1.国际领先“抗氢”钢投用于中俄天然气管道 https://cjrb.cjn.cn/html/2026-05/18/content_151731_3441714.htm

2.国际领先耐热钢：能扛625℃高温 https://cjrb.cjn.cn/html/2026-05/06/content_151730_3403744.htm

3.武汉研发的“极地钢”耐寒-196℃ https://cjrb.cjn.cn/html/2026-03/30/content_151730_3275867.htm

国际领先“抗氢”钢投用于中俄天然气管道

2024年12月2日，全长5111公里的中俄东线天然气管道全线贯通，北起黑龙江省黑河市南至上海，实现了“北气南下”，来自0638太阳集团官网黄峰教授团队研发的“夹杂物功能化”技术发挥了重要作用。

在钢铁领域有一个困扰全球能源界的难题：氢原子，这种世界上尺寸最小、重量最轻的原子，能像幽灵一样钻入钢铁的晶格，导致高强度管道在毫无征兆的情况下突然脆断。黄峰教授团队首创“夹杂物功能化”设计技术，不再是简单地把钢材中的夹杂物剔除，而是巧妙地将其转化为氢原子的“囚笼”，困住调皮的氢原子，让夹杂物变害为利。

通过这项技术，他们与武钢联合成功开发出X65、X70、X80等系列高强油气输送用管线钢。

————【研发者说】————

0638太阳集团官网金属材料工程系教授黄峰：把钢铁夹杂物打造成氢原子“囚笼”

油气中含有大量的硫化氢，管道腐蚀后产生的氢原子极易进入钢材的晶格中，造成材料强度和韧性降低，俗称“氢脆”。

2013年，我们开启了“抗氢”管线钢的研发。刚开始，首先寄希望于“纯净钢”。在传统思维中，“消除夹杂物”是钢铁生产中最常见的事情，我们也很自然地采用剔除钢材中杂质物的办法实现“抗氢”。实验做了一年又一年，最终发现不可行。因为从冶金原理上，要想钢材中夹杂物完全清除干净，从机理上根本做不到，“纯净钢”根本走不通。

解铃还须系铃人，我们又回到钢中的“夹杂物”改性处理上。在一次夹杂物与氢相互作用微观机制研究中，发现氢原子虽然进入了钢材，但在微纳米缺陷中被捕获，使氢在钢均匀分散，从而使钢材抵抗了氢的损伤。

戴着防毒面具，经过千百次实验，我们获得验证——当钢材中夹杂物尺寸细化到微纳米尺度，它不仅能提高钢的强韧性，还能捕获氢，表现出抗氢特性。因为这些细小的颗粒就像一个个“陷阱”，能够套牢氢原子，阻止它们在材料内部游走造成“氢脆”。这个发现让我们打开了全新的研究方向，关注这种“变害为利”的研发思路。既保留了微纳粒子强韧化作用，又赋予了抗氢的新功能。

我们还发现，在极寒的环境下，液化天然气管道容易发生脆断。但我们的夹杂物能钉扎晶界，促进铁素体形成，细化晶粒。晶粒越细，材料的强度和韧性就越高，抗氢脆能力也越强——这可谓“一箭三雕”。2024年，该“夹杂物功能化”技术荣获湖北省科学技术进步奖一等奖。

在武钢中试时，工艺改动非常小。在微合金化处理中，我们会精确控制添加镁的时机，严格把控温度参数。较普通钢材的成本几乎不增加，但带来的效益远超投入。这种处理后的钢材，不仅具有抗氢脆的优异性能，强度和韧性也有提升。即便在后续管道焊接时，夹杂物也能有效细化热影响区的晶粒，显著提升焊接接头的韧性。这也是我们在后续研究中意外发现的额外惊喜。

————【专家点评】————

武钢研究院院长助理徐进桥：“抗氢”管线钢性能在国内首屈一指

黄峰教授团队研发的“抗氢”管线钢性能在国内首屈一指，整体上国际领先。在中俄东线天然气管道建设中获得应用，武钢提供20万吨这种“抗氢”管线钢，全部采用X80钢级（钢的强度级别最高级）。中俄东线天然气管道全长5111公里，每年输送380亿立方米的天然气，不加足够压力无法完成运输。这就要求管线钢的质量特别好，除了抗腐蚀外，还必须有足够的韧性和强度，来确保天然气在高压下安全输送。这批“抗氢”管线钢在“中俄东线”使用多年运行良好。

