在成都举办的第十三届中国国际光热大会上，大冶特钢先进特殊钢全国重点实验室耐蚀合金研究室主任蔡志刚带来《塔式光热电站用镍基合金管材研制及应用性能研究》主题报告，直指塔式光热电站核心部件的“卡脖子”痛点，现场发布国产UNS N06625（GH3625）合金吸热管的全流程研发成果，为全行业破解供应链断供风险、保障并提升项目收益提供了全新的国产替代方案。

图：蔡志刚

核心管材成光热国产化“最后拼图”

塔式光热电站占国内光热装机的70%以上，而吸热器是塔式电站的“心脏”，其核心部件正是镍基625合金焊管。

蔡志刚指出，吸热管长期在565℃左右工作温度、约2MPa的工作压力运行，接触的介质为二元硝酸熔盐，同时要持续承受高温疲劳、高温蠕变、热应力冲击、振动与强腐蚀的复合极端工况，一旦单根管道出现泄漏开裂，整座电站都将被迫停运检修，直接威胁电站运行安全，并大幅削减发电收益。

正是因为工况苛刻、技术门槛极高，长期以来国内已投运的光热项目几乎全部采用进口625焊管。蔡志刚坦言，行业常说光热电站95%的设备都已实现国产化，剩下的5%里，吸热器用625焊管就是最核心的“卡脖子”环节之一。进口产品不仅采购周期长、现场服务响应滞后，更因长期市场垄断价格居高不下，早年甚至达到每吨八九十万的天价，大幅吞噬电站投资回报，同时存在供应链断供的潜在风险，直接威胁我国光热产业的自主可控发展。

三方协同，打通从材料冶炼到工况验证全链条

为攻克这一行业短板，蔡志刚牵头搭建了“钢厂材料研发+制管企业工艺落地+高校应用性能评价”的三方协同研发体系，打通了从原子级材料设计到电站级工况验证的完整技术链条。

作为材料端的核心支撑，大冶特钢隶属于中信特钢集团，是拥有113年建厂史的百年特钢企业，也是国内特种冶炼能力顶尖的特钢企业。中信特钢集团整体年产能达2000万吨，叠加南钢股份后总特钢年产能达3000万吨，特殊钢总产量规模常年位居全球第一；高端轴承钢市场占比连续18年全国第一、连续11年世界第一，高档汽车用钢市场占有率连续13年全国第一，2025年中信特钢盈利能力在全国特钢行业排名第一。

图：大冶特钢113年建厂史

大冶特钢配备了从真空感应炉、电渣炉、快锻机到全系列轧管机组的全套国际先进装备，拥有先进特殊钢全国重点实验室、4个国家级企业技术中心、CNAS认可实验室等顶级科研平台，领域专家储备超130人，成熟开发铁基、镍基、钴基等常用变形高温合金共50个牌号，产品广泛应用于航空航天、核电、油气开采、舰船及燃气轮机等尖端领域，具备为用户提供锻件、棒、管、板、线材等一揽子材料配套解决方案的全链条服务能力。

图：大冶特钢工艺装备

制管环节由新三板挂牌的专精特新企业尊马科技（上海尊马汽车管件股份有限公司）承接。尊马科技深耕精密焊管、冷轧无缝管领域近20年，累计持有117项实用新型专利、33项发明专利，此前已实现槽式光热电站耐热不锈钢焊管的批量稳定供货，拥有成熟的高精度管材制造全流程管控能力。

应用性能评价环节，研发团队与中南大学签署技术服务合作协议，对焊轧管全流程开展带材组织与性能分析、焊接中间坯和焊轧成品管的组织与性能表征、焊轧成品管高温熔盐腐蚀性能评价、30000次热冲击性能评价、低周疲劳性能评价等系统测试，从微观机理到宏观服役性能全面验证产品长期运行可靠性，填补了国内光热625管材全场景应用数据库的空白。

首创“焊轧无缝化”工艺，从根源消除焊缝性能软肋

蔡志刚指出，普通直缝焊管之所以难以满足光热长周期运行要求，核心症结在于焊缝组织：氩弧焊接的热输入与定向散热会让焊缝形成铸态柱状晶组织，存在强烈的织构取向与大量残余应力，组织均匀性差，在热冲击、循环疲劳工况下天然就是薄弱区域，仅靠传统热处理退火工艺，根本无法从根源上解决这一缺陷。

