文志旻 沈学静 杨植岗 王蓬 王洋 许鹏 张松闯 李波
由工业和信息化部(以下简称“工信部”)、国家发展和改革委员会、科技部、财政部联合发布的《新材料产业发展指南》(工信部联规〔2016〕454号)指出,尽管我国新材料产业发展步伐持续加快、创新能力稳步增强、应用水平明显提升,但总体上起步晚、底子薄、发展慢,仍处于培育发展阶段,标准、检测、认证、评价、计量和管理等支撑体系缺失是当前新材料产业面临的诸多问题之一。为此,应通过整合优势测试资源,补充仪器、设施、装备等测试评价条件,完善新材料测试评价方法及标准,搭建具备国际先进水平的测试评价平台,构建形成新材料测试评价服务体系,从而提高测试评价服务能力,为助力新材料产业快速健康发展提供技术支撑。
钢铁新材料同其他新材料一样,既面临共性的宏观问题,又具有独特的行业特征。钢铁材料是工业领域的基础材料,辐射面极广,使用量巨大;同时制造流程很长,影响性能和质量的因素多而复杂,相应的测试评价贯穿原材料、各个工序的半成品、成品、钢材加工处理成形、应用直至整个工程服役周期。尽管我国钢产量近二十年占据世界首位,但航空航天、海洋工程、汽车、舰船、高铁、电力、石化等领域应用的高端钢铁新材料,如高强塑汽车钢板、高强耐蚀钢、深海开发用耐蚀合金、不锈钢、东海南海高湿热环境海岸建筑结构用钢、高铁车轮、车轴、转向架材料及钢轨焊接材料、700℃以上超超临界机组用耐热钢、508—3钢核电压力容器用钢等,尽管研发生产单位众多,但国产自给率低的问题长期不能有效解决。面向新品种、新性能、新应用的检测表征能力不足、水平不高,面向具体工程应用的材料适用性第三方评价资源稀缺、技术薄弱是其中重要的原因。因此在钢铁行业,迅速提升检测、评价和标准等“软实力”,有效发挥其基础关键支撑功能,已成为行业发展之急需。
为全面提升我国新材料测试评价水平,构建新材料测试评价体系,解决新材料测试评价的瓶颈和短板,提升测试评价能力和水平,工信部会同财政部共同开展新材料产业重点平台建设工作,拟形成公平公正、共享共用的“主中心+行业中心+区域中心”的测试评价体系。
1 搭建新材料认证评价体系
国家新材料测试评价平台钢铁行业中心(以下简称“钢铁行业中心”)由工信部批准、钢研纳克检测技术股份有限公司(以下简称“钢研纳克”)牵头建设。钢研纳克是集第三方检测认证服务、实验室能力验证服务、分析仪器及标准物质等同检测表征相关的产品的研发、生产、销售、技术咨询于一体的专业化高新技术企业,将通过建设国家新材料测试评价平台钢铁行业中心,统筹行业优势资源,有效发挥其基础关键支撑功能,以材料表征、认证评价、标准发展及装备技术创新推动我国自主研发高端材料实现工程化应用。
为全面提升我国钢铁新材料的测试评价水平,钢铁行业中心针对专业化质量认证评价短板,由钢研纳克首席科学家王海舟院士首次提出并搭建了新材料认证评价体系,涵盖了“产品符合性认证评价、工艺稳定性认证评价、服役适用性认证评价”等核心内容,旨在倡导全产业链、全参数和全生命周期的完整性、综合性、系统性评价模式。重点解决了“标准、测试表征、认证评价”等评价实施3要素的关系,健全了各自的组织实施机构、工作流程、标准规范、模板体系,已经组织实施“高铁车轮材料”“高铁轮轴材料”“火电管道锅炉用耐热钢管”等新材料的实质性评价工作。
上述工作均以“新材料評价工作组”的形式开展。工作组组建模式为:①组建工作组专家组(由具体材料研发、生产、加工和重点用户专家代表组成,用户代表不少于20%);②确定指标体系(考虑到材料应用、可制造性、成本等多因素需要的检测指标体系的建立和确认);③确定试验方法体系(针对每项指标对应的试验方法、标准是否存在和适用、试验方法是否存在和适用、如何认可合格实验室);④建立评价标准和规范(国内外评价认证是否已经存在,基于样品和数据采集、抽检复核、统计分析、评价方法的专业评价流程规范建立,如何认定合格评价机构);⑤搭建第三方专业认证评价体系;⑥提供对外服务。
工作组的工作目标和内容包括:①组织专家;②选定试点材料;③面向工程应用的测试指标体系、与指标对应的试验技术体系的梳理、确认,过程中归纳出该材料对检测方法、技术、装备的需求,产品标准、测试方法标准的需求等;④基于如上指标体系、试验技术体系,结合指标重要性因子配置、统计模型等的质量评价规范/标准的研究;⑤对所提各类标准需求,根据情况列入企标、团标、行标、国标制定流程,对所提各类技术需求,经论证列入平台开放课题;⑥根据各组实际情况,依据标准组织实施具体材料的质量评价,验证和反馈动态修正所立标准;⑦对相关材料测试机构、评价机构的专业认证规范提出建议。
