载人舱球壳是潜水器的最重要构件,它的设计和制作质量是潜水器性能和机组人员安全的重要保证。钛合金不仅具有比强度高,在海水中能耐局部和均匀腐蚀,是制作深海耐压球体的极佳材料。因此,设计制作钛合金耐压载人球体是研制潜水器的关键研究内容。
目前,世界上几个海洋大国在载人球制作的方法上各有不同,主要有以日、美、法等发达国家为典型的半球整体冲压成型,和以俄罗斯为代表的瓜瓣拼焊成型两种方法。从安全性和提高载人球的结构效益的角度考虑,载人球壳在深海时要承受很大的海水压力,焊缝区可靠性低于母材,因此,进行质量评估,减少焊缝提高球壳的整体性能,对保证潜水器的安全可靠具有重要意义。
在设计理念上,宝钛集团经过大量论证,先后大胆提出半球整体成型与电子束焊接的工艺技术方案,采用两个钛合金半球合拢而成,在成型、加工制造、焊接技术等多方面都采用当今世界先进技术,显著提高载人球壳的安全可靠性,超越蛟龙号俄制瓜瓣拼焊成型载人球壳。
深海潜水器载人舱钛合金耐压球壳是制约我国载人潜水器自主开发的瓶颈技术之一。公司通过科技创新,突破载人舱球壳制造关键技术瓶颈,先后掌握了宽幅钛合金厚板研制、钛合金半球整体成型技术研究、钛合金焊丝研制、窄间隙焊接工艺研究、球形舱的制作、电子束焊接工艺研究、球体变形控制及退火工艺等多项具有独立的自主知识产权的核心技术,将我国载人潜水工程的技术实力推向一个更高的水平,为后续更大深度潜水器的发展奠定基础。
在球壳研制过程中,项目组组长、宝钛股份总经理贾栓孝、副总经理王韦琪等党员领导干部发挥了关键作用。他们科学决策,创造性地、大胆提出半球整体成型及电子束焊接工艺等国际领先技术方案,得到国家科技部及专家认可,使公司成功争取到载人球壳项目,并额外争取到科技部为公司单独立项500万元经费的电子束焊接项目。
该项目组建了公司内部研制团队,以党员干部为核心,发挥宝钛集团整体优势,开展项目研制大协作,集合国内焊接、机加、成型等各行业装备、技术优势,实现“大兵团”作战。积极寻求国家科技部、项目总体设计单位、项目专家组等支持,推动项目研制及关键难点攻关。贾栓孝等党员领导干部带领项目组,边创新边试验,在项目研制各关键节点,为确保项目研制任务及进度,在现场度过多个不眠之夜。
在这个项目研制团队中,课题组副组长王韦琪在现场一线,研究关键技术的突破;高级工程师张永强全身心地做好项目协调、内外联络工作;宽厚板公司副经理容耀、高级工程师庞洪在板材轧制的工艺及质量控制中,“蹲”在现场,严格把关,确保不出差错;高级工程师王剑虹、苑晓刚在后期球壳的加工焊接这个关键工序中,同技师们打成一片,严格把握工序过程,使焊接过程不出一丝纰漏;教授级高工王永梅在项目管理、检验等环节积极与专家、外部单位协调。公司熔铸厂、锻造厂、板带厂及宽厚板公司、线材厂、宝色特种设备等单位积极协同,做好各自工序研制。众人的智慧,团队的力量,使项目研制得以顺利进行。
在贾栓孝组长带领下,经过几年的攻关,2015年宝钛完成载人球壳研制工作。研制的钛合金载人球壳,球体单重超过4吨,壁厚达53毫米,内径达到2.1米,是目前国内最大的全钛合金构件。经检测,两个球壳各项性能指标均达到设计要求,真球度控制在1毫米(设计要求4毫米),在真球度、残余应力等多方面领先竞争对手,最终经专家评审各项技术最先进的电子束球壳获评最优。
项目的研制成功,填补了我国钛及钛合金大型装备制造领域中的诸多技术空白,标志着我国深海潜水器载人舱制造技术步入国际先进行列,结束了载人舱球壳依赖进口的被动局面,也对于提升我国钛合金等新材料研制、先进装备制造工艺技术、海洋开发等领域进步具有重要推动意义,为后续宝钛集团争取全海深载人深潜器、深海空间站、新一代舰船等国家重点及重大项目创造良好的基础和条件。
发扬工匠精神 努力制造精品
李克强总理在2016年《政府工作报告》中首提“工匠精神”一词,提出培育和弘扬精益求精的工匠精神,引导企业树立质量为先、信誉至上的经营理念。宝钛的科技工作者们在研制深潜器载人球壳的过程中,也遵从了这一理念,发扬了工匠精神,精益求精、一丝不苟、耐心执着、专业敬业。
真空熔炼专业国家高级技师、陕西省首席技师、全国技术能手、现任宝钛集团熔铸厂熔炼车间党支部书记王雁河就是践行“工匠精神”的代表。为了熔铸出高品质的钛合金铸锭,达到钛合金球壳的研制要求,王雁河接到熔铸任务后,首先召集带班长对任务进行分解,从一次电极的检查,坩埚、炉室、电极杆以及辅助电极的清理,设备的运行状态,一次锭的清理到成品完成,每一步骤的注意事项,工模具的使用情况都进行了具体分析和安排,确保了生产中过程控制符合工艺要求。王雁河带领班组同志不怕脏、不怕累,坚持用最高的清理标准进行生产,保证每一炉的坩埚、炉室、电极杆和辅助电极都达到显露各部位材质本色。在过程控制中,王雁河严格督促操作工认真执行工艺规程,为了保证氧含量达标,对真空度、漏气率和冷却时间三个参数进行严格控制,从而确保了铸锭氧含量及质量满足后续生产的需要。