上海百若試驗儀器有限公司是國內(nèi)技術(shù)領(lǐng)先的材料試驗設(shè)備和材料試驗方案的專業(yè)制造商和服務(wù)商。日前，記者有幸采訪了百若應(yīng)力腐蝕試驗機(jī)研發(fā)團(tuán)隊，聽他們講述應(yīng)力腐蝕試驗機(jī)國產(chǎn)化過程中的那些酸甜苦辣……

應(yīng)力腐蝕試驗機(jī)國產(chǎn)化迫在眉睫

    2011 年11 月6 日23 時55 分許，吉林松原石油化工股份有限公司脫乙烷塔頂回流罐突然發(fā)生爆炸，導(dǎo)致4 人死亡、1 人重傷、6 人輕傷，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)869 萬元。事故調(diào)查發(fā)現(xiàn)：該設(shè)備無有效脫硫手段，H2S 嚴(yán)重超標(biāo)，罐體發(fā)生H2S 應(yīng)力腐蝕（氫脆和氫致開裂），導(dǎo)致災(zāi)難的發(fā)生。“11?6”事故僅僅是應(yīng)力腐蝕所導(dǎo)致的眾多事故中的一起。研究應(yīng)力腐蝕開裂對確保安全生產(chǎn)、提高生產(chǎn)效率有著重要意義。

    百若研發(fā)工程師張小康向記者介紹：在腐蝕性介質(zhì)環(huán)境下的金屬材料由于應(yīng)力和腐蝕的聯(lián)合作用極易發(fā)生破壞，且破壞之前沒有大的塑性變形，是一種滯后的低應(yīng)力脆性破壞。通常，應(yīng)力腐蝕裂紋的擴(kuò)展速率比均勻腐蝕要快106 倍，其結(jié)果是材料在遠(yuǎn)低于常規(guī)壽命時失效，導(dǎo)致如“11?6”這種無先兆的災(zāi)難性事故，尤其是在石油化工、核電等行業(yè)。而長期以來，各大高校、科研院所以及工礦企業(yè)的實驗室多依賴進(jìn)口試驗機(jī)進(jìn)行應(yīng)力腐蝕方面的研究。然而，進(jìn)口設(shè)備存在成本高、設(shè)備及軟件針對性不強(qiáng)、設(shè)備操作培訓(xùn)不便、設(shè)備維護(hù)不夠快捷等方面的問題，給各大實驗室?guī)砹瞬恍〉睦_。加上近年來，我國材料應(yīng)力腐蝕研究的需求迅速發(fā)展，但進(jìn)口設(shè)備的不足對這一研究的發(fā)展造成了很大的局限性。因此，應(yīng)力腐蝕試驗機(jī)的國產(chǎn)化開發(fā)迫在眉睫。

上海百若試驗儀器有限公司

應(yīng)力腐蝕試驗機(jī)開發(fā)的第一個里程碑

    百若研發(fā)總工程師趙又杰（后簡稱“趙工”）介紹，在2011 年“11?6”事故發(fā)生的幾個月之前，上海百若試驗儀器有限公司已經(jīng)同上海交通大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院展開了應(yīng)力腐蝕試驗機(jī)國產(chǎn)化的研究及合作。當(dāng)時，百若找到了上海交大核科學(xué)與工程學(xué)院的973 項目的子項目之一的負(fù)責(zé)人，老師表達(dá)了現(xiàn)有進(jìn)口應(yīng)力腐蝕試驗設(shè)備老舊、針對性差，不能滿足科研研究的現(xiàn)狀，并提出合作開發(fā)更貼近國內(nèi)研究現(xiàn)狀的應(yīng)力腐蝕試驗機(jī)。百若也敏感地注意到了應(yīng)力腐蝕試驗機(jī)在科研和生產(chǎn)制造中潛在巨大需求和填補(bǔ)國內(nèi)空白的重大意義。于是，一支數(shù)十人組成的強(qiáng)大研發(fā)隊伍就此建立，對應(yīng)力腐蝕試驗機(jī)的研發(fā)進(jìn)行攻關(guān)。

    談及應(yīng)力腐蝕試驗機(jī)研發(fā)攻關(guān)的關(guān)鍵問題，趙工著重講了兩點：“一是如何實現(xiàn)一個符合試驗標(biāo)準(zhǔn)要求的穩(wěn)定的加載系統(tǒng)，二是如何進(jìn)行軟件功能優(yōu)化及擴(kuò)展。”他們調(diào)研了很多進(jìn)口產(chǎn)品，發(fā)現(xiàn)當(dāng)時的國內(nèi)市場，沒有任何一個現(xiàn)成產(chǎn)品能實現(xiàn)加載系統(tǒng)的要求；而在進(jìn)口設(shè)備的軟件控制和結(jié)果輸出表達(dá)并不盡如人意的背景下，要實現(xiàn)試驗過程的簡潔人機(jī)交互控制和試驗結(jié)果的優(yōu)化輸出，并要求軟件同時有強(qiáng)大的可擴(kuò)展性看起來簡直就是“不可能完成的任務(wù)”。

