焊接专家王东坡,多次填补技术空白,将一生都与国家命运牢牢“焊接”
51岁的焊接专家王东坡被很多人形容成“不知疲倦的永动机”。过去30年,他追着大国工程中的“卡脖子”难题跑,瞄准重大项目最紧要的关键技术持续攻关,做出许多填补国产技术空白的创新。
和以往无数次突然接到紧急任务一样,今年4月的一天,王东坡忙了一整天,没顾上吃晚饭就登上飞机,赶赴上海参加某型号民用航空发动机故障研讨会。谁也没想到,途中他突发疾病,因公殉职。焊接是专门研究焊接工艺、检测、结构等方面技术的专业,对于国民经济发展很重要。焊接科技发展水平是衡量一个国家技术发展状况的重要标志,因此更需要很多从事焊接研究工作的人员,我很希望加入其中。
让科研落地,把解决实际工程问题视为科研链条中最重要的一环,不能总让外国人卡咱的脖子。最重要的事还是把科研踏踏实实做好,别把人才称号看得太重,要做有用的科研。
王东坡兑现了自己的誓言,把一生与国家命运紧紧“焊接”在了一起。
有点“土气”的实干家
很多熟悉他的人都说,这位焊接领域的知名专家身上有天大人特有的“土气”——一件灰色羽绒服穿了至少10年,他和爱人一直住在老宿舍楼里,每天乘公交车上下班,也不太擅长使用智能手机。
学生梁行这样评价他:“王老师的聪明是公认的,学习思考专业知识比谁都快,可在生活中却总是显得有些笨拙。”
他眼里仿佛只有那些与国家发展息息相关的事。过去几十年里,他参与解决了多项重大工程关键问题,从港珠澳大桥到载人航天,从水下潜器到深海立管,从高速轨道交通到长输油气管线……其开创的焊接结构延寿技术在工程机械、风电、海洋工程等领域得到广泛应用。
读博士期间,他就研发出世界首台基于压电原理的超声冲击设备。同事邓彩艳记得,2001年自己进入焊接结构课题组读硕士研究生时,王东坡是一名博士后。每次试验设备坏了,导师都会大喊一声“东坡”,“这时一个男生就拿着万用表等工具跑过来开始捣鼓,每次都能修好”。王东坡自学精通了电路原理、机械结构等,成了实验室的“维修工”。
他花了3年时间,埋头在实验室里,亲手打磨一个个超声冲击设备用的陶瓷片和零件,反复磨、反复试验,直至成功。
这项技术相当于给焊接结构“延年益寿”,让其在长时间的大风大浪、高温高压、高湿高盐等环境中,以及地震等强冲击载荷下,依然可以保持牢固耐用。
王东坡不断地进行升级改造,又研发了系列产品。“这些技术,在国内仍然是最领先的。”邓彩艳说。
为了解决我国大规模建设海上采油平台过程中遇到的“卡脖子”问题——为大厚度焊接接头低温韧性测试制造出“预制疲劳裂纹”,王东坡常在一间噪音极大的实验室里,戴着隔音耳罩做疲劳试验,一待就是一天。
终于,这项曾长期只掌握在国外极少数科研机构手中的技术,如今全部实现国产化。技术投产后不到10年间,产生的经济效益达到约20亿元-25亿元。邓彩艳说:“后来,我们实验室随便找出来一个学生都会做这项技术,这些学生毕业后又把技术带到他们的工作中,现在在国内已经普及了。”
对于王东坡的离去,中国航发沈阳黎明航空发电机有限公司在唁电中称,这是国家“不可估量的损失”。
破解工程“卡脖子”问题的实干家
1993年,准备报考焊接专业研究生的王东坡写下这段文字:“焊接是专门研究焊接工艺、检测、结构等方面技术的专业,对于国民经济发展很重要。焊接科技发展水平是衡量一个国家技术发展状况的重要标志,因此更需要很多从事焊接研究工作的人员,我很希望加入其中……”此后的30年,他的生命和焊接牢牢地连接在一起,直至最后一刻。
“让科研落地,把解决实际工程问题视为科研链条中最重要的一环,不能总让外国人卡咱的脖子”,这是王东坡终身认定的使命追求。
