上海百若试验仪器有限公司是国内技术领先的材料试验设备和材料试验方案的专业制造商和服务商。日前，记者有幸采访了百若应力腐蚀试验机研发团队，听他们讲述应力腐蚀试验机国产化过程中的那些酸甜苦辣…… 应力腐蚀试验机国产化迫在眉睫

2011年11月6分23时55分许，吉林松原石油化工股份有限公司脱乙烷塔顶回流罐突然发生爆炸，导致4人死亡、1人重伤、6人轻伤，直接经济损失达869万元。事故调查发现：该设备无有效脱硫手段，H2S严重超标，罐体发生H2S应力腐蚀（氢脆和氢致开裂），导致灾难的发生。“11·6”事故仅仅是应力腐蚀所导致的众多事故中的一起。研究应力腐蚀开裂对确保安全生产、提高生产效率有着重要意义。
 
百若研发工程师张小康向记者介绍：在腐蚀性戒指环境下的金属材料由于应力和腐蚀的联合作用极易发生破坏，且破坏之前没有大的塑性变形，是一种滞后的低应力脆性破坏。通常，应力腐蚀裂纹的扩展速度比均匀腐蚀要快106倍，其结果是材料在远低于常规寿命时失效，导致如“11·6”这种无先兆的灾难性事故，尤其是在石油化工、核电等行业。而长期以来，各大高校、科研院所以及工矿企业的实验室多依赖进口试验机进行应力腐蚀方面的研究。然而，进口设备存在成本高，设备及软件针对性不强、设备操作培训不便、设备维护不够快捷等方面的问题，给各大实验室带来了不小的困扰。加上近年来，我国材料应力腐蚀研究的需求迅速发展，但进口设备的不足对这一研究的发展造成了很大的局限性。因此，应力腐蚀试验机的国产化开发迫在眉睫。
 
应力腐蚀试验机开发的第一个里程碑
 
百若研发总工程师赵又杰（后简称“赵工”）介绍，在2011年“11·6”事故发生的几个月之前，上海百若试验仪器有限公司已经同上海交大核科学与工程学院的973项目的子项目之一的负责人，老师表达了现有进口应力腐蚀试验设备老旧、针对性差，不能满足科研研究的现状，并提出合作开发更贴近国内研究现状的应力腐蚀试验机。百若也敏感地注意到了应力腐蚀试验机在科研和生产制造中潜在的巨大需求和填补国内空白的重大意义。于是，一支数十人组成的强大研发队伍就此建立，对应力腐蚀试验机的研发进行攻关。
 
谈及应力腐蚀试验机研发攻关的关键问题，赵工着重讲了两点；“一是如何实现一个符合试验标准要求的稳定的加载系统，二是如何进行软件功能优化及扩展。”他们调研了很多进口产品，发现当时的国内市场，没有任何一个现成的产品能实现加载系统的要求；而在进口设备的软件控制和结果输出表达并不尽如人意的背景下，要实现试验过程的简洁人机交互控制和试验结果的优化输出，并要求软件同时有强大的可扩展性看起来简直就是“不可能完成的任务”。
 
从无到有的创造从来都不是一件容易的事。虽然设备开发初期有理论支持，也有试验标准作为参考，也一定程度上借鉴了进口设备，但是对于不能拆装的设备，从外观上去推测、揣摩其内部结构以及如何实现试验标准要求的功能并不是一件简单的工作，更何况百若还打算走一条不同于进口设备的创新之路。赵工自豪地说：“我们摒弃了进口设备的安装和配置方式，将试验机作模块化处理，并将加载单元作为一个独立单元输出载荷，这一独立加载单元如今已经申请到了国家发明专利，并成为了一款独立产品；而我们自主研发的试验软件系统也成功实现了对试验结果的定性和定量表达，且其操作简易性、试验过程控制的准确性、长期可持续性、试验中断后的可恢复性及其丰富的可扩展性，受到了用户的一致好评，如今也已经成为了一款独立产品推向了市场。”说到他们自主研发的试验软件系统——DCPD测量系统，赵工为记者讲述了一个小故事：
 
DCPD测量系统的扩展在软件上存在很大的困呐，DCPD试验周期长，实验数据量大，如何才级、选用数据并尽可能真实的反映裂纹萌生和扩展是一个严峻的课题，是对软件工程师的极大考验。赵工说：“那段时间，每一次开会，我们的研发部部长软件工程师邵强身上总是带着浓浓的烟草味道。我们也曾建议过他少抽香烟保重身体，但他总是嘻嘻一笑，说香烟是他灵感的来源，缺了它这个软件怕是不能成功的。殊不知他常常挑灯夜战，抽烟是他唯一的提神方法。”于是就在这烟雾缭绕中，一种新的数据选用方法诞生，有效地解决了数据选用的这一难题。
 