    從無到有的創(chuàng)造從來都不是一件容易的事。雖然設(shè)備開發(fā)初期有理論支持，也有試驗標(biāo)準(zhǔn)作為參考，也一定程度上借鑒了進(jìn)口設(shè)備，但是對于不能拆裝的設(shè)備，從外觀上去推測、揣摩其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及如何實現(xiàn)試驗標(biāo)準(zhǔn)要求的功能并不是一項簡單的工作，更何況百若還打算走一條不同于進(jìn)口設(shè)備的創(chuàng)新之路。趙工自豪地說：“我們摒棄了進(jìn)口設(shè)備的安裝和配置方式，將試驗機(jī)作模塊化處理，并將加載單元作為一個通用獨(dú)立單元輸出載荷，這一獨(dú)立加載單元如今已經(jīng)申請到了國家發(fā)明專利，并成為了一款獨(dú)立產(chǎn)品；而我們自主研發(fā)的試驗軟件系統(tǒng)也成功實現(xiàn)了對試驗結(jié)果的定性和定量表達(dá)，且其操作簡易性、試驗過程控制的準(zhǔn)確性、長期可持續(xù)性、試驗中斷后的可恢復(fù)性及其豐富的可擴(kuò)展性，受到了用戶的一致好評，如今也已經(jīng)成為了一款獨(dú)立產(chǎn)品推向了市場。”說到他們自主研發(fā)的試驗軟件系統(tǒng)——DCPD測量系統(tǒng)，趙工為記者講述了一個小故事：

    DCPD 測量系統(tǒng)的擴(kuò)展在軟件上存在很大困難，DCPD 試驗周期長，實驗數(shù)據(jù)量大，如何采集、選用數(shù)據(jù)并盡可能真實的反映裂紋萌生和擴(kuò)展是一個嚴(yán)峻的課題，是對軟件工程師的極大考驗。趙工說：“那段時間，每一次開會，我們的研發(fā)部部長軟件工程師邵強(qiáng)身上總是帶著濃濃的煙草味道。我們也曾建議過他少抽香煙保重身體，但他總是嘻嘻一笑，說香煙是他靈感的來源，缺了它這個軟件怕是不能成功的。殊不知他常常挑燈夜戰(zhàn)，抽煙是他唯一的提神方法。”于是就在這煙霧繚繞中，一種新的數(shù)據(jù)選用方法誕生，有效地解決了數(shù)據(jù)選用的這一難題。

    關(guān)鍵問題解決之后，兩臺應(yīng)力腐蝕試驗機(jī)（ 一臺單軸拉伸、一臺四軸拉伸試驗機(jī)） 就投入生產(chǎn)并調(diào)試，并于2011 年7 月成功的應(yīng)用到上海交通大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院的實驗室中，完成了百若應(yīng)力腐蝕試驗機(jī)開發(fā)的第一個里程碑。自此之后，百若研發(fā)團(tuán)隊針對實際應(yīng)用中反饋回來的問題展開了討論并提出了有效的解決方案，如：由于密封不好造成的抽真空/ 除氧不徹底可以通過金屬結(jié)構(gòu)壓力密封加以改善，并嘗試使用石墨墊進(jìn)行密封。隨著各個細(xì)節(jié)的不斷完善，該設(shè)備逐漸成為一款成熟的設(shè)備走向市場。

定制型應(yīng)力腐蝕試驗機(jī)開發(fā)的第二個里程碑

    經(jīng)過數(shù)年的發(fā)展，百若研發(fā)的應(yīng)力腐蝕試驗機(jī)已經(jīng)成為了行業(yè)內(nèi)的一個代表性產(chǎn)品，產(chǎn)品的試驗過程穩(wěn)定性良好，可適應(yīng)環(huán)境的復(fù)雜性，且試驗數(shù)據(jù)可靠。 百若研發(fā)工程師張小康介紹，就目前的客戶而言，應(yīng)力腐蝕試驗機(jī)所應(yīng)用的行業(yè)，對試驗環(huán)境要求多種多樣，涵蓋了高溫（ 可高達(dá)650℃左右）、高壓（ 可高達(dá)30Mpa）、復(fù)雜腐蝕環(huán)境（ 如超純水、超臨界水、鉛鉍、熔鹽、鹽霧、H2S、海水）等多種情況。而這，正是百若不同于其他競爭對手的特色，也最貼合科研前沿的要求。

    但是，對這些極端或復(fù)雜環(huán)境的應(yīng)力腐蝕試驗機(jī)的設(shè)計制造來說，每一個新的產(chǎn)品都意味著一個新的挑戰(zhàn)。趙工說：“這樣的挑戰(zhàn)，在這五六年的時間內(nèi)不知多少，每一臺設(shè)備的背后，都是一個個酸甜苦辣的故事。這其中，最值得講述的大約就是與中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院和中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究院的合作了。”

