攻坚克难 戮力进取——记耐蚀钢腐蚀检测设备研发历程

2022-10-30

随着原油消费量逐年增长,原油海上运输量也随之逐年增大。以我国为例,进口原油中90%以上依赖海上运输,因而原油海上运输的安全问题越来越受到重视。常规的油船货油舱保护技术是涂层保护,但具有施工量大、施工环境恶劣、服役期限内需要多次涂覆、成本高等缺点。使用耐蚀性好的钢是货油舱保护的新方案,这种方案使得货油舱在服役期间内无需进行涂层保护,受到船东和船厂的欢迎。2010年5月,IMO MSC 289(87)号决议通过《原油油船货油舱腐蚀防护替代方法性能标准》(简称《标准》),耐蚀钢成为原油油船货油舱涂层保护的唯一替代方案。我国是世界第一造船大国,油船订单量巨大,必须发展自己的耐蚀钢产业。耐蚀性检测是耐蚀钢的研发、认证和应用等重要阶段不可缺少的技术手段。因此,掌握耐蚀钢腐蚀检测技术是发展耐蚀钢产业的必要条件。

耐蚀钢腐蚀检测方法最早是日本建立的,《标准》中的耐蚀钢腐蚀检测的内容也主要来自日本。由于日本在耐蚀钢技术方面有较大的优势,且在中国设置专利障碍,并作出各种承诺以换取国内船厂不进行国产化产品的开发和应用,以维持其技术垄断地位。日本在《标准》中对耐蚀钢腐蚀检测参数进行了详细描述,并严格规定了试验有效性的判定标准和耐蚀钢判定指标,但对试验设备的结构、功能和运行机理则未进行仔细说明。同时,日本对腐蚀检测设备的信息严格保密,进一步加大了研制耐蚀钢上甲板腐蚀检测设备的难度。此外,货油舱上甲板腐蚀检测是潮湿混合气氛下的周期性干湿交替试验,试验条件复杂,试验参数苛刻,试验时间长,必须研制专用的试验设备,这也是掌握耐蚀钢腐蚀检测技术的难点。

基于以上背景,青岛钢研纳克检测技术有限公司(简称“青岛纳克”)于2011年起与钢铁研究总院工程用钢研究所合作,陆续参与了国家科技支撑计划课题2011BAE25B01“高硫高酸油气环境下低合金钢的耐腐蚀与强韧化技术”和工信部项目“基于IMO标准的船用耐蚀钢应用技术研究”,成为国内最早从事耐蚀钢腐蚀评价技术研究的科研机构之一。

在设备研制阶段,青岛纳克从零开始,组建了自己的研究团队,成立了青岛耐蚀钢检测试验室(简称“青岛实验室”)。团队成员在领导带领下,克服种种不利条件,经过近两年的夜以继日的工作以及设备的开发、升级、优化,于2013年3月成功解决了试验装样、温度记录、避免设备反应釜温度受外界温度影响、反应气体精确混合等技术难题,实现了精准控温、试验数据自动记录、故障远程报警等各项功能,在结构和运行效果上完全满足了《标准》的要求。

初代耐蚀钢腐蚀检测设备

第二代耐蚀钢腐蚀检测设备

第二代耐蚀钢腐蚀检测设备优化版

耐蚀钢实验室

青岛纳克耐蚀钢检测设备及实验室发展历程

能否顺利完成我国耐蚀钢产品的首次认证,不仅代表着我国的耐蚀钢腐蚀检测技术水平,还会对我国耐蚀钢产业的发展产生巨大影响。2013年4月至2014年4月期间,青岛实验室顶住了巨大压力,经过多次验证试验和大量的资料准备,顺利地完成了耐蚀钢产品的耐蚀性认证试验,陆续获得CMA、CNAS认可,具备了为耐蚀钢进行产品耐蚀性认证试验的资质。其中,鞍钢耐蚀钢产品的耐蚀性认证试验,是在CCS、DNV、LR等七个国家的验船师的现场见证下完成的,并已经应用于我国首艘货油舱耐蚀钢示范油轮(大庆435号油轮)。这是耐蚀钢产品在国内的首次认证,也是世界上首次有耐蚀钢产品进行国际性的认证,标志着我单位的耐蚀钢腐蚀评价技术已达到国际领先水平。

