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2024-KJ-1-015异质材料及其焊接接头腐蚀评估关键技术开发及工程应用
日期:2025年01月06日    来源: 中国腐蚀与防护学会     分享:
获奖项目编号:2024-KJ-1-015
获奖项目名称:异质材料及其焊接接头腐蚀评估关键技术开发及工程应用
第一完成单位:鞍钢股份有限公司
项目联系人:于洋
联系人电话:15004120592
联系人邮箱:yuyang09@ansteel.com.cn
项目简介:

  高耐蚀、高强度的高性能复合材料以及不同强度与厚度的异质材料连接被广泛应用于海洋、桥梁、核电、容器等重大工程领域。然而,极端的使役环境使得这些核心材料与结构在使役过程中面临复杂多变的腐蚀危害,大大增加了材料与结构使役过程的腐蚀评价难度。当前待攻克的关键核心问题有三类:复合材料连接难度大、腐蚀评价体系不健全;异质材料焊接困难且焊接参数与接头腐蚀性能之间的映射关系不明晰;结构局部损伤修复后的使役腐蚀性能预测不准确。
针对上述问题,鞍钢股份有限公司联合多家高校、用户,历时7年,发挥各自专长,通过“基础研究+焊接工艺+腐蚀评价”几个层次开展攻关工作,实现异质材料及其焊接接头腐蚀评估关键技术开发及工程应用,从应用出发,推动并支撑材料高质量发展。创新成果如下:
  (1)突破了传统单一环境因素研究的局限,阐明了环境因素、合金元素协同作用等对材料耐蚀性能的影响机理,形成了海洋环境用材料及配套焊接工艺和防护设计准则,填补了复合材料结合界面微区腐蚀性能难以精准评价的空白。
  (2)打破钛钢复合板传统焊接方式,克服钛与钢无法直接连接的现状,实现了焊接材料—焊接工艺—结构装备—使役评价多维协同,解决了钛钢复合板无法承载动载荷的关键难题。
  (3)创新性地提出了通过提高线能量增强焊缝区耐蚀性的理论,从微观角度揭示了异质材料焊接接头的腐蚀行为和机制,探明了焊接材料及工艺对异质材料焊接接头腐蚀行为的影响,助力用户材料选择和防护方案设计。
  (4)构建了自适应系统协调联动的窄间隙焊接智能装备,建立了熔滴过渡双模式协调联动机制,制定了超大厚度异质材料窄间隙焊接缺陷消除技术与耐蚀性能提升工艺。
  (5)研发了具有超低热输入的非转移弧等离子体增材修复新技术,实现了修复样件基体热影响区尺寸显著抑制,突破了传统修复工艺大热输入对基体性能影响的关键难题,并在此基础上,建立了增材修复构件专用综合评价体系,实现了损伤原位修复快速评价。
  本项目获授权专利15件(发明专利13件),软件著作权2项,发表论文16篇(检索类11篇),企业标准2项。本项目研发的钛钢复合板大弯曲度焊接工艺实现桥梁领域首次应用;形成了适用于海洋环境的耐蚀钢及配套焊接工艺和防护设计准则;异种材料窄间隙焊接技术向大连船舶、中集等五家用户实现技术输出,该技术提升焊接效率20倍,焊接成本下降20%-70%;异质材料焊接接头在实际复杂环境腐蚀行为模拟,实现异质材料与工艺最优推荐,助力鞍钢钢铁材料实现供货80余万吨,创效1.6亿元,同时为用户节约成本上亿元。
  项目异质复合材料腐蚀评价技术经中国科学技术交流中心组织验收通过;焊接技术经中国钢铁工业协会科技成果鉴定,项目整体技术达到了国际领先水平。综合该项目成果经济社会效益显著,推广应用前景广阔。


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