    中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院在百若訂購的鉛鉍環(huán)境應(yīng)力腐蝕試驗機(jī)，可以說是百若應(yīng)力腐蝕試驗機(jī)研發(fā)之路上的第二個里程碑式的標(biāo)志。百若的客戶群體也因此擴(kuò)展到了中國最頂尖的科研單位，正式進(jìn)入了核科學(xué)相關(guān)領(lǐng)域。趙工說：“核科學(xué)領(lǐng)域材料的應(yīng)力腐蝕研究，對材料試驗環(huán)境的極端要求，對試驗機(jī)的研發(fā)來說是相當(dāng)苛刻的。作為科研前沿的核科學(xué)材料與技術(shù)，我們研發(fā)團(tuán)隊的大多數(shù)人員都未曾接觸過。好在我們的客戶在給予我們充分信任的同時，也積極地為我們提供一切便利。合作中我們曾經(jīng)笑稱，這倒像是共建了一個課題組。而這種形式的合作在后來也基本成為了定制型應(yīng)力腐蝕試驗機(jī)開發(fā)的常態(tài)。對我們來說，客戶有時候不僅僅是客戶，也可以是并肩作戰(zhàn)的伙伴。”

西安科技大學(xué)到百若進(jìn)行產(chǎn)品考察驗收

    與中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究院合作開發(fā)的這一臺設(shè)備，試驗條件更為復(fù)雜，要求進(jìn)行的是熔鹽環(huán)境下材料應(yīng)力腐蝕情況的研究。而熔鹽的特殊性在于其熔點高、硬度高、熔化前后體積變化大、對一般材料腐蝕性大。熔鹽的這些特點幾乎為整個試驗機(jī)設(shè)備開發(fā)的每一個關(guān)鍵問題都設(shè)置了障礙。任何一個問題不解決都可能意味著這一試驗機(jī)無法實現(xiàn)。趙工介紹，這一次大約也終于證實了熔鹽環(huán)境的營造和熔鹽環(huán)境內(nèi)的試驗在國際上仍然是未完全攻克的難題，第一次試驗之后他們也遇到了麻煩。試驗后試樣及夾具上殘留的熔鹽，由于其本身的硬度與強(qiáng)度都非常高，將試樣與夾具緊緊粘合在一起，僅能通過長期浸泡的方式加以去除。為解決此問題，他們不斷地提出假設(shè)，建立模型，進(jìn)行論證，推翻假設(shè)，前后提出的方案不下于5 個，并通過應(yīng)用物理所與澳大利亞類似項目研究的團(tuán)隊交流溝通，最終確定了可行的方案。他自豪地說：“我們創(chuàng)造性地使用了試驗釜與環(huán)境釜分開的方案，讓環(huán)境釜用于熔化熔鹽，試驗釜僅用于在環(huán)境中進(jìn)行試驗。通過兩個釜中的保護(hù)氣體壓力調(diào)節(jié)實現(xiàn)熔化后的熔鹽在兩個釜之間的流動，一次性解決了溫度控制和確定試樣浸沒位置的兩個問題。而對于熔鹽硬度高的問題，這一方案的使用也大大降低了破碎熔鹽顆粒大小的要求，減輕了試驗操作人員的工作量。而容器材料的問題，鑒于我們的合作對象豐富有資源和雄厚實力，由對方提供了一種自主研發(fā)的材料用于所有有高耐腐蝕性要求的部件。”

    這些簡短的故事只是多年來應(yīng)力腐蝕試驗機(jī)研發(fā)過程中的許許多多故事的縮影，趙工說：“對我們來說，每一次的挑戰(zhàn)都是一次成長，每一次付出收獲的都是喜悅。從最開始被否定，被認(rèn)為‘不可能’，到如今我們的應(yīng)力腐蝕試驗機(jī)已經(jīng)成為了一個成熟產(chǎn)品，我們用努力證明了自己。

追求卓越 最大程度滿足客戶需求

    現(xiàn)在，百若不再滿足于僅根據(jù)特定用戶需求開發(fā)定制產(chǎn)品，更是要為廣大的客戶提供一個完整的解決方案。循環(huán)水化學(xué)系統(tǒng)，為應(yīng)力腐蝕試驗提供各種理化性能要求的水環(huán)境（ 如PH 值、電導(dǎo)率、含氧量等） 的產(chǎn)品就是在這一目標(biāo)下誕生的又一個廣受歡迎的新產(chǎn)品。而最近，應(yīng)力腐蝕試驗設(shè)備大家庭又增添了新的成員“應(yīng)力環(huán)測試系統(tǒng)”。

    除了應(yīng)力腐蝕試驗機(jī)之外，百若還為客戶提供多種試驗設(shè)備以滿足客戶需求。百若董事長孫富榮說：“對我們來說，創(chuàng)新的路沒有終點。我們將繼續(xù)秉持這種‘海納百川’的精神，取國內(nèi)外眾家之長，為客戶提供一流的試驗設(shè)備，為國內(nèi)試驗機(jī)行業(yè)的創(chuàng)新添磚加瓦。”