為探極"雙龍"保暖御寒——國(guó)產(chǎn)極地特種低溫鋼研發(fā)紀(jì)實(shí)

　　11月7日，正在執(zhí)行中國(guó)第36次南極考察任務(wù)的“雪龍2”號(hào)完成物資補(bǔ)給，駛離澳大利亞霍巴特港，奔赴中國(guó)南極中山站。在冰雪南極，考察隊(duì)員可以使用衣物御寒，科考船也有自己的“御寒利器”——極地特種低溫鋼。

　　以前，我國(guó)極地考察船舶“御寒”鋼材全靠進(jìn)口。如今，這一局面已發(fā)生改變：由上海海事大學(xué)海洋材料科學(xué)與工程研究院和寶山鋼鐵股份有限公司共建的“海洋極端環(huán)境鋼鐵材料制備與蝕損控制”聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室成功研制出了國(guó)產(chǎn)極地特種低溫鋼，并批量生產(chǎn)近1000噸。在中國(guó)極地研究中心的支持下，國(guó)產(chǎn)極地特種低溫鋼被成功應(yīng)用于“雪龍”號(hào)改造修理和“雪龍2”號(hào)建造，為探極“雙龍”保暖御寒。

　　瞄準(zhǔn)極地大洋考察需求

　　近年來(lái)，隨著各國(guó)海洋考察研究向深海極地拓展，建造適應(yīng)極寒與超低溫環(huán)境的高技術(shù)船舶成為國(guó)際社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。為保障船舶可在極地冰海區(qū)域、極寒超低溫環(huán)境、深海熱液區(qū)、南海高濕熱海域開(kāi)展作業(yè)，船舶及海工用鋼材料的研發(fā)和制備至關(guān)重要。

　　長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)材料制備科學(xué)和工藝研究較為滯后，一些特種材料依賴(lài)進(jìn)口，海洋極端環(huán)境裝備研發(fā)處于空白，成為制約我國(guó)探測(cè)深遠(yuǎn)海、研究極地科學(xué)的瓶頸。

　　為此，上海海事大學(xué)瞄準(zhǔn)國(guó)家極地大洋考察需求，努力研發(fā)在極地低溫等極端海洋環(huán)境下船舶及海洋工程用鋼材料。2014年以來(lái)，該校與寶鋼集團(tuán)圍繞極端海洋環(huán)境材料研究等方面開(kāi)展密切合作，在上海市高原學(xué)科“船舶與海洋工程”建設(shè)項(xiàng)目推動(dòng)下，充分發(fā)揮各自?xún)?yōu)勢(shì)，開(kāi)展中國(guó)極寒海洋環(huán)境高級(jí)別船舶用鋼規(guī)模化生產(chǎn)技術(shù)的系統(tǒng)研究和開(kāi)發(fā)，并承擔(dān)了“十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目——“極寒與超低溫環(huán)境船舶用鋼及應(yīng)用”。

　　2017年3月，在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、上海市高原學(xué)科、上海市軍民融合發(fā)展資金、上海市創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃等支持下，該校海洋材料科學(xué)與工程研究院，和寶鋼股份有限公司在滬創(chuàng)建了國(guó)內(nèi)首個(gè)“海洋極端環(huán)境鋼鐵材料制備與蝕損控制”聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，重點(diǎn)研究極寒、極深、極濕熱等海洋極端環(huán)境鋼鐵材料。

　　探索低溫船舶用鋼檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

　　上海海事大學(xué)海洋材料科學(xué)與工程研究院院長(zhǎng)、教授尹衍升介紹說(shuō)，聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室研發(fā)并首次批量生產(chǎn)的20噸“中國(guó)制造”極地特種低溫鋼用于“雪龍”號(hào)改造，并經(jīng)受住了中國(guó)第8次北極科考的考驗(yàn)。