王东坡读博士期间,导师霍立兴教授偶然了解到国外有一种“超声冲击”技术非常前沿,而具体的技术路线国内同行还不知晓。王东坡决定试一试,三年努力,不但攻克了技术壁垒,还最终研发出世界首台基于压电原理的超声冲击设备,在随后的几年中又持续迭代,完成小型化、轻量化改进,其疲劳强度可提高20%到70%,寿命延长数倍到几十倍。
在王东坡看来,最重要的事是解决那些被外国人“卡脖子”的工程技术难题,这其中有一件就是“预制疲劳裂纹”。满足韧性要求是工程结构低温服役安全性的主要保障,然而在这道必考题中,有一项核心关键技术即是“预制疲劳裂纹”。这项关键核心技术之前长期掌握在国外极少数科研机构手中。
课题组的邓彩艳与王东坡共事已20多年,她还记得王东坡做博士后期间,在一间噪音极大的实验室里做疲劳测试研究,一待就是一天,特别是当课题组第一次把预制疲劳裂纹做出来时,现场外国专家都难以置信,中国人做出了完全符合标准的平齐漂亮的预制疲劳裂纹。这些外国专家只能悻悻地走了,因为他们在中国工程中赚钱再也没那么容易了。
这项技术的攻克,不仅实现了我国海上油气平台建设焊接结构低温韧性测试国产技术百分百的覆盖,更是通过风险评估为企业免除了焊后热处理这道生产工序,在技术研制出来后不到十年的时间里,产生的经济效益就已达到约20亿—25亿元。
“这项看起来很厉害的技术,现在我们实验室随便找出来一个学生都会做了。”邓彩艳说,学生们毕业后又把这项技术带到他们所在的工作单位,所以现在这项技术在国内已经普及了。
这几年,让王东坡更为用心的难题,是“钢悬链线立管”的全尺寸疲劳评价的关键核心问题。“钢悬链线立管”是针对我国近年来在南海建设的1500米水深的超深水大气田开采平台研发的。这条连接水下油气管道与海上平台的管道,常年经受海洋环境低温、高腐蚀、海浪冲击等影响,对钢管的焊接技术要求极高。因此,在我国对南海油气资源的开发中,“钢悬链线立管”相关技术成为亟待解决的问题。其中,对钢悬链线立管进行全尺寸疲劳测试的这项技术只掌握在国外少数几家大石油公司手中。
“在解决‘钢悬链线立管’的全尺寸疲劳评价问题上,王老师原本希望购买国外的设备,开发测试技术。但到了实际的招标环节,对方公司却根本就没有投标。王老师一气之下决定带着我们一起自主研发测试设备。”邓彩艳介绍,课题组用了不到两年时间,不仅研发出了测试评价设备,还将这项技术成功应用于我国深水油气开发中。
值得骄傲的事还有很多,比如在水下焊接技术方面,团队发明了固定式排水罩局部干法焊接技术并研制出设备,兼顾焊接的效率、便捷和质量,最终使管道的焊接质量可达到A级的焊缝要求。而此前一次修复先例是由国外一家公司用了一年时间、花费上亿元才完成的。
对“焊接”相关的问题做出判断,是王东坡擅长的科研领域
焊接,制造业的“裁缝”,对产品质量具有决定性作用,被视为一种关键制造技术,标志着国家的工业技术水平,支撑国家建设及国防安全。因为焊接的复杂性,包括异种材质、特种厚板、超高强度钢、巨型薄壁以及结构所处的深水、深空等复杂环境,都让焊接技术成为名副其实的工程实用高科技。在我国,16项国家重大科技专项中11项直接涉及焊接。钢铁产量的60%以上需要焊接,8万吨级航母焊缝超过50公里。这其中,焊接结构的安全性尤为关键,焊接结构在地震以及风、波浪、海流等长时间作用下易造成损伤累积,极易产生疲劳与断裂等问题,进而引发重大工程事故。据统计,80—90%的焊接结构失效是由断裂与疲劳引起的。因此,如何保证焊接结构和构件服役的安全性、可靠性以及经济性是焊接结构研究中要解决的关键问题。在国内焊接工程结构断裂疲劳与完整性评价领域,王东坡所在的天津大学焊接团队不仅是奠基者,而且一直处于引领地位。时间回到30年前,准备报考焊接专业研究生的王东坡写道:“焊接是专门从事焊接工艺、检测、结构等方面技术人才的专业,对于国民经济发展很重要。焊接科技发展水平是衡量一个国家技术发展状况的重要标志,因此更需要很多从事焊接研究工作的人员,我很希望加入到其中去……”
