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一泓“清泉”浇开创新之花 ——记首钢先进集体、首钢北冶公司章清泉创新工作室

         关键字:创新     发布时间:2020/6/18     来源:首钢集团官网

植根于首钢北冶公司的创新沃土,血液里流淌着首钢北冶公司“党费建所,为国而生”的红色基因,荣获2019年度首钢先进集体称号的章清泉创新工作室的一项项科技成果,诠释了创新工作室成员科技报国的初心、使命和情怀,彰显了这支科研队伍的凝聚力、战斗力和创造力。

章清泉创新工作室成立于2014年,是以北京北冶功能材料有限公司教授级高级工程师章清泉为领军人,在航空航天、核电、超超临界燃煤发电等领域以高温合金、耐蚀合金、不锈钢等高端金属材料研究与开发为目标的科研创新团队。先后承担国家级课题4项、省部级课题5项、集团级横向课题6项,获“北京市科技进步三等奖”2项,“首钢科技进步三等奖”4项,研制出具有自主知识产权的高温合金新材料3项,实现10余种高温合金新材料、新产品的国产化和产业化,供应国防和民用重大装备急需的卡脖子关键材料和产品10余项,累计创造直接经济效益8000余万元,社会效益显著。

十年磨一剑

实现核一级设备密封关键材料国产化

“该产品经过反应堆压力容器水压试验、机组冷热态功能试验及阳江5号机组商运首循环成功应用,证明产品制造工艺成熟、性能稳定、质量可靠,可在新建及在运核电站上推广应用。”2019年7月,在“压水堆核电站反应堆压力容器C型密封环产品工程应用”成果评审会上,中国工程院院士叶奇蓁任评审委员会主任,国家生态环境部核与辐射安全中心副主任黄炳臣任评审委员会副主任,来自中国核动力研究院、中国广核集团有限公司等单位的16名专家组成的评审委员会对项目进行了评审。

由首钢北冶公司、苏州宝骅密封科技股份有限公司和中国广核集团有限公司历时10年联合研制的压水堆核电站反应堆压力容器C型密封环完全实现了国产化,标志着由北冶公司章清泉创新工作室牵头研制的核一级设备密封关键材料InconelX750丝材和Inconel600带材彻底打破了国外长达半个多世纪的材料垄断,实现了商业化应用。

C环被称为核电站最顶端静密封技术的明珠,是核安全一级设备—核燃料压力容器的关键密封部件,用于反应堆压力容器筒体法兰与顶盖法兰之间的密封,是防止放射性物质泄漏的重要屏障,肩负着保证核反应堆不泄露、不失压的重大责任。此前,我国虽已实现反应堆压力容器、稳压器、蒸汽发生器等的自主研制,但作为反应堆压力容器的关键部件——C环依然严重依赖进口,主要原因是对材料质量要求极高,零件加工工艺严苛,国内尚无法生产。半个多世纪以来,反应堆压力容器C型密封环一直被国外垄断,不仅价格昂贵,而且采购周期长、受制于人,潜在威胁着我国核电的安全持续运行。

为了彻底打破国外垄断,解除核电装备持续安全的潜在威胁,中广核集团于2011年1月将C环研制纳入“尖峰计划”项目,北冶公司从众多竞标单位中脱颖而出,拿到了C环用材料的国产化研制项目,并与中广核、苏州宝骅组成了联合研制团队。

章清泉创新工作室承担了新产品的国产化研制任务,最终成为打破国外垄断的C环材料国内“首创者”和“破冰人”。

该项目从立项策划到成果总结,可谓“十年磨一剑”。从材料开发到加工工艺研究,从无损检测到各类试验,从包装运输到现场安装,实现了从原材料、工艺、制造、检测、台架等完全国产化,取得了完整的技术突破,摘得了核电站最顶端静密封技术的明珠,为我国核电持续安全发展作出了贡献。

国企担当

多项科研成果为国献礼

章清泉创新工作室生动的创新实践和丰硕的创新成果,证明了外国人能做到的中国人也能做到,极大地提振了核电行业装备材料国产化的信心,鼓舞了打破国外高端材料技术封锁、建设材料科技强国的斗志。

在科研的道路上,章清泉创新工作室从未停下脚步。目前,章清泉创新工作室在研科研课题13项,其中国防科技重大专项子课题4项,国家重点支持的重型燃气轮机材料研制横向课题3项,公司级课题6项。一半以上的课题是为国家新型航空发动机和重型燃气轮机研制新材料或新产品,具有重要的国家需求背景,需要高度保密,可见其重要性。

章清泉创新工作室科研领域包括5G通讯领域、航空领域、能源领域等。其中5G通讯用弹性合金研制是我国5G手机的卡脖子关键材料,该课题旨在为5G手机研制具有自主知识产权的弹性合金带材,目前世界上只有日本掌握该产品生产技术。昂贵的进口价格增加了我国5G手机制造业的生产成本,研发具有自主知识产权的弹性合金刻不容缓。经过一年多来10余个循环的中试试验,积累了5000多组数据,已掌握材料冶金原理、工艺原理和制备技术,首批产品已供客户试用,各项性能基本满足指标要求,接下来是突破批量稳定工业化生产关键技术。

