行进中国｜一场与氢原子的攻防战

赵祖乐

四川资阳的安岳气田，天然气储量丰富、约占全省三分之一，天然气净化过程中副产的硫化氢，可通过新工艺制取高纯氢；成渝间85%的车流途经资阳——一边是丰富的氢气资源，一边是已成形的区位优势，可怎么把氢低成本运出去，却始终是道难题。

管道输送被普遍看作未来大规模、长距离输氢的主流方向，可氢原子却是自然界最难管的“乘客”——它直径约0.1纳米，是自然界最小、最轻的原子，钢管上那些肉眼看不见的细微划痕，对它来说就是敞开的大门。

资阳石油钢管有限公司螺旋管产品生产现场。龚赞供图

钻进去还不算完，它还会在金属内部搞破坏，把金属键一根根掰断，让钢管从内部开裂——行业里统称为“氢脆”，氢致开裂是它最常见的一种表现。

常规输气管用的X80高钢级，靠大量合金元素“强身健体”。可这些合金元素在氢原子眼里，就是一个个“内应”，帮它更快攻破防线。

“对氢来说，常规钢管上那些不算缺陷的地方，都可能是它的通道。”资阳石油钢管有限公司技术质量中心副主任冉轶杰说，“我们要做的，就是把这些通道一个个堵上。”

在这家“西南第一根螺旋焊管诞生地”，一场与氢原子的攻防战已经打完。为了把这个最难管的“乘客”锁在管内，他们筑了三道防线。

第一道，给钢“排毒”。“硫、磷这些杂质，就像钢管里的‘内鬼’，它们会让钢材组织变松、变脆，会导致氢渗透和钢管开裂。公司与攀钢合作研发纯净化热轧卷板，把硫、磷含量降到常规钢材的十分之一甚至百分之一。同时，晶粒也细化了，钢材组织更均匀、更结实，氢想搞破坏就没那么容易。“矿石里普遍含硫磷，要做到几乎不含，非常难，要经过很多道工序。”冉轶杰说，光这卷板，钢厂就研发了半年。

资阳石油钢管有限公司螺旋管产品生产控制室。龚赞供图

第二道，让钢板“服帖”。卷板有脾气，卷完了总想弹开，像个不服管的弹簧。弹开量控制不好，焊接时就会产生应力和缺陷，等于给氢原子留了门。

研发团队把弹开量精确控制在负80到正80毫米之间，采用“负张开量”——提前让它微微向内收一点，焊接时就稳了。“就像折纸，折轻了弹回来，折重了出折痕，我们要的是刚刚好。”资阳石油钢管有限公司三级工程师蒲梦雅形象地介绍。

第三道，也是最关键的一道——焊住“城门”。焊缝是钢管最薄弱的地方，对氢原子来说就是突破口。螺旋管的焊缝比直缝管长得多，相当于防线更长，被突破的概率更高。

团队选择低氢专用焊材，与自贡大西洋焊材、宝石管业焊材厂联合开发。既要有足够强度把钢板“粘”住，又不能添加过多合金元素——多了就成了氢原子的新“内应”。

焊接时严格控制热输入，电流电压波动压到最小。“火候”大了焊缝晶粒变粗，氢原子又有了可乘之机。“焊材既要粘得住，又不能给氢留通道。”蒲梦雅说。

三道防线筑起来，氢原子终于被锁在管内。2025年2月，首批9根掺氢螺旋埋弧焊管试制成功；同年4月，外径508毫米、壁厚10.8毫米的产品一次性通过国家石油管材质量检验检测中心11项权威检测。拉伸强度、低温冲击韧性大幅优于国标，抗氢致开裂、氢相容性表现稳定。资阳石油钢管由此成为西南地区具备掺氢螺旋焊管量产能力的厂家之一。

为什么非要做螺旋管？冉轶杰算了一笔账。

高频焊管管径通常在400毫米以下，输氢量有限；螺旋管可以做到600毫米以上，是输氢的“大动脉”。在掺氢输送和中低压场景下，螺旋管用卷板、原料运输方便，综合成本通常也更有优势。

更关键的是，螺旋管用卷板，原材料运输方便，适合西南多山的地形。“焊缝更长是我们的劣势，但在更长的防线上守住了，这就是门槛。”冉轶杰说。

据他介绍，目前产品成熟钢级为X52。公司正与国家电投中央研究院合作攻关X60——钢级越高，壁厚可以越薄，像练了“轻功”，用更少的钢扛住同样的压力，长远成本更低。

掺氢螺旋埋弧焊管。赵祖乐摄

一根管的突破，只是资阳氢能棋局中的一步。中车资阳的两台氢燃料电池机车在贵州运煤专线稳定运营超一年，累计行驶6000多公里；现代商用车的氢能轻卡累计交付超700台，跑在长三角、珠三角的冷链干线上；资阳石油钢管的掺氢管道补上了储运环节。

“一个有氢源的城市，如果本地没有企业能把氢用起来，就只是‘氢矿’，不是‘氢产业’。”从“氢源”到“应用”的本地闭环，正在资阳成形。“十五五”期间，资阳规划到2028年终端用氢价格降至35元/公斤以下，到2030年降至25元/公斤以下——这个价格，直接对标氢能车辆的经济性临界点。

氢原子“难管”，能困住它，是一座城市半个世纪的工业积累和一场从材料到工艺的全面攻防。从“川气出川”到“氢动成渝”，资阳这根管，正在通向下一个时代。(实习生黄庆民 范宸纤参与采写)