Xu hướng trong ngành sản xuất cần khoan đá
Được thúc đẩy bởi những nâng cấp trong sản xuất cao cấp toàn cầu, việc thực hiện các chính sách trung hòa carbon và các kịch bản ứng dụng hạ nguồn ngày càng sâu rộng, ngành công nghiệp cần khoan đá đang chuyển từ mô hình “mở rộng quy mô” truyền thống sang giai đoạn phát triển chất lượng cao mới, tập trung vào đổi mới kỹ thuật, sản xuất ít carbon và hệ sinh thái dịch vụ mở rộng. Xét đến định hướng chính sách, những đột phá công nghệ và sự thay đổi nhu cầu thị trường, sáu xu hướng cốt lõi sẽ định hình lại cạnh tranh trong ngành và phân bổ giá trị. Phần sau đây tóm tắt các xu hướng nổi bật nhất về vật liệu và quy trình, số hóa và chuyển đổi xanh.
Cải tiến vật liệu và quy trình: độ bền-độ dẻo dai cao hơn, tuổi thọ dài hơn và khả năng tùy chỉnh.
Vật liệu cao cấp sản xuất hàng loạt: Thép hợp kim 42CrMoA thông thường đang được thay thế bằng thép đặc biệt 30CrNiMoV và thép mactenxit lão hóa (ví dụ như BMS-1500 với độ bền kéo lên đến 1800 MPa). Kết hợp với cacbua xi măng hạt nano và thiết kế cấu trúc gradient, tuổi thọ mỏi của cần khoan đang tăng từ mức trung bình ngành là 300–500 giờ lên 800–1.200 giờ. Vật liệu chuyên dụng cho môi trường khắc nghiệt đang được phát triển nhanh chóng: cần khoan chịu nhiệt độ cao sử dụng hợp kim Cr–Mo–V với lớp phủ gốm hiện chịu được nhiệt độ vượt quá 1.600°C; các sản phẩm cực lạnh được xử lý đông lạnh ở -196°C để duy trì khả năng chống va đập ở nhiệt độ thấp; cần khoan chống ăn mòn sử dụng lớp phủ chống ăn mòn gốc niken cho các hoạt động khai thác mỏ sâu trong môi trường H2S và các môi trường ăn mòn khác.
Các phương pháp xử lý bề mặt thân thiện với môi trường hơn: Các quy trình xử lý bề mặt thân thiện với môi trường đang thay thế các phương pháp truyền thống gây ô nhiễm. Các quy trình chống gỉ gốc nước và thụ động hóa không chứa crom hiện chiếm khoảng 85% tỷ lệ áp dụng—tăng 42 điểm phần trăm so với năm 2021—dẫn đến giảm đáng kể lượng khí thải gây ô nhiễm trên mỗi đơn vị sản phẩm. Các lớp phủ tiên tiến như lớp phủ nano AlCrN và DLC, và các kỹ thuật tăng cường như phủ laser, đang được áp dụng trên quy mô lớn, cải thiện khả năng chống mài mòn hơn 30%, giảm lực cản khi khoan từ 15–20%, và giảm chi phí trên mỗi mét vuông từ 15–22%.
Sự gia tăng mạnh mẽ các sản phẩm tùy chỉnh: Phân khúc thị trường hạ nguồn đang chuyển dịch các sản phẩm từ “thông số kỹ thuật tiêu chuẩn” sang thiết kế “phù hợp với từng kịch bản”. Các dự án cơ sở hạ tầng lớn như tuyến đường sắt Tứ Xuyên – Tây Tạng đã thúc đẩy nhu cầu về các dụng cụ khoan tùy chỉnh đường kính lớn (D45–D64), độ ổn định cao; tỷ lệ tùy chỉnh cho các dự án như vậy đã đạt khoảng 76%. Đối với các môi trường chuyên biệt—mỏ sâu (sâu hơn 800 m, với 137 giếng như vậy hiện đang được ghi nhận), đường ống đô thị không cần đào rãnh và bảo trì lò cao—các nhà sản xuất cung cấp các thanh khoan được thiết kế để chống biến dạng dẻo, chống lệch hướng và dẫn hướng linh hoạt, cho phép thích ứng theo mô hình “một môi trường, một giải pháp”.
Chuyển đổi thông minh: từ sử dụng thụ động sang cảm biến chủ động và bảo trì dự đoán
Cảm biến thông minh tích hợp: Cảm biến MEMS và chip RFID ngày càng được tích hợp vào thân cần khoan để thu thập dữ liệu thời gian thực về tần số va đập, nhiệt độ, độ mài mòn, biến động mô-men xoắn, v.v. Thuật toán AI tại chỗ cho phép tự động nhận diện điều kiện làm việc và tối ưu hóa thông số tức thời. Các sản phẩm hàng đầu (ví dụ như dòng iDrill của Sandvik) báo cáo độ chính xác cảnh báo lỗi khoảng 89,7%, giúp ngăn ngừa tình trạng cần khoan bị kẹt và gãy, đồng thời tăng hiệu quả tổng thể của thiết bị (OEE) hơn 18%.
