冶金专家:陆世英

作者:中国科学技术专家传略              发布时间:2015-08-12


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     陆世英,不锈钢科学技术专家,我国不锈钢和高镍耐蚀合金领域主要的开拓者和先行者之一。和同事们一起建立并发展了我国的不锈钢和高镍耐蚀合金系列。在解决我国国民经济和核工业发展中多项工程用不锈钢和高镍耐蚀合金材料问题中作出了重要贡献。    

     陆世英,1932年生于河北省河间县,19381946年在北京私立直钧小学和保定师范附小及初中部读书,1946年初中毕业后因家贫曾失学两年,1948年插班入河北省立北京高级中学学习。毕业后考取天津北洋大学采矿系和华北大学工学院(现为北京理工大学)。先到北洋大学进行短期学习,后转入华北大学工学院钢铁冶金系学习。1952年院系调整,华北大学工学院钢铁冶金系与唐山交大、天津大学等院校有关专业合并,成立了北京钢铁学院。1953年暑假后,北京钢铁学院(现北京科技大学)独立建校。1954年陆世英在北京钢铁学院毕业,同年在校加入中国共产党。

19546月陆世英分配到重工业部(后为冶金工业部)生产技术司钢铁处特钢科任技术员,并跟随部苏联特殊钢专家т.и.朱也夫(зуеь)工作。1954年末,根据苏联专家朱也夫的要求,写出了全国特殊钢总结报告,获得苏联专家和领导的好评。1956年,他根据国外电炉炼钢发展趋势向领导提出在国内开展电炉氧气炼钢的建议,并起草了“冶金工业部关于开展电炉氧气炼钢的决定”,经部领导批准后颁布,对推动我国电炉氧气炼钢发挥了积极作用。

19582月调到冶金工业部钢铁研究院(后改为钢铁研究总院),在六室(后改为合金钢研究部)从事不锈钢和高镍耐蚀合金材料研究与工程应用方面的研究,1959年任不锈钢组组长,1963年晋升为工程师,1978年至1991年任六室主管不锈耐热钢研究的副主任,1978年任高级工程师,1982年任教授级高级工程师。1997年退休并返聘工作到2002年,1998年又应中国特钢协会不锈钢分会之邀担任专家委员会主任至今。

陆世英专门从事不锈钢和高镍耐蚀合金材料的研究与工程应用40余载,对我国不锈钢和核工程用高镍耐蚀合金以及工程用不锈钢的失效分析等领域做出了有创造性的科技成果。他所负责的项目中,“新一号耐蚀合金及其制造工艺”1965年获国家发明奖(当年不分等级);“新13号合金研制”1990年获国家科学技术进步一等奖;“低碳超低碳奥氏体不锈钢及经济不锈钢技术开发”1992年获国家科技进步二等奖。还有多项科研项目获全国科学大会奖及部、委级重大科技成果奖。他是国家人事部首批(1984年)授予的“中青年有突出贡献专家”,1991年获国务院颁发的政府特殊津贴。出版专著5部,在国内外发表论文60余篇。

他曾担任中国核学会第一至第四届理事会理事,中国核学会核材料学会第一至第四届理事会理事、常务理事;国家核安全局第二至第四届核安全专家委员会专家、委员;国家科学技术委员会核能源专业组成员现为中国特殊钢协会不锈钢分会专家委员会主任。

我国工程用不锈钢失效分析的主要开拓者之一

20世纪70年代起,陆世英和同事们一起共同处理了许多工程用不锈钢失效原因的分析,其中有多项属于我国一些重要工程用不锈钢制造的设备和构件。

我国某核反应堆上使用的4Cr14Ni14W2Mo不锈耐热钢立管螺栓在核反应堆运行过程中不断出现断裂,有关单位开始曾认为是由于材料强度不足所致。但换上一种高强度不锈钢后,断裂反而加速。陆世英和有关同事通过失效分析,排除了由于强度不足导致断裂的可能性,确定是在所使用环境条件下,断裂主要是由于沿晶型应力腐蚀所致,而少量螺栓则是由于以点蚀为起源的腐蚀疲劳所造成。

