1.19届全国残余应力学术会议暨 2.中国二重 风电齿轮 3.中国二重 风电增速 4.中国二重 风电齿轮 5.第16届学术会议在西安成功召 6.2012——爱斯特的丰收年 7.2013年爱斯特20周年庆典 8.爱斯特20周年庆典暨X射线应

      吕克茂1964年毕业于北京钢铁学院(今北京科技大学)金属物理专业。五年半学制,1965年分配至邯郸石油化工机械厂。1981年调入邯郸无损探测仪器厂,自此进入X射线残余应力学术领域。1993年在邯郸高新技术发展总公司之下组建爱斯特研究所,任所长;2003年改制为爱斯特应力技术有限公司,任董事长兼总经理至今。技术职称为研究员级高级工程师,曾任中国残余应力学术委员会秘书长,现任该委员会副主任,中国机械工程学会材料分会残余应力专业委员会副主任。
      1986年与同事合作主研“六五”科技......

      邯郸市爱斯特应力技术有限公司的前身是爱斯特研究所,组建于1993年,曾经被省科委认定为高新技术企业。主导产品X射线应力测定仪。本所骨干技术力量由从事残余应力测试方法研究的金属物理工作者和从事X射线应力仪研制与生产的机电一体化设计师、工艺师组成,他们在该领域里均有连续十几年的专业工作史。我所还特聘国内本行业的专家教授为技术顾问。在国内,我所是这种仪器具有多年生产经验的生产厂家。随着科学技术的飞速发展,产品不断改进不断升级。而且依据我国用户的现实条件,汲取专家和用户的科研成果,融入我所人员多年积累的经验和创造性构思,产品形成了自己的特色,某些主要功能具有独到之处,可以与国外仪器相媲美。
      2003年4月改制成立邯郸市爱斯特应力技术有限公司,承接爱斯特研究所全部技术与财产,承担爱斯特研究所全部债权债务、未完合同和承诺的技术服务。
......

      2013年仲春爱斯特迎来了20周年华诞。回顾历程,这是爱斯特成长发展的20年,也是我国残余应力事业蓬勃推进的20年。爱斯特的每一寸进步都离不开本领域专家教授、客户朋友的倾心辅助和全力支持,离不开大家的耕耘和奉献,爱斯特与残余应力事业息息相关。  
      近年来,各位专家、老师和广大客户朋友在残余应力的研究和应用中取得了丰硕成果,许多大学和科研院所的研究成果具有重要学术价值,享誉国内外;许多企业已经把残余应力和残奥含量检测当作必需的手段,纳入生产环节,在提高和控制产品质量方面发挥了重要作用,为企业带来巨大的经济效益。如此丰硕的成果和繁荣的局面,一方面为爱斯特铺设了持续发展道路,一方面对爱斯特提出了更新更高的要求,同时也让爱斯特人清醒地领悟到公司梯队建设和在技术上疾起直追的紧迫性。借20周年庆典之机,回顾既往,总结经验,记取教训,看清未来,对今后的发展是有益的。

爱斯特的创立
——以服务于残余应力事业为宗旨

      爱斯特创立于1993年4月23日。爱斯特,是英文字母ST的美化音译,原文是Stress  Technologies,含义为应力技术与测试设备。
      爱斯特研究所是凭空而来的吗?当然不是。6位主创人员原来都是邯郸市无损探测仪器厂的职工,而该厂从1973年承接机械科学研究院北京机电所的科研成果开始生产X射线应力测定仪;到1993年,我们6人从事应力仪研发、生产、推广、维修等工作,历时几年或十几年不等。在改革大潮中,这个厂经历了巨大磨难,几百名职工生计难以维持,人心涣散,部分主要技术人员和独立工作能力较强的人员相继调离。工厂先后被邯郸机床厂和内燃机配件厂两次兼并。而内燃机配件厂采取坚决措施,将原仪器厂房产设备变卖,将人员分配内燃机配件厂各个车间。在这种形势之下,为了使X射线应力仪这个国内独家生产的产品得以延续,为了这门技术不至于在我们手上失传,为了我国残余应力研究者和用户还能找到买得起用得好的应力仪,也为了养家糊口和实现人生价值,经过一个时期的反反复复的思想斗争和酝酿,我们决心摆脱被兼并、被分配的局面,寻求新的生路。在那个时候,这是一个具有极大风险和挑战性的艰难抉择,因此我们在付诸行动之前撰写一篇《矢志铭》,大家讨论通过。1993年4月在邯郸市高新技术发展总公司之下成立了爱斯特研究所。当时在自己拟定的章程里郑重写明:开发研制先进的X射线应力测定仪;严格执行国家和部级标准,视优良的产品质量和技术服务为生命线,自觉维护用户利益,为我国残余应力事业贡献力量;在此过程中使爱斯特研究所发展成长起来。


爱斯特的起步
——依靠本行业专家真诚的支持和帮助

      迈出这一步之前,何家文、冉启芳等本行业前辈、我们真诚的朋友都给予坚定的支持,并提供中肯的建议。
      1993年3月,大连理工大学孙丰华、房德馨老师在爱斯特研究所的筹建阶段就毅然决定与我们合作,支付一笔预付款,实际上成为我们研究所的启动资金。如此铁定的信任是爱斯特人永远不能忘怀的。首批用户还有济南第二机床厂、郑州水工机械研究所、哈尔滨大电机研究所、攀枝花钢研院等等单位。让我们永志不忘的是,本行业前辈之一,北京航空材料研究院王仁智研究员,也在爱斯特刚刚起步的时候给予充分信任,寄托厚望,购买了我们的首批产品,并利用它立即展开研究工作。
      爱斯特研究所成立第二年,全体成员参加了在湖北宜昌召开的第八届全国残余应力学术交流会,并展示了X-300型便携式X射线应力测定仪,得到专家和会议代表的首肯和赞许。经何家文、冉启芳等学会领导人的举荐,爱斯特研究所所长吕克茂被确认继续担当全国残余应力学术委员会副秘书长。1996年在第九届会议上又被推举为秘书长。担任学术委员会的工作,在为行业学术交流活动尽力的同时,也提高了爱斯特的信誉和知名度。这无疑都是本行业专家和朋友们对爱斯特的信任、爱护和支持,为爱斯特日后的成长和发展铺设了信誉大道。


 

 

X-350A型的诞生
——以前辈的殷切期望为动力,以刻苦学习勤奋创新为路径

      爱斯特1993年推出的第一代应力仪为X-300型,按照同倾法原理设计,突出了轻巧便携的特点。对于水利水电金属结构,以及其他类似的大型构件的现场残余应力测试,这种仪器显得方便而快捷。然而,面临国内外科学技术飞速发展的局面,我们意识到应当及时引入先进的微电子技术,研发具备更加优良的品质和功能的新型仪器,以此满足材料科学、机械科学实验研究和机械产品与工程质量控制对应力仪提出的更高需求。这就是研发X-350A型的初衷。

