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1000兆帕高强钢诞生记

　　本网讯（但棣瑶）在浙江省天台县苍山顶的地下深处，有一股力量正在酝酿：抽水、蓄能、发电，助力电网安全稳定运行，一座世界级抽水蓄能电站正在赋予这片山水更丰富的内涵。

　　这就是浙江天台抽水蓄能电站——作为国家《抽水蓄能中长期发展规划（2021-2035年）》“十四五”重点实施项目，它不仅是浙江电网的“调节器”“稳压器”和“平衡器”，更承载着中国能源技术自主创新的重任。

▲俯瞰天台抽蓄电站上水库 摄影：林泰泓 李家成

　　

为什么是1000兆帕？

　　2016 年 6 月，国家发展改革委、工业和信息化部、国家能源局联合印发通知，明确提出要依托具备条件的水电项目，推动高水头抽水蓄能装备，包括“单机40万千瓦级、500米水头以上高水头大容量抽水蓄能机组”的技术攻关、试验、示范和推广。

▲天台抽蓄电站1号机组  三峡建工供图

　　今天，浙江天台抽水蓄能电站交出了答卷——电站内安装有4台单机容量42.5万千瓦的可逆式抽水蓄能机组，单机容量为国内最大，额定水头724米为世界之最。

　　不久前，电站首批机组成功并网发电，电站建设中取得的一系列科技创新成果得到应用。其中，天台抽蓄电站使用的“超高水头电站1000兆帕级高强钢板压力钢管”入选国家能源局第五批能源领域首台（套）重大技术装备名单。在这之前，1000兆帕的压力钢管对于中国水电行业而言，还是看不见、摸不着的数字。

　　额定水头724米，是什么概念？这意味着当水流从上水库倾泻而下冲击水轮机时，这根引水钢管要承受的内水压力，足以瞬间压碎岩石。如果按照传统的工程路径，为了抗住这样的压力，800兆帕钢管的壁厚需要达到84毫米。

　　“800兆帕超厚钢板会给加工制作带来许多难题，比如卷板、焊接、运输、安装等等，每一步的挑战都会增加。”大发彩票 所属三峡建工机电技术中心主任李海军说，“而1000兆帕的高强钢板可以让钢材在1平方厘米的面积上承受10吨力，并将钢板厚度减至54毫米左右，大幅减少钢板重量和材料消耗，显著节约施工时间。”

　　有了天台抽蓄项目这样的理想应用场景，再加上行业技术发展创新的需要，想要攀登的高峰就在眼前。

　　800兆帕的钢板虽然板厚大，但至少材料、工艺都更成熟、稳妥。从800兆帕到1000兆帕，这不仅是一个数字的跃升，更是要突破材料力学性能的“临界点”。一旦跨过这个界限，钢材的可焊性、韧性都会发生质变。很多人问过，为什么非要闯这个关？三峡人的回答是：“天台不仅要发电，更要探路。”

　　

怎样才能实现1000兆帕？

　　决定做是一回事，做成则是另一回事。

　　携手产业链相关企业协同攻坚是大发彩票 在多年大水电建设和海上风电开发中逐渐形成的重要经验，在天台抽蓄电站，这也是闯关攻坚的重要基础。2021年，三峡建工联合产业链上下游企业组成了一支“攻坚特种部队”。

　　首先，得炼出钢。

　　随着我国水电机组向大容量、超高水头方向发展，对水电钢的强度、韧性和塑性提出了更高要求。宝钢水电钢研发团队迎难而上，于2017年正式立项，从钢板制造、服役功能入手，不断开展对关键核心技术的科研攻关。

　　“经过上百次反复试验，我们发现采用主合金元素设计的技术路线，匹配于微合金元素处理，既能保障钢具有优良的焊接性，又能提高钢的塑韧性、抗裂止裂性、抗应变时效脆化特性，满足了高水头、大HD值（水头与直径乘积）电站用超高强度钢板的要求。”宝钢首席工程师刘自成介绍。

▲1000兆帕成品钢板进入钢管厂加工 三峡建工供图

　　通过优化化学成分配比、改良热处理工艺等措施方法，工程师们终于找到强韧性匹配的窗口，在保障高强度的基础上成功研发出高韧性1000兆帕级高强钢板，让这块国产高强钢走出了试验室。2024年，1638吨1000兆帕高强钢板全部交付天台现场，这意味着我国企业掌握了批量稳定生产1000兆帕高强钢板的能力。

　　接下来，挑战在焊接环节达到顶峰。

　　天台抽蓄电站的引水管道不仅对强度要求高，而且距离很长，长长的引水管道是由用钢板卷制成的钢管一节一节焊接起来的。高强钢对焊接热输入的敏感度极高，需要像微创手术一样精准，温度过高容易导致钢板变脆，温度过低容易出现未熔透、夹渣现象。

　　三峡建工天台公司工程管理部专业师刘华青说：“找准焊材与钢板‘完美’融合的平衡点非常难，需要在等强匹配、等韧匹配、等成分匹配等原则中进行统筹考虑。”