国内某发电厂自国外引进的大型锅炉,其过热器高温段蛇形排管均用AISI3470Cr18Ni11Nb)不锈钢管制造。锅炉安装后在进行试车时便发现过热器管有50多处泄漏,导致无法按期发电。陆世英等负责对此泄漏原因进行了大量调研和深入研究,结果表明:泄漏管内外表面均有约1/2晶粒深的晶间腐蚀层,以管内晶间腐蚀层为起源形成大量裂纹呈穿晶型向外扩展,最后穿透管壁而导致泄漏。通过扫描电子显微镜观察和X射线能谱的断口分析,确定泄漏是由于氯化物应力腐蚀所造成。并指出,氯离子来源是用户为加快投入运行进度曾对过热器进行浸泡处理,而处理液中含有若丁,若丁中含有NaCl所致,而钢管表面存在的晶间腐蚀层则大大加速了应力腐蚀过程。

此外对816大口径管道、802蒸发器、电厂锅炉再热器、海水冷却器等用不锈钢破裂或泄漏原因进行了研究分析工作,结果都是由于应力腐蚀所引起。

针对我国工程用不锈钢出现应力腐蚀破裂所带来的危害,陆世英与同事合作于1977年和1985年出版了《不锈钢应力腐蚀破裂》和《不锈钢应力腐蚀事故分析与耐应力腐蚀不锈钢》两本专著,对国内防止工程用不锈钢的应力腐蚀工作和研究起到了指导作用。 

核工程用高镍耐蚀合金研究与应用的主要创业者之一

1960年苏联撕毁协议,撤退专家,拒绝向我国提供核燃料生产过程中的关键设备,其中包括湿法生产某种核物料的干燥炉和煅烧炉装备及有关技术资料。根据国家急需,钢铁研究院承担了此项任务,陆世英负责干燥炉和煅烧炉主体——炉筒耐蚀合金材料的化学成分、组织结构及各种性能的研究工作。在耐蚀合金研制成功后,由有关钢厂承担数套小型和大型炉筒的生产,机械工业部有关厂分别负责小型炉筒和大型炉筒的焊接、加工和装配。

通过在试验室内模拟炉筒介质和接近实际条件下的工作介质,进行了大量腐蚀试验,在合金成分基本确定后又对合金的冶炼工艺,铸造性能,室温、高温力学性能,冷、热加工性能,焊接性能,物理性能以及热处理工艺等进行了多次反复研究,最后研制成功了一种综合性能优良,能满足干燥炉和煅烧炉炉筒使用要求的低钼量,适宜的铬、硅、碳、钛含量的镍基耐蚀合金(命名为新一号合金)。在有关钢厂、机械厂的共同努力下,成功生产出数套新一号合金制造的干燥炉和煅烧炉。所生产的核物料质量完全满足使用要求。由于新一号合金耐高温氟化氢气体性能良好,后被用于生产核物料时的主体设备。

此外,20世纪 60年代陆世英还参加了新二号、新三号和新五号等耐蚀合金的研制工作。这些科研成果获1978年全国科学大会奖。20世纪七八十年代,根据国家急需,陆世英还负责了核蒸发器用新13号合金的研制任务,并提出科研方案,经过院内同事以及院外协作单位一起共同努力,圆满地完成了此项任务。用新13号合金制成的蒸发器,自1980代年投入正式使用至今,运行情况良好。

我国不锈钢材料研究与应用的主要先行者之一

中华人民共和国成立前,我国没有不锈钢工业,19511952年才开始生产不锈钢。1959年冶金工业部钢铁研究院合金钢室在国内率先成立了不锈钢研究组,陆世英任组长,专门从事不锈钢材料研究与应用方面的工作。

(1)铁素体不锈钢.为了节约18-8Cr-Ni奥氏体不锈钢所必需的镍,1959年陆世英作为课题组长与同事们一起对1Cr17Ti1Cr17Mo2Ti1Cr25Mo3Ti三种铁素体钢的成分、组织和性能进行了研究,并就热轧钢管和冷拔钢管的生产工艺以及热处理制度在大连钢厂进行了试验,取得了有益的结果,其中还包括发现微量稀土能强烈细化铁素体不锈钢的晶粒并能消除铁素体不锈钢钢锭中的氢致气泡和钢材中的发纹。80年代,研究了印染设备中超低碳、氮和高纯(C+N150ppm00Cr18Mo2对铁素体不锈钢组织和性能的影响。研究结果表明:即使超低碳、氮和高纯条件下,影响00Cr18Mo2钢的塑-脆转变温度的仍然是钢中碳、氮含量,热处理制度和钢材的截面尺寸等三大因素,而选用薄截面尺寸最为重要。由于在印染设备加工制造和使用条件下,薄截面尺寸的00Cr18Mo2不仅具有良好的耐蚀性和加工成型性以及焊接性,而且耐应力腐蚀性能又远优于00Cr18Ni10。印染设备厂00Cr18Mo2薄板工业性试验证明完全可满足使用要求,此课题获1982年冶金工业部科技成果三等奖。