      前辈的研究成果和殷切期望
      1996年我们制订了研发新型仪器的方案,在第9届全国残余应力(千岛湖)会议期间提请专家审议。专家们认为这个方案只是“小改小革”,缺乏创新。第二年7月从西安交通大学寄来一封信,里面装着何家文、张定铨两位老师的亲笔信。他们在阐述了测量方法、定峰方法等有关问题之后,同时着重指出应该开发以侧倾法(即Ψ法)为主的仪器,把同倾法(即Ω法)当作可选项之一。何老师在信中说,如果能这样,“那就让人感觉你们的仪器确实是改朝换代,而不是修修补补了”,而且在与国外同类仪器竞争中“有话好说了”。另外何老师还提议在测角仪上安装微型激光器,用以校准标定距离和方向,并指示被测点。
      两位老师信的分量是不言而喻的。但是当时我们想到,在测角仪上,驱动计数管在2θ圆弧导轨上扫描需要一个步进电机,在Ψ导轨上改变X射线管的入射方向需要另一个步进电机;为了实现侧倾法,则必须在现有的Ψ和2θ两套运动机构之外再增加一套回转半径很大、足以包容上述两套机构的侧倾回转机构和第三个步进电机。如果是这样,必然使得整机比较庞大而笨重,很难应用于现场,仪器的应用范围就会受到局限。窘于当时的认知水平,感觉要接受何、张二位老师的建议会有很多困难。为此,我们久久陷于沉重的思虑之中。
      本专业人士都知道侧倾法比同倾法具备更多优越性,固定Ψ法比固定Ψ0法更合理更有用;中国科学院金属研究所李家宝的文章中明确指出,在侧倾的条件下实施固定Ψ法,吸收因子恒等于1 ,是最理想的测量方法。对于全身心投入应力仪研制的人来说,这是何等强烈的诱惑!所以关于侧倾法和固定Ψ法的构想始终在脑海里萦绕。
      θ-θ扫描Ψ测角仪的构思
      所幸在较早时候我们曾对固定Ψ法非常感兴趣,在BX85型和X-300型设计中对此法考虑也很多。当时实现固定Ψ法都是采用θ-2θ扫描方式。在机械动作设计上,θ-2θ运动是比较麻烦的,需要两个电机、两套传动机构协调动作,而且运动中测角仪的震颤不可避免;然而其净余效应却是简单明了的——在空间坐标上看,相当于X射线管和探测器等间距地相向而行,各自前进一个θ角。有没有直接达到这个“净余效应”的办法呢?终于有一天注意到了机械制图使用的小分规;用手指捻动中间的小轮,分规的两条腿就会同时分开或合拢。正是这个司空见惯的绘图小工具给予的灵感,让我们豁然开朗。于是设计出通过一套装置,使用一个步进电机,实现了驱动X射线管和探测器同步相向而行,十分简便地做到了所谓的θ-θ扫描,严格满足固定Ψ法要求。有了这个办法,再加一个运动机构,用于将上述θ-θ扫描机构在与之相垂直的平面内改变倾角,就可以实现侧倾法。也就是说,只用两个步进电机和两套运动机构,实现了原来需要三个步进电机、三套运动机构才能实现的功能,而且直接实现了侧倾固定Ψ法。当这样的构思形成之时,兴奋和激动之情难于言表。
      最初想到的实现二者同步相向扫描的办法是这样的:步进电机通过小齿轮和齿形带,带动同轴的一对伞形齿轮,于是,一个电机的转动,就此分成同向的两个转动,并且因为是伞形齿轮,便对称地改变了此后传动方向,为后面的圆弧运动提供了可行条件;接着,这两个伞形齿轮又分别通过齿轮转动两方的蜗杆,二蜗杆分别驱动扇形蜗轮在同一圆弧导轨上做同步相向或相反运动;两个扇形蜗轮上分别安装的正是X射线管和计数管。
      后来,从第一方案出发,我所人员集思广益,想出三级齿轮传动的办法,也可以达到同样的目的。
      1997年11月,专程到郑州征求当时机械工业部郑州机械研究所冉启芳高级工程师的意见,并且有幸得到该所机械设计专家李泰安高级工程师的指点。李高工提出了采用钢带传动、一线带二物作相对往返运动的巧妙方法,还建议采用先进的基础机械元件——圆弧滚动导轨。回来之后,将这些意见、建议和方法整合加工,纳入原有的方案。至此,测角仪部分的构思达到一个全新境界。我们毅然决定封存花费高额成本加工好8套X-300测角仪零件,立即全力以赴投入新型X-350A仪器的设计和制造。
      Windows操作系统的生成
      在1996年的方案中,电器控制部分的升级目标是采用单片微机。为此我所技术人员加紧学习单片机原理和汇编语言,刻苦钻研单片机应用的一整套学问,包括键盘输入、人机对话、实时控制、数据采集、数据处理、显示打印等等。经过一个时期的艰苦努力,完成了以单片机为中心的控制系统硬件原理图,软件部分也形成了比较明晰的思路和详细的方框图,并且开始搭接线路,编写软件,进行局部仿真试验。
      1997年春天,残余应力行业知名专家、教授级高工鲍永夫代表海南新大洲摩托车研究所来定购应力仪。在听取当时的新方案介绍之后,首先提出要求,打印输出不要采用PP40型四色微型打印机,而应当把结果传入PC微机,由通用打印机输出。然后又明示现在进口的高档仪器都采用PC微机控制,Windows环境操作。高明用户的一句话像黑夜里突然开启的明灯,让我们心中产生极大的冲击、惊喜和诱惑。在此之后,立即开始学习C语言,练习在DOS环境下编程。随着电脑应用的进展,1998年春天转而学习Visual C++ ,开始编写Windows环境可视化程序。
      确定使用PC微机和可视化程序之后,在研发道路上遇到了难以历数的困难和障碍。首先是如何建立完整的一套内容丰富多样而又保持有机联系的VC系统,包括输入和选择测量条件,按照选定的条件进行各种测量,同时显示数据和图形,进行各式各样的数据处理和图解,自动生成内容翔实、格式规范的实验报告,还有打印、存储和重新加载,还应当有操作运行正确性、正常性的监测、报告和对策等等。不言而喻,这项工作十分浩繁而又错综复杂。第二是如何在Windows环境下与外界硬件系统(这里主要指步进电机、探测器等)建立联系;翻遍VC手册和工具书,也难以找到可以用来解决问题的函数。这一道难关是非过不可的,否则就无法实现电脑对应力仪的控制;但是在相当长的一个时期里,却感觉到这个关口简直是无法逾越的。
      当时可以买到的VC教材和“高手”、“大全”之类的书籍很多,但是能够联系到本课题实际应用的资料却很难查找。有关VC书籍大多是翻译的,或以翻译资料为基础加以编撰而成的。我们请教过几位作者,往往是答非所问,因为他们有的并没有实际编程经验,或者未接触过与我们课题类似的应用实例。从另一方面说,整个VC的内容浩如烟海,若要等到学得比较全面、比较深入才来着手解决自己的问题,恐怕为时太晚了。也曾考虑过借助于别人来完成这个任务,但是可以预料,那样遇到的问题和后遗症会更多。所以我们的唯一选择就是自力更生,刻苦钻研。
      开发软件的人,都经历过夜不成眠、食不甘味、如痴如醉的境界。经过千百次的调试和修改,终于在1998年10月第十届全国残余应力学术交流会召开之前,完成了我国第一套Windows环境可视化X-射线应力测定程序。在学术交流会上将此程序作了演示,得到李家宝、胡奈赛(西安交大教授)、鲍永夫等专家和其他代表的好评。
      如果说在这个漫长而艰苦的过程之中还有值得记取的经验的话,那就是:从最简单的实例开始学习VC,很快入门;把自己面临的课题摆出来,用VC“面向对象”的思想方法,确定几个主要界面的内容和式样,安排各界面之间的转换关系,设计各种对话框、消息框、菜单和工具条,就此建立一整套初步的编程方案和框图;然后针对这套方案,沿着这个框图所指向的路径,有针对性地深入学习VC,有目标地汲取有用信息,融会贯通,为我所用;一旦有了新的发现,再用它来修正、提升原有的方案;在走不通的时候,大胆畅想,多路选择,反复试验,不怕失败。按照这样的路线,摸着石头过河,在几个月的时间里,边学边干,还算比较顺利地到达彼岸,避开了许多暗礁和弯路。
      X-350A型的应用效果
      X-350A型研发完成之后,最早的用户是海南新大洲摩托车研究所鲍永夫和上海交通大学材料学院杨于兴,他们都是X射线应力的专家,对这种仪器全新的构思和优异的功能给予赞赏,并立即利用它展开课题研究。2000年,经过改进、第二批投产的X-350A型仪器在第11届全国会议(绍兴)上亮相,接受观摩和品评,专家和与会代表给予极大的鼓励。后来的用户在轴承和齿轮的应力和残奥测定,大型钢结构现场测试,以及奥氏体钢、铝合金、高温合金、钛合金、硬质合金等等材料的测试中都做出很好的成果。我们也使用这种仪器承接了各种材料的测试任务,还将之携带到水电金属结构现场,甚至在条件比较恶劣的环境里进行测试。
      截至目前,X-350A型仪器已销售近70台。比较著名的客户包括清华大学、上海交大、西安交大、北京理工大学、华中科技大学、北京科技大学、华南理工大学、武汉理工大学、中国科学院力学研究所、中国原子能科学研究院、上海材料研究所、上海宝钢、德阳中国二重、哈尔滨汽轮机厂等等。
      实践证明这种仪器确实具有如下特性:
      1、 直接实现侧倾固定Ψ法,吸收因子恒等于1,不论衍射峰是否漫散,它的背底都不会倾斜,峰形基本对称,而且在材料无织构的情况下峰形及强度不随ψ角的改变而变化。显然这个特点对提高测量精度是十分有利的。例如采用CrKβ辐射测定奥氏体钢的(311)晶面,衍射峰的峰背比很低,如果采用同倾固定Ψ0法,随着Ψ0角的增大,由于吸收因子的影响,背底越来越倾斜,甚至出现高角背底接近或高于衍射峰的情况。导致定峰十分困难。现在采用侧倾固定Ψ法,尽管峰背比依然不高,但是背底基本平直,峰形对称,定峰不再有如上困难,应力测定的可信度大为提高。
      2、在侧倾法的情况下,2θ角和Ψ角在两个相互垂直的平面内,这两个角度在空间上不会发生冲突。测定应力既可以使用较高的2θ角,有必要、有可能的时候也可以使用稍低的2θ角。最常见的例子是铝合金、钛合金等。
      X-350A型应用于铝合金应力测定,可以选取的衍射峰有:
      CrKα辐射  (222)晶面   2θ=156.7º    K=-92 MPa/deg
      CrKα辐射  (311)晶面   2θ=139.5º    K=-162 MPa/deg
      铝合金材料如果存在一定程度的织构,由于多重性因子的关系,(222)晶面织构表现较强,对应力测试不利;而(311)晶面织构相对较弱,测试效果要好一些。上海航海仪器总厂使用X-350A型应力仪,利用(311)晶面测试铝合金陀螺残余应力,所得数据准确可靠,成为该产品日常检验的不可缺少的手段。众所周知,在同倾法的条件下,因为空间的限制,一般2θ角最低设为140°,显然无法利用(311)面的139.5°衍射峰。
      钛合金在航空航天机械方面应用越来越多,其残余应力备受关注。国内外的实践表明,测试钛合金最好的选择是CuKα,(213)晶面的139°衍射峰。显然采用侧倾法放宽2θ低角范围才能做到。如果勉强采用同倾法,只有缩小Ψ取值范围,而这样做对测应力测试是不利的。
      金刚石:CrKα辐射,(220)晶面 ,2θ=130º,K=-3374 MPa/deg
      硬质合金WC相:CrKα辐射,(220)晶面 ,2θ=124.5º,K=-2112 MPa/deg
这些未必是最佳配伍选择,但是在实际测试中得到应用,效果尚好。
      3、X射线应力分析仪属X射线衍射装置,一般都可以用来测定残余奥氏体含量。但是其它同类仪器由于2θ范围有限,为了测定残余奥氏体含量,需要在测试过程中人工移动探测器的位置,这样才能测得角度相差很远的马氏体和奥氏体的衍射峰。而X-350A型仪器2θ扫描范围120°~170°,在一次不间断的扫描过程中可以得到αFe(211) 、γFe(220)两个完整的衍射峰,测试更加方便、快捷、准确。而且两个峰可以分别设定扫描范围、步距和计数时间,在计算程序中考虑了这些因素。针对含量较低的情况,可以专门对它的衍射峰设定参数,缩小扫描范围,减小扫描步距、延长计数时间,这样可以得到有足够强度的起伏波动较小的衍射峰,显著提高测量精度。两个峰之间的无峰区间可以快速通过,以便节省时间提高工效。还可以针对同一测试点取不同的Φ角、Ψ角进行测定,以便探测织构的影响。必要时,可以做到残奥含量和残余应力同时测定,亦即一次测量得到残奥含量和残余应力两项数据。这些都是本仪器独有的功能,对于各种实体工件来说,具有极其可贵的实用价值。
      4、 由于X-350A型的测角仪虽然以侧倾固定Ψ法为主要特征,结构却并不庞杂,仍然比较简洁,高压电源箱和控制箱也很轻便,所以可以携带到现场进行测试。上海交大、水利部金属结构质检中心、哈尔滨汽轮机厂等等单位都使用这种仪器经常在各种复杂环境里进行残余应力测试。

