先进材料“领跑者”⑧｜凭借一根轴拿下“东半球唯一”！重材院是如何做到的？

领跑事迹

重材院研发生产的用于油气钻采装备制造的高强韧耐蚀718合金驱动轴产品，打破国外垄断地位，成为全球第二家、东半球唯一一家此类产品供应商。

近日，中海油服“璇玑”系统950型旋转导向在国内某大位移井12.25英寸井段作业中，创造了中完深度5818米、一趟钻3703米进尺的佳绩，一举刷新大直径“璇玑”系统单井深度和单趟进尺两项纪录。

“璇玑”系统是我国自主研发的旋转导向钻井装备，它让我国成为全球第二个拥有旋转导向钻井与随钻测井技术的国家。

此次中海油服大直径“璇玑”系统经受住了深层、高温、可钻性差等严峻考验，国机集团重庆材料研究院有限公司（以下简称重材院）提供的大规格高强韧耐蚀718合金驱动轴起到了至关重要的作用。经过数十年技术积淀，重材院已成为全球第二家、东半球唯一一家此类产品供应商，他们是怎么做到的？

▲3月11日，国机集团重庆材料研究院有限公司展示的718合金驱动轴（缩小比例）。记者 谢智强 摄/视觉重庆

一次当机立断的出击

飞去上海追回样品，面谈后得到合作机会

“要不是当年我们直接飞到上海去，把样品追回来，可能就没有了后来的故事！”3月11日，记者来到位于北碚蔡家的重材院，见到国机集团首席专家、重材院总经理专务王东哲时，他对当年的情形仍记忆深刻。

这个故事，是从2005年开始的。而讲清楚这个故事，还要从旋转导向系统讲起。

旋转导向钻井与随钻测井技术诞生于上世纪90年代，被誉为石油钻井技术“皇冠上的明珠”，代表钻井技术的最高水平。目前，全球超过40%的定向井都采用旋转导向系统钻成。

不过，过去很长一段时间，这一技术都掌握在美国油田技术服务公司手里，他们不出售装备，只提供服务。本世纪初，美国某油服巨头在中国设立公司，有意将部分装备制造产业链迁移到中国，于是四处寻找中国本土的材料供应商。几经辗转，于2005年找到了重材院。

“我们要718合金材料，能不能发个样品来看看？”电话沟通中，对方说得有些模糊，也没提供任何参照。718合金是一种镍基合金，上世纪60年代诞生于美国。从上世纪七八十年代开始，重材院也针对718合金展开了研究，并陆续开发出一些产品，有了一定技术积累。

国外“大佬”找上门来，自然是十分欣喜。不过，时任重材院特种合金部部长的王东哲却觉得不对劲：“他们把样品拿去分析测试，总得有个标准。我们啥都没搞清楚，就随便拿个样品发过去，岂不是盲目草率？”

然而，样品已经寄出两天了，怎么办？他们当机立断，由特种合金部和营销部派出3人，立马飞去上海，要求和对方面谈。

这次，他们终于清楚掌握了对方的需求，并重新提供了一件样品寄过去。“如果不是主动出击，可能这事就黄了。”王东哲感慨道。

一场全力以赴的攻坚

一道关键工艺迭代十多个版本，完成上千次热处理试验

从那以后的3年里，重材院向美国公司零星供应了一些不同类型的718合金产品。

2008年，美国公司希望重材院能成为其稳定的材料供应商，他们想要的产品，就是用于旋转导向系统的高强韧耐蚀718合金驱动轴。此前，全球仅有美国一家知名的特种合金材料供应商能够为其供货。

这无疑将为重材院带来可观的经济效益，但要达到对方的要求，谈何容易！从稳定合作的想法提出，到真正成为合格供应商，重材院用了5年时间。

重材院特种合金创新团队首席专家刘海定介绍，驱动轴连接着钻头和钻柱，当它在井下工作时，要面对极为恶劣的环境，驱动轴所用材料必须具备高强度、高韧性、耐腐蚀和抗疲劳等力学性能，还要具有无磁或极弱磁性能。