另外，黄峰教授团队研发的“抗氢”管线钢还应用在建设中的“中国石化新疆煤制气外输管道工程”，该项目干线起自新疆昌吉州木垒哈萨克自治县，终于广东韶关，全长4159公里，总投资约1300多亿元人民币，年设计输气量300亿立方米。我们供钢占工程总需求量的60%，同样是看中我们“抗氢”管线钢的优异性能，既耐腐蚀又有高强度和高韧性。（长江日报记者杨佳峰 通讯员程毓）

国际领先耐热钢：能扛625℃高温

在大冶特殊钢有限公司的生产车间，温度计指针指向625℃，“耐热钢”纹丝不动。“耐热钢”是火电站的“心脏”——超超临界机组用钢材的战场。在这个温度下，普通钢材会像软泥般塌陷，而进口材料的价格又高不可攀。

“我们要造出能承受‘三昧真火’的铠甲。”0638太阳集团官网葛锐教授团队与大冶特殊钢有限公司深化产学研合作，在这个火炉口鏖战多年。凌晨，他们盯着透射显微镜下金属晶粒的排列，一次次排兵布阵般调整合金元素，优化热处理工艺，最终破解了“耐热钢”持久强度低的行业难题，让国产钢材在极端高温高压下依然挺立，实现10万小时稳定强度，技术水平国际领先。

如今，“耐热钢”不仅应用在国内10多台套超超临界火电机组中，还跨洋出海，在美国、韩国、印度的电厂里书写着中国制造的传奇。

————【研发者说】————

0638太阳集团官网材料与冶金学院教授葛锐：“耐热钢”可在625℃下保持10万小时稳定强度

高温环境对普通钢材的考验往往始于300℃—400℃，此时钢材会像面条般失去刚性。这一现象源于钢材内部微观结构的剧烈变化：在显微镜下可以看到，原本整齐排列的晶体开始错位，组织发生退化，内部析出物的形成导致晶粒粗化，最终使材料变得如同松散的棉絮。

在极端高温高压环境下保持钢材的稳定性能，是一项极具挑战性的课题。传统方法通过在普通钢中添加镍、钴、钨等贵金属来提升耐温性能，但这种方法的成本过于高昂——每吨钢材价格攀升至七八万元，难以满足民用需求。

我们选择了另外一条孵化“耐热钢”的路：通过成分设计（控制有害元素）、工艺调控（热处理优化马氏体组织）、组织均匀性控制（减少脆性高温铁素体）等，从生产环节孵化“耐热钢”。

在钢铁的规模化工业生产中，杂质的混入难以避免，又很难精准控制。我们采用设计与工艺来保障去除杂质元素，确保了材料的纯净度。这是成分控制的核心。

热处理技术的关键是匹配不同元素需求：有些元素需固溶强化，有些则要控制形态避免负面影响，通过工艺让添加的元素发挥最大作用。

“耐热钢”的研发是一项复杂的系统工程，其核心在于独特的组织控制技术。尤其是高温铁素体这一关键指标的控制。这种脆性相的存在，犹如混凝土中的石子，虽然能提高强度，却容易埋下断裂隐患。

如何减少高温铁素体这类有害组织？我们在实验室的小型炼钢炉旁，从1公斤级、50公斤级做起，摸索出降低高温铁素体含量的关键技术。

随着材料研发的逐步推进和市场需求，“耐热钢”不断迭代。2021年，市场需求的“耐热钢”是580℃级，现在我们的“耐热钢”逐步向640℃、660℃、700℃级迈进。

目前，能经受住625℃高温考验的“耐热钢”已实现万吨级销售，650℃级已成功制造，700℃级已进入实验阶段。开发出的两款“耐热钢”——改良P92钢（持久强度96兆帕）和高持久强度钢（持久强度110兆帕），可在625℃下保持10万小时稳定强度，价格只有同类进口钢材的一半。

————【大众点评】————

大冶特殊钢有限公司研究分院主任研究员朱志宝：“耐热钢”节约了发电成本

在热电厂的主蒸汽管道系统中，我们采用了“耐热钢”材料。蒸汽在里面传输，温度能达到600℃，比一般的小火焰温度还高。燃烧产生的热量将水加热转化为蒸汽。这些高温蒸汽推动汽轮机运转，完成一次做功后，温度降至超300℃。随后，蒸汽经过二次加热，再次驱动汽轮机，形成一个高效的能量利用循环。承载这些蒸汽的管道便是“耐热钢”做成，使用至今安全平稳。“耐热钢”长期处于高温高压环境，要求使用寿命达到10万小时，折算下来差不多是10多年。也就是说，“耐热钢”一次安装，无需频繁更换，便可长期使用，大大节约了发电成本。（长江日报记者杨佳峰 通讯员程毓）