      专利和技术鉴定
      1998年,新型X-350A X射线应力分析系统以其新颖而简洁的设计实现理想的测量方法,在国内外同类仪器当中显现突出的先进性、独创性和实用性,获得国家专利(ZL 专利号:98244375.7)。
      2002年12月10日,在武汉通过了由河北省科学技术厅组织的鉴定。鉴定委员会由出席第12届全国残余应力学术交流会王仁智、胡奈赛、李家宝等、李福林、姜传海等9名专家组成。鉴定结论指出,该仪器的独创性和先进性在于以θ-θ扫描Ψ测角仪为主要特征,实现理想的测量方法,同时具备结构简洁轻便灵活的特点,既适于实验研究工作,又适于大型工件的现场测试。整机采用PC微电脑控制,Windows环境,界面友好,操作方便。专家们一致认为,该产品与国外同类先进仪器相比,虽然未采用先进的固态线阵探测器,但就其功能和实用性而言,达到了国际先进水平。
      鉴定结论中还指出,残余应力测试在各种机械零(构)件和机械工程的质量控制、寿命评估、安全考核方面有着重要作用;特别是加入世贸组织以来,为了与国际接轨,在很多行业已成必需的检验和控制手段。因此,X射线应力测定仪的推广应用,必将带来巨大的经济效益和社会效益。有鉴于此,建议将该仪器投入批量生产。
      改进与升级
      自X-350A初步成型至今经历了15个春秋,投产12个批次,其间有过几度重要的改进和升级。
      首先在测角仪的机械设计和制造工艺方面逐步完善,使其在传动流畅性、可调整易操作性和机械精度稳定性等方面更加成熟,外观质量更加精良,传动钢带的使用寿命更长。
      第二,在测量功能方面,适应用户的特殊要求,特制加宽2θ的测角仪(2θ范围45°~170°),以便实现利用多对衍射峰测定钢中残奥含量;与北冶功能材料研究院合作,利用加宽2θ的测角仪,并且配置旋转工作台,增加Φ角转动,开发出测定材料晶体学织构的功能,在实际应用中获得优异成果;在此基础上,与上海交大材料学院姜传海教授合作,又成功开发出测定单晶应力的程序。
      第三,2007年与中科院上海应用物理研究所合作研发的新型高压电源,取消了高压油箱,减轻重量,性能更加稳定,几年的使用效果表明仪器高压电源部分的故障率几乎为零。整机可靠性因而显著提高,有利于用户,也减少了我们的维修工作量和思想负担。
      第四,通过软硬件的研发和优化,使仪器的测量过程通过上、下位机通讯方式来完成,显著提高了过程的流畅性、可靠性和抗干扰能力。近期又实现了X射线管电压电流的全自动预热和升降,使测量操作简便而高效,还可以做到远程操作,方便于大型工件的现场测试。


 
      在科学技术飞速发展的今天,我们清醒地知道,以当代探测器的进步来考量,X-350A型不是最先进的。但是我们的思路基于国内广大用户的实际情况和客观需求。在残余应力尚未普遍成为质量检验手段,大多数单位应力测试任务并不饱满、仪器空闲率相对较高的情况下,测试速度并非亟待解决的关键问题。功能好,性价比优越,适用性强,操作简便才是最主要的。作为应力仪,能够方便准确地测定残奥,必要时可以同时测定应力和残奥,这对于轴承、齿轮等等很多行业都是非常实用的功能。从另一角度来说,如果采用线阵探测器,测量方法只能是固定Ψ0法,而不可能实现固定Ψ法;须知在应力测定当中针对固定的晶面法线寻峰(固定Ψ法),比起在寻峰过程中再确定晶面法线(固定Ψ0法),物理意义有明显区别,显然前者更正确,更有实际意义,而且对于诸多材料而言效果更好。事实证明,侧倾固定Ψ法是最理想的测量方法的结论是应该倡导和坚持实行的。
      今后我们将寻求新型关键器件为我所用,弘扬自身的优势,从测试方法和测角仪结构方面再创新,以功能更好、测试快捷的应力仪面世。

