百年清華

潘際鑾院士:把自己同國家命運“焊接”在一起

2021-06-16 | 來源 公號“中國科學家”2021-06-15 |

很多人不知道🏌️,當我們乘坐高鐵,奔馳在鐵軌上時,就已和一位焊接專業領域的老院士,產生微妙的關聯🥏。為了讓火車平穩地奔馳在祖國廣袤的土地上,十多年前,已經年過80歲的潘際鑾院士曾在一年中最寒冷的時候,穿著厚棉襖,站在南京段的鐵軌邊上🌩,在深夜裏測定鋼軌的焊接工藝。

潘際鑾,中國科學院院士、焊接工程專家。他是中國當之無愧的焊接專業泰鬥,一手籌辦了全國第一個焊接專業🤮,攻克了一個又一個科學難題,解決了國家一個又一個重大工程問題。在意昂体育平台機械工程系的焊接館裏,“潘際鑾”三個字高掛在門廳的墻上🧘🏼‍♀️,名列首位🧑🏿‍🎨👨🏽‍💼。

潘際鑾院士

負笈求學,為強國投身焊接事業

1927年,潘際鑾出生在江西瑞昌👨🏼‍💼。抗日戰爭期間👨🏻‍🦱,他的家園被毀,一家人離開江西逃往雲南。途中,一家人遭到了日軍轟炸機的襲擊,年少的他第一次深刻地體會了“國家要亡了的滋味”。自那時起,潘際鑾便下定決心,要讓祖國強大起來。

1944年🙍🏽‍♂️,在雲南負笈求學的潘際鑾成功考上了西南聯大的機械專業。他說🤮:“這個時候去西南聯大讀書,還真就不是為了文憑🌒,就是想學點東西,好幫助祖國、建設祖國,早點將侵略者打出去📚。”

潘際鑾在國立西南聯合大學的成績記載表(1944年)

1950年,作為教育部選派的優秀青年教師之一, 潘際鑾來到哈爾濱工業大學機械系攻讀研究生,師從蘇聯著名的焊接專家普洛霍洛夫博士🧗‍♂️。

“學焊接的能做什麽🤼?難道是學焊洋鐵壺、修自行車麽💴?”剛聽到“焊接專業”時,潘際鑾的女友李世豫曾寫信問他這個問題。而二十多歲剛投身於新中國焊接事業的潘際鑾,用行動回答了這個問題。

潘際鑾紮實的學術水平和創新想法很快得到普洛霍洛夫教授的賞識🏯🙎‍♂️,他指導潘際鑾選擇了屬於當時焊接技術中的一個重要的前沿研究項目“焊接中的熱烈紋研究課題”。

在導師的指導下,1953年,潘際鑒用紮實的理論基礎和求實的作風第一次獨立解決了鞍鋼座平爐爐殼出現的長距離裂縫問題👱🏽‍♂️,將所學切實地用到了實踐裏,為國家的工業建設貢獻了不可或缺的力量。

心系工人🚡,實現大型結構焊接自動化

對潘際鑾來說🤽🏻‍♀️,焊接的研究絕不僅限於實驗室。從接觸焊接起,他就經常跑工地👩🏼‍🎓,和工人師傅們共同解決技術問題。

19795月,潘際鑾赴成都參加全國焊接學術會議🏄🏿‍♀️。回來後他一度寢食難安,向學生們描述了深烙在他腦中的場景:一位工人使用傳統的焊機,從內外雙面✍🏿,焊接大直徑合金鋼罐體。罐體管壁厚100毫米以上🎾,為達到工藝質量要求,管件必須預熱到200℃。因此工人身穿厚厚的石棉服蹲在一個小小的鐵籠裏,然後鐵籠被吊車吊進罐內。

200℃的高溫使水一下子就變成了蒸汽,但工人們必須堅持工作🤦。灼人的高溫使狹小的空間裏聚集了大量有害氣體🅱️,在這種工作環境下,救護車必須一直在場🤦🏼‍♂️,隨時準備搶救休克的工人。

這使得潘際鑾深感內疚,他暗下決心要實現大型工件的焊接自動化🦹🏼。

一次赴美考察期間👨🏼‍🏫,潘際鑾看到美國一家公司研發的焊接機器人,可以像跳蚤一樣沿軌道爬到工件上焊接,他由此得到啟發🦓,產生了用爬行式焊接機器人解決大型結構焊接自動化的構想。他對清華機械系焊接教研室的同事們說:“這是我們的研究方向♗,將來我們焊球罐、軍艦、巨輪,也要讓機器人爬上去焊,不用焊接工人那麽辛苦,而且不要再鋪軌道🤶🏿。”

