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工程机械用特殊钢的

研发与应用专题（四）

工程机械是国家基础设施建设与现代化建设的基石产业，随着全球工程装备向智能化升级、绿色制造方向快速发展，对工程机械用特殊钢的应用提出了更高要求。《世界金属导报》与中信泰富特钢集团旗下大冶特钢联合推出“工程机械用特殊钢的研发与应用”专题，探讨我国工程机械用特殊钢的研发、应用成果并着眼未来，以期为重大工程装备发展保驾护航，助力全球装备制造业可持续发展。

我国作为全球基础设施建设的引领者，在重大工程和超级工程的实践中持续推动行业进步。随着“世纪工程”不断落地和探索边界的拓展，工程机械“首台套”装备的研发与迭代不断加快，为满足大跨度、高负载的作业需求，亟需开发兼具高强度、易焊接和耐腐蚀性能的无缝钢管，以提升关键结构件的刚度与稳定性。大冶特殊钢有限公司（简称：大冶特钢）依托先进的技术装备，并采用超纯净冶炼、高精度轧制、高均匀热处理等一系列创新工艺，成功攻克了高强度无缝钢管在高强韧性、耐腐蚀性和易焊接性等方面的关键技术难题，实现了产品升级与创新。大冶特钢产品成功应用于多款国产超大型履带起重机、综采支架等“首台套”工程装备的关键承重部件显著提升整机安全裕度与作业效率。凭借稳定性能和定制化供应能力，大冶特钢已与徐工集团、三一重工、郑煤机等头部企业建立战略合作关系，助力我国高端工程装备实现从材料到制造的全链条自主可控，为“中国智造”全球布局提供坚实支撑。

一

研发创新补空白

自主可控强基业

（一）综采支架用无缝钢管

综采支架用液压支柱管作为煤矿综采工作面的“顶梁柱”，需承受60MPa以上压力，并长期处于潮湿、腐蚀性环境中，一旦失效，可能引发冒顶事故，严重威胁矿工生命安全。传统管材普遍存在强度不足、内壁锈蚀及疲劳寿命短等缺陷。传统综采支架用无缝钢管多采用27SiMn、30CrMnSiA等牌号，其强度和耐腐蚀性能难以满足大采高、高应力工况需求。例如，30CrMnSiA虽具备一定强度，但焊接性能差，易产生裂纹，且在潮湿环境中抗腐蚀能力弱，导致服役寿命缩短、维修更换频繁，直接影响煤矿开采效率与安全。

为此，大冶特钢携手郑煤机、北煤机等行业领先制造企业，并与西北工业大学等院校开展合作，针对国产材料在特定工况下的关键质量指标进行科研攻关，成功实现了高强度无缝钢管的全面国产化替代。大冶特钢开发的S890高强度无缝钢管具备多项性能优势：超厚壁液压缸材料的点蚀电位较国外同类材料提高17.9%，优于国内外同类产品；在5%极索乳化液中加速浸泡腐蚀速率低于国外材料，实际服役时间可超过4年，表现优于进口材料。该产品成功应用于美国阿莱格尼公司项目，并经历了长达10个月的极限测试，以超21万次极限耐久测试的优异成绩通过验证，达到欧洲标准要求的8.3倍，可靠性与耐久性突出。

2015年，S890产品首次助力郑煤机成功研制国内首套6.5m采高综采支架，一举突破6.5m大采高技术瓶颈，填补了国内空白。2018年，该材料又成功应用于全球首台8.8m超大采高智能综采支架，推动我国高端煤机装备实现从“跟跑”到“领跑”的历史性跨越。2023年，大冶特钢S890钢管再次取得突破，成功应用于郑煤机研制的“世界第一高”——10m超大采高智能化液压支架。综采支架采高的持续突破，标志着我国在极端复杂地质条件下煤矿安全高效开采技术取得革命性进展，为国家能源安全提供了坚实支撑。

（二）起重机桁架臂用高强度无缝钢管

履带式起重机具有对地面比压小、环境适应性强、作业稳定性好以及桁架组合可自由更换等特点，广泛应用于桥梁架设、发电设备安装、炼油装置吊装、风力发电机组安装以及海上工作平台建设等各类施工场景。近年来，随着我国基础设施建设的持续推进，特别是在“一带一路”政策深入实施和国家能源结构向风电、核电等新兴领域加速转型的双重驱动下，履带起重机市场实现了持续快速的增长。统计数据显示，我国每年液压履带式起重机的生产量已超过3000台。

随着“一带一路”沿线项目持续推进，以及中大型、超大型工程施工需求不断增加，履带起重机的研发正向大吨位、超大吨位方向演进，并更加注重适应极寒等恶劣工况。在整机重量构成中，臂架占据了较大比重，其自重过大将直接影响整机起重能力，这对臂架用无缝钢管的高强度、轻量化提出了更高要求。

起重机桁架臂用无缝钢管作为主要承力构件，需承受复杂的拉压交变应力，工作负荷大、力学环境苛刻，在部分高寒地区还面临低温环境的严峻考验。大冶特钢生产的起重机臂架用BJ890高强度无缝钢管，采用Cr-Ni-Mo-V-Nb等多元素复合合金化设计，结合强化控制与热处理工艺优化，显著提升了材料的组织均匀性。产品在保证高强度的同时，低温韧性突出，在-40℃乃至-60℃极端低温下仍能保持良好冲击性能。此外，通过Assel精密轧制技术，钢管壁厚差控制在±8%以内，一致性与可靠性进一步提高，满足了高端起重机臂架轻量化与高安全性的设计需求。

