当前，在钢铁工业高质量发展、钢铁工业绿色低碳发展的新时代，不锈钢管件以其高耐蚀性、长寿命、低生命周期成本、100%回收利用等优势，成为最具潜力的钢铁产品。核电、军工、化工等工业材料国产化进程的加快，建筑工程、供水等民用市场的扩大，都表明不锈钢管具有广阔的应用前景，用户对产品的需求正不断向高端、高精度、特殊、快速、专业化、经济型方向发展。同时，也将推动高端不锈钢管制造技术的不断创新和进步，支撑不锈钢管行业向绿色、智能、优质、服务方向发展。
在“2021(第二届)中国不锈钢管高峰论坛”上，王国栋院士介绍了中国不锈钢的发展现状，以及高端不锈钢管的典型产品和最新制造技术。这篇论文是根据会议报告整理的。
我国特钢企业协会不锈钢分会数据显示，2020年，我国粗不锈钢产量3013.9万吨，增长2.51%，其中：铬镍钢(300系)1437.96万吨，占比47.71%；Cr (400系列)592.5万吨，占比19.66%；铬锰钢(200系列)964.32万吨，占比32.007%。进口不锈钢180.59万吨，同比增加68.62万吨，增长61.33%；不锈钢出口341.69万吨，同比减少25.54万吨，下降6.95%。不锈钢表观消费量为2560.79万吨，同比增长6.64%。
高氮钢是近年来出现的一种新型工程材料，材料中的实际氮含量超过了该材料在常压(0.1MPa)下制备时所能达到的极限值。其中高氮奥氏体不锈钢的氮含量在0.40%以上，高氮四氧化三铁和马氏体不锈钢的氮含量都在0.08%以上。使用氮作为合金元素，不仅可以稳定奥氏体组织，提高强度，还可以提高耐蚀性。
目前，高氮不锈钢管件已成为主要的研究热点，尤其是高氮奥氏体不锈钢。例如，P900(18Cr-18Mn-0.6N)制成的护环具有较高的屈服强度和塑性，良好的耐腐蚀性能，尤其是耐应力腐蚀性能，较低的导磁能。高端无磁钻铤具有低磁导率、高强度机械性能、优异的耐腐蚀性、抗晶间腐蚀开裂性和优异的耐磨性。
双相不锈钢主要由铁素体和奥氏体组成，是一种耐蚀性优良、强度高、易加工的钢。物理性能介于奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢之间。具有优异的耐氯化物应力腐蚀和耐点蚀性能，良好的抗腐蚀疲劳和磨损腐蚀性能，优异的综合力学性能，高强度和疲劳强度，良好的焊接性能和优异的材料成型性能，广泛应用于造船交通、石油化工等领域。双相不锈钢的典型类型包括：第一种是低合金型，代表品牌为UNS S32304(23Cr-4Ni-0.1N)。该钢不含钼，PREN值为24~26。在抗应力腐蚀方面，它可以代替AISI304或316。第二种属于中合金型，代表品牌是UNS S31803(22Cr-5Ni-3Mo-0.15N，即2205)，PREN值32~35。其耐蚀性介于AISI316L和6%Mo N奥氏体之间。第三种属于高合金型，一般含25%的铬、钼、氮，部分还含铜、钨。标准品牌UNS32550(25Cr-6Ni-3Mo-2Cu-0.2N)的PREN值为37~39。这种钢的耐蚀性高于22%Cr。第四种是高钼氮含量的超级双相不锈钢，标准级UNS S32750(25Cr-7Ni-3.7Mo-0.3N，即2507)，部分还含有钨和铜。PREN值大于40，适用于苛刻的介质条件，具有良好的耐腐蚀性能和机械综合性能，可与超级奥氏体不锈钢媲美。
双相不锈钢管件的发展趋势是经济型、超级型和超级型。其中，LDX 2101(UNS S32101)是最经济、最成功的低镍高氮双相不锈钢。具有较高的强度和良好的抗氯化物应力腐蚀开裂性能，已广泛应用于造纸工业设备、食品加工设备、海上石油平台、海水淡化(海水淡化)设备等特种化工环境设备中。SAF 3207 HD具有极高的抗拉强度，980~1180MPa，PREN 50，临界点腐蚀(CPT)90。它可以在更深的水和更高的温度和压力环境下开采油气田，是深水项目的理想材料。DP-3W超级双相不锈钢板具有高耐蚀性，主要用于食品工业制盐、酱油酿造等含高氯化物的生产设备，以及海底石油开采用泵等氯离子腐蚀严重的环境中。
超级奥氏体不锈钢管件是一种特种不锈钢。与普通奥氏体不锈钢相比，镍、铬、钼、氮等合金元素的含量均高于一般数值，尤其是钼，可达4.5% ~ 7%。其特点是：1)高合金化，主要是铬、钼、氮，尤其是钼，其含量明显高于常规不锈钢；2)纯度高，特别是C含量高；3)高性能，高抗局部腐蚀和抗应力腐蚀开裂。金相组织是100%奥氏体。但由于铬、钼含量高，处理不当会出现金属中间相，如相。超级奥氏体不锈钢主要用于制造海水处理设备、湿法烟气脱硫吸收塔、烟气净化设备、换热器、制药工业和造纸工业的漂白设备等。
