為極寒環(huán)境加壓站場(chǎng)管件“脫棉襖”——首鋼極寒環(huán)境用大厚度高強(qiáng)韌易焊接管件用鋼開發(fā)側(cè)記

“夏穿單衣，冬穿棉襖，這是常識(shí)”，首鋼技術(shù)研究院寬厚板研究所李少坡作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人生動(dòng)地說，“早期我國(guó)油氣管道站場(chǎng)為確保安全過冬，需要給管件‘穿上棉襖’?，F(xiàn)在我們要做的就是打破常規(guī)，靠材料本身性能的提升抵抗極寒環(huán)境的嚴(yán)峻考驗(yàn)，即給管件‘脫棉襖’。”

極寒環(huán)境用大厚度高強(qiáng)韌易焊接管件用鋼開發(fā)及應(yīng)用，創(chuàng)新設(shè)計(jì)了“適用于多次熱循環(huán)”的低溫管件用鋼專用成分體系。其系列產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用，解決了國(guó)家重大工程“卡脖子”難題，從材料本質(zhì)上降低了高緯度地區(qū)極寒環(huán)境下油氣加壓站場(chǎng)管件發(fā)生“低溫脆裂”事故的風(fēng)險(xiǎn)，極寒環(huán)境低溫管件的開發(fā)應(yīng)用代表了我國(guó)管件的最高水平，首次實(shí)現(xiàn)低溫管件“脫棉襖”，符合國(guó)家“高質(zhì)量發(fā)展和綠色環(huán)?！崩砟?。產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用在我國(guó)中俄東線、西氣東輸?shù)葒?guó)家重點(diǎn)能源工程上。該產(chǎn)品在首鋼中厚板產(chǎn)品細(xì)分領(lǐng)域形成了全新的效益增長(zhǎng)點(diǎn)。高規(guī)格產(chǎn)品投放市場(chǎng)后形成了熱爐效應(yīng)，系列產(chǎn)品市場(chǎng)占有率增長(zhǎng)了10個(gè)百分點(diǎn)。

快人一步 跑出“首鋼速度”

加壓站場(chǎng)，是長(zhǎng)距離油氣管道的“心臟”，負(fù)責(zé)為長(zhǎng)距離輸送能源增添動(dòng)力。在我國(guó)緯度較高的寒冷地區(qū)，加壓站場(chǎng)所用“低溫管件”，是整個(gè)油氣管道系統(tǒng)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件。加壓站場(chǎng)裸露在地面，冬季服役環(huán)境惡劣，容易發(fā)生低溫脆裂。新產(chǎn)品投用之前，站場(chǎng)所用低溫管件不得不采用“保溫、伴熱”措施，采用類似“穿棉襖”的方式，保障管件安全過冬。一旦出現(xiàn)保溫破損、管道泄漏、停電、漏電等情況，小則影響正常供氣影響生活生產(chǎn)，大則造成爆炸、人員傷亡等惡性事故，危害性極大。

隨著國(guó)家“高質(zhì)量發(fā)展和綠色環(huán)?！崩砟畹呢瀼芈鋵?shí)，依靠材料品質(zhì)提升解決安全隱患，使低溫管件“脫棉襖”的工作變得更為重要。

極寒環(huán)境低溫管件的結(jié)構(gòu)、形狀非常復(fù)雜，以大開孔結(jié)構(gòu)的成品三通管件為例，在管件成型、開孔、拉拔過程中會(huì)有比較大的變形，并經(jīng)歷多次近1000攝氏度的循環(huán)加熱，母材和焊接接頭的強(qiáng)度和韌性會(huì)發(fā)生明顯惡化。尤其是超常規(guī)的厚度，對(duì)材料的表面和心部組織均勻性提出了更為嚴(yán)苛的要求。不僅如此，焊接接頭工藝的不匹配，也給管件材料的開發(fā)應(yīng)用帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。因此，要滿足大厚度、高強(qiáng)度、高韌性、易焊接、易加工、熱穩(wěn)定性等多重一體化制約條件，其生產(chǎn)難度可想而知。