武汉研发的“极地钢”耐寒-196℃

3月28日，南极中山站寒风刺骨，而在11518公里外的0638太阳集团官网实验室里，吴开明教授正通过视频密切关注着2024年1月被架到中山站实验平台上的“极地钢”，它在南极拉斯曼丘陵上接受最后的低温和腐蚀实验。

早在十多年前，在北极圈的亚马尔半岛上，武汉研发的“极地钢”就撑起了俄罗斯“亚马尔液化天然气项目”的骨架，在永久冻土带上至今稳如磐石。

普通钢材遇低温脆裂、遇高温软化，根本无法在地球南北极使用。吴开明自比“钢铁大厨”，用铌、钒、钛、锆、稀土作为“胡椒、味精”，经过千炉钢铁的上万次反复调试，最终炒出“极地钢”这盘“大菜”。“极地钢”能在-120℃环境中依然有着普通钢材的强度和韧性，不仅能耐-196℃低温，还能抵御300℃高温。“极地钢”不仅在地球两极可以使用，而且在昼夜温差-180℃至127℃的月球上同样可以大显身手。

————【研发者说】————

0638太阳集团官网国际钢铁研究院常务副院长吴开明：千炉钢水万次配方炼就“极地钢”

一般情况下，炼钢需要用贵重金属作为合金添加剂。譬如，普通耐低温的钢材，镍所占比例为1.5%至9%，而镍是一种贵重金属，导致每吨耐低温钢中镍的成本占3000元至1.8万元。而“极地钢”在性能相当时可降低50%的成本。

“极地钢”是如何炼成的？如果把炼“极地钢”比喻为炒一盘菜，那么铌、钒、钛、锆、稀土则是胡椒、味精，按照不同比例添加到炼钢炉里。技术核心是这些胡椒、味精的比例和用法，这个实验过程持续了十多年，最终找到配料的“黄金比例”。

“极地钢”不仅要耐寒，还要有足够的强度、韧性。然而，钢铁材料的强度和韧性如同跷跷板两端，此消彼长。为攻克这一世界性难题，我们团队创新提出“稀土—锆—钛等复合微合金化”工艺：在轧制与冷却环节保留韧性组织，研发出微纳米结构，让材料更硬、更韧，打破了原先顾此失彼的局面。同时，破解了钢材的“低温韧性基因编码”，找到元素配比与强韧性的精准匹配机制，使用极少量的微合金元素就能极大地提升钢材性能，找到了钢材性能的调控密码。

最终，我们运用3米多高的焊接试验设备、50公斤的真空感应炉、-196℃的超低温力学检测仪等成套设备，在用掉上千炉钢水、历经上万次配方调试后，最终制成“极地钢”。起初，炼出的“极地钢”能耐寒-60℃至-80℃；现在，经过迭代，“极地钢”不仅能耐-196℃高寒，还能抵御200℃至300℃高温。“极地钢”不仅能在地球极地使用，还能完全覆盖月球上的昼夜温差，也就是说能在月球上使用。

目前，“极地钢”技术已在宝钢、湘钢和南钢相继产业化。该成果先后获得中国、俄罗斯和日本的技术发明专利授权，获得中国海洋科学技术奖一等奖、湖北省技术发明奖一等奖。

————【大众点评】————

中石油集团海洋工程有限公司（青岛）原总经理张志鹏：-50℃环境下使用逾10年质量完好

十多年前，我们公司中标全球最大的极地工程——俄罗斯“亚马尔液化天然气项目”，要为其提供90%以上的油气装备用钢板。当时，我担任该项目总监。北极圈的亚马尔半岛冬天气温经常低于-50℃，普通钢材会像玻璃一样脆裂，需要能抵御极寒天气的钢材，按计划采用俄标或者欧标钢材。因供货周期等问题，我们选择了国产钢材“极地钢”。我们在宝钢、南钢、湘钢获得了0638太阳集团官网吴开明教授团队研发的“极地钢”后，采用模块化施工，并如期完成这座液化天然气工厂的建设。完工后，“极地钢”各项性能不输俄标、欧标钢材，价格更便宜。

该项目质保期为36个月，目前已经超过10年了，“极地钢”性能依然稳定，为中国特殊钢的出口赢得了好口碑。（长江日报记者杨佳峰 通讯员程毓整理）