校友联络

潘际銮院士:把自己同国家命运“焊接”在一起

2021-06-16 | 来源 公号“中国科学家”2021-06-15 |

很多人不知道,当我们乘坐高铁,奔驰在铁轨上时,就已和一位焊接专业领域的老院士,产生微妙的关联。为了让火车平稳地奔驰在祖国广袤的土地上,十多年前,已经年过80岁的潘际銮院士曾在一年中最寒冷的时候,穿着厚棉袄,站在南京段的铁轨边上,在深夜里测定钢轨的焊接工艺。

潘际銮,中国科学院院士、焊接工程专家。他是中国当之无愧的焊接专业泰斗,一手筹办了全国第一个焊接专业,攻克了一个又一个科学难题,解决了国家一个又一个重大工程问题。在清华大学机械工程系的焊接馆里,“潘际銮”三个字高挂在门厅的墙上,名列首位。

潘际銮院士

负笈求学,为强国投身焊接事业

1927年,潘际銮出生在江西瑞昌。抗日战争期间,他的家园被毁,一家人离开江西逃往云南。途中,一家人遭到了日军轰炸机的袭击,年少的他第一次深刻地体会了“国家要亡了的滋味”。自那时起,潘际銮便下定决心,要让祖国强大起来。

1944年,在云南负笈求学的潘际銮成功考上了西南联大的机械专业。他说:“这个时候去西南联大读书,还真就不是为了文凭,就是想学点东西,好帮助祖国、建设祖国,早点将侵略者打出去。”

潘际銮在国立西南联合大学的成绩记载表(1944年)

1950年,作为教育部选派的优秀青年教师之一, 潘际銮来到哈尔滨工业大学机械系攻读研究生,师从苏联著名的焊接专家普洛霍洛夫博士。

“学焊接的能做什么?难道是学焊洋铁壶、修自行车么?”刚听到“焊接专业”时,潘际銮的女友李世豫曾写信问他这个问题。而二十多岁刚投身于新中国焊接事业的潘际銮,用行动回答了这个问题。

潘际銮扎实的学术水平和创新想法很快得到普洛霍洛夫教授的赏识,他指导潘际銮选择了属于当时焊接技术中的一个重要的前沿研究项目“焊接中的热烈纹研究课题”。

在导师的指导下,1953年,潘际鉴用扎实的理论基础和求实的作风第一次独立解决了鞍钢座平炉炉壳出现的长距离裂缝问题,将所学切实地用到了实践里,为国家的工业建设贡献了不可或缺的力量。

心系工人,实现大型结构焊接自动化

对潘际銮来说,焊接的研究绝不仅限于实验室。从接触焊接起,他就经常跑工地,和工人师傅们共同解决技术问题。

19795月,潘际銮赴成都参加全国焊接学术会议。回来后他一度寝食难安,向学生们描述了深烙在他脑中的场景:一位工人使用传统的焊机,从内外双面,焊接大直径合金钢罐体。罐体管壁厚100毫米以上,为达到工艺质量要求,管件必须预热到200℃。因此工人身穿厚厚的石棉服蹲在一个小小的铁笼里,然后铁笼被吊车吊进罐内。

200℃的高温使水一下子就变成了蒸汽,但工人们必须坚持工作。灼人的高温使狭小的空间里聚集了大量有害气体,在这种工作环境下,救护车必须一直在场,随时准备抢救休克的工人。

这使得潘际銮深感内疚,他暗下决心要实现大型工件的焊接自动化。

一次赴美考察期间,潘际銮看到美国一家公司研发的焊接机器人,可以像跳蚤一样沿轨道爬到工件上焊接,他由此得到启发,产生了用爬行式焊接机器人解决大型结构焊接自动化的构想。他对清华机械系焊接教研室的同事们说:“这是我们的研究方向,将来我们焊球罐、军舰、巨轮,也要让机器人爬上去焊,不用焊接工人那么辛苦,而且不要再铺轨道。”

1997年,和潘际銮合作的焊接技师闫炳义设计出了可以摆脱轨道自主爬行的机器人。当时,潘际銮任南昌大学校长,主要精力放在大学的建设上。他来京参观闫炳义的爬行机后,敏锐地认定:以此为基础,制作爬行式焊接机器人,就能解决大型结构焊接自动化的问题。

这个爬行机具备在大型结构件外立面进行喷漆、检测等多种使用前景,很快有人上门求购,出价二三十万。那个年代的二三十万,可以在北京郊区风景秀美的地段买一套别墅。而潘际銮却再三叮嘱闫炳义“谁也别卖”,并联络了以前的同事们,带领着一些优秀的研究生建立研究课题组,对爬行机进行进一步改造。

“每一代机器人的‘分娩’过程都十分不易,曾经有一段时间让我们很难熬,因为不知该怎么解决机器人负重的问题。研究团队为此进行了大量的实验,克服了无数困难。”回顾这项研究,当时的课题组成员张华感慨道。

经过长达10年的研究,潘际銮团队终于研制出无轨导全位置爬行焊接机器人,并申请专利。这项成果的技术集成与创新已然处于国际领先水平。

2002426日,永磁式爬行机构(钕铁硼磁铁)发明人合影(左起:阎炳义、陶森、潘际銮、高力生)

精工细作,为国之重器注入心血

二十世纪八十年代,由中国大陆自行研究、设计的秦山核电站,也是中国第一座30万千瓦压水堆核电站,开始正式投入建造。在这个具有开创性、技术难关密集的重大工程项目中,焊接更是关键工艺技术。

