12月6日,總投資約為72.625億元、工期為60個月的上海沿江通道越江隧道工程開工,2臺被稱之“地下蛟龍”的超大直徑盾構機在這一工程中大顯身手,引起業界關注。有鋼鐵業內人士表示,未來,隨著盾構機械產業的發展,盾構機用鋼市場前景值得期待。
我國盾構機產業快速發展
目前,在地鐵、地下軌道交通建設中,開掘隧道必須采用盾構機械裝備。盾構掘進機是集光、電、液、傳感、信息等多門技術于一體的高科技隧道施工設備,被譽為現代地下“工程機械之王”,是衡量一個國家裝備制造業水平和能力高低的重大關鍵裝備。由于盾構機制造工藝復雜,技術附加值高,一度被德國、法國、日本等少數發達國家壟斷,“洋盾構”在我國市場占有率曾高達90%以上,且價格昂貴。
我國盾構機產業發展較晚,上世紀90年代才開始采用全新盾構掘進機,實現工廠化作業。
近年來,隨著我國地鐵、高鐵和城市軌道交通建設的不斷加快,盾構機產業隨之快速崛起。國內一些重工企業相繼進入盾構機裝配制造行業。
2011年6月16日,2臺用于北京東直門快速軌道工程的盾構機在中鐵隧道裝備制造有限公司下線。去年,該公司收購德國維爾特公司硬巖掘進機知識產權和業務,成為世界上能夠獨立生產并有知識產權的三大企業之一。
2014年5月份,該公司制造出世界大矩形盾構機。目前,該公司已經成為國內、世界第二的掘進機生產廠商,國內24個城市地鐵建設中使用了中鐵裝備掘進機,市場占有率達50%。此外,該公司的產品還出口到馬來西亞、新加坡等國家。
2014年9月份,中鐵自主設計制造的盾構機參與馬來西亞MRT項目(即馬來西亞捷運線)的施工建設,這是中國自主設計、自主制造的盾構機次跨出國門參與海外工程施工。
由此可見,我國盾構機從無到有,到跨出國門,在國外隧道工程中投入使用,正在實現盾構機產業的快速發展。
盾構機用鋼取得長足進步
制造盾構機所用的鋼材主要有高強鋼、合金鋼、軸承鋼、耐磨鋼、不銹鋼等優鋼、特鋼。隨著我國的盾構機產業快速發展,我國盾構機用鋼的生產研發也有了長足進步。今年2月份,河北鋼鐵集團舞陽鋼鐵有限責任公司研發的高強鋼在國內地鐵用大直徑的盾構機上應用。據悉,該型號盾構機盾殼大直徑為14.8米,是目前國內地鐵用大直徑的盾構機,專門服務于長沙地鐵項目。該高強度鋼用于建造這2臺盾構機的關鍵部位。
目前,國內生產的盾構機基本采用國產鋼材,例如中國中鐵系列盾構機國產化率已達60%以上,很多關鍵部件實現了完全國產化,不僅使國外盾構機大幅降價20%左右,也帶動了盾構機相關配套產業的快速發展。
雖然我國盾構機用鋼的生產研發已經有較大的進步,但一些盾構機的關鍵部件所用鋼材仍依靠進口,亟待國內企業加強對這些鋼種的研發。
如盾構刀具方面。由于盾構機的作業環境極其復雜,地下的地質狀況千變萬化,有巖石、軟土層、泥沙等,盾構刀具在強擠壓、大扭矩、強沖擊、高磨損情況下工作,對其所用鋼材的性能要求極為苛刻。當前,我國的盾構刀具產品與技術相對而言比較落后,目前主要依賴進口,其國產化率極低。
目前,許多研究機構和企業針對國產刀具存在的問題,正在通過較為合理的淬火加回火的調質工藝,研發一種集較好強硬性、耐磨性、耐熱疲勞性和韌性于一體的盾構刀具用鋼。
盾構技術的國產化還離不開其關鍵部件———主軸承的國產化。國內對盾構主軸承的研制起步較晚,缺乏相應的試驗手段和相關的基礎資料,其承載能力、壽命和可靠性、一致性與國外同期同類產品相比,還存在很大的差距。由于主軸承的高可靠性要求,國內盾構機用戶不愿采用國內軸承,而是采用進口軸承。盾構主軸承的自主研發制造能否跟得上,將成為促進或制約中國盾構技術發展的關鍵因素。在前期,盾構機主軸承依靠進口,美國鐵姆肯公司占有份額較大,滾動體采用鋼種為GCr15SiMn,套圈則采用42CrMo或滲碳鋼G20CrNi2Mo。
盾構機市場拉動鋼材需求
業內人士認為,未來我國盾構機市場前景廣闊,盾構機用鋼市場前景亦被看好。
隨著中國經濟的發展,在上個世紀末僅被少數一線城市擁有的地鐵,正向眾多二線、三線城市擴散,這為盾構機的發展提供了廣闊的市場前景。據不完全統計,目前國內正在施工建設的地鐵線路超過70條,總投資額達到8000多億元,如果加上已經獲批的項目,投資額達到1.5萬億以上。目前,獲批軌道交通建設規劃的城市已有36個,預計到2020年全國擁有軌道交通的城市將達到50個,將建成173條地鐵線路,總里程達到6200公里,投資將達到4萬億元。到2050年,中國將建成地鐵289條,總里程1.17萬公里,將占世界地鐵總里程的一半以上。
業內人士認為,如此大規模的地鐵建設,將為我國盾構機市場帶來巨大發展機會。我國已成為世界上在地鐵施工領域中使用盾構機多的國家之一。每年全國新增直徑4米以上大型盾構機的數量為30臺~50臺,這為盾構機用鋼營造了值得期待的市場。鋼鐵企業可根據盾構機產業發展對鋼材的需求進行研發生產,提高我國盾構機的國產化率,使我國真正成為盾構機制造的強國。