本网讯 日前，我校材料科学与工程学院黄仲佳教授团队成功破解了超超临界燃煤机组和核电工程的核心部件生产中的难题，即高合金钢管在极端工况下的摩擦磨损难题，让国产无缝管穿得“更快、更滑、更强”。
在超超临界燃煤机组和核电工程的核心部件中，大口径耐热钢管被称作“工业血管”，长期在600多摄氏度的高温下服役。过去，因缺乏有效的界面调控手段，这种高合金钢管在生产时变形阻力极大、管坯极易开裂，成材率甚至不足40%。为了解决这一重大技术难题，黄仲佳教授带领团队从材料基因工程理念出发，历经近10年攻关，系统解决了高合金无缝管穿孔及热轧工序中“高温粘钢”与“防穿孔氧化”两大行业性难题。
给顶头穿上“滑冰鞋”：破解高温粘钢与摩擦阻力
在高合金大口径无缝管生产中，穿孔顶头要承受1250℃高温钢坯的剧烈摩擦，穿孔阻力大，传统工艺下顶头极易因高温粘着磨损而“掉肉”，导致钢管内壁产生缺陷。黄仲佳团队创新设计了顶头表面激光熔覆专用Ni-Cr-Fe-Co-Nb-Mo多主元合金体系，巧妙利用钼元素在高温下的选择性氧化特性，让其在摩擦界面原位生成具有层状结构的氧化钼润滑膜。这一设计使得顶头与导板的摩擦系数下降了50%，穿孔效率提升至传统工艺的2倍，在国内外率先实现兼具高温自润滑和抗粘钢的激光强化顶头的工业应用。
（图1 抗高温粘损、自润滑激光熔覆顶头的材料开发流程）
“穿孔+喷涂”一体化：在动态高温管壁上“瞬间贴膜”
穿孔工序高温会导致氧化皮的形成，热轧时管内壁氧化皮嵌入基体是致命缺陷，为了解决该问题，团队另辟蹊径，发明了“穿孔-在线同步成膜”技术，首次开发了兼具高温快速成膜的材料体系，通过在顶杆与顶头连接处开设出粉口，在穿孔的瞬间向高温新鲜内壁同步喷射防氧化与润滑涂层，让防护层在动态高温管壁上快速铺展，使管壁氧化层厚度从传统工艺的3.0mm大幅降至0.5mm以下，解决了无缝管在穿孔过程中因高温导致内壁氧化的问题。
从实验室到国家示范工程：让科研落地生金
团队通过校企产学研协同，与扬州诚德钢管及芜湖点金机电科技有限公司开展广泛合作，将核心技术成功应用于无缝管生产，在国内率先实现了1190mm超大口径G115耐热管的高效生产，助力国家超超临界机组示范工程。该技术使我国高合金无缝管的内壁表面质量达到了国际领先水平，授权发明专利25项。近3年为完成单位带来新增销售额超9亿元，新增利润1.5亿元，彻底扭转了我国超超临界耐热钢管长期依赖进口的被动局面。
（图2 G115耐热无缝管制备及应用于国家示范工程）
（文：姜伟；图：黄仲佳提供；初审：沈豫浙；复审：王宗乾；终审：查桂义；责任编辑：范夏勋）