帮企业攻克难关的“金刚钻”
“能不能把这个问题解决掉?”这是王东坡常挂在嘴边的一句话。他有很多来自企业的朋友,脚踏实地为企业解决实际生产中的工程技术难题,也是他做科研的一贯原则。这个原则对于王东坡来讲是自然而然的事情。本、硕、博均就读于天津大学焊接专业的王东坡,师承有着“中国焊接第一学者”之誉的孟广喆教授以及中国焊接结构领域著名专家霍立兴教授,老先生们不断解决企业实际工程问题的科研态度也深深影响着他。
企业的工程问题有大有小,但无论多小的问题,王东坡都愿意帮忙解决,无论多大的问题他都敢于挑战。十年间,他与百余家国内企事业单位合作,开展项目攻关。这些合作项目的合同额都不大,小的只有一两万元甚至两三千元,大的单个合同额也就五六百万元,但合作的企业五花八门,既有国字头大企业,也有民营企业和小微企业,很多项目都是研发难度很高的“硬骨头”。但在他看来,只要是企业需要,他都努力完成,“硬骨头啃起来香”。
王东坡去世后,家人在整理他的书桌时,发现了一摞厚厚的草稿纸,里面反复出现的一个词是“X80”。
“X80”是近年来在国家管网建设尤其是跨国油气运输管线网络建设中被广泛使用的高强度钢。2017年到2019年,中缅天然气输气管道发生数起因管道断裂引发火灾爆 炸的事故,给人民生命财产带来重大隐患,从而引发了全社会对于国际油气管道安全性的质疑。今后还能不能使用“X70”“X80”这种高钢级建设油气管道?现有数万公里长的管道如何排除风险?一时间成为极为棘手的问题。
作为焊接领域理论和实践都过硬的资深专家,王东坡全程参与了风险排查整治的工作,并提出了环焊缝失效是由于结构韧性储备不足的观点。之后,国家石油天然气管网集团有限公司提出了“高级钢管道环焊缝失效机理研究”课题,并且确定了22个研究方向,王东坡负责其中3项关键技术攻关。“前期王老师对于22个方向的确定及指导都给予了大量的意见。”国家石油天然气管网集团有限公司生产部副总监戴联双说,如今他在焊材优化、“CTOD”表征等方面的阶段性研究成果都已应用到实际工程中。
焊接结构的完整性评估是王东坡的拿手“绝活”。实际生产中,如果焊接过程当中不可避免地出现了缺陷,那已经使用的设备还能不能接着用,或者正在建造的设备还能不能交付,这些都需要评估。王东坡有着丰富的工程经验,所以他敢拍板说,这个项目取这个参数就行,那个项目取同样的参数就不行。
中海油焊接实验室副经理鲁欣豫粗略算了一笔账:仅是安全风险评估方面,王东坡通过多个国内、国际项目,精准界定了海底管线铺设的缺陷尺寸临界值,就为公司降低施工成本、提高施工效率作出了巨大贡献,产生效益价值数千万元。
在同事们看来,王东坡要想赚钱,太容易了。按照天津大学科研经费的管理办法,和企业合作的横向课题有40%是特支经费和劳务费,用这部分钱给自己支出劳务费无可厚非。但他却从不这样做,至今王东坡和妻子仍然住在天津大学教师公寓一套仅73平方米的两居室中,家中陈设极为简单。家里也没有车,他和妻子平时都是乘坐公交车上下班。公交车上的50分钟,也是他用来思考的时间。