针对这一核心痛点，团队创造性开发了焊管焊轧无缝化工艺：在带材焊接成型后，通过二辊高速轧机对焊管施加精准控制的冷轧变形，再配合光亮退火处理，利用形变储能驱动焊缝区域发生充分的静态再结晶。

图：生产制造流程

现场公布的微观组织检测结果显示，经过焊轧无缝化工艺处理后，焊缝区域原始的铸态柱状晶被完全打破，全部转变为均匀的无取向等轴奥氏体组织，焊接残余应力彻底释放，焊缝与母材的组织状态基本完全一致。量化检测数据显示，焊缝内壁平均晶粒度达9.5级，外壁平均晶粒度达9.0级，均优于母材的7.5级；材料宏观织构最高取向密度仅为1.777，几乎完全消除，晶体取向呈完全随机分布，具备优异的各向同性力学响应，从根源上消除了焊缝这一传统性能软肋。

在蔡志刚看来，这套原创工艺实现了双重产业价值：一方面保留了焊管的低成本优势，另一方面达到了无缝管的均质化高性能水平，同时还彻底解决了传统焊管安装时必须将焊缝避开迎光面的施工限制，大幅降低安装难度，提升了工程适配性。

多维度性能指标持平甚至超越进口产品

报告中，蔡志刚公布了从原材料带到成品管的全套对标测试数据，全方位验证了国产625焊轧管的性能水平。

在原材料端，大冶特钢采用真空感应冶炼+电渣重熔的特色工艺制备的625带材，化学成分完全符合ASTM标准，与进口产品处于同一水平，部分元素控制精度更优；非金属夹杂物控制效果优于进口同类产品，材料纯净度达到国际领先水平。

图：大冶特钢625带材拉伸性能与进口带材相当

带材室温拉伸性能与进口带材相当，高温性能表现优异：650℃时屈服强度仍保持在255MPa，即使到850℃仍有接近200MPa的屈服强度，性能随温度衰减平缓，完全覆盖光热电站全工况温度范围。

图：大冶特钢625合金管材高温拉伸性能

在成品管端，核心性能表现同样亮眼：

室温力学性能：母材屈服强度438MPa、抗拉强度925MPa、断后延伸率58.5%；焊缝屈服强度433MPa、抗拉强度915MPa、断后延伸率56%，两者性能高度接近，均满足ASTM钢级1要求。

图：成品管【φ44.5*1.45mm】纵向室温拉伸

高温力学性能：在150℃-650℃全温度区间内性能稳定，650℃工况下焊缝屈服强度达293MPa，甚至略高于母材，完全覆盖光热电站典型工作温度区间的性能要求。

图：成品管【φ44.5*1.45mm】纵向高温拉伸性能

耐蚀性能：ASTM G28 A法晶间腐蚀、ASTM G48 A法点蚀测试结果远优于标准限值；针对光热核心的熔盐腐蚀场景，在565℃二元硝酸盐环境下测试500小时后，材料腐蚀速率逐渐趋于平缓，表面形成一层致密的纳米级氧化膜，可有效阻挡熔盐进一步侵蚀。

图：500h熔盐腐蚀后焊缝区表层形貌

值得关注的是，500小时熔盐腐蚀后，材料的室温强度不降反升。蔡志刚解释，这是因为625合金在565℃温度区间内会析出碳化物产生时效强化效应，并非性能劣化，从微观机理上直接印证了材料的长期服役稳定性。

3万次热冲击试验推进中，国产化落地加速

基础性能之外，长期循环工况下的可靠性是工程大规模应用的核心前提。蔡志刚介绍，团队正在开展室温-650℃冷热循环热冲击试验，单次循环周期约7分钟，采用风冷快速冷却模拟真实工况的热冲击效应。

截至报告发布时，试验已完成26000余次循环，试样保持完好，仅加热区表面略有氧化，无任何开裂现象，目前试验仍在持续推进，目标完成3万次循环验证。与此同时，低周疲劳性能等长周期评价试验也在同步开展，后续将陆续向行业公布完整测试数据。

蔡志刚表示，625吸热管的国产化替代，降本只是表层价值，更核心的是筑牢光热产业链的供应链安全，让产业发展不再受制于人。从材料端的纯净度精准控制，到制造端的焊轧无缝化工艺创新，再到应用端的全工况系统验证，团队正一步步把“卡脖子”的短板转化为自主可控的技术长板。

他同时透露，后续团队将继续打磨产品性能，完善全场景应用数据库，推动产品加快工程化落地，以材料技术的自主创新，支撑我国光热产业的规模化高质量发展。