技術[11]。

2.4 以功能化產品拓展市場機會

對中直徑焊管來講，尺寸接近高頻直縫焊管的上限和直縫埋弧焊管的下限，采用兩種制管方式均會存在產能等方面的制約。為了發揮高頻焊接生產高效的優勢和彌補直縫埋弧焊接在效能和質量方面的不足，珠江鋼管將HFW 的排輥成型、高頻焊接技術與UOE/JCOE 的埋弧焊接、擴徑技術優勢集于一體，開發出COE 焊管新工藝，配套了5 條內焊、4 條外焊及整管擴徑設備，實現了Φ355.6～762.0 mm 較寬范圍直縫埋弧焊管的穩定、高效和低成本化生產[10]。

焊管成型方法的融合再造也為焊管制造創造機會。目前，焊管的基本成形方法有輥壓式和沖壓式兩類。輥壓式以生產高頻焊管使用為主，沖壓式以生產直縫埋弧焊管為主。輥壓式成形與沖壓式成形的優缺點見表1。

表1 輥壓式成形與沖壓式成形的優缺點

日本中田公司創新性地利用輥壓成形與沖壓成形的優勢，結合自主研發的高精度有限元技術，開發了全新的ODF（Orbital Die Forming）軌道式模具成形法，該方法可以提高加工能力和生產率，具有以下優勢[12-13]。

（1） 變形加工能力和兼容性高：在粗成形段，用ODF 法能較容易地制造出薄壁或厚壁產品，如Φ45 mm×4.5 mm（徑厚比D/t=10）厚壁管和Φ114 mm×0.5 mm（徑厚比D/t=228）薄壁管。

（2） 成型穩定，生產效率高：在粗成形段采用ODF 法，帶材整個長度邊緣受到連續性約束，抑制了彎曲變形過程中扭轉等不良現象的發生。

（3） 焊接機架采用ODF 法，能將帶鋼約束在一段較長區域內實行焊接擠壓，這為高速焊接和穩定質量提供了保障。

（4） 模具與帶材表面的滑動減少，可獲得好的產品表面質量。

（5） 在粗成形段，近似于沖壓彎曲的連續性變形，消除了輥壓成形中機架間的彈性回復，降低了加工硬化。

該項技術已應用于Φ762 mm（30 in）耐蝕直縫埋弧焊管生產線，可以實現單條鋼卷/鋼板的生產，效率相比傳統直縫埋弧焊管提高3～5 倍。

在小直徑焊管市場，產品的功能化延伸更加貼近市場經濟性要求。小直徑焊管具有多樣化特點，需更多地關注工程機械、汽車等新領域的發展。2020 年我國機械工業增加值同比增長6.0%，2021年一季度同比增長43.5%；2020 年新能源汽車產銷量分別為136.6 萬輛和136.7 萬輛，同比分別增長7.5%和10.9%，2021 年1—3 月新能源汽車產銷量分別同比增長3.2 倍和2.8 倍。

在機械工業領域，焊管以尺寸精度高和表面質量好的優勢應用于軸、輥、缸、柱等機加工零件，并在空心替代實心、薄壁替代厚壁、近終產品加工等方面具有優勢。帶式輸送機用托輥、紡織機印染滾筒等已廣泛采用焊管進行制造。20 世紀70 年代液壓缸筒已采用高頻焊管冷拔后的管材做母管，冷拔過程會提高管材內壁光潔度和尺寸精度，增強內壁基體的剛度和耐磨性，符合缸筒對材料“內硬外韌”的特定性要求。因而，高精度冷拔管可以直接或略經珩磨用于制作特殊產品，其經濟性明顯，應用廣闊。文獻［14］分析了冷拔高頻焊管制造液壓缸缸筒的合理性，認為在原料、鋼種、鋼管尺寸和1～2 個拔制道次的情況下，高頻焊管冷拔的金屬收得率為85%～87%，而熱軋無縫鋼管冷拔的金屬收得率為84%～85%；在精加工過程中，采用冷拔高頻焊管作缸筒毛坯的金屬收得率比采用冷拔無縫鋼管高約3.84%。

隨著工程機械用液壓缸缸體向超細長化、薄壁化發展，適用于該品種制造及應用的新材料研發也是必要的。日本片倉鋼管公司針對高精度冷拔管的不同用途，開發了一系列鋼種（KCT-52、KCT-60、KCT-70），保證了材料滿足使用要求。國內多使用20、45 及27SiMn 鋼生產高精度冷拔管，冷拔后延伸率偏低、硬度偏大、磨削速度小；配套設備中缺乏對管坯內孔缺陷進行清理的裝置，內表面細小缺陷難以消除，而細小缺陷容易在使用一段時間后暴露出來，從而造成滲漏[15]。

汽車工業的高強度、輕量、低碳化已成為發展趨勢。鋼管在高強度、高加工性及空心替代實心等方面存在商機。日本新日鐵公司開發的車門抗沖撞梁用HFW 焊管，其強度達到1 765 MPa。日本JFE 公司為滿足汽車懸架和底盤等部件對成形性、疲勞性、韌性、涂覆性等的要求，開發了780 MPa強度級的HFW 焊管，該產品能夠滿足彎曲成形半徑小于2D 的較高要求；采用焊接后熱張力減徑技術，開發出彎曲加工性能優良的780 MPa 強度級

HISTORY（high-speed tube welding and optimum reducing technology）焊管，有效地降低了彎曲加工過程中壁厚減薄的影響，保持彎曲區域良好的強韌性，其最小彎曲半徑達到1.1D 左右，膨脹率也有較明顯提高[16]。類似焊管研發及應用，在新能源汽車用管、高精度零部件用管等領域有待技術拓展。

值得注意的是，焊管在延伸加工中，會對焊縫部位加工性、毛刺清除有較高要求，焊縫質量的完整性保障能力是關鍵；另外，對于零部件加工用管，其批量小、種類多，這也是需要面對的問題之一。

2.5 智能技術提升焊管制造水平

焊管的制造是一個連續/斷續性冷彎變形加工過程，智能化技術將有效提高其質量和效能。對板材冷加工過程的變形仿真技術、變形工具的公用化配置、材料彎曲變形過程中斷面強度及尺寸的變化等進行研究，將會支撐制造過程的智能化質量改善。分析焊接過程中多變量因子對其質量的綜合影響，運用智能控制手段增強焊接過程質量的控制能力。運用多角度自動尺寸測量技術、檢驗自動讀片與存儲技術等，可提升制造過程的運作效率，推動焊管制造、質量、物流等控制過程的智能化[17]。

3 結 語

在低碳、環境友好的背景下，低碳生產、工藝優化、產品替代等技術的應用，將在焊管產能結構優化、技術升級替代過程中發揮積極作用，從而推進焊管產業持續、友好性發展。