获奖项目名称：

优特钢中夹杂物诱发局部腐蚀的量化评价及关键控制技术集成创新

第一完成单位：

贵州大学

项目联系人：

王林珠

联系人电话：

15286070559

联系人邮箱：

lzwang@gzu.edu.cn

项目简介：

  在“双碳”和高端制造强国战略的推动下，优特钢在桥梁、能源、交通等重大基础设施中的需求日益增长，其洁净度和耐蚀性能成为保障装备安全服役和工程长期稳定的关键。然而，现有研究大多停留在定性描述上，缺乏跨钢种、跨工艺批次的量化规律与统一评价标准，制约了高性能优特钢的规模化应用与产业升级。本项目面向这一国家重大需求，针对优特钢中非金属夹杂物诱发局部腐蚀的科学难题，首次引入可解释机器学习与多源实验验证相结合的方法，系统揭示了夹杂物尺寸、形貌、模量及钢中氧含量对腐蚀的定量影响规律，并形成了可在工业实践中直接应用的夹杂物调控集成创新技术。研究成果应用于油田装备用钢这一极端腐蚀环境下的典型代表，及球墨管、汽车底盘装备用钢等，实现了材料性能的整体优化，具有显著的意义与应用前景。
  本项目聚焦夹杂物诱发腐蚀的微观机制与工程调控难题，提出并实现了以下四方面系统性创新：(1)基于可解释机器学习揭示了夹杂物尺寸、形貌特征与模量对局部腐蚀的影响规律，建立了量化评价体系，明确了夹杂物平均面积< 5 µm2、直径1-3 µm区间时，腐蚀敏感性显著降低。同时揭示了球形度高、边界光滑的夹杂物更有利于抑制腐蚀扩展。(2)系统建立了钢中氧含量和夹杂物数量密度与电化学性能的对应关系，形成了钢包高洁净吹氩制度，证明当氧含量低于在20 ppm时，自腐蚀电位上移50-120 mV，极化电阻提高30-50%，耐蚀性能显著改善。形成了钢包软吹制度，提高钢中氧含量控制的稳定性；(3)开发了基于低碱度稀土精炼渣体系的夹杂物改性工艺，同步攻克高洁净度与高耐蚀性的技术难题，开发并应用的精炼渣，使夹杂物弹性模量降低50%以上，脱氧率和脱硫率分别提高了33.93%和45.95%，夹杂物改性效果接近99%，产品抗拉强度超1240 MPa；(4)提出了Ce/Y/Zr微合金化夹杂物调控技术，实现耐蚀性与力学性能的协同优化，揭示了夹杂物由易蚀相向稳定相转变的规律，提出耐蚀性与力学性能协同优化的控制技术,实现了工艺与质量控制规范的工业化应用与标准化推广。
  该项目由贵州大学牵头联合北京科技大学、东北大学、首钢水城钢铁集团以及芜湖新兴铸管共同完成，成果已在多家企业完成规模化应用，形成了可复制的夹杂物调控集成创新技术。部分产品供货于贵州钢绳，开发的高强耐蚀钢丝已成功应用于“南海奋进号”FPSO系泊缆，打破国外垄断，并广泛应用于花江峡谷大桥、坝陵河大桥等重大基础设施建设。芜湖新兴铸管基于本技术生产的高洁净度、高耐蚀球墨管、油管和管线钢以及汽车底盘装备用钢，应用于市政水利、海水淡化、油田开采和新能源汽车领域。项目累计新增销售收入8.2亿元，新增利税0.81亿元。