特种不锈钢管件制品主要用于耐腐蚀塑料模具(如4Cr13、4Cr13Mo、4cr 13 mon)；能源领域(核电、火电、水电)核电主管道、高压锅炉管、叶片、挡圈、汽轮机导叶、叶片；油气开采(如超级13Cr、15Cr、双相不锈钢)；石油化工行业中的高温耐腐蚀部件(管道、阀门)；海洋工程(海水淡化、深海采油、建筑)(如超级双相不锈钢、超级奥氏体不锈钢、双相不锈钢钢筋)；航空领域(如高强度不锈轴承钢(CSS-42L，X30CrMoN152)，高强度紧固件PH13-8Mo，15-5PH)；环保领域(如烟气脱硫用超级不锈钢NAS 254N、NAS 354N)。
此外，还有热核聚变实验堆用不锈钢材料、核电用——主管道、航空用超高强度不锈钢等。
电渣重熔生产的高端优质特殊钢占我国特种冶金总产量的90%以上。电渣重熔是生产高端特种钢和合金的主要方法。它是自耗电极在水冷结晶器中通过熔渣抗热性进行重熔精炼，然后依次凝固成钢锭的一种特殊冶金方法。它具有渣洗精炼、有序凝固、铸锭无大夹杂物、宏微观偏析小、成分和组织均匀等显著特点。适用于生产服役条件苛刻(高温、高压、高速、重载、腐蚀)、凝固时偏析严重的大型钢锭，以及易偏析、易析出脆性相的高合金钢锭。而连铸(大夹杂和偏析)是无法替代的。
传统的电渣重熔存在电耗高、污染严重、成本高、洁净度低、凝固质量差、钢锭短缺量大等问题。迫切需要开发新一代电渣重熔技术，以满足高端设备升级、服役条件苛刻、性能要求极高和机组参数升级的要求。
东北大学钢铁通用技术创新中心创新性地采用全参数恒态(CSP)理论，实现低透气性渣、全密封惰性气体保护、渣温成分、熔池和渣钢氧化恒定；采用创新的超快冷最佳熔化速率浅池(SCOM-SP)控制理论。在兼顾表面成形质量的同时，最小化LST(局部凝固时间)，减少钢锭的宏微观偏析，实现电渣过程的均匀化凝固。开发实心和空心钢锭半连续电渣重熔成套技术和设备。与传统的电渣重熔工艺相比，该创新工艺减少了工序，提高了质量，降低了成本，实现了连续生产、高效率、低成本。创新工艺生产的半连续固态铸锭材料收得率提高10%，生产效率提高60%，成本降低15%~20%。半连续空心锭质量大幅提高，材料成材率提高10%，生产效率提高60%，成本降低30%~60%。该技术被中国钢铁工业协会专家组评定为整体技术达到国际领先水平。宝特冶炼厂提供的CRP1000、CAP1400核电站和700示范电站关键材料，为首次探月工程、嫦娥卫星和长征三号甲运载火箭、神舟六号载人航天和运载火箭做出了贡献。
8万吨模压机支架采用WISCO生产的20MnNiMo电渣钢板，最大厚度390mmSXQ500D等水电钢板，最大厚度305mm，满足白鹤滩、乌东德水电站关键部件要求，填补国内空白，替代进口，进口价格由6万元/吨降至2万元/吨。
通重工生产的100吨电渣钢成为世界首条AP1000核电主管道的关键材料，填补了国际空白并出口国外；为中国福建霞浦第四代核电示范工程提供了特厚电渣钢板，实现了第四代核电用钢的国产化。
大冶特钢已成为世界顶级轴承制造商(SKF、FAG、铁姆肯等)的电渣材料供应商。).其供应份额占中国准高速铁路(160km/h)轴承材料供应的60%以上。
中钢吉星公司的电渣冷轧辊在板带材市场的国内占有率达70%，并出口到世界50多个国家。
加压不仅可以强化冶金过程，即增加元素的溶解度，改善热力学条件和动力学条件，还可以改善凝固组织，即改变凝固过程中的相变，强化冷却效果，缩短局部凝固时间。
加压电渣重熔是生产高氮钢的一种有效的工业化方法。目前有两种典型的合金化方法：安装合金添加装置(德国)和制造复合电极(日本)。德国最大的加压电渣炉为20吨，熔炼室工作压力为4.2MPa，最大生产锭直径1米，重20吨。
为促进辽宁航空和新材料产业发展，东北大学钢铁通用技术创新中心与抚顺特钢、沈阳飞机设计研究所、沈阳发动机研究所、黎明、沈飞、辽宁忠旺等达成合作意向。2023-2024年，神府示范区将实现10吨工业装备(10吨加压钢包炉、10吨加压电渣炉)高氮不锈轴承钢(X30-NEU)。
针对GH4151高温合金铸锭冶金质量控制技术，东北大学钢铁通用技术创新中心从铸锭组织分析、合金凝固行为、合金偏析特征、裂纹形成机理、均匀化工艺等方面进行了研究，并制定了铸锭质量控制标准。经挤压开坯、近等温锻造和最终热处理后，对板材的显微组织、相和力学性能进行了评价。通过控制GH4151合金铸锭的冶金质量，制备的GH4151盘具有优异的拉伸性能、持久性能和疲劳性能等力学性能，均超过发动机设计制造商提供的技术指标要求。与其他圆盘合金相比，GH4151合金的拉伸和持久性能与国外典型变形和粉末圆盘相当。超过国内变形盘合金和粉末高温合金的拉伸性能和持久性能等力学性能；GH4151合金的疲劳性能超过国产粉末高温合金。板材的优越性能验证了铸锭尺寸控制、热装退火、裂纹控制、均匀化工艺、元素偏析控制和'相结构控制的正确性和合理性。下一步将在沈抚新区工业研究院进行中试和产业转化。