开拓市场之路
——用真诚、实力和服务敲开客户大门

      朋友常批评我们抱定“好酒不怕巷子深”的理念,市场营销工作十分欠缺;我们接受这个批评,今后一定在这方面多下功夫。但是,我们已经做出的努力也是值得记取并发扬的。下面列举若干事例。
      付出真诚同宝钢建立起的友谊与合作是我们的荣耀
      2003年上海宝钢设备检测公司当时的一位负责同志打电话来,说他在咨询残余应力问题的时候,浙江大学和上海材料研究所两单位的专家不约而同地介绍到吕克茂和邯郸爱斯特公司。无疑这个消息使我们感到鼓舞。随即给他提供一些参考资料,特别是当时印发的产品样本,使用最为通俗的语言和示意图解释了仪器测量原理,他看后高兴地表示,尽管存在专业隔阂,他还是看明白了。这应该说是一个良好的开端。然而接下来的进程却是漫长而曲折的。
      2004年4月宝钢的宽厚板轧机牌坊底座因为存在铸造缺陷,采用大量的堆焊进行修补,因此十分关注焊接残余应力。宝钢检测公司邀请我们带仪器到现场对牌坊底座进行测试。现场条件极其恶劣,被测部位空间狭小,管道纵横,油污遍布。我们的同志在这样的环境里翻上爬下,还不得不承受着辐射,认认真真地完成了测试任务。虽然宝钢支付了一定的费用,但我们却把这项任务当成售前服务,以艰苦的劳作和可靠的测试结果赢得宝钢方面的首肯。
      同年12月,上海西部某处,修建公路桥的打桩机冲撞了西气东输的管道。工程业主单位委托上海宝钢检测公司对管道受损处进行检测和评定。检测公司负责同志要求我们带仪器到现场测试管道残余应力状态。当时我公司主要负责人正患重感冒,可是工程进度不允许拖延,检测公司负责同志说这正是对我们应变能力的考验。面对这样的情况,我们没有犹豫,当即应战。遂约请社区诊所的医生一起奔赴上海,在卧铺车厢和宾馆里挂吊针。到达野外现场时,正值寒风凛冽,看到等待检测的管道在几米深的黑色泥土大坑中。我方人员毫不犹豫地立即下坑,熟练地迅速营造一个方便于工作的小环境,架设仪器,投入紧张的测试工作,当晚顺利完成测试任务。
     2005年9月,宽厚板轧机牌坊需要进行残余应力状态复查,又邀请我们带仪器前往。这次除了原有的环境条件以外,又加上气温高、湿度大,蚊虫肆虐,而且在相当于三层楼高的轧机上方同时进行其它施工作业,不断有水滴、油滴落下,和操作人员的汗水交融,个个满身湿透。更危险的是偶尔还有螺钉螺帽从上方施工人员手中落下,我们的仪器机箱曾被砸出凹坑。就在这种条件下,测试工作持续到凌晨两点才结束。
      至此,我们得到了宝钢检测公司领导和工程技术人员的完全信任,彼此建立了深厚友谊。终于在2005年11月双方签立购买X射线应力测定仪的合同,2006年4月交货。
      回顾这一段经历,在这一次次艰苦的售前服务中,我们经受了考验和锻炼,增长了见识,积累了经验。在后来的岁月里我们越来越清晰地认识到,经历就是财富,知识就是力量,在这个过程中学到的东西将使我们长久受益;尤为重要是,与宝钢建立起的友谊和合作是我们引以为豪的金牌,永远激励着我们前进。
      后来,在宝钢检测公司的现场测试工作中,我们也时常给予大力协助和支持。我公司产品有了新的重要改进的时候,及时对宝钢现有仪器提供升级改造服务。宝钢的研究和应用成果为推进整个残余应力事业的进展做出了重要贡献。
       依靠技术实力和成功的现场测试在德阳二重招标项目中获胜
      2009年中国二重(德阳)与德国合作承接了三峡大坝升船机大齿条的生产任务。齿条总长800米,宽800mm,厚350mm;分段制造,每段长8米。可以想见如此巨大、担负如此重任的齿条,确保它的内在质量是至关重要的课题。他们在试验件的制造过程中发现了一些不可忽视的瑕疵。为此二重工艺材料研究所决定,使用X射线应力测定仪检测经过某些重要工艺过程之后齿根齿面的残余应力和残余奥氏体含量,以此作为控制和检验齿条质量的手段。  2010年3月二重启动国际招标,选购适用的X射线应力测定仪。但是在开标之后,买方迟迟不能确定哪家的产品能够真正满足他们的要求。
      这种齿条的齿型是二重生产历史中空前巨大的,全齿高超过140mm,换句话说,需要测试的齿根部位距齿顶很深。现有几种在我国推销的国外X射线应力仪均突出了小型化的特点,其测角仪圆半径都很小,X射线的照射点无法达到齿根;再者,他们小型化的测角仪还没有小到能够安置在两齿之间的空间对齿根进行测试的程度。所以在这样的大齿条面前,外国仪器只好宣告束手无策了。
      面对这样的情况,国产仪器却显现出独到的功能。爱斯特公司生产的X-350AL型同倾测角仪圆半径为160mm,以此为基础条件,再加上测试方法的巧妙改革,恰好能够解决二重所遇到的难题。为此我们酝酿出一整套方案,动手改造测角仪,编写控制程序,又按照图纸制作一个二重大齿条模型。4月22日邀请二重此项目的技术负责人来邯郸一起进行模拟测试。试验成功之后,得到二重有关方面的应允,2010年6月初我公司发运整套仪器到德阳,主要负责人带领年轻同志在二重车间对大齿条试验件进行了现场测试,证实这套设备确实能够解决大齿条齿根应力测定问题,也能对齿面进行测试。同时,还应二重方面要求测试了他们生产的风电增速齿轮、齿轮轴、大齿圈的齿根齿面应力,以及他们采用的日本进口大型轴承套圈的残余应力。在所有的现场测试都获得成功,并得到二重铸锻所的认可之后,确认我方中标,带来的设备当即验收,签订技术协议书和商务合同。
      二重铸锻所王庆光高级工程师在材料、工艺和残余应力方面均有很深造诣。这台仪器在他手里如鱼得水,更加出彩。为期不长,王工便做出卓著成果,为企业重点产品的工艺和质量控制提供了最佳方案。由于中国二重成功地将国产X-350A型X射线应力测定仪用于风电齿轮应力和残奥测定,在风电设备制造行业引起了连锁反应。常州天山重工机械有限公司在详细了解二重现场测试情况之后,也决定购买这种设备。 2011年3月20日交货,投入使用。三一重工(北京)通过公开招标确定购买这种设备,合同已经签立,即将供货;二重的现场测试效果在三一集团决策中起到关键作用。最近太原重机齿轮分厂和我们做残余应力技术交流,他们也非常重视二重的应用成果。