目前，该产品已成功应用于多款千吨级履带起重机桁架臂，实际服役表现稳定可靠，获得主机厂广泛认可，不仅实现进口替代，更推动我国重大装备核心材料的自主可控。

（三）工程装备液压缸用无缝钢管

工程装备液压缸用无缝钢管作为液压系统的核心承载部件，需在高频往复运动中承受35MPa以上脉动压力，因此要求无缝钢管原材料具备高强度、高疲劳寿命及高纯净度等特性。大冶特钢通过纯净钢冶炼技术与在线内表面缺陷检测系统的集成应用，实现了钢管氧含量低于6ppm的工艺突破，显著降低了液压缸运动过程中的微动磨损风险。

随着工程装备行业向大型化、轻量化发展，液压缸用无缝钢管由27SiMn、Q345等普通材料，向高强度、高纯净度材料发展。大冶特钢自2012年起，便与上海大学合作开展高强度无缝钢管的研发。经过多年攻关，成功开发出覆盖460-960MPa强度区间的系列中厚壁无缝钢管，可满足不同质量等级产品的使用需求。传统油缸材料因钢管内部存在残余应力，加工后应力释放易导致变形，严重影响油缸尺寸精度。为此，通常需要在粗加工后增加去应力退火工序，导致加工效率降低、成本上升。大冶特钢研制的S890高强管，通过优化合金成分与热处理工艺，有效解决了加工变形问题，使用户加工效率提升30%以上。作为先进的特殊钢冶炼企业，大冶特钢生产的液压缸用无缝钢管产品，加工成品后的废品率低于0.01%，显著优于行业平均水平，有效保障了液压缸的疲劳寿命与运行可靠性。

二

性能卓越显优势

成果转化促升级

大冶特钢生产的工程机械用S890高强度无缝钢管，在关键性能指标上超越国际标杆产品，碳当量CEV≤0.63%，焊接裂纹敏感指数Pcm≤0.31%，明显优于竞争对手，在焊接过程中具备优异的抗裂性能，焊接接头经无损检测未发现任何气孔、裂纹等缺陷。夹杂物指数≤5，远低于国际标杆产品的9.7，这使得钢管在乳化液环境下的耐腐蚀性能提升30%。在低温韧性方面，S890无缝钢管-40℃纵向冲击功≥150J，比国际标杆产品高出50J以上，低温环境适应性能卓越。

大冶特钢成功开发出覆盖460-960MPa全钢级工程装备用超长、超厚无缝钢管产品，包括BJ770、BJ890高强度起重机臂架用管、S890超厚壁液压缸用管等，解决了超大型装备“无材料可用”的难题。在履带式起重机领域，该公司实现了BJ770、BJ890钢级的规格全覆盖；在出口方面，大冶特钢是国内唯一向欧洲Liebherr（利勃海尔工程）供应高强度无缝钢管的企业，S770QL牌号已正式纳入Liebherr材料规范体系。在工程油缸领域，大冶特钢产品广泛应用于徐工、三一、中联重科等工程装备龙头企业的泵送车、盾构机等高强油缸，同时，大冶特钢也是该领域产品出口量最大的中国企业，产品覆盖整个欧洲市场。

除起重机臂架、工程油缸等传统领域外，大冶特钢钢管产品进一步拓展至高端工程装备零部件领域，已成功应用于高铁钩缓装置，替代了原日本进口材料，实现了该关键部件材料的国产化突破；同时与中联重科合作，开发出超厚壁高强高韧轴套用管，实现以管材替代板材的高效材料应用模式。

在支撑“首台套”装备研制方面，大冶特钢产品成功应用于“世界最大”4500吨级履带式起重机、“全球最大”700吨液压挖掘机、“亚洲最高”101m登高平台消防车等10余项超大型工程装备，推动我国工程机械从“跟跑”向“领跑”跨越。大冶特钢产品通过了卡特彼勒全球采矿欧洲实验室、豪氏威马（中国）有限公司检测中心的认证；率先通过欧洲Liebherr认可，S770QL产品成为唯一纳入其采购规范的中国生产厂家，产品批量应用于其大型履带起重机。这均标志着我国高强度无缝钢管在高寒、重载工况下的综合性能达到全球领先水平。

三

创新驱动向未来

绿色制造领风潮

从煤矿深处的液压支柱到百米高空的起重机臂架，大冶特钢以“十年磨一剑”的坚守，将一根根无缝钢管锻造成“中国智造”的坚实脊梁。未来，大冶特钢将继续秉持“创新驱动、品质为先”的理念，深化产学研用协同，推动材料轻量化、高强度与可循环利用技术的深度融合。在材料研发方面，大冶特钢将持续开展工程机械用无缝钢管在实际工况下的耐腐蚀性能研究，进一步提升材料使用寿命，并着力开发更高强度与韧性的结构用钢产品，为工程机械行业提供更优质的材料解决方案，为我国“十五五”“十六五”经济高质量发展贡献钢铁力量！

（大冶特钢钢管研究所结构管室主任 费新刚）

《世界金属导报》

2026年第7期 B10