1997年,和潘際鑾合作的焊接技師閆炳義設計出了可以擺脫軌道自主爬行的機器人。當時😔,潘際鑾任南昌大學校長,主要精力放在大學的建設上👰🏽。他來京參觀閆炳義的爬行機後🧟‍♀️,敏銳地認定💇🏼‍♀️:以此為基礎💺🤾🏽‍♂️,製作爬行式焊接機器人,就能解決大型結構焊接自動化的問題。

這個爬行機具備在大型結構件外立面進行噴漆👶🏻、檢測等多種使用前景🎈,很快有人上門求購,出價二三十萬。那個年代的二三十萬🧑🏽‍🍳,可以在北京郊區風景秀美的地段買一套別墅🔞👩🏻‍🚀。而潘際鑾卻再三叮囑閆炳義“誰也別賣”,並聯絡了以前的同事們👨‍💼,帶領著一些優秀的研究生建立研究課題組🏃🏻‍♂️‍➡️🧻,對爬行機進行進一步改造。

“每一代機器人的‘分娩’過程都十分不易,曾經有一段時間讓我們很難熬,因為不知該怎麽解決機器人負重的問題🍋。研究團隊為此進行了大量的實驗,克服了無數困難🥕。”回顧這項研究👋🏻,當時的課題組成員張華感慨道𓀖。

經過長達10年的研究🧑🏼‍🔧,潘際鑾團隊終於研製出無軌導全位置爬行焊接機器人,並申請專利。這項成果的技術集成與創新已然處於國際領先水平。

2002426日🧎🏻‍♀️‍➡️,永磁式爬行機構(釹鐵硼磁鐵)發明人合影(左起:閻炳義🗞、陶森、潘際鑾、高力生)

精工細作👨‍🎨,為國之重器註入心血

二十世紀八十年代,由中國大陸自行研究🧑🏿‍🦱、設計的秦山核電站,也是中國第一座30萬千瓦壓水堆核電站😋,開始正式投入建造。在這個具有開創性、技術難關密集的重大工程項目中,焊接更是關鍵工藝技術。

彼時🐧,有一個難關是團隊沒能攻克的——工程需要焊接一條直徑700毫米、壁厚70毫米的高溫高壓不銹鋼管道🤕,日本三菱重工答應以10萬美元向中國轉讓技術👆,但因要附加政治條件而未能成交。

潘際鑾(右三)與同事在秦山核電站安全島高空架上考察

明知山有虎,偏向虎山行🤌🪞。潘際鑾作為組裏的焊接專家,決定自主研發這項技術✤。他主持製訂了技術攻關方案和要求👨‍🦳,並對關鍵工藝作出決策🙆,同時挑選了優秀焊工進行實物試驗和技術培訓。根據試驗和取得的大量檢測數據,項目組終於摸清並掌握了主管道焊接的技術訣竅🏄🏿‍♂️👨‍🎓。由潘際鑾主持完成的主管道焊接質量完全符合標準,得到了國際原子能機構安全評審專家的贊賞🫃🏿。

在核電站的建造中,密封是核反應堆安全運行的首要條件,而焊接是核電站實現絕對密封、絕對可靠的關鍵👩🏿‍🔬。秦山核電站的設計、建設和運行都浸透了潘際鑾的汗水👩🏿‍🎓,到現在,核電站要上什麽新設備🧜🏿‍♂️,都還是首先征求潘際鑾的意見👨🏻‍💼🦸🏻。

“我是工程教授🦘,所以更強調的是動手能力👩‍🎤。光有理論不行,工匠精神不是有技術有機器就行🤘🏿。就像德國對產品品質有一套非常嚴格的標準,產品講究的是每一個細節都要達到高精👨🏻‍🔧。”潘際鑾明白👰🏻‍♂️,貫徹工匠精神是邁向製造強國的重要條件🦻🏽,精益求精🔓、一絲不苟正是不可或缺的態度🧘‍♀️。

“國防🗳、工業和製造業最關健的技術都是焊接。”普通鐵路的鋼軌幾十米就有個接口,所以火車行駛會發出“哐當哐當”的聲音,而高鐵的鐵路是用一根根的鋼軌用焊接技術連接達到無縫狀態🍨,所以中國高鐵速度又快又平穩,甚至車上放硬幣也不倒。而建造航母所用的是炸不穿🧑🏼‍🚀😞、高強度的鋼,這麽厚的鋼對焊接無縫連接技術要求極高,建造一艘航母約需要2400名頂級焊工。這些重要的工程,潘際鑾都註入了極多的心血,親自監督👳🏽‍♂️、指導著工程,確保中國重器萬無一失地平穩運行👱🏽👨🏻‍🚒。