      无锡叶片厂的严格考验
      早在1993年哈尔滨汽轮机厂庄同信同志曾携带BX85型应力仪到无锡的叶片生产厂家,测定叶片经不同热处理工艺之后的残余应力,取得了有价值的结果,从而解决了哈汽叶片加工之后发现的变形问题。1996年我们也曾去无锡叶片厂了解他们对于残余应力技术的需求。
      然而,正式的技术交流直到2010年11月9日才在无锡透平叶片厂技术中心举行。我们讲解的内容首先是残余应力基本知识,特别是残余应力对叶片变形、叶片疲劳寿命的影响;接着解释了X射线应力测定原理,说明X射线应力测定的可靠性;最后在参观各种不同材质不同形状尺寸的叶片产品之后,介绍我公司能够提供的仪器配置,以及如何使用这些配置测试各种叶片不同位置不同方向应力。其间回答了对方技术人员的诸多提问,技术交流达到了客户满意。
      11月25日无锡透平叶片厂购买应力仪的项目在南京开标。
      为了慎重起见,12月初叶片厂人员携带样品到上海交大使用X-350A型仪器进行实际测试;其间产生一些疑问,要求我方作出合理解释。为此,12月20日我公司主要技术负责人和叶片厂中心实验室主任同去上海交大做实验。带来的试样包括马氏体钢、高温合金和钛合金三种,分别在加拿大proto仪器和国产X-350A型仪器上进行测试,然后进行比较。马氏体钢和钛合金的对比试验得到了基本满意的结果,而高温合金的应力值存在一些差别,主要是因为选用的辐射线和晶面不同所致。为了弄清这个问题,无锡方面又把高温合金试样快递到邯郸,更换辐射和晶面重新测试,其结果与上次加拿大proto仪器的测试结果接近一致。综合归纳在上海和邯郸的实验结果,叶片厂调研人员写出详尽的实验报告,取得厂技术中心的认可。
      2011年3月趁着我们在常州天山重工公司交机的机会,无锡透平叶片厂中心实验室人员带来钛合金喷丸试样、马氏体喷丸试样和一个焊接试样来做测试,再次考察仪器,体验仪器操作。
      经过详尽的技术交流,招标投标,认真的对比试验和实测体验之后, 4月12日终于在无锡叶片厂的新址签订技术协议书和商务合同,8月仪器在新实验室安装调试投入使用。
      拓展功能开辟新的应用领域
      中航工业贵州新艺机械厂的朱明,最早2001年与我公司主要负责人相约北京,因为在他所关注的诸多技术问题上谈得投机,双方就此建立了友谊。在接下来的几年中,为了解决新艺厂的关键技术问题,朱明多次来到邯郸,或测试残余应力,或探讨单晶叶片的晶体定向问题。我们也利用去贵州出差的机会多次到新艺厂观摩交流。我们知道,单晶叶片因其具有优异的性能而应用前景广阔,但是对其晶体取向必须有严格的要求。为了利用X-350A型仪器测定晶体取向,2008年我们依据X射线晶体学知识,设计实施方案,制作工装,编制控制程序;经过一个时期的试验和不断完善的过程,终于有了可喜成果。在此之后,我应邀到贵州新艺厂就晶体定向问题作专题技术交流。由于新艺厂的负责同志对此表现出特别浓厚的兴趣,我们的讲解内容随之循序渐进,不断深入,而又注重浅出,用动画式的幻灯片把晶体学基本知识和X射线衍射原理形象化地加以介绍,最终得到客户的理解和信任,于是利用X-350A型测定晶体取向的方案获得认可,随后双方签立了技术协议书。2010年9月我们为新艺提供了一台配置两种旋转工作台和四套专用程序的X-350A45170型仪器,并定名为X射线晶体取向测定仪。两年多以来,这台仪器在新艺厂测定残余应力、测定残奥和晶体取向方面发挥了重要作用,在航空工业领域,他们的工作具有示范作用。
      开拓市场之路小结
      开拓市场之路是艰难而漫长的,但是回头看来也有闪耀光辉之处,值得记取和弘扬。归结而言,第一是敬业精神,奉献精神,付出真诚。处处替用户着想,让用户满意,有利于用户取得成果产生效益,这样才能取得用户的信任,进而建立友谊与合作;第二是知识和技术实力。为此要不断加强自己的专业知识,遇事向专家请教,注重在测试服务中积累经验,在与客户交往中汲取知识,然后再将之用于解决其它用户所遇到的问题,客观上在专家与客户之间、客户与客户之间起到某种桥梁作用。我们的理念是,不仅为用户提供测试手段,还要尽可能地为客户提供解决问题的方案;这样才有持续开拓市场的的后劲。

在宏伟蓝图上抹上一笔
——投身水电金属结构残余应力测试

      人在中年时期,老同学来信勉励,要在宏伟的四化蓝图上抹上有价值的几笔。这句话多年以来一直铭记在心,也常在爱斯特团队里流传。如果能有机会融入国家建设的洪流,哪怕在其中发挥一点微不足道的作用,也会感到自豪。
      便携式应力仪的研发和早期现场测试经历
      我们从上世纪八十年代,作为国家六五科技攻关项目,研发BX85型便携式X射线应力仪的时候,即着手考虑如何应用于大型工件现场测试。从1986年至1992年,曾使用BX85型仪器先后在北京良乡电力修造厂测试大型发电机转子,在郑州测试海上石油平台管接头,在太原重型机器厂测试大型挖掘机斗杆,在山西永济铁道部电机工厂测试电机外壳,在昆明钢厂测试转炉托圈,在本溪二炼测试转炉托圈,在大连理工大学测试核工业设备不锈钢床身,在包头测试发电厂高压包下降管。1992年应邀到山西长治航天部清华机械厂测试发射架及底座振动时效前后的残余应力;这项工作后来在1996、1997年又作为生产的重要环节一再开展,由我们作技术支持。
      1993年春,宁波北仑港发电厂发生爆炸,西安交大材料强度研究所承担事故分析课题。交大的何家文老师给与我们参与该项目残余应力测试的机会,我们携带BX85型仪器到达现场,与交大徐可为一起,在60米高处测定高压汽包的残余应力,为事故分析和事故发生后现存设备的安全分析提供重要数据。
      爱斯特成立之后研发的X-300型又进一步轻便化。1995年协助我们的客户郑州水工机械研究所,到北京十三岭水库抽水蓄能电站施工现场,测试大型钢管的焊接残余应力。难忘的是,我们的同志和用户技术人员一起在阴冷潮湿的隧洞里夜以继日地工作,以冷面包和矿泉水维持体能。
      四川二滩水电站转轮应力测试
      人们常说机遇总是留给有准备的人的;但是我们要强调,机遇往往是可遇而不可求的,为我们提供良机和展示平台的人让我们永远不会忘怀。1998年浙江大学钟秉章教授通过杭州的王树义(1996年参加过建德的第9次全国会议)找到了我们,提出与我们合作测试二滩水电站转轮的残余应力。当时这个工程闻名全国,能够参与这个工程的检测当然是莫大的荣幸。
      从加拿大GE公司进口的单机容量为55万千瓦的机组,因轴流式水轮机的转轮尺寸特大而无法整体运输,只能分片发货到四川攀枝花。到厂房装配间后,现场焊接上冠、下环和各个叶片。焊接工作按照加拿大GE公司的焊接工艺要求和专家的现场指导意见进行,焊后作了外形精加工,然后作检验测量,结果达到了图样要求。然而置放数日之后,在水轮机转轮安装前他们又一次测量转轮各部尺寸,惊讶地发现径向偏差增大,一时找不到原因。为此工程监理负责人求教于浙大钟秉章教授,钟教授告诉他这是焊接残余应力自然释放所致,并且告知检测转轮焊接应力可行的、可靠的手段只能是X射线衍射法。后来工程业主、监理和加拿大GE公司达成一致意见,约请钟教授,联合邯郸爱斯特合作担当转轮测试任务。1998年5至6月,我们三次进入二滩水电站开展测试工作。

