近日，国家能源局首台（套）重大技术装备项目——西藏扎拉水电站传来突破性进展：由太原钢铁集团（以下简称“太钢”）自主研发的900MPa级超高强磁轭钢顺利通过机组叠检试验，正式实现批量应用。这一材料技术的突破，不仅支撑了世界单机容量最大的50万千瓦级冲击式水轮发电机组建设，更标志着我国在高水头水电装备关键材料领域彻底打破进口依赖，跻身全球技术领先行列。
扎拉水电站位于西藏自治区怒江一级支流玉曲河，地处海拔3000米以上的藏东南峡谷地带。作为玉曲河流域“两库七级”开发的核心工程，电站利用60公里“几”字大拐弯天然落差，形成671米的设计水头，是目前全球已建和在建水电站中水头最高的冲击式机组项目之一。高海拔、深竖井、复杂地质条件的叠加，对水轮发电机组的核心材料提出了前所未有的严苛要求。
“冲击式机组在运行时，转轮承受的水流冲击力相当于每平方米面积上站满20头大象。”中国大唐集团扎拉项目总工程师介绍，机组转子作为能量转换的“心脏”，其核心部件磁轭钢需同时满足三大极限指标：屈服强度≥900MPa以抵御高水头动态载荷、不平度≤1mm/m以确保高速旋转稳定性、磁通密度≥1.73T以提升能量转换效率。这些指标远超常规水电项目标准，此前仅有瑞典SSAB、奥地利奥钢联等少数国际企业能勉强满足。
太钢对超高强磁轭钢的研发可追溯至2015年。彼时，国内750MPa级磁轭钢仍依赖进口，价格高达1.8万元/吨，且交货周期长达6个月。面对“卡脖子”困境，太钢组建跨部门研发团队，联合东北大学、中科院金属所开展基础研究，最终走出一条“成分创新-工艺突破-装备升级”的自主化路径。
成分设计的突破：研发团队摒弃传统依赖贵重合金（如Mo、Nb）的强化思路，首创“低合金+微合金化”配方，通过精确控制Ti、Al元素含量（Ti:0.01~0.05%，Al:0.30~0.70%），在降低成本15%的同时，实现强度与韧性的协同提升。工业试验数据显示，900MPa级磁轭钢的-20℃冲击功达60J，远超国际同类产品的40J标准。
轧制工艺的革命：为解决厚板轧制不平度难题，太钢对2250mm热连轧机组进行智能化改造，开发“分段冷却+在线平整”复合工艺。通过将终轧温度精确控制在820~900℃，并采用20~40℃/s的梯度冷却速率，使钢板内应力分布均匀性提升40%。2023年9月，该技术通过中国钢铁工业协会鉴定，专家组一致认为“技术水平国际领先”。
扎拉项目的成功，离不开“材料-设计-制造-工程”全产业链的深度协同。2021年，太钢与三峡集团、东方电气、哈尔滨电气签订四方合作协议，构建起“需求共研、风险共担、成果共享”的创新机制。
- 主机厂联合验证:东电集团为扎拉机组定制了“以薄代厚”设计方案，采用太钢30mm超薄磁轭钢板替代传统40mm厚板，通过激光切割精度控制（±0.05mm）实现减重12%，机组转动惯量降低8%。
- 施工端工艺创新:山西新远宏科技作为专业加工商，开发专用工装夹具，将磁轭片叠装效率提升3倍，叠圆误差控制在0.5mm以内，确保机组试运行时顶盖震动仅0.011mm，达到国际先进水平。
扎拉水电站的投运将产生显著的综合效益。按设计年发电量39.46亿千瓦时计算，可满足西藏自治区15%的用电需求，每年减少二氧化碳排放342万吨，相当于种植1.9亿棵树的生态效益。在经济层面，项目建设期创造本地就业岗位2000余个，投产后年上缴利税约7400万元，为藏东南清洁能源基地建设提供重要支撑。
“太钢磁轭钢的应用，使我国冲击式机组研制周期缩短至3年，较国际同类项目提速40%。”中国水力发电工程学会专家表示，该材料已批量应用于白鹤滩、乌东德等30余座大型水电站，并出口尼泊尔、老挝等“一带一路”国家，累计替代进口钢材12万吨，节约外汇超20亿美元。
从750MPa到1000MPa级磁轭钢的跨越，太钢用十年时间实现了从“跟跑者”到“规则制定者”的转变。随着雅鲁藏布江下游水电开发启动，太钢正加速推进1100MPa级产品研发，持续引领全球水电材料技术前沿。扎拉水电站的实践证明，关键材料的自主化不仅是装备强国的基石，更是推动“双碳”目标、实现区域协调发展的重要引擎。
信息参考：太原钢铁集团、中国宝武钢铁集团等。
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发布时间：2025-08-22 15:47:08
来源：淘钢网
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