　　在我國(guó)第34次南極考察中，聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的一些具備更強(qiáng)性能的特種鋼樣品被焊在“雪龍”號(hào)甲板、船舷等處進(jìn)行隨船試驗(yàn)。在南極考察返程期間，科研人員上船查看了這些用于表面、與海水接觸的特種鋼樣品被撞擊、被磨損、被腐蝕的情況，結(jié)果令人滿(mǎn)意。如今，該研究成果已推廣應(yīng)用于“雪龍2”號(hào)。

　　據(jù)上海海事大學(xué)海洋材料科學(xué)與工程研究院常務(wù)副院長(zhǎng)、教授董麗華介紹，針對(duì)低溫環(huán)境下船用鋼焊縫腐蝕和失效的嚴(yán)重問(wèn)題，聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)了多種與低溫鋼相匹配的焊接材料，并取得了中國(guó)船級(jí)社的認(rèn)證。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)焊接材料的腐蝕評(píng)價(jià)，還自主研發(fā)了一套宏觀與微觀相結(jié)合的綜合測(cè)試方法和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

　　同時(shí)，聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室還積極探索適合低溫船舶用鋼的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，自主設(shè)計(jì)并建立了國(guó)內(nèi)首套“極地低溫環(huán)境材料檢測(cè)平臺(tái)”，促進(jìn)我國(guó)在低溫船舶用鋼性能檢測(cè)方法、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)及檢測(cè)設(shè)備方面的發(fā)展。其中，科研人員研制的“極地低溫環(huán)境材料摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)”為國(guó)內(nèi)首臺(tái)可在超低溫環(huán)境下往復(fù)運(yùn)行設(shè)備，為我國(guó)低溫船舶用鋼、低溫材料開(kāi)發(fā)檢測(cè)提供技術(shù)支持。

　　期待更多船舶使用國(guó)產(chǎn)鋼“御寒”

　　董麗華介紹，極寒環(huán)境船舶用鋼服役環(huán)境嚴(yán)苛，除了裝備材料要具備高強(qiáng)度和超低溫高韌性外，更重要的是需要有優(yōu)異的焊接性能和良好的耐腐蝕、耐疲勞性能等，確保破冰船航行安全。對(duì)此，聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室研究了載荷、摩擦速度、環(huán)境介質(zhì)、環(huán)境溫度對(duì)極寒環(huán)境船用鋼板的摩擦性能影響，建立了極寒環(huán)境船用鋼板的磨損數(shù)據(jù)庫(kù)，探索了該鋼板在海水及低溫環(huán)境中的耐腐蝕性能和耐腐蝕機(jī)理，努力為常年航行于冰區(qū)的船舶提供技術(shù)指導(dǎo)。

　　一般而言，科考船在南極航行，遭遇的極端溫度不會(huì)低過(guò)零下20攝氏度，國(guó)產(chǎn)極地特種低溫鋼已可在最低溫為零下60攝氏度的環(huán)境中使用，可有效保證航行安全，被視為探極“雙龍”的“御寒利器”。

　　“此次極地特種低溫鋼的批量生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)極地低溫鋼材料的國(guó)產(chǎn)化，打破了長(zhǎng)年制約我國(guó)深遠(yuǎn)海、極地技術(shù)與能源發(fā)展的瓶頸，將助力我國(guó)極地科學(xué)考察和極地船舶建造升級(jí)。”尹衍升表示。

　　據(jù)悉，極低溫環(huán)境船舶用鋼材料在關(guān)鍵技術(shù)、產(chǎn)業(yè)制造及工程應(yīng)用上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)較大突破，將為建造更多的極地航行船舶提供保障。尹衍升預(yù)計(jì)，未來(lái)5年~6年，會(huì)有更多破冰船和往返于北極航線(xiàn)的船舶使用國(guó)產(chǎn)極地特種低溫鋼。（記者 朱彧）

　　轉(zhuǎn)自：中國(guó)海洋報(bào)

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