王俊海

(冶金工業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)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(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)研究院,北京 100730)

結(jié)合當(dāng)前核電發(fā)展?fàn)顩r,分析了新日鐵住金近十年的核電用鋼相關(guān)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(shù)要點(diǎn)。

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(jīng)過多年發(fā)展,已經(jīng)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(jīng)發(fā)生了三起嚴(yán)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(guó)家出于對(duì)核電安全性的顧慮,使核電發(fā)展沉寂二三十年。近幾年,隨著人們對(duì)過度消耗化石能源導(dǎo)致溫室效應(yīng)的警惕以及核泄漏防止技術(shù)的成熟,核電重新受到世界各國(guó)的青睞。目前,第三代壓水堆核電站的核島和常規(guī)島中大部分部件釆用鋼鐵材料,除核燃料包殼、控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)和蒸汽發(fā)生器傳熱管等部件釆用鋯合金和鎳合金外,其余設(shè)備均釆用鋼鐵材料。

我們的鄰國(guó)日本能源短缺,在福島核事故之前非常重視核電開發(fā)。新日鐵住金是日本最大的鋼鐵企業(yè),作為核電建設(shè)用鋼材的供應(yīng)商,其產(chǎn)品種類齊全,包括蒸汽發(fā)生器、核反應(yīng)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(jí)高強(qiáng)度鋼,TMCP鋼SGV480等。從2005年1月到2015年5月公開的專利情況統(tǒng)計(jì),新日鐵住金一共申請(qǐng)了與核電用鋼相關(guān)專利(同族)約79件。

2 新日鐵住金核電用鋼專利地區(qū)分布

一般情況下,新日鐵住金對(duì)某國(guó)市場(chǎng)有預(yù)期,或者謀求該技術(shù)在市場(chǎng)的壟斷地位,或者其核電用鋼在市場(chǎng)上處于競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的情況下,才會(huì)向該國(guó)提交專利申請(qǐng),因此通過分析專利申請(qǐng)的地域分布,有助于了解新日鐵住金的經(jīng)營(yíng)策略、市場(chǎng)發(fā)展方向。

表1為新日鐵住金核電用鋼專利地區(qū)分布。可以看到新日鐵住金專利布局的重視地區(qū)依次為中國(guó)、歐盟、美國(guó)、韓國(guó)等,范圍基本包括了世界主要經(jīng)濟(jì)體,中國(guó)排在了第一位,成為新日鐵最關(guān)注的國(guó)家。我國(guó)目前已經(jīng)進(jìn)入了核電大發(fā)展時(shí)期,日本鋼鐵企業(yè)對(duì)于我國(guó)核電用鋼市場(chǎng)的窺視應(yīng)引起國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)的重視。

表1 新日鐵住金核電用鋼專利國(guó)家、地區(qū)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(shù)和同族專利成員數(shù)量這兩種方法判斷。引證專利是指由專利申請(qǐng)人在說(shuō)明書中寫明或者由審查員在審查過程中確認(rèn)的與該件專利技術(shù)內(nèi)容相關(guān)的其他專利文獻(xiàn)。作為一項(xiàng)客觀的評(píng)價(jià)指標(biāo),通常情況下專利越重要,被引證次數(shù)就越多。同族專利是衡量專利經(jīng)濟(jì)價(jià)值的重要指標(biāo),它可以反映出某項(xiàng)專利的潛在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值,從技術(shù)角度來(lái)說(shuō),同族專利越多,其技術(shù)的核心價(jià)值越高,并且同族專利的維護(hù)同樣需要經(jīng)費(fèi)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(lǐng)域?qū)＠C排名,專利被引頻次越高說(shuō)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(xué)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(nèi)表面性狀優(yōu)良,因此能用曼內(nèi)斯曼穿軋機(jī)將該Fe-Ni合金管坯加工成無(wú)縫管。由于該無(wú)縫管具有優(yōu)良的機(jī)械性能,并且在酸氣環(huán)境下的耐腐蝕性也優(yōu)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(fā)電設(shè)備和化工設(shè)備中的各種結(jié)構(gòu)構(gòu)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(fā)的一種回火馬氏體類耐熱鋼,可用于核反應(yīng)堆,其被引頻次為2。該專利公開了一種具有回火馬氏體結(jié)構(gòu)的耐熱鋼,其焊接熱影響部分中的細(xì)粒部分的蠕變強(qiáng)度為母材的蠕變強(qiáng)度的90%或以上,且蠕變強(qiáng)度顯著降低的HAZ細(xì)粒部分的形成得到抑制。

