“能夠搭載科研人員下潛到大洋深處，祖國(guó)了不起，陜西科技了不起。”部分觀眾在陜西省慶祝中國(guó)共產(chǎn)黨成立100周年主題展現(xiàn)場(chǎng)，圍著寶鈦集團(tuán)研制的“深海勇士”號(hào)鈦合金載人球殼模型感慨道。
從下潛深度4500米的“深海勇士”號(hào)到創(chuàng)造10909米中國(guó)載人深潛新紀(jì)錄的“奮斗者”號(hào)，寶鈦集團(tuán)深海潛水器團(tuán)隊(duì)研制的鈦合金載人球殼作為載人潛水器的核心部件，為科研人員提供了硬件保障和安全屏障。
“‘奮斗者’號(hào)鈦合金載人球殼研制成功，標(biāo)志著我國(guó)深海載人探測(cè)裝備實(shí)現(xiàn)了由‘并跑’向‘領(lǐng)跑’的歷史性跨越。”寶雞鈦業(yè)股份有限公司總經(jīng)理、團(tuán)隊(duì)帶頭人賈栓孝說(shuō)，“為實(shí)現(xiàn)海洋強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略目標(biāo)，我們團(tuán)隊(duì)將在海洋用鈦材料和裝備的研發(fā)上加大科技創(chuàng)新，力爭(zhēng)在艦船、深潛器、海洋資源開發(fā)等領(lǐng)域取得新的突破。”
“深海勇士”號(hào)　初試牛刀
為提高核心部件國(guó)產(chǎn)化水平，提升自主創(chuàng)新能力，國(guó)家提出研制“深海勇士”號(hào)載人潛水器。2010年，寶鈦集團(tuán)深海潛水器團(tuán)隊(duì)承接了載人球殼的研發(fā)任務(wù)。
“之前‘蛟龍’號(hào)搭載的載人球殼是從俄羅斯進(jìn)口的，采用了瓜瓣成型方案，由多塊板材加頂蓋焊接而成，焊縫較多。”寶鈦股份新品開發(fā)處處長(zhǎng)王永梅說(shuō)，“為進(jìn)一步提高載人球殼的安全可靠性，我們大膽提出了半球整體沖壓成型的方案，除孔座外，整個(gè)球殼只有一道焊縫。”
方案制定了，擺在項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)面前的是一個(gè)個(gè)技術(shù)難關(guān)：厚度達(dá)90毫米的超厚寬幅板材制備、鈦合金半球整體沖壓成型技術(shù)、大尺寸不間斷焊接、新型配套焊絲研制等，每一項(xiàng)都沒有經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，都需要科技創(chuàng)新。
瞄準(zhǔn)關(guān)鍵技術(shù)的突破，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)集結(jié)了寶鈦集團(tuán)的科研和工程技術(shù)骨干，包括熔鑄廠、鍛造廠、板帶廠、寬厚板公司、線材廠、寶色特種設(shè)備等單位的一線骨干嚴(yán)把各個(gè)關(guān)口，確保熔煉、鍛造、板材軋制、半球整體沖壓成型、焊接等質(zhì)量?jī)?yōu)良。
“我們邊創(chuàng)新邊試驗(yàn)。為實(shí)現(xiàn)一次技術(shù)突破，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)往往要經(jīng)歷數(shù)十次甚至數(shù)百次的試驗(yàn)創(chuàng)新、工藝方案調(diào)整，直至技術(shù)指標(biāo)完全合格。”王永梅說(shuō)，“以兩個(gè)半球?qū)拥某嗟揽p焊接為例，其厚度大，且長(zhǎng)度近7米不能間斷，焊接技術(shù)是一大難題。團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了多輪多次的試驗(yàn)和改進(jìn)，才解決了這一難題。”
就這樣，經(jīng)過1000多個(gè)日夜的奮斗，寶鈦集團(tuán)深海潛水器團(tuán)隊(duì)攻克多個(gè)技術(shù)難關(guān)，完成了“深海勇士”號(hào)鈦合金載人球殼的研制。項(xiàng)目驗(yàn)收時(shí)，驗(yàn)收組專家和評(píng)價(jià)組院士一致認(rèn)為：項(xiàng)目在鈦合金大厚度、大寬度和大重量鈦合金材料制備、半球整體成型、電子束焊接等方面具有重大技術(shù)突破和創(chuàng)新，形成了具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的相關(guān)技術(shù)，填補(bǔ)了多項(xiàng)國(guó)內(nèi)空白，整體技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
之后，該載人球殼被應(yīng)用到“深海勇士”號(hào)上，實(shí)現(xiàn)了4534米的最大下潛深度。它的成功研制，大大提高了我國(guó)鈦合金制造的整體水平和科研能力，結(jié)束了我國(guó)深潛器載人球殼依賴進(jìn)口的局面。目前，該載人球殼已隨“深海勇士”號(hào)完成了200余次下潛任務(wù)。今年5月，在搜救印尼海軍“南伽拉”號(hào)潛艇行動(dòng)中，“深海勇士”號(hào)大顯身手，先后完成了13個(gè)潛次的勘測(cè)任務(wù)。
“奮斗者”號(hào)　挑戰(zhàn)極限
在“深海勇士”號(hào)之后，寶鈦集團(tuán)深海潛水器團(tuán)隊(duì)又承接了“奮斗者”號(hào)載人球殼的研制任務(wù)，向萬(wàn)米深海進(jìn)軍。
