直径16米承重7000吨！中国造全球最大锻环，外国迎头赶上有难度

这个直径16米，重达7000吨的巨型金属呼啦圈，是我国自主研发的另一项“国之重器”。

这个钢圈是世界上半径最大，重量最大的整段式不锈钢环形件。若是每隔1.5米站一个人，那么这个钢圈容下150人绰绰有余。

它将用于我国首个第四代核电机组，福建霞浦60万千瓦快中子反应堆核心部件的支撑环。第四代核电站里发生核反应的堆容器，是核电站里面最关键的部件，而这个堆容器中最关键的就是这个巨型整段式不锈钢支撑环。

这个支撑环不仅需要承担起整个堆容器7000多吨的重量，还需要承受中子辐射以及液态金属钠的腐蚀，可以说这个支撑环是核电站反应堆中成功的第一步。

在它诞生之前，外国要想锻造这种巨型钢圈只能通过多段组装的方式，这种锻造方式存在着很大的安全问题，如果在压力过大时，还可能会出现断裂的情况。

如果在核反应堆设备底座发生了断裂，就会导致核泄漏，后果不堪设想。

既然现在已有的方式行不通，那只能另寻出路。参与设计的孙明月团队就大胆地提出一体化成形的设想，就是整个锻造件不会存在一条焊接缝隙。这样既可以提升设备的安全性，也减少了复杂的焊接操作，还减少了制作成本和工作时间。

但俗话说“世间有三苦，撑船打铁卖豆腐”，所以这个“打铁之路”也会一波三折。

“打铁”实际操作中的第一个难题就是锻造设备。

常言道“千锤百炼成钢”，电站里面的这些巨型设备，都是在上万吨级压机上进行变形锻造而成。要想把大型的设备锻造好，首先需要一个合格的大钢锭，也就是钢水经盛钢包注入铸模凝固，这就对锻造材料的要求很高了。

钢水凝固是一个结晶的过程，就像水遇冷会结冰一样。钢水冷却也会从像雪花一样的树脂晶体中分析出来，这个晶体的溶质含量，和内部的溶质就会产生差别。

这样一来，先凝固的金属与后凝固的金属成分上也会存在一定的差别。从而造成里面的元素严重偏离正常水准，这个现象也被称为偏析。

偏析会缩短钢材的使用寿命，这就是冶金上的缺陷。为了解决冶炼的难题，我国科学家提出了类似于人体伤口愈合的界面愈合方案。

工程师们是采用58块优质的连铸坯作为构筑的基础，然后像垒砖头一样，一层一层地叠加到十几米的厚度，再把它推到真空室里面进行电子束封焊，加热到1250摄氏度的高温，进行全面变形、多向锻造，使内部的组织更加的均匀，紧密；

紧接着就是冲孔、扩孔；之后就把它放到在一个超大型的轧环机上进行轧环成形，这个过程有点像拉面，越拉越大，越拉越长，最终这面巨型支撑环雏形就出来了。

锻造成功后，为了匹配堆容器的要求，必须保证支撑环平面整齐，圆心到四周的距离必须一致。这种高精度的加工同样不容易，但凡出现了一点误差，就得重新回炉深造。这一切完成后，一个巨型支撑环就制造好了。

有了这个支撑环就可以连接各类分段式筒型装备，比如作为基础桩的法兰、用来连接风电塔筒的大型环件，或者是能够飞向太空的火箭；还可以用在传动装置上，比如“隧道神器”盾构机使用的10米级回转支撑。

而我国因为这项巨型锻造金属工艺，不仅打破了世界锻造领域用大钢锭做大锻件这种设想，还创下多项世界纪录，引领了世界大锻件制造技术发展。