O mercado de energia nuclear está em alta, com Minhang Lao Jingang expandindo e modernizando a produção, atendendo à próxima geração de equipamentos nucleares autônomos

31 de março, na Estrada Jiangchuan, distrito de Minhang, no local de arranque oficial teve início a primeira fase do Projeto de Aumento de Capacidade de Produção de Grandes Peças de Fundição e Forjamento (casting-forging) para forjamento e fundição da empresa acima referida sob a Shanghai Electric — a Shanggong Reforging & Forging — que pertence ao grupo.

Este projeto ocupa uma área relativamente pequena, cerca de 50k metros quadrados, mas o investimento total atinge um valor equivalente a quase o dobro do volume de faturação anual da empresa, sendo avançado por várias fases. O dinheiro é sobretudo gasto na criação de equipamento — o maior forno de fusão a vácuo de autoconsumo do mundo, uma linha de forjamento rápido a nível de dezenas de milhares de toneladas, e um martelo hidráulico de maior capacidade em escala de “milhões de quilogramas”… Trata-se de limites máximos de processo que a indústria atual ainda não atingiu.

Como é que esta velha fábrica — a Shanggong Reforging & Forging, uma das “Quatro Grandes” da indústria de Minhang de outrora — se atreve a apostar tanto? O diretor de engenharia geral da Shanggong Reforging & Forging, Zhang Zifeng, explica de forma clara: “Não estamos apenas a expandir a capacidade; estamos a planear, sobretudo, para os equipamentos nucleares da próxima geração.”

Cerimónia de arranque do projeto da Shanggong Reforging & Forging. Foto cedida pela Shanggong Reforging & Forging

Encomendas de componentes forjados para equipamentos de energia nuclear voltam a atingir novos máximos

O motivo mais direto para a empresa colocar um projeto novo em marcha é o aumento da procura do mercado. A Shanggong Reforging & Forging não é exceção.

Em declarações a uma entrevista, Zhang Zifeng afirma que, atualmente, o crescimento das encomendas de grandes peças de fundição e forjamento da Shanggong Reforging & Forging, em comparação com há cinco anos, fez com que a quantidade de encomendas duplicasse. Porém, como esta fábrica antiga tem linhas de produção concebidas há muito tempo, a quota de forjados para energia nuclear na capacidade total de produção tem vindo a aumentar cada vez mais, colocando alguma pressão sobre a capacidade de produção de certas peças não nucleares. “A nossa taxa de carga das linhas de produção já está muito alta. Agora, ao expandir, o objetivo é reforçar ainda mais a capacidade global de absorção de produtos de grandes forjados de alta gama.”

O crescimento da procura de grandes peças de fundição e forjamento tem como raiz o aquecimento do mercado de energia nuclear. A energia nuclear é uma parte importante das energias limpas; nos últimos anos, tem aumentado continuamente a procura de grandes peças de fundição e forjamento. De 2019 a 2025, o número de unidades nucleares aprovadas na China foi, respetivamente, de 6, 4, 5, 10, 10, 11 e 10 unidades, o que mostra que, nos últimos anos, o número de aprovações de unidades de energia nuclear tem permanecido estável em mais de 10 unidades. A Associação da Indústria de Energia Nuclear da China prevê que, até 2035, a quota da energia nuclear no total da produção de eletricidade da China chegará a cerca de 10%.

As grandes peças de fundição e forjamento são, essencialmente, a produção das principais peças-chave para equipamentos de energia nuclear. Pode ser entendida, de forma simples, como os “grandes componentes” de que as “gigantescas máquinas de grande potência” de um país precisam — sendo um “pilar” para promover a modernização e o nível elevado da indústria de fabrico de equipamentos: quer os componentes centrais de equipamentos de geração de energia, quer o veio do motor de enormes navios, não prescindem delas.

No setor, diz-se frequentemente: “Há muitas empresas que fazem fundição e forjamento, mas poucas que conseguem fabricar grandes peças de fundição e forjamento.” Isto porque, quando se trata de peças de forjamento pesado de centenas de toneladas, os processos de fundição e forjamento são muito difíceis de simular, e as dimensões gigantes trazem defeitos de processo impossíveis de prever. Uma única peça de forjamento vale vários milhões de yuans e o ciclo de produção chega a vários meses; praticamente não existe oportunidade de “errar e corrigir” em termos de tentativa e falha.

