第6章　加速推進材料延壽與可持續發展戰略的建議

6.1　開展基礎件系統的耐久性、安全性、可靠性研究以滿足各行業的需求

基礎件規格品種多樣化基礎上材料的熱處理、表面強化和精細加工等制造技術向系列化、自動化和智能化方向發展，帶動基礎件產品系統的基礎技術和相關延壽技術的應用研究，確保基礎件系統的耐久性、安全性、可靠性，滿足各行業對基礎件及其構件的需求。

基礎件材料和產品是高度標準化和個性化的矛盾集合體，基礎件的制造技術必然向系列化、自動化和智能化方向發展。表面工程、表面防護、表面流體動力設計、仿真技術和智能技術等方面的技術進步，能大幅提高基礎件材料的使用壽命，應加強相關技術在基礎件材料中的應用研究。

液壓、氣動、密封是相關行業，軸承和密封通過潤滑和磨損緊密聯系，建立基礎件關鍵、共性、基礎技術和相關技術研究，改變基礎件研究相互割裂的局面，開展軸承、齒輪鋼、模具鋼等基礎件材料技術體系研究，包括服役環境、材料制備技術、精密制坯技術、化學熱處理技術、表面強化技術、機械加工技術等關鍵技術研究。

研究基礎件在極端的環境、復雜的載荷下的失效機理。現有的壽命預測方法研究都只是針對在普通工況下基礎件材料或構件，未能達到實現機械重大裝備整機壽命預測的水平，加大力度針對機械重大裝備的實際服役工況進行實用有效的機械重大裝備壽命預測技術的研究。開展綜合技術驗證研究與臺架考核試驗研究。基于先進基礎件材料全面性能的基礎上，開展典型結構元件的服役壽命評價與預測技術研究，建立完善的基礎件材料壽命預測和構件綜合工藝技術體系數據庫。

6.2　建立油氣管網及材料失效預防實時監測系統

我國管網事故率是美國的6倍、歐洲的12倍，嚴重影響管網的運行安全。我們建議開展管網使用安全性和可靠性研究，建立和完善我國油氣管網在設計、制造、運輸、儲存、施工、運行、維護與更換全過程中材料及構件失效的智能化、網絡化、數字化，逐步建立油氣管網材料失效系統控制、油氣管網不同運行環境下的失效圖譜、材料環境適應性體系、失效的預防、監控和預警系統，防患于未然，徹底做到零重大事故，為國家解除憂患。

應用信息技術和物聯網技術，實施油氣管網運行狀態的健康監測和可視化管理，達到油氣管網整體安全和材料延壽的目的。逐步建立和完善我國油氣管網在設計、制造、運輸、儲存、施工、運行、維護與更換全過程中材料及構件失效的智能化、網絡化、數字化，真正實現油氣管網材料的原材料、生產、加工、研制、設計、制造、裝配、集成、使用、維護維修、失效控制等全流程、全壽命周期的可監控、可預測和可追溯。結合信息技術和物聯網技術的最新進展，從業務、信息和時間的三個維度系統開發油氣管網材料失效系統預防和控制體系，研究相關理論、原則和技術措施，完善油氣管網服役狀態的模擬實驗及實踐運行系統。

6.3　開展在役基礎設施材料耐久性發展戰略研究

我國基礎設施的高速發展舉世矚目，我們建議進一步突出在役基礎設施材料耐久性、在役基礎設施保值增值發展戰略研究，開展養護技術、壽命評估、全壽命管理，故障預測預報、智能化管理。延壽技術與標準包括工程施工質量管控技術、現代無損檢測和隨程監控技術、信息化技術、服役工程失效分析技術、建立長期性能基礎數據平臺、發展延壽式養護技術，尤其首先要對“80后”“90后”基礎設施開展調研，對其安全性和耐久性提出技術發展戰略和產業發展政策。