面對(duì)企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展和國(guó)家重點(diǎn)能源工程的迫切需求，李少坡迎難而上，帶領(lǐng)“產(chǎn)銷研用”攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，在首鋼技術(shù)研究院和生產(chǎn)基地的大力支持下，主動(dòng)擔(dān)起新材料研發(fā)的重?fù)?dān)。與首鋼共同“揭榜”的還有國(guó)內(nèi)另外兩家知名鋼企，要想在這次產(chǎn)品開發(fā)爭(zhēng)奪戰(zhàn)中勝出，必須繼續(xù)鍛造首鋼“制造+服務(wù)”的長(zhǎng)板，展現(xiàn)出快人一步的“首鋼速度”。

“在低溫管線鋼開發(fā)上，首鋼有比較深厚的技術(shù)積淀；從產(chǎn)品效益角度看，這是一個(gè)高附加值產(chǎn)品，搶占先機(jī)，能為企業(yè)創(chuàng)造更高效益提供支撐；同時(shí)，能夠解決國(guó)家的‘卡脖子’問題，滿足國(guó)家重大工程需求，更是我們科研人員的職責(zé)和使命。”李少坡在進(jìn)行團(tuán)隊(duì)動(dòng)員時(shí)堅(jiān)定地說。

說干就干，行動(dòng)是實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的第一步。攻關(guān)團(tuán)隊(duì)結(jié)合以往數(shù)據(jù)材料和研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，向該系列產(chǎn)品70毫米以上厚度的“天花板”發(fā)起攻勢(shì)。他們依據(jù)物理冶金學(xué)的原理，依托實(shí)驗(yàn)室硬件條件優(yōu)勢(shì)，先后攻克了材料零下45攝氏度低溫韌性和70毫米大厚度鋼板組織均勻性的瓶頸，逐步確立了比較穩(wěn)定的產(chǎn)品成分體系和生產(chǎn)工藝。

高效協(xié)同 新品“橫空出世”

科技成果只有產(chǎn)業(yè)化，才能成為社會(huì)生產(chǎn)力。在產(chǎn)品試制和工業(yè)化生產(chǎn)階段，京唐中厚板事業(yè)部領(lǐng)導(dǎo)班子給予了大力支持。中厚板事業(yè)部副部長(zhǎng)王根磯說：“雖然試制新產(chǎn)品會(huì)對(duì)生產(chǎn)組織、成本指標(biāo)產(chǎn)生影響，但為了開辟首鋼中厚板產(chǎn)品的‘藍(lán)?！袌?chǎng)，我們必須給予全力支持?！睘榱吮Ｕ袭a(chǎn)品質(zhì)量一致性，李少坡統(tǒng)籌各方力量，與京唐制造部產(chǎn)品工程師王志勇、京唐技術(shù)中心高級(jí)研究員張學(xué)峰扎根在生產(chǎn)第一線，晚上盯軋鋼、白天盯性能。在產(chǎn)品研發(fā)初期，不管是休息日還是節(jié)假日，“黑加白”“連軸轉(zhuǎn)”的模式成為常態(tài)。

產(chǎn)品的質(zhì)量保障不僅在軋線，更體現(xiàn)在前道工序。由于產(chǎn)品在用戶加工變形和焊接環(huán)節(jié)中應(yīng)力較大，對(duì)夾雜物的影響有明顯的放大效應(yīng)。為了從全流程角度提高產(chǎn)品命中率、減少帶出品，京唐鋼軋作業(yè)部生產(chǎn)技術(shù)室不敢有些許怠慢，對(duì)煉鋼環(huán)節(jié)的廢鋼加入量及鋼水潔凈度的控制慎之又慎，從源頭上減少夾雜物的產(chǎn)生，全力以赴為后道生產(chǎn)創(chuàng)造條件。

這邊首鋼攻關(guān)團(tuán)隊(duì)緊鑼密鼓，那邊競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手也是馬不停蹄。然而，大厚度鋼板心部低溫韌性波動(dòng)，成為橫在各路攻關(guān)團(tuán)隊(duì)面前的“火焰山”。誰(shuí)能率先突破這道屏障，無疑就等于拿到了用戶的“通行證”。