“‘奮斗者’號(hào)對(duì)載人球殼的承壓能力要求更高。水下每增加10米，相當(dāng)于增加1個(gè)大氣壓的壓力，按照1.1萬(wàn)米的設(shè)計(jì)深度，這相當(dāng)于在1平方厘米的面積上產(chǎn)生1.1噸的壓力，就好比是成年人的指甲蓋上要承受一頭大象的重量。”寶鈦股份新品開發(fā)處高級(jí)工程師雒水會(huì)說(shuō)。
為滿足設(shè)計(jì)要求，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)反復(fù)測(cè)算，決定選用有一定預(yù)研基礎(chǔ)的高強(qiáng)度、高韌性新型鈦合金材料，但還需進(jìn)一步優(yōu)化該鈦合金材料成分。“為了讓載人球殼的強(qiáng)度、韌性、塑性達(dá)到最佳匹配狀態(tài)，必須控制好板材的熱工藝參數(shù)，盡量讓不同部位、不同厚度的板材同時(shí)達(dá)到同一溫度。”雒水會(huì)告訴筆者，“為達(dá)到目標(biāo)溫度，需要通過升溫、斷電等手段進(jìn)行人為干預(yù)，不間斷地進(jìn)行監(jiān)控、評(píng)判、調(diào)整，團(tuán)隊(duì)成員經(jīng)常工作20多個(gè)小時(shí)不休息。”
在“奮斗者”號(hào)鈦合金載人球殼的研制過程中，共使用了6塊12噸重的板材，熔煉、鍛造、軋制等都達(dá)到了裝備的生產(chǎn)極限，最終順利完成了載人球殼的加工。雒水會(huì)介紹，過去一個(gè)新型鈦合金板材的研制，一般不少于8年時(shí)間，而“奮斗者”號(hào)這個(gè)極具歷史挑戰(zhàn)性的任務(wù)從材料研制到完成球殼制造，僅僅用了4年。
2019年，寶鈦制造的“奮斗者”號(hào)鈦合金載人球殼通過驗(yàn)收，成為目前世界上最大、搭載人數(shù)最多的潛水器載人球殼。自2020年10月10日起，“奮斗者”號(hào)赴馬里亞納海溝開展萬(wàn)米海試，成功完成13次下潛，其中8次突破萬(wàn)米，11月10日8時(shí)12分，“奮斗者”號(hào)創(chuàng)造了10909米的中國(guó)載人深潛新紀(jì)錄，標(biāo)志著我國(guó)在大深度載人深潛領(lǐng)域達(dá)到世界領(lǐng)先水平。
瞄準(zhǔn)深海裝備　持續(xù)創(chuàng)新
“從4500米到10909米，6000多米的跨度，標(biāo)志著企業(yè)以科技創(chuàng)新為引領(lǐng)實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量發(fā)展。同時(shí)，我們也打造了一支多學(xué)科交叉融合的高層次研發(fā)團(tuán)隊(duì)。”王永梅說(shuō)。
截至今年6月，寶鈦集團(tuán)深海潛水器團(tuán)隊(duì)共申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利及實(shí)用新型專利14項(xiàng)，制定相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)5項(xiàng)；獲得省部級(jí)特等獎(jiǎng)1項(xiàng)、一等獎(jiǎng)6項(xiàng)。除此之外，C919大飛機(jī)、CZ-5大推力運(yùn)載火箭等，都使用了該團(tuán)隊(duì)研制生產(chǎn)的鈦及鈦合金等關(guān)鍵性稀有金屬材料。
“鈦合金具有高比強(qiáng)、耐高溫、耐海水腐蝕性和焊接性好等特性，被廣泛用于研制生產(chǎn)深海、深空、航空等高端產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域裝備的核心部件。”王永梅說(shuō)。“一代材料，一代裝備”，大力發(fā)展海洋用鈦是實(shí)現(xiàn)海洋強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略目標(biāo)最有效的途徑之一。
“近年來(lái)，我們團(tuán)隊(duì)一直致力于海洋用鈦的研發(fā)工作，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)產(chǎn)品的新突破，下潛深度6000米的產(chǎn)品能夠覆蓋98%以上的海域。我們的6000米級(jí)載人潛水器用鈦合金載人球艙研制已取得了重要突破，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)在載人深潛器用鈦合金載人艙研制的譜系化發(fā)展。”王永梅說(shuō)。
近5年，代表我國(guó)最尖端技術(shù)水平的海洋工程裝備核心鈦合金部件，無(wú)一例外均由寶鈦集團(tuán)深海潛水器團(tuán)隊(duì)研制。“建造深海裝備是人類認(rèn)識(shí)、保護(hù)、開發(fā)海洋的必然選擇之一，建設(shè)深度在1000米左右的裝備用耐壓艙體，技術(shù)上已經(jīng)比較成熟，我們將在降低成本、提供效率等方面加強(qiáng)科技攻關(guān)。”王永梅告訴筆者。
“習(xí)近平總書記在慶祝中國(guó)共產(chǎn)黨成立100周年大會(huì)上指出，要推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展，推進(jìn)科技自立自強(qiáng)。作為科技工作者，我們將在海洋用鈦材料和裝備研發(fā)上繼續(xù)做好科技創(chuàng)新，加快科技成果轉(zhuǎn)化，為建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)貢獻(xiàn)陜西科技力量。”賈栓孝說(shuō)。