No domínio das grandes peças de fundição e forjamento, a Shanggong Reforging & Forging encontra-se no primeiro escalão a nível nacional. Nos últimos anos, o volume de receitas tem crescido de forma constante, com uma taxa de crescimento anual média entre 15% e 20%. Zhang Zifeng afirma que a meta da empresa para 2026 é voltar a crescer 20%, pelo que o projeto de expansão de capacidade é inevitável.

A procura da energia nuclear da próxima geração começa a surgir à superfície

Mas expandir apenas a capacidade não é suficiente para justificar um investimento tão grande da Shanggong Reforging & Forging.

“Embora os produtos maduros tenham agora uma boa resposta do mercado, daqui a dez anos serão substituídos pelo mercado com o desenvolvimento da indústria.” Afirma Zhang Zifeng: o plano de expansão da Shanggong Reforging & Forging tem ainda mais a ver com o facto de ter visto a procura por equipamentos de energia nuclear da próxima geração. “O que a próxima geração de energia nuclear precisa em termos de materiais e de formas vai ser completamente diferente do que se faz agora. Se não se fizer o layout agora, no futuro não haverá lugar.”

Os equipamentos nucleares da próxima geração a que Zhang Zifeng se refere incluem tanto reatores de fissão da quarta geração, como reatores rápidos e reatores de sais fundidos baseados em tório, como também os dispositivos de fusão nuclear controlada que são vistos como “energia definitiva”. Entre estes, o reator de fusão nuclear controlada, devido a condições de funcionamento extremamente exigentes, coloca requisitos sem precedentes aos materiais.

Processo de fabrico de fusão e forjamento de grandes peças. Foto cedida pela Shanggong Reforging & Forging

O professor da Faculdade de Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade Jiao Tong de Xangai, Gu Jianfeng, explica: “O material da primeira parede do reator de fusão tem contacto direto com um plasma de centenas de milhões de graus. O material precisa de manter a sua resistência nessas condições de temperatura extrema; para isso é necessário adicionar elementos de ligas refratárias difíceis de fundir, como o tungsténio. Este processo é muito difícil.” Além disso, como o tipo de reator muda, a espessura e o peso das grandes peças de fundição e forjamento podem também aumentar, mas os requisitos de desempenho não podem diminuir; isto constitui um grande desafio para a tecnologia de fabrico.

“Diferentemente do desenvolvimento de materiais comuns, os materiais para equipamentos nucleares exigem segurança absoluta.” Gu Jianfeng apresenta que, devido às restrições de verificação rigorosa por irradiação, avaliação das condições ao longo do ciclo total e certificações de vários níveis, materiais nucleares tradicionais já definidos e novos materiais — desde a pesquisa de base até à aplicação em engenharia no terreno — têm, em geral, ciclos que duram dezenas de anos. Mesmo com o recurso a novas tecnologias para acelerar o processo, ainda são necessários 20 a 30 anos de investigação e testes sistemáticos.

Atualmente, a Shanggong Reforging & Forging está a realizar uma cooperação aprofundada entre produção, ensino e investigação com a equipa da Faculdade de Materiais da Universidade Jiao Tong de Xangai. Pouco tempo antes, ambas as partes submeteram em conjunto o pedido “Laboratório-chave de Materiais para Grandes Peças de Fundição e Forjamento em Xangai e Fabrico Extremo” e o mesmo foi oficialmente aprovado; no dia 24 de março, foi apenas apresentado e inaugurado. Esta cooperação entre universidade e empresa também irá dar capacidade à Shanggong Reforging & Forging no plano de melhoria da sua capacidade produtiva.

“Investimento antecipado” para preparar o mercado de uma década

Foi precisamente olhando para a mudança na procura do mercado que a Shanggong Reforging & Forging decidiu atualizar as linhas de produção. Em termos concretos, a primeira fase do projeto inclui três partes: a remodelação de um gargalo na linha de produção de produção de aço, um forno de fusão a vácuo de autoconsumo (o maior do mundo) e uma linha de forjamento rápido em escala de dezenas de milhares de toneladas. As duas últimas são utilizadas para aumentar a produção de grandes peças de fundição e forjamento e também ajudam no desenvolvimento inovador de grandes peças de fundição e forjamento. Por exemplo, o forno de fusão a vácuo de autoconsumo é usado para fundir materiais especiais; a linha de forjamento rápido serve para aumentar a flexibilidade do processo de forjamento.