“硬件有差距，技術(shù)來補(bǔ)充！”李少坡深知競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的五米以上軋機(jī)設(shè)備具有更強(qiáng)大的軋制力和扭矩，此時(shí)要想在京唐4300毫米軋機(jī)條件下取勝，必須使出非常規(guī)手段。經(jīng)過多輪“大膽假設(shè)、小心論證”，李少坡與現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員打出了一套優(yōu)化合金設(shè)計(jì)、嚴(yán)控軋制溫度、改善變形滲透效果的“組合拳”。最終，符合用戶要求的首鋼極寒環(huán)境用大厚度高強(qiáng)韌易焊接管件鋼板領(lǐng)先競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手一步“橫空出世”。

強(qiáng)鏈延鏈 擦亮“金字招牌”

面對(duì)全新的產(chǎn)品，下游用戶也沒有成熟的經(jīng)驗(yàn)可借鑒。在管件產(chǎn)品試制初期，用戶多次暴露出焊接質(zhì)量波動(dòng)、焊縫探傷缺陷等問題。首鋼技術(shù)研究院用戶技術(shù)研究所張俠洲為了弄清焊接問題成因，頻繁奔走在焊接實(shí)驗(yàn)室、下游客戶和第三方焊評(píng)機(jī)構(gòu)之間。進(jìn)出模擬施工現(xiàn)場(chǎng)零下45攝氏度的焊接實(shí)驗(yàn)室，室內(nèi)外溫差近70攝氏度，感受“可想而知”。進(jìn)去時(shí)眼鏡瞬間“起霧”，寒氣直鉆毛孔；出來時(shí)眩暈氣短，熱浪迎面而來，真是實(shí)打?qū)嵉摹氨饍芍靥臁?。在這樣艱苦的環(huán)境下，他充分對(duì)比新一代母材成分并參考進(jìn)口焊材數(shù)據(jù)，為下游用戶提出了優(yōu)化焊材合金含量的改進(jìn)方向。這一舉措，不僅改善了制造環(huán)節(jié)的焊接質(zhì)量問題，還實(shí)現(xiàn)“一箭雙雕”，為用戶降低了焊材成本。攻關(guān)團(tuán)隊(duì)成員“八仙過海、各顯神通”，調(diào)整焊接、淬火、回火等工藝參數(shù)的建議也很快被用戶采納，高品質(zhì)的技術(shù)輸出徹底解決了困擾用戶的各項(xiàng)工藝和質(zhì)量問題。

李少坡說：“要想實(shí)現(xiàn)在極寒環(huán)境下‘脫棉襖’的目標(biāo)，我們既要在產(chǎn)品性能上不斷迭代升級(jí)，以保證自身‘強(qiáng)筋骨’；還要在技術(shù)輸出上多走一步，讓用戶感受‘更舒適’?！?/p>

材料是制造業(yè)的“底盤”，是支撐現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系不可或缺的物質(zhì)基礎(chǔ)。只有高質(zhì)量的產(chǎn)品，才能轉(zhuǎn)化為市場(chǎng)滿意、消費(fèi)者認(rèn)可的品牌，才能贏得行業(yè)“話語(yǔ)權(quán)”。中國(guó)石油集團(tuán)渤海裝備研究院副院長(zhǎng)陳小偉說：“我們與首鋼聯(lián)合開發(fā)的新產(chǎn)品，解決了國(guó)家重點(diǎn)工程的燃眉之急。首鋼一直是我們值得信賴的供應(yīng)商?！睖嬷萋√┑峡萍加邢薰靖笨倵钸B河表示：“與首鋼合作多年，這個(gè)產(chǎn)品突破了以往厚度的極限，新產(chǎn)品的成功應(yīng)用，也讓我們?cè)诔袛垏?guó)家重大項(xiàng)目時(shí)展示了更強(qiáng)的實(shí)力?！?/p>

高品質(zhì)產(chǎn)品的背后是先進(jìn)的理念、嚴(yán)密的管理、強(qiáng)大的技術(shù)力量和高水平的標(biāo)準(zhǔn)的集合，是產(chǎn)品國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的重要源動(dòng)力和標(biāo)志。目前，首鋼的大厚度極寒環(huán)境低溫管件產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用在我國(guó)中俄東線、西氣東輸?shù)葒?guó)家重點(diǎn)能源工程上，為首鋼中厚板產(chǎn)品帶來了新的發(fā)展機(jī)遇和廣闊的市場(chǎng)空間。