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耐火材料标准团队:用“标准”在全球立“标杆”

作者:程毓编辑:程毓发布时间:2025-04-08浏览次数:

记者 程毓

“与会专家一致认为,武汉科技大学研制的这两项标准的技术水平达到了国际先进水平,同意报批。”3月13日,我校牵头完成的耐火材料标准在审查会上顺利通过。

耐火材料是高温工业的根基,具有耐高温强度等综合性能。没有耐火材料,就没有高温工业,人类将回到原始社会。自上世纪八十年代起,我校耐火材料标准团队就开始从事标准的制定工作,至今已完成60多项各类标准。

先进耐火材料全国重点实验室负责人李亚伟教授说:“在全国耐火材料领域,武科大是完成‘标准’最多的高校,为推动耐火材料的科研、生产和贸易产生了积极影响。”

一项行业标准,30年修订5次

标准主要有国际标准、国家标准、行业标准和团体标准。通俗地说,标准好比是一套“规则说明书”,国家标准就是全国统一的说明书。

耐火材料标准团队的葛山教授,是中国耐火材料标准发展历程的见证者。在他办公室的书柜里,陈列着十多本《耐火材料标准汇编》。最早的是1985年发布的第1版上册,最近的是2020年发布的第6版下册。其中,莫来石的行业标准已有5版,完成单位都是武科大。

莫来石是优质的耐火材料,民用可制造炉砖、陶瓷、玻璃容器等,军用可做火箭、航天器的部件铸造用的材料,但其主要氧化物含量差异很大。

莫来石的行业标准第1版,是我校李楠教授做的,于1990年首次发布实施。为了适应国家和行业的需要,之后每隔几年进行一次修订。第5次修订时,“接力棒”交到了葛山的手上。

当时,不同企业生产的莫来石,因为分析方法不一样,市场鱼目混珠,相关产品的质量上不去。葛山想,可否研发一种定量分析方法,让全行业统一标准?

通过大量的实验,他们制定了莫来石详细的实验步骤,将温度、浸泡时间、洗涤次数、灼烧时长等全部量化。只要使用这个定量分析方法,任何企业做出来的数据都是一致的。2013年该行业标准正式发布。

一家企业购买了一批莫来石,生产的产品都不达标。葛山建议他们,用这个行业标准测试一下买来的莫来石原料。结果显示,原料成分不达标。

该事件在行业内曝光,同行们都知道莫来石的新标准发布了,相当于全国企业有了统一的“一杆秤”,国内市场也规范了。武科大在耐火材料领域树立了“标杆”。

“行业标准的发布,规定了生产、产品和服务的要求,让全行业有了统一的尺子,促进国内外企业之间准确对接、高效合作,推动全国耐火行业的有序发展。”我校材料学部主任李享成教授说。

在“50后”葛山的带动下,越来越多的老师参加标准研制,先后有6名教师成为全国耐火材料标准化技术委员会委员。

自制设备,一次性通过3项国家标准

美国发生9·11事件,双子大楼在大火中轰然倒塌,引发耐火材料标准团队激烈讨论:如果知道在数百或上千度的高温下,高层建筑的混凝土能承受多大的压力,伤亡可能就不会那么大。

而这些数据的获取,需要做高温下的力学测试。之前,全球都没有人愿意做。“因为难度非常大。”葛山说,实验用的模具夹子,既要耐高温又要抗压抗扭,仅这个难点就像“拦路石”,挡住了所有的研究人员。

葛山带着尹玉成等一批青年教师,向这个世界难题冲锋。

一天,一个灵感在他的脑海中闪现。“只做局部加热,是不是可以解决这个难题?”实验证明,完全可行!

