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破解重大装备“卡脖子”难题

作者:未知

  “到目前为止,我带领公司主要做了两件事情:一是完成核电站密封技术新产品项目的攻关,并把我们公司发展成为世界上(截至发稿)唯一既能生产一级密封产品又能生产一级密封材料的高技术企业;二是完成核电站反应堆主密封环的研制,打破美国公司半个世纪的全球垄断,解决了我国重大核工程被外国公司‘卡脖子’的密封技术问题。”宁波天生密封件有限公司(以下简称“天生公司”)董事长励行根动情地说。
  事实上,天生公司不仅在核电站密封技术和密封产品方面打破了国外长期的技术封锁和产品垄断,而且在管道密封领域的技术也达到了国际领先水平。从密封件这个细分领域来看,如今的天生公司堪称国际级别的隐形冠军。2015年,天生公司自主研发的“核反应堆压力容器C形密封环、O形密封环”首次在我国秦山核电站基地正式投入使用,迈开了该产品国产化的第一步。几年来,其主营产品核电站反应堆压力容器C形密封环市场占位一直居于全国第一、全球第二。
  密封件:1%决定99%的小零件
  密封件是一种广泛应用于国民经济建设诸多领域的通用产品。它不仅对于人们的日常生活很重要,对于工业中的石化、核电、船舶以及军工等领域也很重要。
  例如,在日常生活中我们使用的水龙头、高压锅都有密封圈,这个密封圈就是我们说的密封件。水龙头密封不好会漏水,高压锅漏气会煮不熟里面的东西,密封件对我们的生活有着广泛的影响。密封件在工业特别是在航空、核电等重大技术装备领域的应用则更为重要,可以说它起着“1%决定99%”的关键作用。比如,美国挑战者号航天飞机因密封圈失效导致爆炸,前苏联切尔诺贝利核电站、日本福岛核电站都因密封问题发生核泄漏事故。可见,密封件虽小,看起来很不起眼,但在这些领域应用一旦有问题就会出大事,而且会产生灾难性的后果。
  励行根和天生公司从事的就是核电站里的密封件。
  以核电站最常见的部件“密封环”为例,它是装在反应堆压力容器筒体法兰与顶盖法兰之间的密封装置,外面纯银环,里面装有弹簧,防止放射性物质泄漏。
  一座核反应堆通常需要成千上万块密封垫。装上后,每年还得检测更换。作为防止核电站放射性物质泄漏的重要保障,密封环的生产工艺曾被美国一家公司垄断半个世纪。除密封环外,密封垫片技术也曾被3家国外企业垄断。作为垄断者的外国公司,不仅对中国进行技术封锁,而且将一块小小的密封件卖到十几万元甚至更多,甚至还规定,只准高价买来自用,不准出口。也就是说,少了这个部件,中国的核电站没法整体出口。中国核电密封件依赖进口,也意味着中国核安全受制于人。
  “钱还是小问题,关键是国家核安全。”这是励行根经常说起的一句话。
  在励行根的率领下,天生公司作为第一完成单位,成功地将密封垫的技术难题攻克,打破了国外产品的技术和市场垄断。目前,天生公司的产品已成功应用于国内所有运行的核电站核一级(最高等级)设备中,使中国成为目前世界上唯一既能生产核一级密封产品,又能制造核一级石墨基材的国家。
  实际上,天生公司的产品在很多方面都已经超越了国外产品。比如,在最关键的密封性能方面,在严格测试条件下,国外产品1年后开始渗漏,而天生公司的产品3年还未渗漏。此外,天生公司还有一个独一无二的技术——通过一种特殊的传感器技术,能够提前知道工作中的密封垫片什么时候会发生渗漏,实现密封垫片的可控性。也就是天生公司的每一个垫片都有“身份证”,能够实现“可追溯系统”。
  “卡脖子”引发的创业之路
  出生于1962年的励行根,1982年高中毕业后来到江苏省张家港密封材料厂当技术员,后来担任技术副厂长。当时,励行根的主要工作是搞化学配方,配方石墨的材料怎么膨化、怎么做成密封件(石墨是一种可以专门用在高温高压里的一种密封的基材)。
  1986年,励行根回到当时宁波一家集体企业的密封元件厂当了技术厂长。由于一起贸易禁运事件,励行根从1989年就开始从事核电密封件研究。
  1989年,中國援助巴基斯坦建设恰希玛核电站,但核电站里面的进口阀门却遭遇美国和欧洲的禁运。当时的中核苏州阀门厂被迫开始自主研究阀门的密封材料的化学配方。由于之前向中核苏州阀门厂提供过化工领域普通的密封产品,励行根就作为技术能手进来组织了一个研发团队。
  不过,在开始的几年里,励行根的研究成果不是很大。一方面,在化学配方配好后,相关的检测需要跑到外地的科研院所去做,大量时间花费在了路途上;另一方面,由于励行根的研究难以很快见到经济效益,企业则不愿意对此项研究进行设备投资。也正是因为试验设备的投入不尽人意,励行根选择了自己出来办企业。
  1993年,励行根从亲戚朋友那里借来10万元创办了宁波天生石化机械配件有限公司,开始生产各类民用密封垫圈,并将挣来的钱全部投入到设备购置上,以继续研究核电密封件;并于1998年创办了宁波天生密封件有限公司。
  在研发初期,专家们告诉励行根,要掌握核电站的密封技术,关键是拿到实验数据,但实验大多不可能在核反应堆上做,必须建立高水平的实验室。然而,建立实验室的大量资金从何而来?