專利JP2009120875A為新日鐵公司開發(fā)的可用于核電工程的高合金無(wú)縫鋼管及其制造方法的專利,其被引頻次為2。高合金無(wú)縫管有以下化學(xué)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(fā)的可用于核電領(lǐng)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(xué)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(nèi)析出物中平均直徑為30 nm以下的析出物的密度為1個(gè)/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(shù)量排名。專利同族數(shù)量越多,說(shuō)明該專利布局的國(guó)家或地區(qū)越廣,技術(shù)與經(jīng)濟(jì)價(jià)值越高。

表3 新日鐵住金核電用鋼專利同族數(shù)量排名

專利CA2572157C為新日鐵住金公開的有關(guān)Ni基合金管坯及其制造方法的專利,其專利同族數(shù)量為13。該Ni基合金管坯具有如下的化學(xué)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(nèi)表面性狀優(yōu)良,因此能用曼內(nèi)斯曼穿軋機(jī)將該Ni基合金管坯加工成無(wú)縫管。由于該無(wú)縫管具有優(yōu)良的機(jī)械性能,并且酸氣環(huán)境下的耐腐蝕性也優(yōu)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(fā)電設(shè)備和化工設(shè)備中的各種結(jié)構(gòu)構(gòu)件的管坯。

專利KR1493574B1為新日鐵住金公開的有關(guān)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(shù)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(nèi)的核電站用金屬管載置在沿該金屬管的長(zhǎng)度方向排列配置的多根金屬梁上而進(jìn)行熱處理時(shí),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(guān)低合金鋼的專利,其專利同族數(shù)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(jìn)而適當(dāng)選擇鋼材熔煉時(shí)的脫氧和添加Nd的時(shí)機(jī)來(lái)產(chǎn)生適量的Nd系夾雜物,從而在嚴(yán)酷的環(huán)境下也能夠?qū)崿F(xiàn)以往的鋼中難以達(dá)到的、同時(shí)實(shí)現(xiàn)提高高溫蠕變強(qiáng)度和長(zhǎng)時(shí)間蠕變延性。由此,該低合金鋼可廣泛用于發(fā)電用鍋爐、葉輪機(jī)、以及原子能發(fā)電設(shè)備等可在高溫高壓下長(zhǎng)時(shí)間使用的耐熱結(jié)構(gòu)構(gòu)件用材料。

專利ES2372480T3為新日鐵住金公開的有關(guān)鎳合金和制備方法的專利,其專利同族數(shù)量為10。該專利公開了一種具有優(yōu)異的耐腐蝕性,對(duì)IGSCC特別優(yōu)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(jié)構(gòu)材料和結(jié)構(gòu)構(gòu)件,如螺栓或類似物。因此,根據(jù)該發(fā)明的鎳合金可廣泛地用于核電站或化工廠的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。

4 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)的核電建設(shè)從上世紀(jì)80年代中期開始起步,到今天中國(guó)已成為世界上在建核電規(guī)模最大的國(guó)家。目前,國(guó)內(nèi)科研機(jī)構(gòu)與鋼鐵企業(yè)已具備研發(fā)和生產(chǎn)核電用鋼的條件,在研發(fā)核電用鋼新產(chǎn)品時(shí)應(yīng)該充分借鑒國(guó)外先進(jìn)鋼鐵企業(yè)的專利技術(shù),促進(jìn)我國(guó)核電用鋼的研發(fā)。

[1] 王俊海.我國(guó)重點(diǎn)企業(yè)電工鋼專利現(xiàn)狀分析[J].冶金信息導(dǎo)刊,2013,(6):10-14.

[2] 王俊海.高強(qiáng)度鋼板專利分析及知識(shí)產(chǎn)權(quán)策略[J].冶金信息導(dǎo)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.

nuclear power steel,NSSC,patent analysis,core patent

TG142.7

A

1001-5108(2017)01-0005-04

王俊海,男,本科,教授級(jí)高級(jí)工程師,從事冶金領(lǐng)域情報(bào)信息研究。