“能夠搭載科研人員下潛到大洋深處，祖國了不起，陜西科技了不起。”部分觀眾在陜西省慶祝中國共產(chǎn)黨成立100周年主題展現(xiàn)場，圍著寶鈦集團研制的“深海勇士”號鈦合金載人球殼模型感慨道。
從下潛深度4500米的“深海勇士”號到創(chuàng)造10909米中國載人深潛新紀錄的“奮斗者”號，寶鈦集團深海潛水器團隊研制的鈦合金載人球殼作為載人潛水器的核心部件，為科研人員提供了硬件保障和安全屏障。
“‘奮斗者’號鈦合金載人球殼研制成功，標(biāo)志著我國深海載人探測裝備實現(xiàn)了由‘并跑’向‘領(lǐng)跑’的歷史性跨越。”寶雞鈦業(yè)股份有限公司總經(jīng)理、團隊帶頭人賈栓孝說，“為實現(xiàn)海洋強國的戰(zhàn)略目標(biāo)，我們團隊將在海洋用鈦材料和裝備的研發(fā)上加大科技創(chuàng)新，力爭在艦船、深潛器、海洋資源開發(fā)等領(lǐng)域取得新的突破。”
“深海勇士”號　初試牛刀
為提高核心部件國產(chǎn)化水平，提升自主創(chuàng)新能力，國家提出研制“深海勇士”號載人潛水器。2010年，寶鈦集團深海潛水器團隊承接了載人球殼的研發(fā)任務(wù)。
“之前‘蛟龍’號搭載的載人球殼是從俄羅斯進口的，采用了瓜瓣成型方案，由多塊板材加頂蓋焊接而成，焊縫較多。”寶鈦股份新品開發(fā)處處長王永梅說，“為進一步提高載人球殼的安全可靠性，我們大膽提出了半球整體沖壓成型的方案，除孔座外，整個球殼只有一道焊縫。”
方案制定了，擺在項目團隊面前的是一個個技術(shù)難關(guān)：厚度達90毫米的超厚寬幅板材制備、鈦合金半球整體沖壓成型技術(shù)、大尺寸不間斷焊接、新型配套焊絲研制等，每一項都沒有經(jīng)驗可以借鑒，都需要科技創(chuàng)新。
瞄準(zhǔn)關(guān)鍵技術(shù)的突破，項目團隊集結(jié)了寶鈦集團的科研和工程技術(shù)骨干，包括熔鑄廠、鍛造廠、板帶廠、寬厚板公司、線材廠、寶色特種設(shè)備等單位的一線骨干嚴把各個關(guān)口，確保熔煉、鍛造、板材軋制、半球整體沖壓成型、焊接等質(zhì)量優(yōu)良。
“我們邊創(chuàng)新邊試驗。為實現(xiàn)一次技術(shù)突破，項目團隊往往要經(jīng)歷數(shù)十次甚至數(shù)百次的試驗創(chuàng)新、工藝方案調(diào)整，直至技術(shù)指標(biāo)完全合格。”王永梅說，“以兩個半球?qū)拥某嗟揽p焊接為例，其厚度大，且長度近7米不能間斷，焊接技術(shù)是一大難題。團隊進行了多輪多次的試驗和改進，才解決了這一難題。”
就這樣，經(jīng)過1000多個日夜的奮斗，寶鈦集團深海潛水器團隊攻克多個技術(shù)難關(guān)，完成了“深海勇士”號鈦合金載人球殼的研制。項目驗收時，驗收組專家和評價組院士一致認為：項目在鈦合金大厚度、大寬度和大重量鈦合金材料制備、半球整體成型、電子束焊接等方面具有重大技術(shù)突破和創(chuàng)新，形成了具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的相關(guān)技術(shù)，填補了多項國內(nèi)空白，整體技術(shù)達到國際先進水平。
之后，該載人球殼被應(yīng)用到“深海勇士”號上，實現(xiàn)了4534米的最大下潛深度。它的成功研制，大大提高了我國鈦合金制造的整體水平和科研能力，結(jié)束了我國深潛器載人球殼依賴進口的局面。目前，該載人球殼已隨“深海勇士”號完成了200余次下潛任務(wù)。今年5月，在搜救印尼海軍“南伽拉”號潛艇行動中，“深海勇士”號大顯身手，先后完成了13個潛次的勘測任務(wù)。
“奮斗者”號　挑戰(zhàn)極限
在“深海勇士”號之后，寶鈦集團深海潛水器團隊又承接了“奮斗者”號載人球殼的研制任務(wù)，向萬米深海進軍。