钢铁行业中心已陆续组建了23个工作组开展重点新材料示范评价项目,一些示范评价项目已获得政府资金的支持,如“G115 /P91耐热钢”“汽车用高性能轴承钢”等项目获得“工信部基础与共性技术应用推广项目——“高性能钢铁典型制造工艺和产品质量评价体系应用推广”项目资金支持;“高速列车轮对”获得中国工程院战略咨询项目——“高速轮对产品产业化战略研究”项目资金支持;“第4代航空铝材料7B50铝合金厚板”“玻璃水滑道用钢化玻璃和夹胶膜”等4个项目获得“新材料强国2035战略研究”课题资金支持。通过项目引导,在部分行业、领域试点建立起质量分级评价体系,对搭建我国新材料认证评价体系起到推动和引领作用。
2 统筹行业资源
为了统筹优化、为钢铁行业中心的重点任务匹配资源,加快搭建新材料认证评价体系,钢铁行业中心设计并制作了网站“国家新材料测试评价平台钢铁行业中心”(域名为www. cnmtep.com),集中展示行业中心的资源、能力及服务条件,以及行业中心的建设动态;为将来实现行业中心检测、评价、咨询等各类服务网络化,线上运行提供条件。
此外,开发了钢铁行业中心成员单位数据管理系统及成员单位数据填报系统。在收集整理成员单位数据的同时,打通成员单位与已有行业数据资源关联,如产品类(仪器、标准样品等)、服务类(检测、校准、产品判定)、成果类(技术标准、文献等)。
钢铁行业中心已邀请行业内56家企业、高校及科研院所作为共建单位加入,并完成了在钢铁行业中心网站进行单位信息、资质、产品、服务、专家等信息在线填报。另有70余家新材料研发、设计、生产制造及用户单位通过加入重点新材料评价示范工作组的方式参与钢铁行业中心的工作。钢铁行业中心能够联合120余家行业内的优势单位联合开展工作,为统筹行业资源,为国家重点新材料和重点工程的测试评价提供了技术支撑。
3 推动标准化发展
2015年,为落实《中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定》加强技术标准体系建设的有关要求,制定了《深化标准化改革工作方案》,方案中提出:“建立政府主導制定的标准与市场自主制定的标准协同发展、协调配套的新型标准体系”及“培育发展团体标准”;2016年,中国工程院经一系列战略研究,结合国家深化标准化工作改革方案,由21位院士联名提出《关于尽快建设“中国材料试验标准体系”的建议》的院士建议。
2017年6月,在国家标准委员会、工信部、中国工程院、中关村科技园区管理委员会等部门的支持下,“中国材料与试验团体标准委员会(CSTM标准委员会)”正式成立,并将秘书处设立于钢研纳克,旨在建立“中国材料与试验标准体系(CSTM标准体系)”,为新材料测试评价体系的搭建提供标准基础。
钢铁行业中心的各个新材料评价工作组,以目标材料为核心梳理产品、工艺、测试等方面的现行标准,构建每个材料的标准体系。对其中的标准进行适用性评价,对于不适用、缺失的标准,通过联合中关村材料试验技术联盟(CSTM)制定团体标准的方式予以改进和完善。已主持、参与发布55项钢铁新材料相关标准,并完成33项新标准的立项工作。
4 培养行业人才
在钢铁新材料测试评价体系建设过程中,通过检测机构人员和工作组的研讨互动、共同承担开放课题、参与行业中心组织的相关测试能力比对验证等活动,培养和稳定一批钢铁新材料检测、认证、评价、标准化及能力验证专业人才队伍。
随着新材料评价工作组的组建,钢铁行业中心参建单位推荐专家及参与工作组工作的专家队伍共计300余人;同时,钢铁行业中心通过组织开展材料试验技术系列培训班,不断培养行业测试、评价、计量、认证及标准化等专业人才,累计安排11期力学、物理、化学等检测方法培训,培训专业技术人员500余人。
综上所述,在钢铁行业中心建设过程中,钢研纳克通过多年在新材料测试评价方面积累的经验,总结和摸索出如上运行及管理模式。项目在机制创新方面,围绕建设目标,设计出多种合作方式,最大限度地吸引资本、技术、人才等各类社会资源加入平台建设工作。在技术创新方面,针对重点钢铁新材料面临的“用不上”的瓶颈问题,首次提出通过研发、生产、检测评价、应用单位和专家群体多方联合,系统性建立面向具体应用的“指标体系-试验技术体系-评价规范体系”,使钢铁新材料认证评价工作有了系统、可操作的方案和流程;并且通过具体新材料品种认证评价服务的广泛开展,理清了具体应用对材料的全面、系统的技术需求,从而达到最终实现“一材多用”“一用多材”的远期技术目标,推动新材料领域技术创新与产业化应用,助力我国新材料高质量发展。