  “我去几家银行申请贷款,说要投资做一个核电站密封件的实验室,人家以为我疯了,根本不贷给我。”励行根回忆道。后来拼拼凑凑2000多万元,终于建成自己的实验室,试验经费主要靠生产民用产品挣来的钱反哺。
  实验室建立起来后,励行根带领团队埋头开展技术攻关。为了获得宝贵的试验参数,励行根几乎天天吃住在实验室,一项项的实验反复试,一个个数据反复做,一做就是好几年。
  严格地说,到1999年天生公司的设备配置才相对齐全。通过使用蒸馏法这一还有些土的方法,励行根和天生公司终于把密封件的氯离子含量降到了合格数值之下,并于2000年成功交付给了中核苏州阀门厂。
  2004年,关于该密封件的鉴定会召开,经过专家严格测试的密封件通过鉴定,被认为可以出口巴基斯坦。不过,此时天生公司的密封件还没有达到核一级的要求。   如果说1989年中国出口巴基斯坦核电站遭遇密封件贸易禁运这一“卡脖子”难题给了励行根从事这一方向研究的机会,那么,证明天生公司的产品可以运用在国内核电站上则是要到2004年才出现的机会。
  2004年,秦山核电站三期反应堆的加料管里边出现了一个泄漏。当时这个项目是一家加拿大公司做的。加拿大公司派来十几个技术专家来处理这个问题,但是十几天过去了,问题也没有解决。当时天气很热,如果电站停下来会给浙江省的供电带来很大麻烦。此时,励行根接到了来自秦山核电站公司中方技术负责人的求助电话,他现在还记得这个电话是半夜12点打来的。
  励行根连夜驱车前往,凌晨3点多到达秦山核电站。到达后,励行根马上穿着防辐射的铅背心到反应堆里边去看,为了尽可能摸清现场情况,不断延长待在事故现场的时间。次日6点,励行根提出3个方案,秦山核电站选中第一个方案,最后成功地解决了泄漏问题。
  从接到电话到安装完毕,总共用了3天时间。对于天生公司而言,这是挑战,也是机遇。它证明:天生公司的密封件在核电站可以应用。从此,天生公司在核电行业名声大振。
  2007年7月,中国原子能公司公开招标,天生公司在方家山、福清核电站RCC-M1、2、3级管道招标项目中以高出第二名20分的优势中标。以往,中方与外国企业进行价格谈判时,往往将价格下压5%都很困难。但是,这次中国原子能公司开标时,外国知名企业的报价不是降了“一些”,而是直接降低70%以上。
  2008年,励行根和天生公司在有关单位及专家的支持下,建立了企业自己的实验室。该实验室可以测出产品的性能、寿命以及各种环境下的安全隐患,自此天生公司有了一个完整的新产品研发体系。
  2008年10月31日,天生公司研制的核级石墨密封垫片通过了中国机械工业联合会组织的国家级鉴定。鉴定意见是该产品“拥有自主知识产权,填补了国内空白,产品主要性能达到国际先进水平,部分性能超过国外同类产品。”专家意見认为,该产品可以在核电站建设中推广使用。
  就这样,天生公司生产的核级密封件既能控制核电站的泄漏,又能延长核电站的寿命,破解了核电站微量泄漏的“世界级难题”,把核电密封技术向前推进了一大步。
  再攀新高
  从2007年起,天生公司就开始投入C形密封环的研究,其直接动力又是一次类似“卡脖子”的压力。
  反应堆压力容器是核电站中最为关键的设备之一,属核安全一级设备。反应堆压力容器由一个可拆卸的顶盖和一个筒身两个基本单元组成。核电站反应堆压力容器C形密封环是防止放射性物质泄漏的关键密封环,要求顶盖与筒身之间的密封结构安全可靠,通常采用双道C形密封环进行密封,是整个核电密封系统中最复杂、最重要的密封,长期工作于343℃高温、15.5MPa高压、高辐射的恶劣环境,且每隔12~18个月因加换燃料必须整套更换,需求量大。50年来该技术一直被美国Garlock公司独家垄断,不仅价格昂贵,而且购买时还需要向美国安全管理委员会备案,保证不用于军事和出口。