Mô hình dịch vụ vòng đời: Mô hình “Dịch vụ thiết bị khoan” (BaaS) đang được triển khai nhanh chóng. Các nhà cung cấp hàng đầu sử dụng nền tảng internet công nghiệp để cung cấp dịch vụ trọn gói – từ lựa chọn, giám sát sử dụng, bảo trì đến thay thế – cho các khách hàng lớn như Tập đoàn Khai thác và Nhôm Zijin của Trung Quốc (Chinalco). Doanh thu từ dịch vụ dựa trên dữ liệu đã chiếm khoảng 27,3% tổng thu nhập của một số nhà cung cấp, với tỷ suất lợi nhuận gộp gần 58,6%, trở thành động lực lợi nhuận cốt lõi.
Triển khai sản xuất thông minh: Các xưởng kỹ thuật số và nhà máy thông minh đang được đẩy nhanh tiến độ triển khai. Mô phỏng kỹ thuật số song sinh tối ưu hóa quy trình sản xuất và cho phép kiểm soát chính xác các thông số xử lý nhiệt cũng như truy xuất nguồn gốc sản phẩm theo thời gian thực. Các nhà sản xuất như Sany và Tiangong báo cáo giảm tiêu thụ năng lượng khoảng 19%, rút ngắn thời gian giao hàng 40% và độ nhất quán của lô hàng được kiểm soát trong phạm vi độ lệch chuẩn ±0,05 mm. Đến cuối năm 2023, 12 doanh nghiệp cốt lõi đã được tích hợp vào hệ thống nhận dạng và giải quyết internet công nghiệp quốc gia; dự kiến tỷ lệ số hóa trong ngành sẽ đạt 54% vào năm 2026.
Chuyển đổi xanh và ít phát thải carbon: áp lực pháp lý gặp gỡ sức hút thị trường
Sản xuất sạch hơn trên quy mô lớn: Các công ty đang tăng cường đầu tư vào môi trường—tỷ lệ chi tiêu cho môi trường trên doanh thu tăng từ 2,1% năm 2021 lên ước tính 3,8% vào năm 2026—với việc trang bị đầy đủ các cơ sở xử lý nước thải và khí thải. Công nghệ luyện kim bằng lò điện hồ quang rút ngắn chu trình đang thay thế các phương pháp lò cao truyền thống, giúp giảm lượng khí thải carbon trên mỗi đơn vị sản phẩm khoảng 22%. Công nghệ thu hồi nhiệt thải và tận dụng xỉ đang trở nên phổ biến, tỷ lệ tái chế vật liệu phế thải vượt quá 95%, và mức tiêu thụ năng lượng trên mỗi đơn vị sản phẩm dự kiến sẽ giảm 25–28% so với năm 2021.
Nhu cầu về sản phẩm xanh tăng mạnh: Logic mua hàng của người tiêu dùng đang chuyển từ “giá thấp nhất” sang “tổng chi phí tối ưu, ít phát thải carbon”. Khoảng 78,6% khách hàng hàng đầu hiện nay yêu cầu báo cáo về lượng khí thải carbon và các chứng nhận môi trường. Các sản phẩm được chứng nhận theo tiêu chuẩn ISO 14067 (lượng khí thải carbon) có giá xuất khẩu trung bình cao hơn 28% và tỷ lệ hoàn trả dưới 0,7%, biến các chứng nhận xanh trở thành lợi thế cạnh tranh quyết định trên thị trường quốc tế.
Mô hình kinh tế tuần hoàn: Việc sử dụng vật liệu tái chế đang tăng tốc và dự kiến sẽ tăng từ dưới 10% lên khoảng 30% vào năm 2026 thông qua các công nghệ như tái sản xuất bằng laser và tân trang thanh piston đã qua sử dụng. Những phương pháp này giúp giảm sự phụ thuộc vào nguyên liệu thô nguyên chất và giảm chi phí sản xuất.
Nhìn chung, ngành công nghiệp cần khoan đá đang chuyển đổi sang mô hình dựa trên công nghệ và dịch vụ, đặc trưng bởi vật liệu tiên tiến, sản phẩm và quy trình thông minh, và tập trung mạnh vào sản xuất tuần hoàn, ít phát thải carbon. Các công ty kết hợp đổi mới vật liệu và quy trình, dịch vụ dựa trên dữ liệu và thực tiễn sản xuất xanh sẽ có vị thế tốt nhất để nắm bắt giá trị trong tương lai và dẫn đầu sự chuyển đổi thị trường.