6.4　開展國產農機降低事故率及提高可靠性戰略研究

面對大規模城鎮化，農業勞動力大量轉移，我國對農機的依賴度明顯增加。面對國產農機可靠性差、事故率居高不下，拖拉機、聯合收割機平均無故障時間低（僅為國際先進水平的30％～40％）和高檔大農機依賴進口，農機耽誤農時損失高達10％、耽誤收獲損失達4％的局面，我們建議通過調查研究，提出國產農機降低事故率、提高可靠性、提高農機運作時間的戰略性對策；開展延壽理論、技術、原則和措施若干問題的研究，提出相應的建議，有力地促進農機“四性”的提高，延長壽命，支持保障糧食安全的國家戰略。

6.5　在工業領域大力推進材料失效預防和控制系統工程

對重大工程項目實施由設計牽頭，通過設計、制造、運輸、儲存、使用、維護維修全過程，實施全方位、全員參與的對材料及其制品失效（腐蝕、老化、磨損和斷裂）的系統預防與控制。第一步，建議從航空母艦、埋地油氣管網安全性、基礎設施耐久性等重大工程開始，取得經驗，擴大鋪開。爭取用20～30年時間，覆蓋工業主要大型制造工程項目。

6.6　加強材料加工及其相關技術的投入

“中國制造”本質上就是“材料加工”，以金屬為例，包括四部分：①通過冶煉將礦石轉化為金屬；②通過熱加工（鑄造、鍛造、焊接、熱處理）完成零部件的預成型；③通過冷加工（切割、車、銑、刨、磨）完成精密加工；④表面處理、總裝、包裝。

建議加強材料及其加工技術、環境保護配套技術的研究與投入。

①根據國家建設的長遠規劃，超前十年安排材料的研究。

②對新材料的研制需要配套進行：a.滿足服役環境需要的材料研究；b.進行相應的鍛、鑄、焊、熱、表的工藝研究；c.加強材料的應用研究；d.著力加強國家對熱加工工藝的環保新技術新工藝的研究和綠色改造。

做好材料、用好材料、滿足使用服役環境要求，提高“四性”，延長使用壽命。

6.7　建立國家級的材料延壽安全服役系統控制歸口管理機構、技術創新平臺和標準化體系

鑒于國家重大工程延壽安全系統工程的跨行業、多學科、大難度、高層次性的特性，建議成立“材料延壽安全服役系統控制國家技術中心”，并逐步成立專業或行業性分中心，例如高鐵、核電、橋梁、管網等，加強組織體系保證，推動相關發展戰略和相關最新材料延壽技術的前瞻性研究，形成材料延壽的技術創新聯盟。

重視材料應用與用戶技術標準的建設，逐步完善形成適合于中國的系列化、標準與規范體系，建立科學的材料應用指導體系。

6.8　繼續開展“材料安全服役系統控制與可持續發展戰略研究”

通過“材料延壽與可持續發展戰略研究”重大咨詢項目兩年的調研，我國聚集了一批從事材料延壽研究的專家隊伍，掌握了我國材料應用發展現狀，認清了材料延壽工程發展的差距和面臨的挑戰，探討了六個課題所涉及行業材料延壽現狀與差距，提出了研究綜合報告、6份專題報告和19冊《材料延壽與可持續發展》叢書，以及我國材料及其制品提升“四性”延長壽命的發展路線圖。我們建議繼續開展“材料安全服役系統控制與可持續發展戰略研究”，建立重大工程用材料失效預防實時監測技術及材料提前失效預警系統，在重大工程的設計、建造和使用維護過程中推行材料失效的預防和控制系統工程，降低事故發生率。

6.9　繼續編寫《材料延壽與可持續發展》系列圖書

貫徹“科學發展觀”的要求，學習袁隆平先生將水稻高產的秘訣告訴農民獲得大面積豐產豐收的精神，在已經完成19冊專著（表1-6-1、表1-6-2）的基礎上，我們邀請材料科學工作者繼續編著、出版《材料延壽與可持續發展》系列圖書，提出系統控制材料腐蝕、磨損（摩擦磨損磨蝕）和斷裂（主要是疲勞與腐蝕疲勞）的理論、原則、技術和措施，供各個行業的產品設計師及制造、使用和管理工程師有所參考，為延長材料的使用壽命，提高材料制品使用可靠性、安全性、經濟性和耐久性，節約資源、節能減排、減少污染，支持國家可持續發展戰略而服務。