“研發復合管核心技術時，我們曾卡在一個界面焊接問題上，怎么都突破不了。”中國石油集團寶石管業研究院高級工程師張君向《中國科學報》回憶，“那段時間，大家吃飯睡覺都在琢磨，一有新想法就趕緊記在手機上，至今印象深刻。”
他提到的正是該企業自主研發的深海油氣用雙金屬冶金復合管。這一產品近日試制成功，并通過中國船級社認證，成功打破國外技術壟斷，填補了國內空白，為我國深海油氣開發提供了關鍵裝備支撐。
突破異種金屬焊接技術
幾千米深的海底，高壓、低溫、高腐蝕，對管材性能有著極大的考驗。過去，作為深海油氣輸送系統的“動脈”，這種高性能管材一直依賴進口，不僅價格昂貴、供應周期長，關鍵時刻還可能受制于人。
團隊圍繞焊接技術進行攻關。受訪者供圖此次寶石管業研發并試制成功的產品，采用“N06625鎳基合金+X65MS抗酸碳鋼”的雙金屬結構，管徑達到610毫米，具備高強度和高耐蝕雙重性能。外層碳鋼提供機械支撐，能承受壓力；內層鎳基合金抵御環境腐蝕。產品采用JCO工藝（鋼管制造中的冷成型技術），各項指標穩定，已具備工程化投用條件。
制造這樣一根管子，最難的是讓兩種完全不同的金屬材料“握得住手”。鎳基合金和碳鋼之間性能相差懸殊，傳統工藝難以焊接牢固，容易出現開裂、脫層、腐蝕等問題。
“過去，國內沒有成熟經驗，核心技術長期未能突破。我們最大的難點就是覆層Ni-Cr-Mo-Nb鎳基合與基層微合金低碳鋼兩種金屬共熔池焊接問題，焊縫既要保證覆層金屬的點蝕當量要求和耐腐蝕性能，還要確保基層焊縫不出現淬硬組織，所以焊接難度很大。”張君說。經過反復試驗和摸索，團隊最終采用了多種組合的高效接方式，通過焊接工藝優化，在保證焊縫質量的前提下大幅提高了焊接效率，使該產品具有較高的市場競爭力。
團隊對測試結果進行分析。受訪者供圖張君回憶，很長時間，團隊都在圍繞焊接技術進行攻關，前后更是經過了五輪的焊接試驗。“每一輪試驗都要對幾十副板材開展測試，結束以后我們立即坐在一起總結分析，針對出現的問題進行探討。”
通過實驗室大量工藝試驗研究后，寶石管業研究院繼而聯合中油寶世順（秦皇島）鋼管有限公司，組建產品試制專項團隊，緊密圍繞N06625鎳基合金+X65MS雙金屬復合管在生產線技術轉化關鍵環節開展攻堅。經過近5個月時間，團隊克服復合板材坡口加工、JCO成型等系列問題，反復調試，最終實現工業化試制，產品性能滿足國內外相關標準要求。
應用領域從海洋拓展到陸地和新能源
產品既解決了制約深海輸送管道國產化的關鍵問題，也為后續在深海各種復雜地質條件下的油氣開發提供了可靠材料儲備，提升了我國在深海資源開發裝備體系中的話語權。
“深海油氣儲量大、潛力足，我國油氣資源勘探持續向海洋深處拓展。‘好資源’要有‘好通道’，復合管作為深海輸送的“骨架”，將在實際應用上發揮重要的作用。”張君說。
目前，國內外雙金屬復合管產品大多數是中小口徑，此次研發的復合管是610毫米的大口徑，最大可以拓展至上千毫米。
“我們的技術達到國際領先水平，產品實現國產化后，不但能節約大量昂貴金屬材料，還使管道建造成本大幅降低。”張君表示，寶石管業已擁有奧氏體不銹鋼復合管、雙向不銹鋼復合管、鈦合金復合管及鎳基合金復合管系列產品，并在寶世順公司建立國際先進的新能源工廠，具備工業化生產能力。同時，研究院通過多年的技術研究，已掌握了復合管等產品現場施工焊接相關的關鍵核心技術。未來，該產品不僅在油氣輸送領域，在儲能、新能源以及其它工業領域也具有廣泛的推廣前景和能力。
國產深海油氣用雙金屬冶金復合管試制成功。受訪者供圖寶石管業總工程師張錦剛表示，公司將以此次試制成功為契機，加快產業鏈協同配套，進一步鞏固我國高端油氣輸送材料自主創新能力。
"用技術創造價值，才能實現自我價值。"是團隊成員掛在嘴邊的一句話。張君說，未來他們還會在深海管道技術上持續突破，做出更多創新。
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