更令人头疼的是，驱动轴是一根阶梯轴，有7米多长、1吨多重。轴的两头粗细不一样，大头直径200多毫米，小头却不到100毫米。就以热处理来说，把这样一根驱动轴送进炉子里，两头的受热情况有差异，就容易造成材料内部的显微组织结构不一致。

“驱动轴不仅性能要达标，显微组织结构还要均匀一致。”王东哲坦言，这确实非常难，但团队还是有信心“啃”下这块“硬骨头”。

很快，一场全力以赴的攻坚战开始了。

纯净化冶金工艺是718合金驱动轴研发过程中的一道关键工艺，通过去除杂质、优化成分分布等，可以显著改善材料的显微组织结构，提升材料的综合性能。

那是一个湿冷的冬天，人员稀少的蔡家新厂区显得更加寒气逼人。不过，熔炼炉周围却是一派热火朝天的景象。技术人员把纯净化冶金工艺迭代了十多个版本，完成了上千次热处理试验，最终在2010年研制出首根718合金驱动轴。

▲3月11日，国机集团重庆材料研究院有限公司特种合金车间，工人正在运输高温形态的特种合金。记者 谢智强 摄/视觉重庆

“第一根合格后，我们又在想，第二根能不能也合格？”王东哲介绍，美国公司还提出一个苛刻的条件，他们必须连续做出30根产品，并经权威机构分析测试全部合格后，重材院才能成为合格供应商。

“每交出一根，都数一遍，还剩多少根。实话说，那段时间最难熬，生怕出了岔子。”他坦言。 2013年，成功过关！由此，重材院正式进入美国公司供应商名录。

一次姗姗来迟的相遇

从“墙内开花墙外香”到“墙内墙外皆风景”

继美国某特种合金材料供应商之后，重材院成为全球第二家、东半球唯一一家能生产油气工程用高强韧耐蚀718合金驱动轴的公司，产品源源不断“出海”。

此后不久，重材院与国内某著名油服公司也开始了合作。不过，颇为戏剧性的是，双方的合作，竟是源于一次在美国休斯敦举办的展会。

重材院总经理助理、特种合金部部长孟刚介绍，那次展会上，该国内著名油服公司的专家无意间发现，一款718合金棒材的包装上竟然印有“CMRI”标识（重材院的英文简称），后来才知道，国内企业研发生产的718合金已经很成熟。

这位专家回到国内后，该油服公司立马就向重材院订了一根718合金驱动轴的样品。经过层层考验，重材院的718合金驱动轴再次成功过关，成为该油服公司重要的合作伙伴。

这一次迟来的相遇，也让“重庆造”718合金驱动轴从“墙内开花墙外香”到“墙内墙外皆风景”。

2014年，该油服公司成功研发出国产旋转导向钻井、测井系统，并实现海上作业。2022年，该系统迈入大规模产业化新阶段。随之而来的，是“重庆造”718合金驱动轴等产品得到更多应用。

▲3月11日，国机集团重庆材料研究院有限公司特种合金车间，工人操作设备生产。记者 谢智强 摄/视觉重庆

目前，重材院已与国内外多家公司达成合作，其718合金整体达到国际先进水平、部分指标处于国际领先水平。“油气资源勘探开发不断向深水深地、高温高压迈进，对装备的要求也越来越高。”孟刚表示，他们也针对一些油气开采中的关键难题，对718合金驱动轴进行了优化改进，更好地满足油气装备对高性能、高稳定性的需求。

孟刚介绍，718合金系列产品不管是批量还是规格，都实现了从小到大的跃升。目前，其年产值达到2亿多元，已成为重材院的拳头产品。同时，他们正在开发超长、超大规格的新产品，进一步推动系列高性能特种合金产品走向大规模产业化。

来源：新重庆-重庆日报