新的难题又出现了,相关的实验设备,全球都没有。他们只有自主研发,仅加热炉就研发了4代。

先是做了一个小加热炉,因为体积较小,导致操作不方便。接着,做了扩大一倍的加热炉,又发现做不了1200度以上的高温试验。他们改进加热方式和炉体结构,之后为了采集数据方便,又自行开发软件。最终的设备由加热炉、测量装置和测控软件组成。

团队从各地采购各类耐火材料,仅原料就采购了两吨多。先在各种设备上加工成纸杯大小的数千块样品,然后开始测量“耐火材料在不同高温下承受的压力”一系列数据。

把一批样品放入加热炉,加热到一定温度,推送到测量装置上,不断加压,直到样品变形率接近1%的安全值,即检测出该批样品在该温度下的耐压强度。再拿出一批样品,加热温度提高50度进行检测。一种样品要做20批左右。

这样的重复性实验,尹玉成带着学生做了4年。同时,团队老师还做了一批新设备,进行高温抗扭、高温抗拉的测试。

《耐火材料高温抗扭强度试验方法》《耐火材料高温耐压强度试验方法》《耐火材料高温抗拉强度试验方法》3项国家标准,于2015年出现在审查会上,一次性获得通过。一名评审专家开玩笑地说:“今天一天, 是武科大标准审查的专场。”

十余年来,我校耐火材料标准团队已经完成了43项国家标准、16项行业标准和团体标准。

“武科大耐火材料标准团队传承有序,研究手段和技术水平不断提升,特别是研制出一批国内外都没有的新标准,为引领耐火材料行业的可持续发展发挥了重要作用。”全国耐火材料标准化技术委员会秘书长彭西高评价说。

联合国学者,完成耐火材料国际标准

“能不能再努力一些,让中国标准走向世界,成为国际标准?”二十一世纪初,耐火材料标准团队看到,耐火材料领域的国际标准全部是欧美国家制定的,不服气的他们发出挑战。

这是武科大第一次申报国际标准,所有的挑战都是第一次面对。国际标准必须过“五关”,分别是新工作项目提案立项、工作组草案、委员会草案、委员会询问、成员国投票。

耐火材料标准团队首次向国际标准化管理委员会提交立项申请。由于与成员国之间交流较少,该标准又是全新的标准,结果不出所料,未获立项。

“我们要让更多国家的学者了解我们所做的事。”在每年的全球ISO/TC 33工作年会上,团队都作专题报告,和各国学者广泛交流,陆续吸引了英国、德国的专家参与。

团队第5次提交申请,获得1/2赞同票,终于成功立项。为了这个第一步,他们付出了5年。“耐火材料高温耐压强度”国际标准工作组成立了,由武科大耐火材料标准团队牵头,英国、美国、俄罗斯、澳大利亚等8国专家参与。

他们白天实验,晚上讨论,全年只放假春节7天,所有的数据在武科大的实验室做出来了。根据ISO要求,为了确保试验数据具有全球兼容性和可重复性,需要在6个具有国际认证资质的实验室做对比实验。

尹玉成和学生们带上笨重的设备和大批的样品,前往这些实验室。在第一个实验室做了一周,数据都不理想,原因找出来是“该实验室的设备精度不够”。他们只能打道回府,改进检测设备和软件,使之具有更好的适应性。

之后,又去了5个实验室,测试数据的重复性和再现性越来越好。“按照我们的标准做,全球的耐火人都能得到一致且准确的结果。”尹玉成骄傲说。

2021年,他们提交了草案,经过ISO成员国投票顺利通过,成为中国原创的首个耐火材料高温力学国际标准。

德国一家实验室采用了该标准方法,测试高温下建筑用石材的耐压强度,并以此为依据,选用合适的现有石材,用于古建筑修复的替代材料,提高了建筑的安全性,受到业内广泛关注。

“这项国际标准的发布实施意义重大,是我国由设备研制、测试方法开发到国际标准研制,全流程自主研发的成功案例,标志着武科大在耐火材料标准研制领域成为了全球的领跑者。”彭西高评价说。

2024年3月,中央印发《贯彻实施<国家标准化发展纲要>行动计划(2024-2025)》的通知,提出“有序推进全域标准化深度发展,使标准化在加快构建发展新格局、推动经济社会高质量发展中发挥更大作用。”

如今,我校耐火材料标准团队的青年教师已经成为标准化工作的主力军。由“80后”李亦韦牵头,主持完成了《耐火材料术语》国家标准的修订,修改21条,增加157条,全部有中英文索引。这本耐火材料“大词典”已获批发布,在全球树立了一座新标杆。

中国科技网:武汉科技大学:用“标准”在全球立“标杆”    

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