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十余年磨一剑 攻克世界级难题
——国家科学技术进步二等奖背后的故事
来源:党委工作部 科技信息部 日期:2019-01-11 访问次数: 字号:[ ]
  公司参与的科研项目“超大型水电站用金属结构关键材料成套技术开发应用”近日再度斩获大奖——国家科学技术进步二等奖。这是继该技术荣获北京市科学技术一等奖、冶金科学技术一等奖及中国电力科学技术一等奖后,再次荣获的一项殊荣。作为国务院设立的五大国家级科学技术奖项之一,国家科学技术进步奖在科研技术领域的权威性不言而喻。那么,这项“超大型水电站用金属结构关键材料成套技术开发应用”技术到底有什么先进之处?
  为什么要研究这项成套技术?
  为了清洁能源的“主动脉”
  目前,水力发电占我国清洁能源60%以上,是国家清洁能源战略的主力军。金属结构是水电站可靠运行的关键,压力管道作为水电站的“主动脉”,是水电站金属结构的核心。随着超大型水电站的发展,对压力管道的强韧性和可焊性提出了极高的要求。该项技术就是要解决“主动脉”——压力管道的高强、特厚钢及配套焊材技术问题。
  “德国迪林根、日本神户制钢代表了高强、特厚钢及高强焊材的世界领先水平。但它们的800MPa级高强钢存在预热温度高的缺点,它们的120mm及以上规格的特厚钢只能采用模铸生产,且制造成本高、环境欠友好,它们的800MPa级焊材工艺窗口窄,无法适应水电野外施工和安全服役要求。高强度、特厚钢板及配套焊材成套技术是攻克水电站超大型发展技术瓶颈的关键,也是世界级难题。”公司副总工张建中说道,她也是参与本项目研究的主要技术专家之一。
  据张副总工介绍,攻克这个世界级难题的想法是在2005年被提出的。当时,公司水工金属结构制安业务发展蒸蒸日上,为了进一步巩固公司在水工金属结构制安业务领域的龙头地位,提升公司在技术方面的核心竞争力,公司领导及技术研发团队高瞻远瞩、深谋远虑,共同提出了要攻克这个世界级难题的想法。想法一经提出,公司便从人才、资金、工程实际等各方面予以全力支持。经过十余年的试验和在项目上的实际运用,公司联合首钢集团、科研院所、行业协会共同研发的“超大型水电站用金属结构关键材料成套技术开发应用”技术在多方面取得了重大突破。
  该项成套技术取得了哪些突破?
  突破多个“首次”
  国内外首次开发了超大型水电站金属结构用高性能系列钢板、高强韧焊材以及配套高效焊接技术整套技术解决方案,形成了具有国际竞争力的全产业链创新技术集群,成功用于单机容量世界最大的水电机组和抽蓄机组金属结构制造。
  建立了800MPa级易焊接调质高强厚钢板成分与焊接预热温度、焊接热影响区组织韧性、母材淬透性的系列关系模型,从而实现基于水电野外施工要求的不同厚度800MPa钢板准确设计,首次开发并大批量生产了低预热、适应大热输入易焊接高强韧水电钢系列产品,国外尚无产品。
  世界首创了“连铸+双淬火调质”生产特厚板工艺,通过心部贝氏体团簇尺寸再细化调控技术,突破了连铸生产保心部性能120mm以上特厚板技术瓶颈,特厚板心部韧性稳定控制在100J以上,且与模铸相比可降低焊前预热温度45%。
  发明了以晶界铁素体和下贝氏体精细结构调控相结合的大热输入下高强焊缝金属韧化技术,首次开发出适应≥40kJ/cm大热输入焊接的800MPa级配套高韧性焊条,焊材工艺窗口提高了2.5倍,彻底改变了由于无满足野外施工高韧焊材限制800MPa级水电钢大规模应用的局面,填补了国际空白。
  这项成套技术发挥了什么作用?
  由“中国制造”向“中国智造”转变
  该项成套技术开发的水电用钢系列产品稳居市场占有率第一,其中150mm特厚板占有率100%。该项成套技术已应用在31个重大水电工程,其中国内23个,总装机6774万千瓦,占“十一五”以来国内新增水电装机的50%以上,其中包括已投产单机容量最大的向家坝水电站、单机容量最大的抽水蓄能机组——仙居电站、巴基斯坦“三峡”——塔贝拉电站、非洲最大的吉布Ⅲ水电站等超大型水电工程。
  该项成套技术经济、社会效益显著,近三年新增产值逾百亿元,水电代替火电可节约标煤1.1亿吨/年,CO2减排2.87亿吨/年,为我国“西电东输”和“一带一路”国际能源合作做出了重要贡献。该成套技术也将带动海洋工程、能源装备、建筑等工程领域用材升级,推广应用前景广阔。
  该项成套技术助力公司在国内外打造了一座又一座精品水电站工程,国内的白鹤滩水电站、绩溪水电站、观音岩水电站、苗尾水电站,“一带一路”上的巴基斯坦NJ水电站、埃塞俄比亚FAN水电站、柬埔寨达岱河水电站等。
  在此成果的基础上,公司在抽水蓄能电站首次开展全位置自动化焊接技术研究探索,实现了洞内压力钢管焊接施工自动化,有效推动了“机械化换人、自动化减人”,提高了智能化水平,提高了生产效率,推进了公司从“中国制造”向“中国智造”转变。
  这项成套技术背后的故事?
  十余年持续攻关,有多少人接力,又该要多大耐力
  “你们好厉害!”高强钢焊接技术突破后,大家对张副总工以及公司整个技术团队赞叹不已。
  “哪有什么厉害,无非是技术团队和施工者们经年累月的研究与实践。”回首过往,经历了数次“试验、失败、会议、调整、再试验、再会议、再调整、再失败……会议、调整、试验、成功”的循环,这无数小试、中试、大试的过程,最终成就了总目标。
  他们曾在试验现场愁眉不展,曾在专题讨论会上争论不休,曾在施工现场挥汗如雨。他们有家,却聚少离多。他们有爱,却难得陪父母爱人散步谈心。
  许多人在抱怨困难的时候,他们却把大把的时间和精力去攻克困难,日拱一卒,寸功寸进。他们不惧怕,咬定目标不放松,十余年攻坚矢志不移,以勇气和智慧一点点登攀,才聚沙终成塔,才登至行业关键技术的高峰。
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