中国特钢再突破！打破西方科技垄断，锻造世界最大核电站安全环 2019年3月12日

2019年3月12日，一则惊人的消息传来，让众多国人振奋不已。我国首创的金属构筑成型技术，完成了世界最大的奥氏体不锈钢巨型环锻件的轧制工作，成功打破多项世界纪录。
这奥氏体不锈钢环究竟是“何方神圣”？有多大作用？中国是如何到美国垄断的。

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奥氏体不锈钢环锻件是什么？
目前世界最大的奥氏体不锈钢巨型环锻件在我国轧制成功。其直径达到15.8米、重量达150吨，是我国核电项目的重要设备之一。

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为了锻造这个关键部件，解决我国核电发展的相关瓶颈，从2016年开始，中科院下属的金属研究所的李依依院士，就带领团队开始了相关研究工作。
奥氏体其实是一类钢铁在微观观测时发现的一种现象，钢中含大约18%的铬元素、8%~25%的镍元素、以及0.1%的碳元素时，很容易出现奥氏体结构。

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发现奥氏体不锈钢的人是英国冶金专家威廉·钱德勒·罗伯茨-奥斯汀，所以这类钢材用他的姓奥斯汀命名。
奥氏体不锈钢炼制过程当中，铁原子的结构会从体心立方结构变成面心立方结构，变成奥氏体不锈钢。

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奥氏体不锈钢的优势是没有磁性，而且韧性和塑性较高，耐腐蚀性能极佳，所以被各行各业广泛使用。
奥氏体不锈钢的缺点也比较明显，就是强度较低，只能利用冷加工强化。

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虽然我国对于奥氏体不锈钢的使用较为广泛，但是在以前浇筑一个250吨级的奥氏体不锈钢大锻件极为困难。
这主要是浇筑超大型不锈钢钢锭的时候，钢锭内部因为有空气导致缩孔，或者其他加入的元素分布不均匀，导致冶金缺陷。
这样铸造的锻件质量难以满足核电项目的技术要求，所以我国需要开发新技术解决这个难关。

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这项技术就叫金属构筑技术。
金属构筑技术是一种制备大型金属或者合金锻件的方法。
其原理是将铸坯、锻坯、轧坯等锻件，在高温锻造过程中利用不同技术，使金属原子相互扩散，实现多块坯件之间的“无缝”连接的过程。
简单理解就是将一次铸造一个大件钢坯的方式，分解成制造数十块小型钢坯，将这数十块小型钢坯分组，像拼积木一样，利用封焊和构筑技术，打造出一个完整的巨型钢坯。

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这次由李依依院士团队和山东伊莱特重工股份有限公司一起合作，开发了新一代的金属构筑技术，先后制造出1/8比例、1/3比例等多个钢坯模拟件，不断调整工艺和制造技术，终于打造出200吨级原料钢坯。

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在此之前我国并没有使用金属构筑技术制造大型备件的相关经验，而这种技术一直被美国为首的西方国家掌握，垄断了长达半个世纪。
上世纪美国联合加拿大、法国、日本等众多企业和机构，开展了高温高压核电关键设备材料的研究工作，尤其是高端钢材。

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在这个领域的研究我们相对比较落后，在此之前依赖进口。但是西方的相关生产企业漫天要价，这对我国很多重大工程的发展形成了制约。
所以从上世纪90年代开始，以李依依院士牵头的研究小组开始了我国核用工程材料方面的研究。

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此次铸造出200吨的奥氏体不锈钢巨型环锻件，通过打磨和切削制造出150吨核电安全环，可以说一举突破了西方技术封锁，还解决了我国核电的核心部件制造方面的燃眉之急。
利用奥氏体不锈钢的耐腐蚀特性，我们还制造出核电站反应堆的压力容器、堆芯补水箱、蒸汽发生器、稳压器、热交换器、堆内构件等多个核心设备构件。

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金属构筑技术和奥氏体不锈钢组合，让我国核电关键设备发生腐蚀疲劳而导致断裂概率大幅下降，使核电核心部件的寿命大幅增加，让我国核电站的使用寿命和安全性都大幅提高。