铸就“雪游龙”的“坚强”,它的耐大气腐蚀性达普通钢8倍

2022-01-25 17:14 来源:科技日报

这两天,位于北京延庆小海陀山的国家雪车雪橇中心,牵动着南京钢铁股份有限公司(以下简称南钢)研究院腐蚀技术研究所副所长、高级工程师蔡佳兴的目光。

在那里,一条国际标准的雪车雪橇赛道蜿蜒而下,仿佛一条游龙盘桓在山岭之间。这条被称为“雪游龙”的赛道,是世界第17条、亚洲第3条、中国第1条雪车雪橇赛道。赛道全长1975米,共有16个弯,垂直落差121米。

颇具挑战的是,“雪游龙”由于与空气直接接触,表面又需要反复制冰,这要求铺就“雪游龙”的钢板具有较强的“耐大气腐蚀性”。南钢为“雪游龙”量身定制的“耐候钢”将在那里见证奥运健儿角逐竞技。

为钢材加微量元素抗腐蚀,细晶均匀化更耐低温

“耐候钢”指的是耐大气腐蚀钢材。在北京冬奥会前,南钢耐候钢已成功运用于国家多个重大工程和大国重器上,比如川藏铁路拉林线藏木特大桥。

与以往不同,这次生产的耐候钢要能适应零下40摄氏度的环境。

“耐候钢是介于普通钢和不锈钢之间的低合金钢。这次研制的钢材,要在钢中加入磷、铜、铬、镍等微量元素,这样钢材表面会形成致密和附着性很强的保护膜,阻碍锈蚀往里扩散和发展,保护锈层下面的基体,以减缓其腐蚀速度。”蔡佳兴告诉科技日报记者,经过特殊的工艺调试,耐候钢具备了强韧、塑延、成型、焊割、磨蚀、高温、抗疲劳等特性。它的耐大气腐蚀性是普通钢的8倍,高度契合北京冬奥会绿色、共享、开放、廉洁的办奥理念。

除了从成分体系中选出最优的方案,产品研发团队在轧制和冷却等生产工艺方面也进行了革新。南钢板材事业部技术研发处能源用钢研发室副主任潘中德告诉科技日报记者,“团队开发了基于钢组织细晶均匀化的控轧与冷却工艺。采用两阶段轧制、超低温轧制时,要把轧制后钢材的晶粒尺寸控制得更加细小、均匀化,这样钢材在更低温度环境下服役时才不易断裂;轧后钢材进行快速冷却,冷却速率也要比日常的耐候钢更低,所以我们增加了冷却的水量,让钢材的温度瞬间降低到约500℃,以保证钢材的晶粒尺寸不会继续长大。”

高强度结构钢、水电钢“组团”保障冬奥

用于“雪游龙”的耐候钢并不孤单。在冬奥会其他场馆和部分保障项目中,“雪游龙”的“兄弟姐妹”也组团“铸就坚强”。其中,国家高山滑雪中心、国家跳台滑雪中心用上了南钢提供的高强度结构钢。

京张高铁是北京2022年冬奥会的重要交通保障设施。官厅水库大桥犹如一颗璀璨明珠镶嵌在京张高铁之间。这座大桥便采用了南钢联合自主研发的耐候桥梁钢焊丝,保障了焊接接头与母材有一致的耐蚀性。

绿色是北京冬奥会的办赛理念之一。赛事期间,北京冬奥会所有场馆将实现绿电供应,这在奥运史上尚属首次。位于河北省丰宁县的丰宁抽水蓄能电站,是目前世界上装机容量最大的抽水蓄能电站,也是服务北京冬奥场馆实现100%绿电供应的重点工程。

据悉,南钢为这座“超级充电宝”提供了万吨以上的水电钢,研发人员依托产销研学平台,对市场门槛高、专业性强的水电用高强钢加大开发力度,成系列开发了600兆帕级和800兆帕级高强度调质压力容器用钢,相关技术水平达到了国内先进水平。

距离丰宁约180公里外的北京,运动员们将从冬奥村往返比赛场馆间。此前,南钢拿到了北京冬奥会奥运村钢结构的订单,为冬奥村近一半的房屋提供钢结构的钢材。

近年来,南钢建立大气腐蚀试验站,在研究院设立腐蚀技术研究所,致力研发各类耐腐蚀的新型高端钢材,着力创新改造抗腐蚀设备、先进腐蚀手段研究等。近5年,仅南钢腐蚀技术研究所就申请38项专利。南钢大气腐蚀试验站,也已被纳入“国家材料环境腐蚀平台”。

蔡佳兴表示,下一步他将和团队一起研发出更多新型耐腐蚀钢材、抗腐蚀技术,深入市场,贴近用户需求,解决用户痛点,用先进钢材撑起制造业的“脊梁”。

金 凤