获奖项目名称：

基于亚稳态金属复合结构的长寿命低漏损供水管道系统关键技术及应用

第一完成单位：

南京工业大学

项目联系人：

刘文娟

联系人电话：

18351815439

联系人邮箱：

liuwenjuan@njtech.edu.cn

项目简介：

2.1 项目研究的目的意义
  市政管网输水管道系统作为城市基础设施的“生命线”，其选材与维护直接关乎供水安全与水资源利用效率。双金属复合管通常以“高强度基层金属”提供结构支撑，以“高耐蚀覆层金属”如食品级不锈钢304/316L直接接触水，通过冶金复合或机械复合实现两者的紧密结合，完美规避了普通钢塑管的局限性，同时满足输水管道“安全、耐用、高强度、易维护”的核心需求，已成为目前理想的输水管道。面对我国人均水资源量紧张及市政管网平均漏损率达15.7%的严峻挑战，本项目针对传统碳钢、铸铁及高分子输水管道在腐蚀防护、寿命与经济性上存在的固有缺陷，创新性开发基于亚稳态金属复合结构的长寿命、低漏损输水管道，阐明了元素取代和工艺参数对亚稳态金属力学性能和耐蚀性能的影响机制，实现了基于亚稳态金属涂层的复合管制备，成功应用于多个输水工程关键节点管道，其应用前景可覆盖市政、工业及新兴领域。
2.2 主要技术创新点
  本项目采用“耐蚀亚稳态金属功能层+碳钢基管”的复合结构，突破了传统输水管道的“耐蚀性-经济性-寿命”三者难以兼顾的难题，为基础设施升级提供了创新性的解决方案。主要创新点为：
  1. 亚稳态金属攻克耐蚀难题；通过Mo、Ti、Ta等元素取代Fe、Cu、Ni拓宽了亚稳态金属的钝化区间，采用等温退火和表面处理工艺提升了亚稳态金属的强度、韧性和耐蚀性。
  2. 研发了“耐蚀亚稳态金属功能层+碳钢基管”的复合结构，制备了亚稳态金属涂层复合管，涂层抗压强度≥600MPa，冶金结合强度≥400MPa，复合管在3.5% NaCl溶液中腐蚀速率≤0.05 mm/a（仅为304不锈钢的1/10），全生命周期成本下降40%，实现了“耐蚀性与经济性”的平衡。
2.3成果产生的价值
  本项目通过对亚稳态金属力学性能和耐蚀行为影响规律的研究，构建了“亚稳态金属功能层+碳钢基管”的复合结构体系，制备了亚稳态金属涂层复合管，授权发明专利7项，实用新型专利3项、软件著作权2项，发表学术论文13篇。
  本项目直接经济效益主要为复合管的销售收入，2024年新增销售收入1.64亿元，直接经济效益1600万元，维修费用降低400万元。项目研究成果适用于医院、学校、食品、制药等对水质有严苛要求的关键节点，并可向工业循环水、污水处理等领域拓展，为提升国家水安全基础设施的耐久性与可靠性提供了坚实的科技支撑。