  2007年,秦山的二扩要建造的时候,天生公司中了一个非常大的标。在管道垫片领域,由于天生公司的参与,外国公司把原来每一台机组将近5000万元~6000万元的报价降到了1500万元。但当时核反应堆的主密封环在全世界范围内由美国Garlock公司垄断。在天生公司中标后,美国Garlock公司有意无意当中跟秦山核电站说,如果管道垫片不订Garlock公司的产品,下次压力容器的密封环也不卖给秦山核电站了。当时可能这只是一句玩笑话,但秦山核电站的项目副总经理为此特意给励行根打电话,表示管道垫片还是订天生公司的,但是这个事情要告诉励行根,秦山核电站要重新订一套美国公司的产品作为备用垫片。
  “当时,我非常感谢秦山核电站对我们的大力支持,因为这有一种民族精神在里面。他说,如果全用国外的产品,今后中国的核电站怎么办?这都是‘卡脖子’的东西。他这样一说以后,我马上第一个反应,要把这个干出来。”励行根动情地回忆道。
  10天后,励行根正式给秦山核电站回复,这个密封环,天生公司计划5年以内把它搞出来。
  最初的研究完全没有头绪,因为国外技术封锁,励行根连密封环的样子和图纸都没见过。一个反应堆压力容器里有一套共两个密封环,反应堆燃料一年换一次,换的时候要同时换掉密封环。励行根和天生公司的研发人员则趁替换环的时候进入核电站,研究这些换下来的进口密封环。励行根发现,密封环的材质和工艺都是当时国内所没有的,他只能从最基础的材料研发开始。
  2012年,天生公司在中国一重大连公司做的某型核反应堆密封环水压试验喜获成功,这意味着以后中国新建核电站所需的材料可以全部实现国产化。“宁波民企彻底破解了密封这一发展核电的世界级难题,打破了欧美在此领域的垄断。”中国广东核电集团岭澳核电公司原总工程师、中国核电专家储品昌如此评价励行根及天生公司所作的贡献。
  2015年12月3日,天生公司研制的我国首个国产C形密封环安装在秦山核电站方家山1号机组反应堆压力容器上,一举打破了国外在这一领域的技术封锁。随后,田湾的5、6号机组、用于出口的“华龙一号”也开始使用天生公司的C形密封环。
  自此,中国终于把核电关键密封技术牢牢握在了自己手中。
  坚守企业家的责任和使命
  作为一名企业家和科技工作者,励行根认为,企业发展到一定程度的时候是在做责任,不仅仅是为了挣钱。全心全意地投入搞科研、全心全意地做好企业,就是对国家最大的贡献。
  在突破核电密封件的外国垄断后,外国公司纷纷派人前来宁波找励行根谈收购事宜。美国Garlock公司总裁更是先后7次来到宁波,想和天生公司搞联合。有意收购天生公司的外国公司问励行根什么价位才卖?励行根表示,无论给多少钱也不会卖,因为中国要建设一大批核电站,如果密封件被国外公司垄断,一是经济利益太大,二是涉及到了国家的核安全问题,这一点更为重要。保障国家的核安全是天生公司的责任和使命。
  对于下一步的发展,天生公司将首先在核电领域扩大产品应用,用5年时间把核电密封件全部国产化。更为重要的是,励行根又把目光投向了“高温高压连接器”的研制,并计划5年内做到产业化。据透露,这项新技术不仅体积更小,还能提高产品的安全系数,这是对密封技术的一次颠覆性突破。
  连接器在国民经济建设中是一个应用更加广泛的产品,是一个上千亿产值的产业。“今后我将更加专注、更加有信心地做好一件事情,就是颠覆世界上现在密封技术的方式,做大高温高压流体密封设备的连接器这个产业,再创新辉煌。”励行根坚定地说。
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