上海重型挑战世界一流高端核电制造技术

    从冶炼、锻造、热处理再到冷加工，再至最终通过鉴定，环环相扣，任何一个环节出了问题，整个试制便要重来。 在远离上海市中心，靠近闵行开发区的外围区域，上海重型机器厂有限公司(下称“上重”)已经明确地向世界一流的高端制造业发起了挑战——过去6年的大部分时间里，它致力于根据AP1000核岛主设备设计图纸，从一块块废钢、生铁开始研发，最终将图纸变成真正的核电装备用大锻件。

　　更为重要的是，上重获得了成功。

　　今年7月15日，随着国家级专家组的鉴定通过，它成为中国第一家具备成套生产AP1000核心锻件装备能力的企业，这也意味着，中国核电装备制造的“最难拼图”已在上重完成，而上重的锻件产品，也将用于全球第一座AP1000核电站浙江三门核电站的建设。

　　AP1000，美国西屋电气公司开发设计，世界最先进的第三代核电技术之一，2006年，仅仅停留在图纸上的AP1000，通过招标被引入中国，上重也是从那时开始了AP1000大锻件的国产化研发之路。

　　而上重之前，具备将成套核电大锻件从图纸变为现实能力的，全球也只有日本制钢所、韩国斗山重工等不超过10家一流制造企业可以做到，中国的多数核电厂，只有进口核电装备才能建设、发电、运营。

　　但这次，上重的阔步前进，世界核电装备制造格局也因此变化。

　　多位核电专家在接受记者采访时表示，上重的突破，将为中国核电设备国产化带来一些变革，它使得中国掌握了与核电工业发展息息相关，高端装备制造业的核心技术。

　　9月11日，记者走进位于上海闵行区江川路1800号的上重厂区，试图寻找突破背后的答案。

　　本报记者调查发现，这更像是一个现实版的“士兵突击”，其背后则是中国高端制造业逆境前行的缩影。除了时间和压力，考虑到行业特点和市场化因素，成功挑战并不一定代表着彻底胜出，而这正是中国高端设备制造业的未来着眼所在。

　　从生铁到机器

　　与中国最大的钢铁制造企业上海宝钢集团股份有限公司不同，上海电气集团旗下的上重，为宝钢生产冶金轧钢等设备。

　　上重还制造动辄上百吨，诸如火电转子、巨型轮船曲轴——国内极少数制造企业才能生产出的巨型机器零部件，而在AP1000的研发过程中，上重扮演的角色，更像是一个机器之母，甚至制造AP1000核心锻件所需的设备，也由上重自己制造。

　　面对AP1000设计图纸，上重可以做的，是从一块块废钢、生铁的选择开始。

　　在1958年始建，占地96万平方米，相当于130多个足球场面积的上重厂区内，精选的废钢、生铁将经过冶炼、锻造和热处理等程序，跨时1年左右，最终成为AP1000设备用大锻件的一部分。

　　所谓大锻件，囊括了核反应堆内所有的核心主设备，也最能体现AP1000第三代核电技术的特色——为了更安全，包括固定和包裹核反应堆压力容器、蒸汽发生器、堆内构件、主管道等，均采用模块化技术建造。

　　相比以往，AP1000大锻件也因模块化而更大、更重、更复杂，而对于制造企业而言，这却是一道难度空前的世界难题。

　　上重核电产品主任工程师李向对记者介绍说，因AP1000发电功率和安全系数的提高，加之大锻件处于核辐射区域，无论是内在纯净度、机械性能，乃至一体化程度，都比以往核电设备有着更高的要求。

　　对于一块生铁而言，不仅要先冶炼成符合标准的大型优质钢锭，并在随后送往锻造车间锻压成形，也要在热处理车间进行金属性能校正，再经过机床工人的打磨，最终成形。这还不够，因为它还要经过核电厂业主、工程建设方、设备制造商、国家核安全局等多方的联合见证检验合格，才能最终修成正果。

　　在30米高、300米长、70米宽的冶炼车间，一根对着圆筒形炼钢包，目测直径约20厘米的管子喷口，正冒着蓝色的火焰。

　　“这是在为晚上的炼钢做准备”，李向表示，由于冶炼耗能大，一般炼钢在晚上进行，冒着蓝色火焰的管子则是煤气管道，煤气亦由工厂自制，一个钢包则可容纳100多吨的钢水。

　　以AP1000设备中复杂程度和重量最有代表性的一体化顶盖为例，制造它需要动用400吨级的大型钢锭，冶炼过程中需要5个钢包合浇。

　　“由于整个冶炼过程需要12个多小时，其中有很多比如浇筑温度、成分配比、保温时间等动态接口需要注意。”李向说，“一些元素的微小变化，就可能会对后续产品性能有很大的影响。”

　　因此，对400吨级大钢锭的冶炼，成为整个AP1000大锻件制造过程中的关键工序之一。

　　李向说，目前具备生产AP1000特大锻件所需钢锭技术的企业，国内只有3家。而当钢锭浇注完成，凝固后它将被运往锻造车间，并在锻造车间锻压成形。

　　在锻造车间门口，入眼便能看得见两台拔地而起的巨型机器。据李向介绍，左边那台是中国1961年开始安装，1962年投入使用的国产第一台万吨水压机。

　　1965年，美国记者埃德加·斯诺访华，并在上重参观，看到面前的灰色钢铁巨物，斯诺问：“你们费这么大劲造这样一台大机器有什么意思?”接着，他看到一个柱形钢锭不到1分钟时间里，被压成了圆饼。正是这台水压机，使得50多年前中国航天、军工、轮船等重工业设备制造成为可能。