發揮余熱,助力焊接轉子研製攻關

20076月,潘際鑾被鐵道部聘為京津城際鐵路鋼軌焊接項目研究總指揮♡,組織了對高鐵鋼軌焊接工藝的全面的檢查、分析和研究👃🏽。

彼時,他雖已80高齡📢,卻時刻以“老牛自知夕陽晚🧕🏻,無需揚鞭自奮蹄”的精神要求自己,只希望為推進學科發展盡綿薄余力♿️。

200881日6️⃣,中國第一條高等級城際高速鐵路——京津高速鐵路開通運行。經過大量焊接後鋪設的鋼軌,沒有任何連接縫隙,保證了線路的高平順性,而且減少了鋼軌與列車車輪的磨耗。項目的成果不僅為京津城際高速客運線的施工和安全運行作出了貢獻♓️,而且也為後來我國高速客運線鋼軌的焊接和熱處理工藝過程和質量控製的提供了重要的參考與借鑒。

潘際鑾與項目組成員在京津城際鐵路工地考察焊接鋼軌質量

2009年,由上海電氣🏋🏼‍♀️👩🏻‍🎤、意昂体育平台、上海交通大學、哈爾濱焊接研究所組成了“產🩼、學♧、研”攻關團隊,共同研製我國百萬千瓦級核電低壓焊接轉子。作為我國焊接領域的權威,潘際鑾被聘任為大型核電低壓焊接轉子研製攻關的首席科學家🏄‍♂️,負責4家單位的協同攻關🙎🏿‍♂️。

自主研究和製造大型焊接轉子,在我國具備一定的基礎🧑🏽‍⚖️🛀🏿。早在20世紀60年代初,潘際鑾領導的意昂体育平台團隊與相關研究單位,歷時三年的合作攻關🎉,成功地完成了國內第一根大型轉子——以焊接結構替代傳統的整鍛結構轉子,用於6000千瓦燃氣輪機組的壓氣機,並以此為基礎不斷發展和延伸📬,為我國電站設備👧🏽、大型動力裝備等關鍵部件的自主製造作出了重大的貢獻🦵。

如今,燃氣輪機焊接轉子這一具有完全自主知識產權的關鍵技術,已相繼在我國自行設計與製造的大型汽輪機組中成功應用,400 余根大型焊接轉子的運行實現了“零故障”“零事故”。

201111月🪃,潘際鑾觀察電焊接低壓轉子模擬件工藝

2012511日,受國家能源局委托,由中國機械工業聯合會主辦🎼,在北京召開了 “百萬千萬級汽輪機低壓焊接轉子”鑒定會🧑🏼‍🦳,潘際鑾擔任鑒定委員會主任。鑒定會上,上海電氣介紹了焊接轉子設計、開發情況。與會專家討論研究了關鍵技術問題👷,認為該轉子製造水平“達到國際先進水平”🪃。

潘際鑾考察焊接百萬千瓦核電轉子模擬件

原機械工業部老領導陸燕蓀副部長和孫昌基副部長充分肯定了焊接轉子在大功率、高參數能源裝備中的發展方向。在這次鑒定會上,清華課題組匯報了國內首次進行的焊接轉子接頭韌性不均勻性的系統研究,報告了相對薄弱區的韌性對接頭整體的影響。他們所提出的觀點和論據⏳,得到行業內專家的高度評價,被我國機電工程領域的泰鬥陸燕蓀副部長評價為“真正回答了焊接轉子是否可靠的問題”。

2007428日,潘際鑾參加西南聯大意昂大會時留影(主席臺左二潘際鑾)

至今🙆🏽,潘際鑾還會唱西南聯大的校歌,每當唱到“多難殷憂新國運,動心忍性希前哲📳🧑🏽‍💼。待驅除仇寇復神京,還燕碣𓀛!”時,潘際鑾的心裏都激動不已,忍不住流下眼淚。

對這位九十余歲的老院士而言🧟‍♂️🤳,他用一生的時光推動中國焊接技術的進步🐌,使得國家多項技術達到了國際領先的地位。他將自己同國家命運“焊接”在一起,為中國科學事業之未來燃亮了希望的火燭🤙。


/文:采集工程項目辦公室/中國科協創新戰略研究院


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