“‘奮斗者’號對載人球殼的承壓能力要求更高。水下每增加10米，相當(dāng)于增加1個大氣壓的壓力，按照1.1萬米的設(shè)計深度，這相當(dāng)于在1平方厘米的面積上產(chǎn)生1.1噸的壓力，就好比是成年人的指甲蓋上要承受一頭大象的重量。”寶鈦股份新品開發(fā)處高級工程師雒水會說。
為滿足設(shè)計要求，項目團隊反復(fù)測算，決定選用有一定預(yù)研基礎(chǔ)的高強度、高韌性新型鈦合金材料，但還需進一步優(yōu)化該鈦合金材料成分。“為了讓載人球殼的強度、韌性、塑性達到最佳匹配狀態(tài)，必須控制好板材的熱工藝參數(shù)，盡量讓不同部位、不同厚度的板材同時達到同一溫度。”雒水會告訴筆者，“為達到目標(biāo)溫度，需要通過升溫、斷電等手段進行人為干預(yù)，不間斷地進行監(jiān)控、評判、調(diào)整，團隊成員經(jīng)常工作20多個小時不休息。”
在“奮斗者”號鈦合金載人球殼的研制過程中，共使用了6塊12噸重的板材，熔煉、鍛造、軋制等都達到了裝備的生產(chǎn)極限，最終順利完成了載人球殼的加工。雒水會介紹，過去一個新型鈦合金板材的研制，一般不少于8年時間，而“奮斗者”號這個極具歷史挑戰(zhàn)性的任務(wù)從材料研制到完成球殼制造，僅僅用了4年。
2019年，寶鈦制造的“奮斗者”號鈦合金載人球殼通過驗收，成為目前世界上最大、搭載人數(shù)最多的潛水器載人球殼。自2020年10月10日起，“奮斗者”號赴馬里亞納海溝開展萬米海試，成功完成13次下潛，其中8次突破萬米，11月10日8時12分，“奮斗者”號創(chuàng)造了10909米的中國載人深潛新紀錄，標(biāo)志著我國在大深度載人深潛領(lǐng)域達到世界領(lǐng)先水平。
瞄準(zhǔn)深海裝備　持續(xù)創(chuàng)新
“從4500米到10909米，6000多米的跨度，標(biāo)志著企業(yè)以科技創(chuàng)新為引領(lǐng)實現(xiàn)了高質(zhì)量發(fā)展。同時，我們也打造了一支多學(xué)科交叉融合的高層次研發(fā)團隊。”王永梅說。
截至今年6月，寶鈦集團深海潛水器團隊共申請國家發(fā)明專利及實用新型專利14項，制定相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)5項；獲得省部級特等獎1項、一等獎6項。除此之外，C919大飛機、CZ-5大推力運載火箭等，都使用了該團隊研制生產(chǎn)的鈦及鈦合金等關(guān)鍵性稀有金屬材料。
“鈦合金具有高比強、耐高溫、耐海水腐蝕性和焊接性好等特性，被廣泛用于研制生產(chǎn)深海、深空、航空等高端產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域裝備的核心部件。”王永梅說。“一代材料，一代裝備”，大力發(fā)展海洋用鈦是實現(xiàn)海洋強國戰(zhàn)略目標(biāo)最有效的途徑之一。
“近年來，我們團隊一直致力于海洋用鈦的研發(fā)工作，實現(xiàn)了多個產(chǎn)品的新突破，下潛深度6000米的產(chǎn)品能夠覆蓋98%以上的海域。我們的6000米級載人潛水器用鈦合金載人球艙研制已取得了重要突破，實現(xiàn)了企業(yè)在載人深潛器用鈦合金載人艙研制的譜系化發(fā)展。”王永梅說。
近5年，代表我國最尖端技術(shù)水平的海洋工程裝備核心鈦合金部件，無一例外均由寶鈦集團深海潛水器團隊研制。“建造深海裝備是人類認識、保護、開發(fā)海洋的必然選擇之一，建設(shè)深度在1000米左右的裝備用耐壓艙體，技術(shù)上已經(jīng)比較成熟，我們將在降低成本、提供效率等方面加強科技攻關(guān)。”王永梅告訴筆者。
“習(xí)近平總書記在慶祝中國共產(chǎn)黨成立100周年大會上指出，要推動高質(zhì)量發(fā)展，推進科技自立自強。作為科技工作者，我們將在海洋用鈦材料和裝備研發(fā)上繼續(xù)做好科技創(chuàng)新，加快科技成果轉(zhuǎn)化，為建設(shè)海洋強國貢獻陜西科技力量。”賈栓孝說。