      水电站位于大坝左岸大山肚子里,从驻地到现场,汽车盘旋于悬崖峭壁和峡谷河流之间,要行走一两个小时。施工现场极其宏伟而壮观,也极其浩繁而庞杂,噪声粉尘污染极重。在这样的环境里进行应力测试,条件相当艰苦,任务十分艰巨,同时也深感责任重大,心情激越而沉重。当时使用的是经过改造的X-300型仪器。连续奋战几个白天和晚上,得出的数据果然不出所料,焊接残余应力甚高,有些已接近该钢材的屈服强度。后来施工方采取履带式局部加热保温的办法消除应力,在这之后测试结果表明,焊缝区应力确实有很明显的变化,但是数值很大的压应力也是不容盲目乐观的,而且在保温与未保温的交界处又出现起伏较大的应力分布。我们分析,叶片上中部垂直于焊缝方向检测到的过大的压应力,是特定的局部热处理方式和上冠热装卡栓、刚性下环共同作用的结果。这样的压应力必定有相应的拉应力与之相平衡,只是因为空间条件的限制而未检测到可能出现较大拉应力的位置而已。我们向业主、监理和GE公司代表报告了测试结果,并且指出,转轮各处极不均匀的应力,在运行过程中自然会逐步松弛,但是必然以产生永久变形为代价;而转轮的变形可能导致叶片之间迷宫间隙发生变化,破坏原有的动平衡状态,势必在运行过程中引起附加振动;显然,这些因素有损于转轮的寿命,我们预料机组运行一段时间后发生裂纹的危险性很大。几天以后GE公司从加拿大传来回复意见,对测试方法和结果没有异议,但否定了关于危险性的分析。最终,在二滩发电之后,在各台机组的水轮机转轮叶片与上冠、叶片与下环焊接处,果然先后出现了裂纹。铁的事实验证了当初我们的预测。

      云南大朝山水电站转轮测试
      二滩水电的测试成果进一步提升了钟教授和爱斯特在水电行业的知名度。三年之后云南大朝山水电站的转轮也遇到同样的问题,钟教授再次把我们推向水电站建设的前线。2001年4月、5月我们两次到大朝山水电站测试转轮焊接应力。这次使用的是新型X-350A型仪器。
      大朝山测量成果表明,下环焊缝应力相对较低,而叶片焊缝存在不容忽视的残余拉应力;爆炸法处理之后,就现有的测试结果而言,残余应力得到重新分布,但应力水平未见明显降低,和应有的消应效果相差甚远。观察转轮爆炸消应处理后的表面,可以发现敷设炸药的地方留下了大约0 .1~0.2 mm深的凹槽,此凹槽沿焊缝贯通分布,由此可以看到此处产生了较大的塑性变形。这样大的变形量足以改变原来焊接残余应力状态,这是勿庸置疑的。但是,众所周知,不均匀的塑性变形正是产生残余应力的根源;这就是说,过强的爆炸力极有可能使焊缝及热影响区产生了新的较高的残余应力。转轮在运行过程中由于高速水流的冲击作用,叶片承受交变载荷;宏观残余应力在释放之前将作为叶片疲劳过程中的平均应力的一部分而起作用。残余拉应力会促进疲劳裂纹的萌生,加快疲劳裂纹的扩展。固然,在日后的运转过程中,残余应力自然会逐步释放,但是由此引起的的变形会加剧转轮的附加振动。

      建议改进叶片焊接工艺,以降低叶片焊缝残余应力。目前厂家采用的在焊接过程中用风镐充分锤打焊缝的工艺措施,可以防止焊接热裂纹产生,但无法保证焊接残余应力降低到安全应力水平以下,更无法保证转轮长期安全运行;如果今后还需要采取爆炸法消除应力,建议研究爆炸法消除应力的机理和效果,测定不同爆炸工艺条件下,构件表面应力状态和应力沿层深分布规律,并采用适当手段观察爆炸压痕区及其周边区域组织结构的变化,以便选择合理的爆炸工艺消除残余应力;另外,建议考虑采用其它较为成熟的措施消除转轮残余应力,例如振动时效。振动法不会造成明显的外在形变,只在工件内部调整应力,而且可以根据应力测试结果,有限制地反复调整振动工艺,求得最佳消除应力效果。当然,如果振动工艺控制不当,过高的振动周次和过高的激振应力都会消耗构件的疲劳储备。

      贵州引子渡水电站压力钢管测试
      2003年4月水利部一个在杭州的研究所约请我们到贵州引子渡水电站测试压力钢管焊接残余应力。这里的现场是另外一种情况,压力钢管外部已经填埋,要求测试的部位在管内,人员必须从压力钢管Ø450mm的人孔进入,设备则要通过一段30米落差的下降管传送到测试现场。钢管内径约10米,测试部位分布在侧面和顶部,施工方为我们准备了脚手架。我们的同志在4米高并不稳固的架板上操作精密仪器已经是前所未有的了,可以想象,登上8、9米高的脚手架,把测角仪倒置,吸附于钢管内壁的顶部进行测试,这样更需要克服心理上的恐惧和许多实际困难;经过亲身体验知道了高空应力测定作业确实具有挑战性和风险性。尽管如此,我们还是如期完成测试任务,提供测试报告,并且从应力腐蚀和流体侵蚀磨损的角度试探性地分析了残余应力对钢管寿命的影响,供业主和施工方参考。
      示范效应和积极影响
      如上水电行业现场测试工作成果在后来产生了示范效应和积极影响。
      2006年11月水利部金属结构质检中心承接了河北张河湾水电站压力钢管的岔管水压试验前后焊接残余应力检测任务,让我们携带仪器到现场担当X射线应力测试工作。为了使测量数据更加可靠,11月15日他们约请残余应力行业元老之一冉启芳同来邯郸,带来一套四点弯曲加载装置和电阻应变仪,对同一试样逐级加载,同步使用电阻应变仪和X射线应力仪测定不同载荷状态试样上的应力值。实验结果非常完美地证实了X射线应力与载荷应力的一致性,达到客户满意。11月22日装载准备好的仪器驾车前往张河湾。23日在大雪纷飞的水电站施工现场开始对岔管进行测试,至27日完成水压试验前的测试任务。12月3日第二次前往张河湾,至9日完成水压试验之后的测试。前后两次测试所得数据完整可靠,规律性好,对水电工程质量的评价具有重要价值。在此期间,我们安排了对质检中心相关人员的技术培训,他们基本掌握了测试技术和仪器操作方法。完成张河湾的任务之后,应他们的要求,我们答应将测试所用的这套仪器借给他们,开赴四川执行类似的测试任务。
      经过这一系列的前期工作,取得可喜成果和效益之后,该质检中心决定购买仪器。2007年11月初交货之后,他们立即带设备再次奔赴四川。从那时到现在,几年的时间里,他们参与了大名鼎鼎的三峡水利枢纽工程的检测项目,并在四川锦屏二级电站、瓦屋山水电站、沙坪电站以及云南大盈江水电站、新疆雅马渡、呼和浩特抽水蓄能电站等等十余个水利水电工程中,承担钢管或钢岔管焊接残余应力测试工作,为工程的质量监督体系提供重要的数据,同时为本单位挣来丰厚的经济效益。他们的工作在水利水电行业彰显了出色的影响力,对其他大型拼焊件的残余应力测试也具有重要示范作用和参考价值。

