早前，由合肥通用機械研究院（以下簡稱“合肥通用院”）主導完成的“重型壓力容器輕量化設計制造關鍵技術及工程應用”項目榮獲國家科技進步二等獎。 “對合肥通用院來說，2017年是創新成果豐收的一年！ ”中國工程院院士、合肥通用院院長陳學東告訴記者，該成果不僅榮獲2017年國家科技進步二等獎，還獲得2017年中國機械工程學會 “綠色制造技術創新一等獎”。由于該項新成果的推廣應用，使得我國每年大量新增的千噸級重型壓力容器平均“瘦身”10%，產生數以百億計的經濟效益。

　　壓力容器越來越大行業發展急需“減重”

　　壓力容器是具有潛在泄漏和爆炸危險的承壓類特種設備，廣泛用于煤炭、石油化工、天然氣等能源工業領域。為提高效率、降低成本，我國能源工業壓力容器不斷向重型化方向發展，最大壁厚達數百毫米、單臺重量超千噸。壓力容器重型化不僅導致材料消耗巨大（我國每年耗鋼數千萬噸）、加工制造困難（甚至超出現有設計制造能力），而且可能產生新的失效模式和機理，存在重大安全事故隱患。近年來，國內外都曾多次出現重型壓力容器失效事故，甚至有的超大壁厚壓力容器由于設計制造能力限制，存在先天性裂紋，材料韌性差，設備在水壓試驗過程中就發生了脆性斷裂?！疤筇睾茈y制造，既耗能耗材也不安全。 ”因此，如何在確保本質安全前提下實現重型壓力容器輕量化，已成為壓力容器裝備制造業突破現有設計制造能力瓶頸、提高產品國際競爭力、實現節能節材的必然選擇。陳學東告訴記者，在實施“重型壓力容器輕量化設計制造關鍵技術及工程應用”項目之前，我國大型加氫反應器、大型換熱器、深冷儲運容器等重型壓力容器不但自重大、耗材多、產品缺乏國際競爭力，而且壽命低可靠性差，難以滿足重大工程建設需求。

　　從跟跑并跑到局部領跑創造多項國內國際第一

　　從2010年開始，合肥通用院聯合行業科研機構圍繞重型壓力容器輕量化設計制造技術，開展“產學研用”協同攻關，取得卓有成效的創新成果。他們開發了高溫、高壓、臨氫、深冷等苛刻環境壓力容器性能測試裝置，通過大量試驗和工業驗證，研究極端條件下材料適應性，建立損傷評價技術方法，提出材料純凈度、均勻性等指標控制要求，減小材料性能的不確定性；系統研究了38種典型材料與83種損傷機理之間的關聯規律，建立了基于全壽命周期風險控制的設計制造與維護方法；在此基礎上，科學調整了壓力容器許用強度系數，被國家安全技術規范和基礎性國家標準采納。

　　針對石油化工、煤化工裝置大型加氫反應器，科研人員奮力攻關，解決了基于壽命的高溫結構強度評定、400mm厚壓力容器冷熱裂紋控制等技術難題，研制出國產首臺輕量化大型加釩鋼制加氫反應器，應用于中石油廣西石化400萬噸渣油加氫裝置，產品的節材效果和安全性能均優于國內外同行，之后產品在國內石油化工、煤化工企業推廣，并出口印度、伊朗等“一帶一路”沿線國家。針對集反應、傳熱于一體的超大型管殼式換熱器，攻克了傳熱流動與強度剛度協同設計、大型碟形薄管板組合結構設計、大直徑薄壁換熱管流致振動控制、薄管板和薄壁換熱管可靠連接等關鍵技術，研制出國際首臺輕量化超大型丁辛醇換熱器，創造性地將管板厚度由260mm減薄至40mm，節材 20%以上，產品應用于山東兗州煤礦、天津渤?；さ榷嗉移髽I。針對低溫深冷儲運容器，突破基于常溫性能的傳統設計思想，首創基于材料低溫性能的結構強度設計方法，研制出國際首臺550m3、-196℃輕量化深冷儲運容器，節材25%至45%?！巴l達國家相比，現在我國重型壓力容器輕量化設計制造技術已實現從跟跑到整體并跑、局部領跑的跨越。 ”陳學東自豪地說。

　　平均瘦身10%每年少用數百萬噸特鋼

　　壓力容器輕量化相關產品與技術目前已廣泛應用于能源、石化等行業龍頭企業，包括中國一重、中集集團、中石化洛陽院、寰球工程公司、查特工業、TaylorWarton等國際領先的容器設計制造單位，以及中國三大石油公司、全球四大氣體公司等國際著名的容器使用單位，產品國內市場占有率達85%以上，并出口澳大利亞、印度、伊朗等20多個國家和地區，輕量化深冷儲運容器的全球市場份額從0躍升至30%，成果應用取得顯著的經濟和社會效益。中石油煉化分公司提供的用戶反饋函指出，合肥通用院為廣西石化、云南石化、華北石化等中石油所屬企業提供的40多臺輕量化大型加氫反應器，累計節約設備直接投資約5億元。

　　可別小看重型壓力容器輕量化這個創新，它所產生的經濟效益十分巨大。陳學東給記者算了一筆賬：我國每年新增壓力容器需消耗高強度特殊鋼材數千萬噸，按平均減重10%計算，每年減少壓力容器用鋼數百萬噸，僅此一項可為企業節省開支數百億元，這還沒算制造過程中能耗與人工成本的下降。