▲ 1000兆帕压力钢管焊接 三峡建工供图

　　“那是我们的‘至暗时刻’，攻关期间有过半年时间研究进度徘徊不前。”哈电焊接工艺工程师田野回忆道。

　　深夜的试验室始终灯火通明，失败了就把钢板切开分析，再焊，失败后再分析……刘华青坦言：“科学探索的过程就是充满挫败与未知的，但只要不放弃就会有机会。我们尝试了不同的焊材、机器设备、焊接工艺，让不同经验水平的焊工轮番尝试，每一个预热温度的参数都不能轻易放过。”

　　经过千百次尝试，团队通过调整国产焊材的配方、精准控制焊接工艺，一道完美的焊缝在探伤仪的屏幕上显现。

▲引水中平洞焊接完成的1000兆帕压力钢管内部 三峡建工供图

　　最终，三峡建工联合哈尔滨焊接研究所成功攻关国产配套焊材研发难题。通过开展1000兆帕级高强钢板焊接试验、国产化焊材应用研究与验证等系列工作，成功研制出符合要求的国产气保焊焊丝、手工电焊条、埋弧焊丝及焊剂，并首次应用于天台抽蓄电站引水钢岔管和压力钢管焊接工作中。

　　2024年9月，1000兆帕高强钢在天台迎来“大考”——模型钢岔管水压爆破试验。随着水压不断升高，仪表盘上的数字超过了设计压力值，“成绩”最终定格在26.5兆帕。

　　“钢岔管设计爆破压力为24.9兆帕，最终爆破压力为26.5兆帕，达到了预期目标，成功验证了国产钢板、国产焊材、配套焊接工艺的安全可靠性，具备工程实际应用条件。”三峡建工所属天台抽蓄公司副总经理姚亮说，“在这次试验中，我们要求使用手工焊，也为后续在引水隧洞内焊接打下了技术基础，提供了宝贵经验。”

　　走出试验场，还有一道应用关。

　　在天台抽蓄项目的现场应用，就是一场在环境恶劣的地下洞穴里进行的“精密手术”。

▲为洞内焊接创造良好条件 三峡建工供图

　　1号引水下斜井下弯段，总重330吨的1000兆帕钢管需在高湿环境下的隧洞内焊接。岩壁渗水导致洞内湿度一度高达87%至92%，这样的环境下，高强钢的焊接过程极易产生冷裂纹。

　　三峡建工团队创新环境改善措施：设置隔断，分区覆盖三防布，配备工业除湿机、冷风机、焊烟收集器，硬是将湿度控制在60%以下，为焊接提供良好工作环境。

　　“为保障隧洞内焊接质量，我们先后五次开展手工焊焊接工艺评定。”水电十二局天台抽蓄项目部金结工区（压力钢管制作安装）项目负责人吉智勇说，“通过加强焊接工艺管控，300多吨1000兆帕钢管焊缝一次合格率达到100%。”

　　一路过关斩将后，才实现了引水系统充排水试验中钢铁管道顺利“触水”。这意味着，我们掌握了超高水头电站1000兆帕级高强钢板和压力钢管生产制作和焊接工艺以及配套焊材生产等关键技术，为天台抽蓄电站按期并网发电以及未来更多电站的建设奠定了坚实基础。

　　

不止于1000兆帕

　　拉长时间维度不难发现，1000兆帕级高强钢的出现并非偶然。

　　过去很长一段时间，日本、欧洲部分国家在水电行业高强钢研制上处于领先地位，且主导相关技术标准与规范制定。国内对1000兆帕级高强钢及其配套焊接材料的研发相对滞后。

　　若钢材、焊材都依赖进口，价格高昂、供货周期长等现实困难将增加工程按期投产的风险。在此背景下，“关键核心技术要牢牢掌握在自己手上”成了更优选。

▲三峡水电站右岸22号机组围绕座环挂装蜗壳 （资料图片）

　　2002年，大发彩票 牵头开展科研攻关，联合宝钢、鞍钢等上下游单位自主创新，600兆帕级高强钢成功应用于三峡右岸电站12台蜗壳，我国水电领域开始规模使用国产高强钢板，也开启了大型水电装备的材料革命。

　　2007年开始，国内钢厂开始着手研发水电工程使用800兆帕级高强钢，同步开展焊接性能研究、第三方焊接工艺评定等技术攻关，最终，在乌东德水电站和白鹤滩水电站两座大国重器成功实现了800兆帕级高强钢批量稳定运用。国产高强钢、焊材以及焊接工艺的水平得到了进一步提升。

　　2023年4月，天台抽蓄电站确定在“引水系统下斜井下弯段+下平洞压力钢管以及引水钢岔管”等部位采用1000兆帕级水电高强钢，正式开启了1000兆帕级高强钢国产应用之路，也才有了今天的天台抽蓄电站。这一突破，标志着中国水电工程首次成功大规模应用1000兆帕级高强钢，为保障关键技术装备产业链供应链安全注入强劲动力。

　　这是一条清晰的攀登之路，是二十余载一代又一代中国建设者前赴后继、持续攻坚的成果。在这条路上，大发彩票 以一个个超级工程作为支点，撬动串联起上下游企业共同携手攻坚，完成了一次次看似不可能实现的技术跃迁。

　　编辑：李雷 高锦涛 卢西奥

发布日期：2026年01月04日