独具特色的延伸技术服务
¬——想用户所想,急用户所急

      我们总是对客户承诺,除了安装调试培训和及时的维修以外,还提供延伸的技术服务,即在用户的实际工作中,当遇到不同材质、状态、形状的被测工件,需要帮助解决有关的测试方法问题的时候,供方将及时提供指导,传授技术和经验。当用户遇到重大的现场测试课题需要协助时,供方将尽最大努力予以支持,可以派员到现场协同工作。如果用户需要协助对测试结果进行分析,或者进一步考虑改进制造工艺、控制产品质量,我们也会尽力而为,必要时我们可以约请专家会商,或作为课题进行研究。想用户所想,急用户所急,往往成为我们日常工作的驱动器。
      其实如前所述对宝钢、二重、贵州新艺、水利部质检中心的售前服务,都可以算作独具特色的延伸技术服务。下面再列举几个事例:
      编制分峰程序解决武钢轧辊的残奥测定问题
      武钢轧辊公司的技术人员早在上世纪80年代就开始调研残奥和残余应力测试设备。他们的主要产品是热轧用的高铬铸铁轧辊。按照行业的经验来说,这种轧辊的残奥含量一旦超过5%,在日后使用过程中残奥转变会引起辊身断裂。所以准确测定轧辊残奥含量一直是他们关注的焦点。众所周知,高铬铸铁的组织非常复杂,含有大量的、不同种类的碳化物。采用X射线衍射法测定残奥含量时,往往会有碳化物的衍射峰与马氏体、奥氏体的衍射峰或多或少地相叠加,势必影响所需衍射峰积分强度的计算,致使无法准确测定残奥含量。90年代末期我们到该公司作技术交流的时候,曾经提出采用分峰的办法排除碳化物峰干扰的设想。寄希望于分峰的实现,该公司2001年才与我们签立了购买仪器的合同,在他们那里称作残奥仪。年底为该公司提供了一台X-350A的仪器,并且配备一台小型摇臂钻床机身作为測角仪支架,安装在轧辊加工车间。实际上交货的时候提供的程序并不包含分峰程序;在轧辊的实际测试过程中,对高铬铸铁的衍射峰有了感性认识之后,才为下一步的分峰处理提供了逐步明晰的思路。
      2002年4月我们到了武钢轧辊厂,针对在轧辊上得到的不同类型的衍射曲线,夜晚在宾馆里编写分峰程序,第二天把程序装进仪器进行调试和试验,发现问题,晚上回来修改程序。如此反反复复,整整花费了两个星期的时间才完成分峰程序。程序里面包含4种分峰方法,用户可以根据曲线类型选择使用,能够分别或同时消除马氏体峰和奥氏体峰两侧的干扰峰,在一定的近似程度上得到相对准确的残奥含量。将得到的残奥结果用于控制轧辊内在质量,经过相当长时期的跟踪考察,发现售出的轧辊品质稳定提高,同时也证明了我们编制的分峰程序的相对正确性和可信度。从此这台仪器成了他们轧辊产品质量控制和检验必不可缺少的手段。正因如此,这台仪器使用8年之后,2009年之秋武钢轧辊公司又购买了第二台X-350A型仪器。这台仪器配置了带有遥控操作的立式测量架,操作十分方便。整套装置包括支承轧辊的滚轮座、轴向移动仪器的道轨和小车,还有防护围栏、操作者台阶等,是轧辊生产现场最完善、堪称典范的检测装置。

      由于武钢轧辊的示范作用,后来太钢的百一、江苏宜兴的共昌、宝钢常州轧辊、唐山国丰、唐山永丰等等单位都先后购买了这种仪器,应用于轧辊生产。今年元月,本钢轧辊公司购买这种仪器的招标工作已经完毕,我公司产品中标,6月份交货。
      应急张河湾
      再以水利部质检中心为例。2007年11月初,他们购买的仪器到货之后,便马不停蹄地带着新设备奔赴四川某水电站。不料就在这个时候,河北省张河湾水电站这边又提出紧急测试任务。质检中心负责同志打电话向我们求援,而当时我们手上暂无可用的仪器。情急之下我们出面调来装甲兵工程学院的仪器,在邯郸装配现场使用的轻便装置,经过调整和试验之后,11月17日我们和装甲兵学院、质检中心人员一起开赴现张河湾,在大山腹中测试压力钢管焊接残余应力。三方人员密切配合,奋战两个白天和晚上,顺利完成任务。在此,爱斯特与用户之间相互信赖、亲密合作的关系起了至关重要的作用。
      扬子江曙色
      2005年我们的客户武汉理工大学承接南京金陵造船厂的测试任务,要求检测船舱底部角焊缝残余应力。众所周知,角焊缝问题早就提出来了,但是实际的测试工作却很少见到报道。我们当初研发短阳极X射线管和非对称测角仪结构,即着重考虑了角焊缝测试的需要。然而好多年过去了,很少遇到真正需要测试角焊缝的项目。因为这次面临的是前所未有的难题,武汉理工大学邀请我们到造船厂指导测试,我们也特别重视这个机会。中秋节前一天夜晚,我们和武汉理工大学老师一起在船舱底部闷热难耐、粉尘弥漫、噪声刺耳的环境里,坚忍不拔,认真细致地彻夜工作。我们测试了角焊缝焊肉中部的横向应力,以及焊趾和热影响区的横向、纵向应力。显然这些数据是十分珍贵的,这不仅因为工作艰苦,来之不易,更因为这里蕴含着我们多年以来为了解决角焊缝测试问题在硬件、软件方面所花费的心血。当我们从船舱底部爬上甲板的时候,扬子江曙色正美。

      出战泰山脚下
      山东特检院的应力仪今年4月份在实验室交机。7月初,他们承揽了泰安一家石油化工机械公司的304不锈钢封头残余应力测试任务。由于封头现场测试需要使用立式测量架,而特检院订货的时候没有考虑到这个附属设备,于是向我们求援,我们慷慨答应借予。对方派车,装载着立式测量架,同时我方指派技术人员跟随,一起前往现场。由于仪器在特检院使用时间不长,他们尚缺乏现场测试经验。在我方人员的指导下,顺利完成测试任务,为泰安客户提供极有参考价值的残余应力分布曲线。
      渤海遇严冬
      地处渤海湾北岸丰南地区的唐山国丰轧辊公司,2009年购买了一台X-350A型仪器。12月底我们派人在该公司车间进行安装调试,并指导他们立即开展轧辊生产环节中残余应力和残奥含量的测试。未料20天之后,2010年1月中旬传来惊人消息,轧辊在回火之后发生断裂;国丰公司要求我们前往协助进行失效分析。当时正值严寒时节,然而因为感受到了事故的沉重分量,便毫不犹豫地立即赶往唐山。我们知道,国丰生产的复合轧辊外层是高铬铸铁,心部是球墨铸铁,应该是表面硬度高、耐热性好而整体又具有较好韧性的热轧辊;到达现场看到的却是,一根长约2.5m直径约800mm的轧辊,竟然像刀切萝卜一样断裂为两截。在震惊之余,详细了解了高铬铸铁轧辊铸造和热处理工艺,协助他们进行残余应力和残奥测试,与公司主管技术人员作详尽探讨分析,并通过电话咨询有关专家,后来又邀请原邢台冶金轧辊厂中心实验室主任齐增生高工参与分析研究。齐增生认为产生断裂的主要原因,在于轧辊的高温回火温度偏高,加热时间过长,随后的风吹冷却效果欠佳。他的解释是这样的:轧辊心部的球墨铸铁本来应该是高韧性的(组织为牛眼状铁素体和珠光体以及球状石墨),然而在高温加热阶段,如果温度达到950-980℃,而且加热时间较长,则球墨铸铁将转变为奥氏体组织,同时球状石墨也将发生少量的溶解,致使奥氏体的含碳量将升高,在随后的冷却阶段便形成了以珠光体为主的强度高而韧性低的球墨铸铁。同时轧辊外层高铬铸铁在回火过程中残余奥氏体转变形成马氏体组织,而马氏体比容大有膨胀趋势,故而存在可观的压应力,与之相平衡,心部的球墨铸铁部分必然处于拉应力状态。在拉应力作用下,已经丧失韧性的心部球铁组织,不能通过自身韧性产生退让,从而发生应力型辊身横裂。这样的分析得到国丰公司的认可,成为后来改进轧辊热处理工艺、避免断辊事故发生的重要参考意见。至此,国丰轧辊的技术服务得到一个完满的结局,丰南的日日夜夜留下了难忘的记忆。

      在大山之巅交货
      2011年9月,兰州石油化工机械研究所承接了四川达州天然气管道的焊接应力检测任务,然后找我们订购仪器,技术和商务合同迅速达成。按照客观情况的要求,直接发货到达州,然后沿着弯弯曲曲的盘山公路,运抵大山之巅的天然气田,我们一行三人随同上山。管道铺设在随着山势开挖的沟槽里。由于山区天气晴雨易变,工作的时候往往是头上顶着烈日,脚下淌着泥水。这里没有电力供应,仪器首次使用现场发电设备供电。按照我们设计的图纸,事先制作了简易工装,仪器的测角仪借助于工装固定在被测管道之上。在这样的环境条件下,带着兰石所人员,细心地进行测试点的表面处理,调整仪器,有条不紊地逐点测试焊缝焊接应力,得到各个焊口焊接应力的分布曲线。同时给兰石所的同志讲解仪器测量原理和操作方法。在完成一部分测试任务,兰石所人员掌握测试技术之后我们才分批撤离大山。

