“億噸鋼企”中國寶武年產某高溫合金材料1.5噸?怎么可能?
這是中國寶武旗下寶武特種冶金有限公司(以下簡稱寶武特冶)研制出的一種高溫合金材料,用途非常專一——長征系列運載火箭的發動機熱端部件,它承受著火箭發動機噴射出近3000℃的高溫,體內卻流淌著零下100多度的超低溫燃料。
這種材料用量雖很少,用處卻很大。高溫合金被譽為工業皇冠上的明珠材料,我國在小口徑薄壁高溫合金管材產品和制造技術方面長期處于空白,且受國外嚴密封鎖。經過10余年研發,寶武團隊實現了這種高溫合金材料零的突破,為我國航天事業提供了保障。為了生產這1.5噸高溫合金,寶武配備了幾十人的團隊。在鋼鐵行業,這樣的配比幾乎是不可想象的。
這種“小而美”的高溫合金材料展示了我國鋼鐵行業一個神秘的角落:為服務國家戰略而研發的“高精尖特”產品。走進寶武特冶的展示廳,幾乎可以概覽半部中國重大工程發展史。長征運載火箭、航空發動機、西氣東輸、核電站、磁浮、大飛機……無一不留下寶武的印跡。
寶武特冶作為中國寶武旗下唯一的特種冶金材料研發和制造企業,代表中國寶武承擔國家特種冶金材料研發和保供的使命。去年,寶武的高純凈度三聯冶煉某合金棒材制備工藝通過中國航發技術評審,為實現我國航空發動機關鍵材料自主可控提供保障。成功研制出可用于630℃超超臨界火電機組的新型耐熱鋼材料,屬于世界首創,推動我國火電材料從跟跑轉變為領跑。
去年12月20日,央視《新聞聯播》播出一條快訊:全球首個第四代高溫氣冷堆核電站在山東威海并網發電。
千里之外的上海寶山,寶武員工歐新哲等待這則消息已經許多年了。歐新哲今年41歲,是寶武的一名高級工程師,參與研發了第四代核電站關鍵部件所需鎳基合金材料。
核電站并網發電那天,他特意來到公司檢驗室。這里立著幾十個狀如小鐵桶的實驗機,其中一個實驗機里掛著他的鎳基合金樣品。樣品大小與成人食指相仿,兩端是螺紋。它在實驗機里持續承受外力拉伸及750℃高溫炙烤。歐新哲打開與實驗機聯網的電腦,鼠標懸浮在第39號樣品“掛樣時長”一欄,讀數56929跳了出來。
56929小時前,他把這件用于第四代核島的合金樣品送到了這間檢驗室,接受壓力、熱力測試。檢驗的時長門檻是1000小時:只有堅持1000小時以上不斷,才算合格。現在,56929小時過去了,樣品依然完好地在檢驗環境里掛著。
歐新哲接手研發這種鎳基合金已是10年前的事了。十年磨一劍,時至今日,第四代核能技術全球也只有中國等少數幾個國家掌握。
材料研發難度在哪里?寶武特冶總工程師趙欣解釋說:“難度不在于材料的成分,難的是怎么做到質量穩定。”打個不太嚴謹的比方,好比和面,難在每次都把面和得均勻、和得沒有雜質。
這團“面”——第四代核島所需鎳基合金——歐新哲和同事們從2012年開始“和”,一直“和”到2015年。每一個性能指標都是關卡。他已經記不清這三年里失敗過多少次。每次,做出樣品,送到檢驗室,接受1000小時掛樣檢驗。有時候,兩三百小時,樣品就斷了。他們就優化化學成分、改進加工工藝,再試一次。不到1000小時,又斷了,再來一次……這樣反反復復三年多,直到2015年,鎳基合金樣品終于跨過了1000小時門檻。達標!
寶武人的突破對國家意義非凡。首先是降低了重大工程造價。寶武研制出第三代核電u形傳熱管后,同類進口產品價格從每噸300萬元降到六七十萬元,建造一座核電站由此節約上億元。類似,國產化后,用于惡劣地質條件下油氣田開采的鎳基合金從每噸80萬元降到20萬元。
更重要的是,寶武的“高精尖特”產品在保障能源安全、服務國家戰略方面發揮了不可替代的作用。
趙欣說:“材料研發就像培養孩子,要智慧和耐心兼備。”材料科學的進步需要時間積累。比如核電站需要服役60年,60年中材料性能如何變化?這些數據我們還不掌握。而日本火電機組里的一些關鍵材料,在檢驗室里掛樣掛了30年。從這個意義上說,數據比材料更加“值錢”。
此刻,在寶武特冶的檢驗室里,歐新哲的鎳基合金樣品已經掛了近6萬小時。檢驗還在繼續,材料的性能數據與時俱增。這些數據將是我國材料領域千金難買的財富。
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