　　而今天，这里又多出了一台巨物，那是上重公司参与设计并自主制造，2009年正式投运，有着两个世界第一的1.65万吨的油压机。相比于万吨水压机，它的精度更高、力气更大。

　　就好像铁匠夹住钢铁，然后用锤子反复敲打一样，油压机旁边一个带有机械手，被称为操作机的机器，它将夹住重新加热的高温钢锭，伸进油压机中锻打成形。

　　历史如此相似，这台配备着630吨·米(力矩单位)操作机的油压机，使得锻造四五百吨大型钢锭的AP1000大锻件成为可能。而经过锻造成形，再粗加工后，AP1000大锻件将被送往热处理车间进行最终的性能处理。

　　“好比厨师烹饪时对火候的掌握，不同原材料需有不同火候，这样才能烹饪出更适宜的味道。”李向将热处理形容为厨师烹饪说，因为前期工序中的动态因素，性能热处理时的锻件状态不会完全一样，这样就需要用不同的热处理参数来调整锻件的性能，使之各项性能指标达到最优状态。

　　包括阚宝春、李治国在内的高级蓝领工人的引进，上海市更是开全国先河——以直接解决户口的方式引入，时至今日，“别说带的徒弟了，现在徒弟带的徒弟都有了。”阚宝春说。

　　“以前是一重(二代改进型核电装备)能做，现在上海也能做了，这是因为国家的重视，AP1000的设备中国人也能做。”中国工程院院士，秦山核电站二期总设计师叶奇臻对本报记者说。

　　外部正效应背后

　　投入大量人力物力，耗资数十亿元，去研发国外已有的高端设备制造技术，同时又将面对着无法批量生产的市场，比之省时又省力，向国外直接购买高端设备的做法，上重的“士兵突击”究竟值不值?

　　“中国核电诸多设备，均受到先进的核电技术国家的控制，国外永远拒绝关键技术的出售。”中国核工业第一、第二国际核工程指挥部设计总工程师胥胜利对本报记者说。

　　“如果设备要进口，那么时间上就不由你，日本在锻造方面比中国先进，在福岛事故前，要跟他们订货很难，而且订单往往延迟。”薛新民表示，实现国产化的意义，不仅打破了中国对国外的依赖，同时也大大降低了核电建设成本。

　　当下游产业因打破国际垄断而获益之时，对于高端制造产业，遭遇的却是一个外部正效应悖论，凌进对本报记者讲起了一个轮船曲轴的例子。

　　2005年1月31日，上重成功下线了中国第一根船用曲轴。“我们曲轴下线前，国际上的曲轴企业，通过曲轴控制柴油机，通过柴油机控制船舶制造，我们国家造多少船，要看国外给你多少根曲轴，一根曲轴一台柴油机。曲轴的价格，基本以每年7%的速度上涨。”凌进说。

　　“当我们造成第一根船用曲轴，我们便改变了市场，到了2008年以后，曲轴价格大跳水，加上人民币升值的汇率因素，现在船用曲轴的价格只相当于当时的三分之一。”凌进说，“如果没有曲轴的国产化，也就没有上重后来的大规模改造，更没有中国船舶如今世界第一的位置。”

　　“高端制造企业自己呢?”“很尴尬。”凌进说。

　　凌进所说的尴尬，是指高端制造企业耗时耗力通过自主研发，可以将国家某个产业的水平提升到国际高度，但是研发成本的收回，“虽然研发初期，按照当时价格形成批量生产，三五年就可收回成本，但出来后价格下行，适应市场的能力有限，这也是中国基础制造业的困难。”

　　放眼至比船用曲轴更艰难的核电设备制造业，更是如此。

　　对于上重，尽管目前在AP1000基础上，已开始研发完全自主知识产权，更先进更大功率的CAP1400核电锻件设备，但“我们担心如果经济继续滑坡，没有后续项目和研发项目支撑，未来仍可能面临着技术与人才断层、断档的风险。”凌进说。

　　这也与中国核电设备制造企业所处市场环境有关。国家核电技术公司专家委员会专家汤紫德对本报记者表示，中国核电设备技术的进展一直处于时好时坏、断断续续的状态。一直以来，中国很多核电设备企业轻视与相关冶炼企业的合作。

　　而人才待遇，凌进透露，“在核电厂、核设计院等整个核工业产业链中，制造企业尤其锻件制造企业处于低端、人才更易流失。”

　　胥胜利对此指出，中国核电技术在设备方面总体的突破尚需加强，因为中国缺人才。这方面的收入和国外相比差距太大，从而导致人才流失。

　　比之中国核电同时起步的韩国核电制造，“韩国核电走出国门，在国际市场取得成功，其经验可为我国所借鉴。”薛新民说。韩国核电之所以得到快速的发展，得益于韩国“制定和不断完善核能发展战略，培育核能作为战略出口产业”。

　　韩国的核能发展战略，其核心包括两点：一，将核能作为国内电力生产的一个主要能源，以增强稳定的能源供应;二，培育核能作为战略出口产业，通过核技术的进步和自主创新，获取国际竞争能力，打入国际市场。

　　而当韩国从完全进口核电设备阶段过渡至自建六台机组，国内投资核电比例不断扩大阶段，为了统一堆型，上世纪80年代中期，韩国核电产业界开始推行核电厂的标准化设计 。

　　到了上世纪90年代后期，韩国又开发出增强的核电设备，改进了许多部件的设计，提高了电厂的安全性和经济竞争力，优化了电厂布局，减少了投资成本。很快，韩国以加快国产化为目的，依靠自己的力量实现核电国产化。

　　薛新民强调，韩国核电厂建设取得成功与政府的正确决策分不开。徐銤则说：“中国人聪明得很，只要国家重视，大家就去做，而且能做好。