彼时,有一个难关是团队没能攻克的——工程需要焊接一条直径700毫米、壁厚70毫米的高温高压不锈钢管道,日本三菱重工答应以10万美元向中国转让技术,但因要附加政治条件而未能成交。

潘际銮(右三)与同事在秦山核电站安全岛高空架上考察

明知山有虎,偏向虎山行。潘际銮作为组里的焊接专家,决定自主研发这项技术。他主持制订了技术攻关方案和要求,并对关键工艺作出决策,同时挑选了优秀焊工进行实物试验和技术培训。根据试验和取得的大量检测数据,项目组终于摸清并掌握了主管道焊接的技术诀窍。由潘际銮主持完成的主管道焊接质量完全符合标准,得到了国际原子能机构安全评审专家的赞赏。

在核电站的建造中,密封是核反应堆安全运行的首要条件,而焊接是核电站实现绝对密封、绝对可靠的关键。秦山核电站的设计、建设和运行都浸透了潘际銮的汗水,到现在,核电站要上什么新设备,都还是首先征求潘际銮的意见。

“我是工程教授,所以更强调的是动手能力。光有理论不行,工匠精神不是有技术有机器就行。就像德国对产品品质有一套非常严格的标准,产品讲究的是每一个细节都要达到高精。”潘际銮明白,贯彻工匠精神是迈向制造强国的重要条件,精益求精、一丝不苟正是不可或缺的态度。

“国防、工业和制造业最关健的技术都是焊接。”普通铁路的钢轨几十米就有个接口,所以火车行驶会发出“哐当哐当”的声音,而高铁的铁路是用一根根的钢轨用焊接技术连接达到无缝状态,所以中国高铁速度又快又平稳,甚至车上放硬币也不倒。而建造航母所用的是炸不穿、高强度的钢,这么厚的钢对焊接无缝连接技术要求极高,建造一艘航母约需要2400名顶级焊工。这些重要的工程,潘际銮都注入了极多的心血,亲自监督、指导着工程,确保中国重器万无一失地平稳运行。

发挥余热,助力焊接转子研制攻关

20076月,潘际銮被铁道部聘为京津城际铁路钢轨焊接项目研究总指挥,组织了对高铁钢轨焊接工艺的全面的检查、分析和研究。

彼时,他虽已80高龄,却时刻以“老牛自知夕阳晚,无需扬鞭自奋蹄”的精神要求自己,只希望为推进学科发展尽绵薄余力。

200881日,中国第一条高等级城际高速铁路——京津高速铁路开通运行。经过大量焊接后铺设的钢轨,没有任何连接缝隙,保证了线路的高平顺性,而且减少了钢轨与列车车轮的磨耗。项目的成果不仅为京津城际高速客运线的施工和安全运行作出了贡献,而且也为后来我国高速客运线钢轨的焊接和热处理工艺过程和质量控制的提供了重要的参考与借鉴。

潘际銮与项目组成员在京津城际铁路工地考察焊接钢轨质量

2009年,由上海电气、清华大学、上海交通大学、哈尔滨焊接研究所组成了“产、学、研”攻关团队,共同研制我国百万千瓦级核电低压焊接转子。作为我国焊接领域的权威,潘际銮被聘任为大型核电低压焊接转子研制攻关的首席科学家,负责4家单位的协同攻关。

自主研究和制造大型焊接转子,在我国具备一定的基础。早在20世纪60年代初,潘际銮领导的清华大学团队与相关研究单位,历时三年的合作攻关,成功地完成了国内第一根大型转子——以焊接结构替代传统的整锻结构转子,用于6000千瓦燃气轮机组的压气机,并以此为基础不断发展和延伸,为我国电站设备、大型动力装备等关键部件的自主制造作出了重大的贡献。

如今,燃气轮机焊接转子这一具有完全自主知识产权的关键技术,已相继在我国自行设计与制造的大型汽轮机组中成功应用,400 余根大型焊接转子的运行实现了“零故障”“零事故”。

201111月,潘际銮观察电焊接低压转子模拟件工艺

2012511日,受国家能源局委托,由中国机械工业联合会主办,在北京召开了 “百万千万级汽轮机低压焊接转子”鉴定会,潘际銮担任鉴定委员会主任。鉴定会上,上海电气介绍了焊接转子设计、开发情况。与会专家讨论研究了关键技术问题,认为该转子制造水平“达到国际先进水平”。

潘际銮考察焊接百万千瓦核电转子模拟件

原机械工业部老领导陆燕荪副部长和孙昌基副部长充分肯定了焊接转子在大功率、高参数能源装备中的发展方向。在这次鉴定会上,清华课题组汇报了国内首次进行的焊接转子接头韧性不均匀性的系统研究,报告了相对薄弱区的韧性对接头整体的影响。他们所提出的观点和论据,得到行业内专家的高度评价,被我国机电工程领域的泰斗陆燕荪副部长评价为“真正回答了焊接转子是否可靠的问题”。

2007428日,潘际銮参加西南联大校友大会时留影(主席台左二潘际銮)

至今,潘际銮还会唱西南联大的校歌,每当唱到“多难殷忧新国运,动心忍性希前哲。待驱除仇寇复神京,还燕碣!”时,潘际銮的心里都激动不已,忍不住流下眼泪。

对这位九十余岁的老院士而言,他用一生的时光推动中国焊接技术的进步,使得国家多项技术达到了国际领先的地位。他将自己同国家命运“焊接”在一起,为中国科学事业之未来燃亮了希望的火烛。


/文:采集工程项目办公室/中国科协创新战略研究院


相关新闻