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周廉院士:我国海洋工程材料的现状与存在的主要问题

2015-09-15 15:39:22
作者:本网整理
来源:中国腐蚀与防护网

新中国成立以来,特别是改革开放以来,我国海洋工程材料在基础研发/生产加工以及海洋工程应用等方面取得长足进步,极大的促进了国民经济的发展,保障了国防建设的需求。

    新中国成立以来,特别是改革开放以来,我国海洋工程材料在基础研发/生产加工以及海洋工程应用等方面取得长足进步,极大的促进了国民经济的发展,保障了国防建设的需求。如:我国在船舰用钢、海工用钢等方面。经过几十年的发展进去,建立了我国自己的船舰及海工钢铁材料体系以及具有较强生产能力的钢铁企业。我国海工用钢的国产化率已达到90%以上,被称为“海洋金属”的钛合金,我国目前已形成了较完整钛合金研究、中试和规模化生产的工业体系。2012年我国的海绵钛产量达8.1万吨,钛材产量达5.1万吨,居世界首位,我国已成为世界钛工业大国;在海洋工程用铝合金、铜合金等有色金属材料方面,我国已经具备了较完善的研发生产以及相当规模的加工制造能力,特别是近年来,我国大规格铝合金加工能力已达到世界先进水平;碳纤维增强树脂基复合材料是今年爆发式增长的新型海洋工程材料,其耐腐蚀性高,抗海洋生物附着力强,是船舰、海洋平台、海洋发电等海工装备的理想结构材料,先进碳纤维增强树脂基复合材料已经是衡量一个国家高技术材料发展水平的关键指标。我国碳纤维增强树脂基复合材料应用研发较晚,但已形成了T300碳纤维的量产能力,更高强度水平碳纤维的研发也取得突破进展,基本突破了国外对我们的技术封锁;海洋环境应用的混凝土材料也取得了突破进展,今年我国建造的多座跨海大桥、海底隧道以及离岛建筑都是采用具有自主知识产权的混凝土材料;海洋防护材料与防护技术是海洋工程应用中最为关键的材料与技术,我国已经初步建立了海洋环境监测以及防护材料与技术研发体系。

    尽管如此,与世界海洋发达国家相比,我们仍存在巨大差距。

    高性能海洋工程材料缺乏自主保障

    从整体来看,虽然我国海洋工程材料对海洋运输、海洋资源利用以及沿岸及离岸工程建设等方面起到了支撑作用,但在关键及核心材料上远没有现实自主保障,特别是涉及舰船、海洋平台、油气管线以及离岸建筑等方面使用的高性能大规格结构钢、高品质钛合金、铜合金、复合材料以及防护涂料等严重依赖进口,相当一部分国产材料质量不稳定。如美国舰船用钢代表了世界一流水平,我国舰船的主要用钢只相当于美国20世界50~60年代水平;日本等国海洋平台、深海钻探、石油管线钢等代表世界一流水平我国海洋平台,尤其是船、深海钻探等装备用的大规格齿条钢、大线能量焊接钢、殷瓦钢、双相不锈钢等严重依赖进口。这导致了我国高端海工装备受制于人,削弱了开发海洋、利用海洋的能力;同时导致舰船性能水平落后,海洋权益管控能力不足,国家利益得不到充分的保障;海工产品“欧美设计、亚洲制造、中国承接低端技术产品”的局面难以打破,严重阻碍我国建设海洋强国的前进步伐。

    基础研究薄弱,应用研究不足,新材料及先进材料需求低迷

    我国海洋工程材料长期实行跟踪仿制的发展模式,这一方面大大加快了我们的发展进程,缩短了与世界先进水平的差距,但同时也导致了基础研究不足,创新能力不足,减缓了创新发展步伐,舰船用钢的发展历程就是例证。另外,我国对材料的应用技术开发研究缺少宏观的指导与有效的管理机制,主要表现是应用研究经费投入不足,实验室成果不能及时转化为有效产品。同时,设计、生产、应用部门缺少在工程装备中采用新材料的共同意愿与目标,工程化研究与考核验证方面的问题突出,导致新型材料成熟度低,设计、加工、制造标准缺乏,对国产现金材料应用需求不足。我国最新成功下潜7000m的蛟龙号探潜器,其关键部位钛合金壳体,尽管是我国自主设计,但合金材料和加工成型由国外承包。

    专业海洋工程材料生产企业自主创新研发和技术应用薄弱,舰船海洋工程材料装备保障能力严重不足

    虽然近年国内制造装备水平大幅提高,但同样由于应用技术研究缺乏,生产过程控制缺乏依据,甚至类似与蒙乃尔合金的常规材料质量很不稳定,无法满足需求。此外,我国产业结构自身还不能快速适应海洋经济的高速发展,缺乏专业海工材料生产企业和专业技术人才,缺乏特殊严酷环境材料加工生产工艺,导致我国舰船和海工装备包装能力严重不足。

    管制体制,机制不合理,制约了海洋工程材料发展

    我国现行的科研体制弊端仍根深蒂固,主要是:资源分散、效率不高、体制封闭、协同不够,在科研立项、经费使用、项目验收以及科研考核评价等方面还存在不足和缺陷。由于部门利益驱动作祟,难以形成资源、数据共享的良好机制,直接影响我国海工材料的研发、应用及成本、可靠性,制约了舰船及海工装备的发展。

    缺少海洋工程材料战略规划,尚未建立完整的海洋工程材料体系

    针对海工材料,我国目前缺少顶层设计和长远战略规划。我国至今没有严格意义上的海洋工程材料体系;缺乏完整、严谨的海洋环境以及材料耐蚀、服役性能数据库,对新材料需求不足,限制了国产先进材料在设计中的选用。我国目前缺少海洋工程材料腐蚀和服役研究的专业研究机构,缺少以海洋工程应用为背景的材料基础研究单位,导致海工材料发展无标准可依、无规律可循,海洋工程材料引领性、颠覆性研究成果则无从谈起。



 

责任编辑:王元

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标签: 材料, 铝合金

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