关键问题解决之后，两台应力腐蚀试验机（一台单轴拉伸、一台四轴拉伸试验机）就投入生产并调试，并于2011年7月成功的应用到上海交通大学核科学与工程学院的实验室中，完成了百若应力腐蚀试验机开发的第一个里程碑。自此之后，百若研发团队针对实际应用中反馈回来的问题展开了讨论并提出了有效的解决方案，如：由于蜜蜂不好造成的抽真空/除氧不彻底可以通过金属结构压力密封加以改善，并尝试使用石墨垫进行密封。随着各个细节的不断完善，该设备逐渐成为一款成熟的设备走向市场。
 
定制型应力腐蚀试验机开发的第二个里程碑
 
经过数年的发展，百若研发的应力腐蚀试验机已经成为了行业内的一个代表性产品，产品的试验过程稳定性良好，可适应环境的复杂性，且试验数据可靠。百若研发工程师张小康介绍，就目前的客户而言，应力腐蚀试验机所应用的行业，对试验环境要求多种多样，涵盖了高温( 可高达650℃左右)、高压( 可高达30Mpa)、复杂腐蚀环境( 如超纯水、超临界水、铅铋、熔盐、盐雾、H2S、海水)等多种情况。而这，正是百若不同于其他竞争对手的特色，也最贴合科研前沿的要求。
 
但是，对这些极端或复杂环境的应力腐蚀试验机的设计制造来说，每一个新的产品都意味着一个新的挑战。赵工说：“这样的挑战，在这五六年的时间内不知多少，每一台设备的背后，都是一个个酸甜苦辣的故事。这其中，最值得讲述的大约就是与中国学院合肥物质科学研究院和中国科学院上海应用物理研究院的合作了。”
 
中国科学院合肥物质科学研究院在百若订购的铅铋环境应力腐蚀试验机，可以说是百若应力腐蚀试验机研发之路上的第二个里程碑式的标志。百若的客户群体也因此扩展到了中国最顶尖的科研单位，正式进入了核科学相关领域。赵工说：“核科学领域材料的应力腐蚀研究，对材料试验环境的极端要求，对试验机的研发来说是相当苛刻的。作为科研前沿的核科学材料与技术，我们研发团队的大多数人员都未曾接触过。好在我们的客户在给予我们充分信任的同时，也积极地为我们提供一切便利。合作中我们曾经笑称，这倒像是共建了一个课题组。而这种形式的合作在后来也基本成为了定制型应力腐蚀试验机开发的常态。对我们来说，客户有时候不仅仅是客户，也可以是并肩作战的伙伴。”
与中国科学院上海应用物理研究院合作开发的这一台设备，试验条件更为复杂，要求进行的是熔盐环境下材料应力腐蚀情况的研究。而熔盐的特殊性在于其熔点高、硬度高、熔化前后体积变化大、对一般材料腐蚀性大。熔盐的这些特点几乎为整个试验机设备开发的每一个关键问题都设置了障碍。任何一个问题不解决都可能意味着这一试验机无法实现。赵工介绍，这一次大约也终于证实了熔盐环境的营造和熔盐环境内的试验在国际上仍然是未完全攻克的难题，第一次试验之后他们也遇到了麻烦。试验后试样及夹具上残留的熔盐，由于其本身的硬度与强度都非常高，将试样与夹具紧紧粘合在一起，仅能通过长期浸泡的方式加以去除。为解决此问题，他们不断地提出假设，建立模型，进行论证，推翻假设，前后提出的方案下于5 个，并通过应用物理所与澳大利亚类似项目研究的团队交流沟通，最终确定了可行的方案。他自豪地说：“我们创造性地使用了试验釜与环境釜分开的方案，让环境釜用于熔化熔盐，试验釜仅用于在环境中进行试验。通过两个釜中的保护气体压力调节实现熔化后的熔盐在两个釜之间的流动，一次性解决了温度控制和确定试样浸没位置的两个问题。而对于熔盐硬度高的问题，这一方案的使用也大大降低了破碎熔盐颗粒大小的要求，减轻了试验操作人员的工作量。而容器材料的问题，鉴于我们的合作对象丰富有资源和雄厚实力，由对方提供了一种自主研发的材料用于所有有高耐腐蚀性要求的部件。”
 
这些简短的故事只是多年来应力腐蚀试验机研发过程中的许许多多故事的缩影，赵工说：“对我们来说，每一次的挑战都是一次成长，每一次付出收获的都是喜悦。从最开始被否定，被认为‘不可能’，到如今我们的应力腐蚀试验机已经成为了一个成熟产品，我们用努力证明了自己。”
 
 
追求卓越 最大程度满足客户需求
 
现在，百若不再满足于仅根据特定用户需求开发定制产品，更是要为广大的客户提供一个完整的解决方案。循环水化学系统，为应力腐蚀试验提供各种理化性能要求的水环境( 如PH 值、电导率、含氧量等) 的产品就是在这一目标下诞生的又一个广受欢迎的新产品。而最近，应力腐蚀试验设备大家庭又增添了新的成员“应力环测试系统”。除了应力腐蚀试验机之外，百若还为客户提供多种试验设备以满足客户需求。百若董事长孙富荣说：“对我们来说，创新的路没有终点。我们将继续秉持这种‘海纳百川’的精神，取国内外众家之长，为客户提供一流的试验设备，为国内试验机行业的创新添砖加瓦。”