在航空领域,承担着某航空发动机用镍基高温合金带材研制课题,该课题旨在为国家新型重要航空发动机某关键部件研制镍基高温合金冷轧带材,打破国外材料垄断,对国家空域安全具有重要意义。该项目进展顺利,已交付第一批产品,解决了困扰生产近十年的高铝钛镍基合金带材表面氧化色问题,首次实现了银亮色交货,在产品提档升级方面突破了最大的一个技术瓶颈,产品质量基本达到世界先进水平。在能源领域,承担着重型燃气轮机用新一代变形高温合金研制任务,该课题旨在为我国能源领域重型燃气轮机研制具有自主知识产权的新一代变形高温合金,打破国外专利壁垒和技术封锁,保障我国能源装备的安全和经济运行。项目进展顺利,已从所设计的18种合金的2000多组数据中,筛选出性能优于国外现有材料的新合金,准备开展下一步中试试验。此外,还承担着重型燃气轮机用材料数据库构建的重要课题。我国尚没有重燃燃机材料数据库,而国外对此严格保密,我国要研制自己的重型燃气轮机,首先要构建自己的材料数据库。该课题旨在构建我国首个重型燃气轮机燃烧室和透平叶片用材料数据库,为我国重型燃气轮机的设计、制造、应用和维护提供可靠的材料数据支持,目前已完成7个牌号的制备,并开始了部分性能的测试。

后浪奔涌

燃烧青春铸就创新之花

章清泉创新工作室面积不过几十平方米,成员4人,就在这方寸之地,这个小团队却有着大作为,他们用“为人师表”和“中坚力量”诠释担当,用默默奉献和艰苦钻研创造奇迹。

“60后”的章清泉是这个团队的领军人物,在她眼中,团队中三个“80后”都是她的孩子,更是传承发扬工作室钻研精神、为企业国家贡献力量的“后浪”。章清泉注重言传身教,以行动带动行动,以精神感染精神。六年来,她一点点把这些初出校门的学生培养为独挑大梁的科研骨干,一步步把他们从外行人培养成高级工程师和领域专家。她甘做“铺路石”和“领路人”,毫无保留地将知识传授给年轻人。

出生于1983年的文新理是这个团队的“大哥哥”,主要负责航空发动机和重型燃气轮机用高温合金产品研制和开发,在我国航空发动机用3种关键高温合金进口渠道被封锁、某飞机面临停飞的严峻形势下,主动承担3项高温合金产品研制任务。加入章清泉创新工作室三年来,他日均工作长达12个小时以上,每周工作6天半。为专注工作,他与爱人两地分居3年多,错过了儿子0至3岁整整3年的成长期。在这3年多的时间里,他牵头研制出了国家急需的3种关键高温合金产品,解决了困扰生产近十年的高铝钛镍基高温合金带材表面氧化色问题,实现了产品提档升级。在我国重型燃气轮机用新一代变形高温合金自主研制的过程中,他仅用半年就完成了18种合金30多炉的冶炼、加工和测试,获得了2000多组成分和性能数据,提交科研报告8万余字,形成了原始创新的完整思路、方案和数据,为新合金化学成分设计和确定提供了可靠的基础数据支撑。

作为团队中的女成员,1987年出生的魏然主要负责国家重型燃气轮机透平叶片材料数据库构建、5G通讯材料、航空发动机用高温合金极细丝材等的研究和开发。在我国某重要舰船急待服役的紧要关头,她提前1个月结束产假,主动提出承担航空发动机用极细丝材的问题攻关,最终解决了高温合金丝材性能与部件加工工艺的匹配难题,为舰船的按期服役作出了重要贡献。在5G通讯用弹性合金研制开发以来的一年多时间里,她牵头组织10多轮中试和大生产实验,记录整理数据5000多组,优化调整关键技术控制点上百项。用“巾帼不让须眉”来形容魏然再合适不过,正是凭着对企业和事业的满腔热情,在繁重的科研任务面前魏然从不低头。

同为1987年出生的李国超,参与完成了“核电站反应堆压力容器C型密封环用合金材料国产化研制”项目,填补了国内空白。由于核电产品要求苛刻,还要配合监造单位完成质量见证和完工报告,仅是在InconelX750丝材的成品探伤环节,要完成100kg的丝材表面涡流探伤质量把控,他要几乎一动不动盯住探伤仪画面全程监控8个小时。2020年4月,某单位在公司采购一批核电用InconelX750丝材,为确保产品探伤质量,有季节性眼睛过敏的李国超不顾眼睛红肿流泪,盯住探伤仪画面完成了10多个小时的全程探伤监控。

章清泉创新工作室成绩的取得也得益于首钢北冶公司对创新驱动发展战略的坚定实施,得益于北冶公司对科研创新活动的大力支持,更得益于各车间各部门的密切配合和协同创新。章清泉创新工作室犹如一泓清泉,历练出一朵朵“后浪”,又浇开了一朵朵创新之花。一花知春、繁花似锦。章清泉创新工作室是时代的缩影、是奉献的代表、是攻坚的领跑者,更是为企业、国家发展提供动力的磅礴力量,他们正燃烧青春,坚定地走在科研创新的路上。

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