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为高质量发展添翼——写在公司两项技术荣获国家科学技术奖之际

发布时间:2019/01/16  作者:  来源:  访问次数:

  1月8日,公司两项技术成果获得国家科学技术奖。这是公司近10年来第八次摘取国务院颁发的重大科学技术奖项。

  获奖成果中, 公司与浙江大学、同济大学共同完成的“重大工程结构安全服役的高韧性纤维混凝土制备与应用关键技术”获国家技术发明奖二等奖;公司与首钢、秦皇岛首秦金属材料公司、北京科技大学共同完成的“超大型水电站用金属结构关键材料成套技术开发应用”荣获国家科技进步二等奖。

  这两项科技在哪些领域得到运用?有什么先进性和创造性?可以带来哪些效益?

两项技术取得了哪些突破?

  在科技成果鉴定会上,两项技术得到了包括中国工程院院士郑守仁在内的数十位行业权威专家的好评。

  “新旧混凝土结合”、“压力管道强韧性”是这两项技术分别要解决的关键难题,对提升工程建设领域混凝土质量、压力管道质量具有重要价值。

  在新旧混凝土结合领域,葛洲坝研发团队有长期的研究积累,自主研发了“新老混凝土结合界面密合剂、新老混凝土结合面新增人工键槽的锯割静裂成型方法、大体积混凝土智能温控系统”等3项核心技术,为重大工程混凝土结构的服役性能提升提供了关键材料和技术保障。这些技术成果,在“重大工程结构安全服役的高韧性纤维混凝土制备与应用关键技术”项目中得到充分体现。

  其中,大体积混凝土智能温控系统开创了施工期温度自动化控制的先河,在坝体内埋设的温度采集装置能自动采集混凝土温度,服务器将实测温度与预设的混凝土温度变化过程线进行对比,然后向无线控制终端发出通水控制指令。

  通俗地说,如果将混凝土看成是“人体”的话,当混凝土温度高于预设值并有“发烧”趋势时,系统将打开冷却水管的电动阀门通水降温,否则就关闭阀门,使混凝土温度在预设温度线的导引下逐步降至规定温度,实现合理的温度场分布。

  “混凝土材料脆性易裂和新老混凝土的结合界面粘结性差,一直是制约大型混凝土结构新建、改建、扩建、续建及加固修复质量的关键问题。”葛洲坝勘测设计公司副总工、也是参与本项目研究的主要技术专家谭恺炎之一介绍。在丹江口大坝加高工程中,该获奖技术能将新旧混凝土界面粘结材料设计成超缓凝、体积变形小、强度增长迅速的密合层,发明了一种粘结高效且应变性强的新老混凝土结合界面密合剂。同时研制了新老混凝土结合面新增人工键槽的锯割静裂成型方法,有效提升新老混凝土啮合力。 

  在谈及另一项目“超大型水电站用金属结构关键材料成套技术开发应用”时,参与本项目研究的主要技术专家之一的机船公司副总工张建中介绍:“金属结构是水电站的重要组成部分,而压力管道是水电站金属结构的核心。随着超大型水电站的发展,对压力管道的强韧性和可焊性提出了极高的要求。‘超大型水电站用金属结构关键材料成套技术开发应用’就是要解决超大型水电站压力管道的高强、特厚钢及配套焊材技术问题。”

  简单地说,如果将水电站比喻成人体,压力钢管看作是水电站的“主动脉”,那么该项目就是为了增强了“主动脉”血管壁的强度和韧性,提高其输血功能。

  “超大型水电站用金属结构关键材料成套技术开发应用”在国内外首次开发了超大型水电站金属结构用高性能系列钢板、高强韧焊材以及配套高效焊接技术整套技术解决方案,形成了具有国际竞争力的全产业链创新技术集群,成功用于单机容量世界最大的水电机组和抽蓄机组金属结构制造。

两项技术发挥了什么作用?

  经过10余年研究,“重大工程结构安全服役的高韧性纤维混凝土制备与应用关键技术”成果成功应用到桥梁、隧道、港口、大坝等不同工程领域,包括上海吴淞军港、杭金衢高速公路新岭隧道、丹江口大坝、金沙江向家坝、大渡河大岗山、锦屏一级混凝土坝等工程项目,为我国重大工程混凝土结构的服役性能提升提供了关键材料和技术保障。

  以葛洲坝承建的锦屏一级水电站为例,该电站实行4.5米升层混凝土浇筑,相较于一般的3米混凝土升层来说,每仓混凝土方量增加了近2000立方米,其混凝土水化产生的热量显著增加,加大了温控的难度。而且温控作业人员要克服恶劣的施工环境进行人工测量,效果也会很差。在这种情况下,葛洲坝将智能温控系统引入到锦屏一级水电站,混凝土按照预设温度降低到规定温度,不仅无裂缝,还提高了施工质量,为该工程获得素有国际工程咨询领域“诺贝尔奖”之称的“菲迪克2018年工程项目杰出成就奖”做出了贡献,这是公司在水电工程建设管理领域再次获得世界认可。   

  智能温控系统还在大岗山水电站等重大工程中得到大面积应用,有效避免了人工操作带来的质量安全风险,生产效率显著提高。

  同时,丹江口大坝加高工程于2005—2011年应用新老混凝土结合界面密合剂及新老混凝土结合面新增人工键槽的锯割静裂成型方法成果,对保证施工进度和质量发挥了重要作用,工程竣工后库容扩大115亿立方米,为南水北调中线供水提供了重要的水源保障。

  “超大型水电站用金属结构关键材料成套技术开发应用”项目已经成功应该用到31项工程中,包括已投产单机容量最大的向家坝水电站、单机容量最大的抽水蓄能机组——仙居电站、巴基斯坦塔贝拉电站、非洲最大的吉布Ⅲ水电站等超大型水电工程。其中国内23个工程,总装机6774万千瓦,占“十一五”以来国内新增水电装机的50%以上。

  该项目开发的水电用钢系列产品稳居市场占有率第一,经济、社会效益显著,近三年新增产值逾百亿元,水电代替火电可节约标煤1.1亿吨/年,CO2减排2.87亿吨/年,为我国“西电东输”和“一带一路”国际能源合作做出了重要贡献。该成套技术也将带动海洋工程、能源装备、建筑等工程领域用材升级,推广应用前景广阔。

  张建中说,“超大型水电站用金属结构关键材料成套技术开发应用”为国内的白鹤滩水电站、绩溪水电站、观音岩水电站、苗尾水电站,“一带一路”上的巴基斯坦NJ水电站、埃塞俄比亚FAN水电站、柬埔寨达岱河水电站等一批有影响力的工程建设提供了技术支持。

  在此成果基础上,公司在抽水蓄能电站首次开展全位置自动化焊接技术研究探索,实现了洞内压力钢管焊接施工自动化,有效推动了“机械化换人、自动化减人”,提高了智能化水平和生产效率。