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年初，随着一辆辆满载着首钢最新产品的重卡驶向用户，首钢最新研发生产的高钢级输氢管线钢经用户制管加工后将应用于我国第一条长距离、高压力（6.3MPa）掺氢管道项目——内蒙古包头临河输气管线。该项目的成功实施，标志着首钢在尖端产品领域实现新突破，同时，首钢成为国内首家实现高钢级输氢管线钢批量生产的企业，为我国长距离、高压输氢管道工程应用奠定基础。 气候变化是人类面临的全球性问题，随着温室气体猛增，对生命系统形成威胁。2020年9月，我国在联合国大会上向世界宣布了碳达峰、碳中和的“双碳”目标。氢能利用对实现碳达峰和碳中和至关重要，是我国推进绿色发展的重要战略，但我国高压输氢管道一直未形成规模化工程应用，最主要问题在于高压输氢管道材料存在“氢脆”损伤。 “氢脆”是金属材料吸收氢原子后导致塑韧性降低而产生脆性断裂的现象。氢原子很小，可以轻易渗透进金属材料中，在缺陷处聚集，降低金属中裂纹萌生和扩展所需的应力，从而导致材料脆化，并且随着强度等级的提高，材料氢脆的敏感度显著增大。所以在首钢的输氢管线钢问世之前，高钢级输氢材料在国内还处于一片空白。 空白就意味着没有成功案例作为参照，就意味着从零开始。“国家有需要，我们首钢人就有责任，我无比坚信我们有能力为国家研发生产出质量上乘的输氢材料。没有经验，我们就自己摸索，没有案例，那我们就创造案例。”面对高难度的开发课题，首钢技术研究院管线钢负责人李少坡说。为了啃下这块“硬骨头”，李少坡迅速组建团队，制定周密的研发生产方案，展开了18个月的“抗氢脆”研发工作。 高压氢环境下的力学特性是输氢管线钢的重要物性参数。李少坡带领技术研究院丁文华、张侠洲、樊艳秋、刘立伟、李战军等团队成员进行了大量的实验室工作，从母材内部不可逆氢陷阱类型等对氢的渗透特性的影响，到不同工艺和焊接材料条件下焊接接头的力学性能，再到夹杂物和杂质元素对氢致裂纹的成核和扩展规律影响等等，积累了氢环境下不同材料的慢拉伸、断裂韧度和疲劳数据，为高钢级输氢管线钢的研发和生产打下了坚实的基础。 为了确保输氢管线钢批量生产洁净度和夹杂物的质量控制，首钢技术研究院院长助理田志红组织李海波、李战军、吕延春、刘金刚、季晨曦、高攀等炼钢首席，和迁钢基地张彩霞、郝丽霞，京唐基地张镇、温瀚等技术专员进行了深入的技术交流，明确了输氢管线所需的合理成分范围和核心炼钢工艺，制定了周密的冶炼生产方案。 输氢管线钢第一次试制结果出来后，在京唐制造部会议室，团队成员激烈地讨论着试制的结果。“输氢管线钢技术含量高，这次的试制有成功的突破，也有不尽如人意的地方。”李少坡说。“这次成分控制非常好，但这次出现1.5级夹杂物超标问题，一定要找出超标夹杂物产出的原因和控制方法，一定要严把质量关，这一炉钢宁可判废，也不可放过。”京唐制造部热轧室主任徐永先说。大家你一言我一语，不知不觉间已经讨论到了深夜，而这样为产品精益求精的研讨交流已经是这个团队的常态。 对于高钢级输氢管线钢来说，强度均匀性至关重要。在轧制过程中，为了保证生产顺利和强度均匀性，团队负责人李少坡带领张彩霞、张镇、丁文华、王志勇、李蓓等团队成员，系统分析每一个关键工艺点的控制和影响，并叮嘱大家，一定把握好每个环节。第二天出性能以后，李少坡又和团队成员对生产过程的把控进行细致研究，就这样反复调整了不知多少次的工艺参数，他们才走出了一条从研发到批量生产的路子，实现了输氢管线钢高质量、均质化生产。 在输氢材料的开发过程中，首钢技术研究院与生产基地、营销中心配合紧密，充分发挥了首钢“产销研”合作的优势，打破了传统束缚，用先进的理念指导产品研发和推广工作，先后与国内宝鸡、巨龙、华油等龙头企业合作，成功开发了B、X42、X52、X70钢级输氢管线钢。截至2月底，首钢输氢管线钢已经累计供货5800吨，全部用于生产大口径、高钢级的埋弧焊钢管，应用于我国第一条长距离、高压力（6.3MPa）掺氢管道项目—内蒙古包头临河输气管线，成为国内首家实现高钢级输氢管线钢批量生产的企业。 “其实，从2020年开始，首钢就开始布局，进行输氢管线钢的研发和推广，这次内蒙古包临线输氢管线钢的成功，就是技术创新厚积薄发的结果。”首钢技术研究院宽厚板所所长马长文介绍。 “从跟踪市场需求，先期参与工程设计，到实验室基础研究和关键工艺技术攻关，再到输氢材料的规模化工程应用和标准制订，我们一直保持着技术领先优势。”首钢科学家周德光介绍。 随着氢能的发展与相关技术的成熟和完善，大规模风光集中制氢和长距离输氢是未来趋势，建设我国高压输氢管网是实现氢能社会的终极手段。不忘初心、勇担使命，不断提升产品质量，始终是首钢管线钢发展不断追求的目标。 |