与上海交通大学建立联合实验室
——搭乘快速提升的电梯

      上海交通大学杨于兴教授是我国X射线应力界元老之一,在测量方法、定峰方法、薄膜应力和其它课题研究中取得了卓越成果。在早期的培训中,杨老师关于X射线衍射理论的深入浅出的精彩演讲给人留下难忘印象。上海交通大学很早就成为华东地区X射线应力的可靠根据地。进入新世纪,姜传海在上海交通大学材料科学与工程博士后出站,在X射线残余应力领域做了大量研究,取得令人瞩目的成果。2007年我们和姜传海教授经过充分酝酿协商,确定建立“上海交大-爱斯特公司X射线应力分析联合实验室”。我们提供一台X-350A45170型X射线应力测定仪,并配置旋转工作台,安置在交大新址实验室,供科研和教学使用。双方约定交大的科研成果通报给我们,并在国内外发表的论文中注明所使用的仪器型号和生产厂家。同时,交大方面将为来沪参访的我们的客户提供演示和讲解,为华东地区我们的客户提供技术培训和咨询服务。因为姜教授那里云集很多研究课题,带了很多国内外博士生,所以实验研究工作如雨后春笋,研究成果枝繁叶茂。关于织构测定和单晶应力测定的研究进一步增强了我们仪器产品的功能。
      姜传海利用X射线应力分析仪,通过研究残余应力和衍射线形的变化,对某些关键零部件局部塑性形变及损伤进行科学评价、监测及寿命估算等,解决了我国电站设备、核工业、航空航天、汽车及机车等领域中的重要工程问题。关于这方面的成果具有重大现实意义。
      所有科研成果对爱斯特的知名度和仪器的信誉度起到一个快速提升的作用。

以X射线应力技术的传承为己任
——努力做好培训工作

      作为X射线衍射法测定残余应力的初级阶段,北京航空材料研究所王仁智1957年和苏联专家一起,曾经做过X射线衍射照相法测定残余应力;60年代冉启芳在上海材料研究所,何家文在西安交通大学也做过这种方法的试验,并发表论文予以推介。
      1967年以后北京机电研究所、中科院金属研究所、北京621研究所等单位先后引进日本理学株式会社的2902、2903型X射线应力测定仪。1972年北京机电所吴祖垠等几名有作为的科技工作者成功地研制出第一代国产X射线应力测定仪。第一批样机的使用者包括西安交通大学,和当时一机部下属的上海材料研究所、郑州机械科学研究所、哈尔滨焊接技术研究所、武汉材料保护研究所等单位,至此X射线应力技术的研究在我国真正起步了。
      残余应力研究的初期阶段重点是X射线应力测定方法研究。在短短的几年里方法研究取得了可喜成果。北京621研究所王仁智、西安交通大学何家文、中科院金属研究所李家宝、郑州机械科学研究所冉启芳、上海交通大学杨于兴、陕西机械学院伍尚礼等等前辈们都作出卓越贡献,为后来应用研究和测试设备的进展铺垫了可以遵循的道路。
      爱斯特主要技术负责人1981年底进入这个领域之后,虚心向前辈们学习X射线应力测定的原理方法、衍射几何、数据处理等等,同时学习残余应力的基本知识。由于工作的需要,1983年依据学来的知识,编写了一本题为《X射线应力测定技术浅说》的资料,作为用户培训的初级教材。客观地说,在上世纪八、九十年代这套油印资料在学校、工厂的新用户当中发挥了一定的作用。后来,随着应力仪的销售,对每一家用户我们都会进行上门安装调试和技术培训。由于长年累月地不断学习,积累知识,讲课内容也逐步深入,不断扩充。
      自从开始使用电脑,便抓紧时机学习幻灯片制作。2000年推出第一批演示文稿,随后不断补充完善。充分利用PowerPoint提供的功能,把需要讲解和图示的内容形象化地、动画式地演示出来,使得一些基础物理知识、测量原理和方法、定峰方法、复杂的角度关系和测角仪的动作等等都变得通俗易懂。在介绍残余应力作用的幻灯片里,编入许多亲身经历的案例,以当时拍摄的图片加以说明,显得真切而生动。十几年以来,所有这些课件,在给每个用户作技术培训的时候,有选择有重点地加以介绍,在广大用户当中收到良好效果。正因这样的机缘,在本领域第一代专家年事渐高,学术活动处于承前启后的时期,我们就自觉地以传承这门技术为己任。从2002年在武汉召开的第12届会议开始,历届全国残余应力会议日程里都会安排基础知识培训。我们在培训中将这些课件作详细讲解,受到会议代表的普遍赞誉。
      2004年建立网站www.hdst.net,在学术园地栏目中对残余应力基本知识和X射线应力测定技术做了比较系统而又通俗的介绍。同时开辟学术论坛栏目,作为沟通交流的平台。网站历年来都有所更新。2009年以来,我们先后接纳近百名关注残余应力的客户和在读的博士硕士为QQ好友,其中还有不少使用进口设备的同仁,经常利文字、图片,甚至视频,尽力回答他们提出的各种问题,介绍测试技术和实践经验。所有参与“聊天”的人都感觉收获颇丰。在我们看来,大家都做出了成果,整个行业进步了,发展了, 我们公司自然会受益。
      2007年《理化检验 物理分册》编辑部接受我们的建议,开辟残余应力基本知识专题讲座。我们约请本学术领域专家王仁智、张定铨、冉启芳、郑文龙等撰写文章,就残余应力的基本知识、X射线应力测量原理、残余应力和材料疲劳强度的关系、残余应力与应力腐蚀的关系等问题作权威阐述,我们则着重讲解X射线应力测定方法以及其有关的技术和设备问题。此外还包括印兵胜等人编写的机械法测定残余应力的原理和方法。从第4期连载至第12期,共计10讲。此后我们把这个讲座的全部内容汇编成教材,并配发附录。附录内容包括必要的X射线衍射预备知识,残余奥氏体含量测定原理和方法,若干常见材料的X射线应力测定实例,残奥测定实例等等。2011年编印时又收入王仁智、姜传海教授的最新研究成果。所以这本教材内容的权威性和实用性是不言而喻的。在历届全国会议上我们将它免费提供给与会代表。反馈的信息表明教材起到了预期的作用,甚至成为本行业一些年轻同志信赖的手册性读物。
      今后我们将继续担负传承X射线应力技术的使命。为此必须加强学习,不断更新知识,与时俱进。培训的内容应当与科学研究课题的需求、仪器功能的进展相匹配。

结语
——没有碌碌无为,也不可沾沾自喜

      回顾20年的历程,没有腾飞,没有巨变,也没有辉煌成就,爱斯特依旧是一个科技型小企业。但是我们为残余应力事业付出了真诚,发挥了自己的专长和能动性,有所创造,有所进步,做出了力所能及的贡献,同时爱斯特自身也在这个过程中成长起来。因此我们可以说不因虚度年华而悔恨,也不因过去的碌碌无为而羞愧。在创业、创新、开拓、服务等等方面积累的经验是宝贵的,可供后来者借鉴。
      展望未来,科学技术在飞速发展,一方面材料科学、机械科学和机械制造业对于残余应力的研究和应用不断深化,提出越来越高的要求,另一方面国外同行纷纷以最先进的技术武装自己的产品,使仪器的功能和品质不断提高。我们怎么办?这是必须认真对待的问题。想到此,责任感和危机感油然而生。绝不能沾沾自喜于过去的一孔之见,绝不能守着小小的功劳簿得意洋洋。我们应该清醒地认清形势,尽快做好公司梯队建设,吸纳优秀人才,引入先进技术,展开新一轮创新,迎头赶上时代步伐。

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