陆世英指导研究生完成了“高纯铁素体不锈钢脆性断裂机理研究”课题,指出了高纯00Cr18Mo2和加入少量稳定化元素钛、铌,只要有碳、氮化物沉淀(包括Cr2NCr2Nb2NTiN等)它们便可成为裂纹源并导致钢的塑-脆温度上移;钢的断裂的解理面为{110}面,解理裂纹系沿{110}面扩展。完成了“铬、钼对高铬铁素体不锈钢耐湿法磷酸腐蚀性机理的研究”课题;结果表明,在湿法磷酸中铬是提高耐蚀性的主要元素,且当铬含量不小于25%后最为有效,这是由于表面膜中铬的富集和膜的含结晶水的非晶态结构形成所致。钼并不在膜中富集,它的作用是通过促进铬在膜中的富集而发挥提高耐蚀性的作用,而这种作用只有当钢中铬含量不小于21%后才有效。

2003年以来,陆世英通过发表论文、会议报告和出版《不锈钢概论》一书等方式,在国内大力提倡发展与应用现代铁素体不锈钢,以节约不锈钢中的镍,同时普及不锈钢基础知识。

2)奥氏体不锈钢。1961年某军工厂从国外进口了一批1Cr18Ni9Ti不锈钢材,经检验后发现大量存在晶间腐蚀敏感性。陆世英提出建议,并组织同事进行了“稳定化热处理对1Cr18Ni9Ti不锈钢晶间腐蚀倾向的研究”,发现对Ti/C比值不小于6.7的一部分钢材经稳定化热处理后晶间腐蚀倾向可以消除。

1972年由陆世英负责与同事一起针对国产1Cr18Ni9Ti不锈钢管材和相应的管束设备产生氯化物应力腐蚀问题,对其应力来源和降低消除残余应力对应力腐蚀敏感性的影响进行了验证性实验和研究 ,结果表明,1Cr18Ni9Ti管材生产过程中的校直工艺和管束的弯管工艺所造成的残余应力是导致应力腐蚀应力的主要来源。在试验室42%沸腾MgCl2加速试验条件下,不需再加任何外力,这些带有残余应力的管材和管束便会迅速产生应力腐蚀断裂,而对应的管材和管束经过消除残余应力热处理后,在同样试验条件下应力腐蚀则不再发生,压应力是不产生应力腐蚀的。

陆世英还与有关专家合作,采用铈的同位素Ce141,研究了铈对00Cr18Ni14Mo2不锈钢耐点蚀性的影响。结果表明,铈不仅有强烈的脱硫作用,而且铈可使钢中非金属夹杂物变性,使易产生点蚀源的硫化锰非金属夹杂物外层由铈的氧化物所包围,从而避免硫化物在介质作用下溶解形成缝隙进而成为点蚀源。此项成果在国内外从未发表过,具有创新性。                   

陆世英指导研究生完成了“氮对304奥氏体不锈钢的耐点性能的影响及其机理探讨”的论文,指出了向钢中加入适量氮可显著提高304不锈钢的耐点蚀性,其作用机制是氮可促进钝化膜富铬,氮在金属/膜之间富集,并与铬的氧化物一起提高了钝化膜的稳定性;氮与微孔内的H+作用形成NH+可防止PH值的降低。

陆世英与有关同事共同负责指导研究生完成了“钢中MnCr18-Ni8不锈钢耐点蚀性和冷加工性的影响的研究”,结果表明,由于钢中MnS,(MnFe)S等非金属夹杂物的形成,Mn能显著降低钢的耐点蚀性,将钢中Mn量从1.0%降到0.3%,钢的耐点蚀性有显著提高。 Cr18 –Ni8钢中含Mn量的降低,对钢马氏体的形成和Md30以及钢的强度、延伸率等并无明显影响。

80年代,为了改变有诸多缺点的含钛 Cr18 –Ni8钢,,陆世英作为课题负责人之一提出并完成了“低碳、超低碳奥氏体不锈钢及经济不锈钢技术开发”项目,1992年获国家科学技术进步二等奖。