在同事和家人眼里,仿佛解决一个个难题就是他全部的生活乐趣。王东坡的妻子说,家里的什么东西放在哪儿,他绝对不知道;而同事们却说,实验室里哪件东西在哪儿,他记得最清楚。
教书育人如父如兄的“工科男”
在学生心里,王东坡是一个思维极为活跃、纯真爽朗、勤勉不懈、做学问一丝不苟、对学生关爱有加的恩师。作为研究生导师,王东坡在20多年的教师生涯中带过60余名硕士和博士毕业生。已经毕业的学生如今大多已是国家各高校、科研院所及企业的骨干。
赵小辉2012年博士毕业刚到吉林大学工作时,因为吉大之前没有这个研究方向,所以科研起步非常困难。王东坡以项目的形式为他争取到了第一笔20万元经费,让他的科研得以启动。如今,赵小辉在吉大早已建立起自己的科研团队,也已经成长为学术界的一颗新星。但遇到人生中重要的事,他依然习惯于请教王老师。就在王东坡去世的前一天,赵小辉还给他打电话,听取老师对于他参评某项人才称号的意见。“王老师跟我讲,最重要的事还是把科研踏踏实实做好,别把人才称号看得太重,要做有用的科研。”赵小辉说。
硕士研究生朱奕瑶还记得王东坡曾对大家说的话:“你们把项目做好了,不仅仅是节省巨额费用的问题,更是防范重大工程风险的需要。技术做好了可能就是为国家节省成百上千万资金的事。”
在学生们的眼中,王东坡是典型的“工科男”,不太善于口头表达对学生的关心,但对那种关爱却体现在日常的点滴中。有时候他也会讲一些“大道理”,但更多的是身体力行。
“去年疫情最严重的时候,他给我们挨个儿打电话。他买的消毒用品、口罩和一些药品到现在放在实验室还没用完。疫情防控期间他住校用的单人床还在小会议室里。”
“我们做焊接实验噪音比较大,中午的时候他都会催促学生赶紧回宿舍休息一会儿,而他自己只是把两张凳子一并凑合着休息一下,就继续工作了。”
……
不仅对于学生,对于课题组的其他教师,王东坡也是竭尽所能提供帮助。
2009年底,从哈尔滨工业大学毕业的王颖到天津大学任教,她在博士期间做的课题主要是真空钎焊,而天大当时并没有这一方向。王东坡从学科发展的高度,认为钎焊作为三大焊接方法之一应该支持建设。他拿出自己课题组结余的120万元资金购置了第一台大型真空钎焊试验设备,开启了天大焊接在钎焊方向研究的新篇章。
在他的带领下,天大的焊接团队也从他刚接管时的十几个人发展为现在30多人的团队。
王东坡曾担任过一段时间天大材料学院的副院长。有人会认为,当官了,为自己和团队谋福利更方便了。但事实却是,他主管学院的科研工作,学院的科研总经费从2014年到2022年增长了两倍,但他却从自己课题组的项目经费中拿出来两三千万元为学院添置实验设备。这两年,他更是把自己的教授办公室让出来给学生当办公室。卸任学院副院长之后,他不出差时要么在实验室,要么就到组里其他老师的办公室随便找个地方,打开笔记本电脑处理工作,连自己的办公室都没有。
王东坡猝不及防地结束了他忙碌的一生。生前,他每天都在赶时间;离世后,他的手机依然响个不停,只是再也没有人接起和回复。
4月4日晚,团队的几位老师带着他的骨灰开车走过了他奋斗过的天津大学卫津路校区的第1教学楼、第25教学楼,以及北洋园校区的第31教学楼和他心心念念的工程中心。此时,已是晚上11点,学生们自发在他途经的路上默哀告别。他们知道,那个说起话来滔滔不绝、大嗓门的王老师,那个仿佛永远充满热情、永远不知疲倦的王老师,再也不会一遍遍叮嘱他们:“每一个实验数据都要站得住脚。”
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