如今中国科技的进步是我们有目共睹的,但是因为我们起步较晚,所以在很多领域和发达国家还存在不少的差距。
不过中国人的身上都有一股不服输的劲,曾经我们没有制造重型无缝钢管的能力,而有能力制造的国家就狮子大开口,我们当然不愿意做这个冤大头。
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被人在技术上卡脖子是最难受的事情,所以360工程就此诞生,在北重集团的带领下,联合了几十家研究机构耗费三年的时间解决了这一难题,让欧美彻底傻眼!
垄断之痛
大口径厚壁无缝钢管看似普通,却是支撑核电、超超临界火电、石油化工等国家重大工程的“血管”,其直径可达一米,壁厚超十厘米,能在千度高温和高压环境下稳定工作。这种高端管材的制造,必须依赖万吨级垂直挤压机,在极端工况下将钢坯一次性挤压成型,任何微小的精度偏差都会导致整根管材报废。
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上世纪末到本世纪初,全球仅有美国拥有3.15万吨级垂直挤压机,这台设备成为当时的技术天花板。欧美企业凭借技术垄断,对中国实施严密的技术封锁,不仅拒绝转让任何核心资料,连设备操作手册都严格保密。
中国想要获得这种关键管材,只能高价进口,一根标准管材报价起步就是五万美元,且必须接受严苛的附加条款——禁止拆解、禁止逆向研究,甚至要提前半年预付全款排队提货。
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2000年前后,国内大规模上马超临界火电机组,所有管道系统完全依赖进口。一次中亚地缘冲突导致海运通道受阻,进口管材库存告急,多个电厂建设项目被迫停工,仅三个月就造成上亿元经济损失。类似的困境同样出现在秦山核电等项目中,国外供应商动辄以“技术升级”为由拖延交货,倒逼中方接受涨价要求。
国内企业曾尝试用小型轧机仿制,成品率却低至20%,生产出的管材壁厚不均,耐压性能远不达标,X光检测时布满裂纹。仓库里堆积的进口管材,标签全是英文标注,工人搬运时必须佩戴专用手套防止锈蚀,更不敢随意触碰接头部位。据统计,当时中国每年仅进口这类管材就消耗数十亿美元外汇,下游火电行业成本因此增加5%,石油化工项目建设周期普遍延长3到6个月。
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三年攻坚
2005年,科技部将大型垂直挤压机技术列为重大专项,北方重工凭借深厚的军工背景和重型装备制造基础,被选定为项目牵头单位。2006年,“360工程”正式立项,总投资十亿元,目标直指制造3.6万吨级垂直挤压机——这一规格远超美国的现有设备,意味着中国要在无任何参考的情况下从零创造。
项目启动之初,西方媒体普遍唱衰,《华尔街日报》曾撰文称“中国缺乏制造超大铸件的工业基础,纯度和精度都无法达标,这个项目注定失败”。事实确实如此,仅设备核心的1500吨机架铸件,就给团队出了第一道难题。
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首次浇注的钢水冷却后,经超声扫描发现布满裂纹,蜂鸣器持续报警。技术团队反复调整镍铬合金比例,优化浇铸温度曲线,前四次试铸全部报废,车间里堆积的废铸件一度高达数十吨。最终,团队通过分段保温、缓慢冷却的工艺创新,才生产出合格铸件,仅这一项就耗时八个月。
没有国外技术资料可供参考,团队只能从尘封的俄文旧冶金书籍中查找基础力学公式,用计算机重新推演参数,再通过物理模型验证。
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整个项目被拆分为铸造、液压、控制系统三大技术方向,近百名工程师分成三班倒,在车间旁搭建临时办公室,24小时轮班攻关。设备组装阶段,总重3.6万吨的部件需要精准对接,仅液压管路就有上千条,一次接头密封不严导致的漏油,就需要拆除法兰重新涂胶,反复调试数十次才能解决。
最棘手的是千吨级部件的180度翻转工序,当时全球没有现成技术方案。团队先用木质模型试验,结果木架瞬间崩裂;改用钢梁搭建支撑结构,配合液压缸同步发力,经过三次模拟才找到平衡支点,最终将误差控制在毫米级,仅此一项创新就节省安装费用两百万元。
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2009年7月13日,设备迎来首次热试,当活塞带着千吨压力下压,高温钢坯在模具中变形的轰鸣响彻车间,第一根508毫米直径的管材顺利产出,X光检测显示无任何内部缺陷,成品率直接达到80%,远超欧美企业的平均水平。
由中国兵器首席科学家雷丙旺领衔的团队,在攻关中还突破了空心芯棒锻造瓶颈,实现6000毫米长坯料一次性成型,材料利用率提高15%。他们研发的P92耐热合金管材,加入钒钼元素后耐温可达1200度,完全满足超超临界机组需求。
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2010年5月,国外权威机构对设备进行液压验收,当检测数据显示各项性能均达标时,在场的美国专家反复翻阅报告,最终在验收协议上签字——世界最大吨位的垂直挤压机正式实现国产化。
格局重塑
3.6万吨垂直挤压机投产后,北方重工迅速形成年产5万吨高端管材的产能,年产值达到25亿元。与进口产品相比,国产管材成本降低七成,价格仅为进口价的四分之一,一根同等规格的管材售价从五万美元降至一万美元。这一变化直接改变了市场格局,此前态度强硬的欧盟供应商主动将报价下调10%,却已无法挽回失去的市场份额。
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国产管材首先应用于秦山核电项目,焊接完成后经过国际权威机构检测,焊缝无任何缺陷,完全符合安全标准。在华能集团的超超临界火电机组招标中,北方重工拿下80%的订单,使项目建设周期缩短一个多月。
石油化工领域,国产耐蚀炉管投入使用后,炼厂设备故障率下降30%,维护成本降低近一半。更重要的是,每年可节省上百亿美元外汇支出,彻底扭转了高端管材依赖进口的被动局面。
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技术突破带来的连锁反应迅速蔓延至整个产业链。风电塔筒连接管价格下降20%,推动风电项目建设成本降低;军工领域的导弹壳体实现自主供应,为装备国产化提供了关键支撑。2013年,北方重工的管材首次出口东南亚,集装箱在港口吊装时,海关人员特意查验了产品认证文件,当看到全套中文检测报告时,不禁感叹“中国高端制造真的来了”。
这一技术成果还获得了官方认可,2024年度内蒙古自治区科学技术奖励名单中,北重集团“大型难变形金属制件重型挤压制造关键技术与应用”项目摘得科学技术进步奖一等奖。
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鉴定意见明确指出,该项目总体技术达到国际先进水平,其中钛合金和不锈钢大口径管材近等温重型挤压成型技术处于国际领先地位。凭借这一核心技术,北重集团获评“国家制造业单项冠军”企业,近三年在新增超超临界机组管材供应中占有率超过85%。
技术迭代并未停止,2020年,更先进的5万吨级垂直挤压机在河北投产,设备开口达到8.5米,性能较3.6万吨机大幅提升。
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如今,中国高端厚壁无缝钢管国产率已达95%,进口量缩减至千吨级,仅占国内需求的5%。在全球高端装备制造论坛上,欧美企业提出联合研发的提议,中方团队则选择专注于自主技术升级,持续巩固领跑优势。从被“一根钢管”卡脖子,到成为全球技术标杆,“360工程”的突破,不仅是一个项目的成功,更是中国制造业自主创新的生动缩影。
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