(3)双相不锈钢。1959年,国内开始仿制苏联用于耐发烟硝酸的高硅不锈钢Эи654出现了韧性不合问题。陆世英根据钢的化学成分判断,这是一种α+γ双相不锈钢,向用户提出了从热处理制度和相比例控制入手解决其韧性的意见。

根据我国某核反应堆立管螺栓断裂主要是由于应力腐蚀和少量以点蚀为起源的腐蚀疲劳所致,陆世英提出了研制α+γ双相不锈钢的方案。先研制成功了00Cr25Ni5Ti,以此钢制造的立管螺栓装堆经使用后情况良好,并采纳同事的意见,加钼进一步提高耐蚀性,又研制了00Cr26Ni7Mo2Ti双相不锈钢。用这两种双相不锈钢制造的大量立管螺栓,经长期使用后未发现过断裂。此项成果获国防科委、国防工办19781979年重大技术改进成果三等奖。

针对国内某厂出现1Cr18Ni9Ti不锈钢管泄漏均系由应力腐蚀所造成,陆世英等确定选用当时国外已较成熟的耐氯化物应力腐蚀且可焊接的α+γ双相不锈钢00Cr18Ni5Mo3Si2(即瑞典牌号3RE60);经试验后发现,此钢焊后焊缝热影响区易呈现单相铁素体组织,结果导致α+γ双相不锈钢优良特性的丧失,特别是不仅耐应力腐蚀性能恶化且对晶间腐蚀倾向敏感。陆世英与同事合作,向钢中加入氮以防止焊后单相铁素体的形成,加入少量铌既可防止铬碳化合物析出,又可避免加入钛导致形成氮化钛夹杂的危害,并研制成功了一种新的α+γ双相不锈钢00Cr18Ni6Mo3Si2Nb(N),简称18-5Nb,较圆满解决了3RE60焊后热影响区出现的单相铁素体问题,向用户提供了制造热交换器模拟体用18-5Nb双相不锈钢管并成功解决了小口径细管装置产生应力腐蚀而引起的泄漏。“801主热交换器新材料”获19781979年度国防科委、国防工办重大技术改进成果三等奖。

由陆世英等共同负责研究了“氮、铌在Cr18-Ni5型双相不锈钢中的作用”。陆世英还指导研究生完成了“氮对00Cr18Ni5Mo3Si2双相不锈钢耐局部腐蚀性能影响的研究”。发现了氮在α+γ双相不锈钢中耐腐蚀的机理,从而提高了钢的耐应力腐蚀性。

4)无镍无铬和无镍节铬不锈钢研究。1967-1970年,陆世英等共同负责,以碳、锰代镍,以铝、钼代铬研究了无镍无铬和无镍节铬不锈钢的可行性。通过在试验室内和青岛海洋性大气一年挂片等试验,研制了两种Fe-Al-Mn-C系钢10Mn18Al9Cr5Mo210Mn18Al8Mo210Mn18Al9Cr5Mo2仅具有相当于2-3Cr13的不锈性,而10Mn18Al8Mo2则不具有不锈性,二者均具有α+γ双相组织;研究了两种Fe-Al-Mn-C系钢3.5吨大锻件空冷过程断裂原因,结果表明,在650750℃之间,Mo2CFe3AlC×等金属间相和一些未知相沿晶界的析出是导致脆断的主要原因。

陆世英热爱党、热爱社会主义祖国。他勤奋学习、刻苦钻研、勤于思考、勇于创新。他坚信经过反复实验所取得的科学数据的正确性和自己积累的工程经验,面对科研成果在国家重要工程上的应用,他充满信心并勇于负责和敢于负责。他具有重视实验、重视实践、重视科研与生产和应用相结合的优良科研作风。他严以律己,宽以待人,关心同事,能团结院内外同事一道工作。在同一科研攻关目标下,不仅圆满地完成了任务,而且相互间还建立了友情。他退休后不计报酬,积极奉献,仍在为我国不锈钢工业的发展发挥着余热。 

(康喜范、荣 凡)

 

         简   

1932130   出生于河北省河间县

1950-1954年          在华北大学工学院,北京钢铁学院学习,毕业。

1954-1958年          在冶金工业部生产技术司任技术员。

1958-1997年          在冶金工业部钢铁研究总院任技术员、 工程师、高级工程师、教授级高级工程师,不锈钢专业组组长、六室(合金钢研究室、合金钢研究部)副主任。

1997-2002年            在冶金工业部钢铁研究总院合金钢研究部退休后被返聘工作。

     

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