大庆435号油轮

付出总有收获,2014年青岛实验室拥有了标准耐蚀钢腐蚀检测设备10套,通过了CCS的认证试验,获得CCS认证证书,成为国内规模最大且资质最全的耐蚀钢腐蚀检测实验室。团队的工作也获得行业内很高认可和评价,“货油舱用耐蚀钢腐蚀评价技术及试验装置研发”项目被中国钢铁工业协会鉴定为国际先进水平,并获得2015年得冶金科学技术三等奖。

冶金科学技术三等奖

CCS认证证书

牢记初心,方得始终。青岛实验室始终牢记自身的责任和使命,在完成耐蚀钢腐蚀检测技术研究和设备研发任务的同时,还开展了大量的腐蚀检测任务,如为南钢、鞍钢等国有大型钢铁企业开发的多个耐蚀钢产品开展耐蚀性检测服务,完成了累计时长600多天的几乎全年无休的多批次长周期耐蚀钢检测项目。由于试验周期长、试验设备内腐蚀环境恶劣,设备不可避免出现故障问题,有时候是在半夜,有时候是在节假日,甚至是在春节假期,团队成员放弃自己休息时间,只要收到故障提醒,第一时间赶到实验室,即时解决设备故障,确保试验的连续性,为服务单位提供了准确可靠的耐蚀钢检测数据,保证了耐蚀钢产品研发进程。此外,耐蚀钢的应用离不开焊接工艺,青岛实验室也为耐蚀钢配套焊材完成了大量的腐蚀检测试验,为我国耐蚀钢配套焊材的研发也提供了必要的技术保障。

耐蚀钢检测设备故障维修

耐蚀钢产业的不断发展,对耐蚀钢产品的开发提出新的要求。由于上甲板耐蚀钢98天的试验周期较长,在一定程度上制约了国产耐蚀钢正常生产供货进度。为缩短检测时间,提升检测效率,2020年和2021年,整个团队成员在领导带领下,查阅资料,大胆假设,小心求证,基于现有耐蚀钢标准的试验方法,首次在不改变货油舱用钢腐蚀机理行为的前提下,实现了耐蚀钢加速腐蚀的效果,加速试验与标准试验的吻合性好,试验周期缩短30%以上,建立了高效可靠的加速试验方法,显著提高了材料评价效率,具有较强的实施可行性和经济性,这是在耐蚀钢评价技术方面又一次的突破。

耐蚀钢试样

耐蚀钢试样腐蚀形貌

耐蚀钢加速腐蚀检测技术研究

回顾耐蚀钢检测十余年的研发历程,感慨良多。团队成员没有畏惧退缩,而是直面挑战,攻坚克难,解决了一个又一个遇到的难题,最终实现了技术突破,获得成功。“耐蚀钢人”精神,是对团队成员最好的诠释。这种精神是奉献的信念,是坚忍不拔的态度,是对科研工作的责任感。带着这样一种精神,我们有理由相信,在我们的科研过程中遇到再多问题都会迎刃而解。长风破浪会有时,直挂云帆济沧海!青岛实验室会在今后的发展过程中继续保持奋斗精神,不断提升试验技术能力,将自身打造成国际领先的耐蚀钢腐蚀检测实验室,为我国的耐蚀钢产业提供持续且高质量的腐蚀检测技术支持。

 

作者简介:董彩常,男,1980年3月生,青岛莱西人,中共党员。2008年7月毕业于中国海洋大学海洋化学专业,硕士学位。2008年7月入职钢铁研究总院青岛海洋腐蚀研究所,现就职于青岛钢研纳克检测防护技术有限公司,担任腐蚀研究中心主任、高级工程师。自参加工作以来,致力于海洋腐蚀防护领域的研究与实践应用,开展三十余项海军科研课题,为解决海军舰艇的腐蚀防护问题提供了有力的技术支撑。