Zhang Zifeng fez uma analogia: “O metal líquido é a nossa ‘farinha’; as peças de forjamento são o ‘pão’. Antes, só conseguíamos fazer a ‘farinha’ normal; agora, através de novos equipamentos como o forno de fusão a vácuo de autoconsumo, vamos fazer ‘farinha’ de alta resistência — e depois usar a linha de forjamento rápido para transformar em ‘pão’ de especialidade.”

Este tipo de “investimento antecipado” é a experiência que esta velha fábrica acumulou após várias rondas de transformação.

A história da Shanggong Reforging & Forging pode ser rastreada até 1958, à Fábrica de Máquinas Pesadas de Xangai. Foi aqui que nasceu o primeiro prensa hidráulica de 10.000 toneladas da nova China. Em 1973, a Fábrica de Máquinas Pesadas de Xangai ficou encarregada da tarefa de fabrico de grandes peças forjadas do primeiro fase do projeto “728” da Central Nuclear de Qinshan. Forneceu, sucessivamente, a projetos como Qinshan fase I, Qinshan fase II e ampliação de Qinshan, componentes de alta qualidade para vasos de pressão de energia nuclear, evaporadores, estabilizadores de pressão e componentes internos do reator. Mas, ao entrar nos anos noventa do século passado, a empresa chegou, por um período, a enfrentar dificuldades devido à diminuição da competitividade no mercado.

A viragem surgiu em 2006. A Shanggong Reforging & Forging avaliou que o país iria construir centrais nucleares de grande escala na ordem dos milhões de quilowatts, bem como centrais a carvão limpo com exigências de procura, e planeou a construção de uma nova geração de prensas de 10.000 toneladas. Ao mesmo tempo, fez a transição do seu produto principal para grandes peças de fundição e forjamento para equipamentos energéticos de alta gama. Isto ficou muito marcado na memória de Zhang Zifeng. Nesse ano, ele tinha acabado de se formar e entrou a trabalhar na Fábrica de Máquinas Pesadas de Xangai.

Gu Jianfeng é um veterano que está há 20 anos na indústria e testemunhou todo o processo de como as grandes peças de fundição e forjamento para energia nuclear passaram de depender de importações para se tornarem totalmente produzidas no país. Ele recorda: “Por volta de 2010, o país preparava-se para colocar a energia nuclear em escala. Uma grande quantidade de projetos foi iniciada. Nessa altura, algumas das principais fábricas de grandes máquinas do país estavam a competir muito, com uma taxa de produtos defeituosos muito alta. Quando um componente era inutilizado, era uma perda de vários milhões de yuans.”

A Shanggong Reforging & Forging passou década após década a “morder” este “osso duro” das grandes peças de fundição e forjamento. A partir de 2006, a Fábrica de Máquinas Pesadas de Xangai investiu na pesquisa e desenvolvimento para nacionalizar as peças forjadas para energia nuclear. Levou quase dez anos de resolução de problemas para dominar a capacidade de produção em lote de tipos de reatores de segunda geração melhorados de 1000MW, reatores nucleares AP1000 de terceira geração e reatores de gás arrefecido a alta temperatura de 200MW, etc. Depois de 2015, também iniciou esforços de pesquisa e desenvolvimento para novos modelos de equipamentos nucleares principais, como o Hualong One, reatores de gás arrefecido a alta temperatura de 600MW e o Haihe One? (Gaohe One), etc. Atualmente, o Hualong One já atingiu 100% de nacionalização das grandes peças forjadas dos principais equipamentos do conjunto nuclear. A nacionalização das grandes peças forjadas dos reatores de gás arrefecido a alta temperatura de 600MW e do Guohe One também entrou numa fase de esforço total para conseguir resultados.

Isto talvez seja a verdade mais simples do upgrade da manufatura na China: por trás de enormes “gigantescos equipamentos de grande potência” que se veem, estão inúmeras capacidades industriais invisíveis a sustentá-los. E quando se trata de melhorar as capacidades fundamentais, não há atalhos: é necessário que as empresas aguentem as pressões de perdas e ganhos no curto prazo e façam investimentos estratégicos firmes durante ciclos longos.

Daqui a dez anos, as sementes enterradas hoje irão certamente crescer e tornar-se a espinha dorsal que sustém os “gigantescos equipamentos de grande potência” de um país.

Local de produção de grandes peças de fundição e forjamento. Foto cedida pela Shanggong Reforging & Forging