第6章　加速推进材料延寿与可持续发展战略的建议

6.1　开展基础件系统的耐久性、安全性、可靠性研究以满足各行业的需求

基础件规格品种多样化基础上材料的热处理、表面强化和精细加工等制造技术向系列化、自动化和智能化方向发展，带动基础件产品系统的基础技术和相关延寿技术的应用研究，确保基础件系统的耐久性、安全性、可靠性，满足各行业对基础件及其构件的需求。

基础件材料和产品是高度标准化和个性化的矛盾集合体，基础件的制造技术必然向系列化、自动化和智能化方向发展。表面工程、表面防护、表面流体动力设计、仿真技术和智能技术等方面的技术进步，能大幅提高基础件材料的使用寿命，应加强相关技术在基础件材料中的应用研究。

液压、气动、密封是相关行业，轴承和密封通过润滑和磨损紧密联系，建立基础件关键、共性、基础技术和相关技术研究，改变基础件研究相互割裂的局面，开展轴承、齿轮钢、模具钢等基础件材料技术体系研究，包括服役环境、材料制备技术、精密制坯技术、化学热处理技术、表面强化技术、机械加工技术等关键技术研究。

研究基础件在极端的环境、复杂的载荷下的失效机理。现有的寿命预测方法研究都只是针对在普通工况下基础件材料或构件，未能达到实现机械重大装备整机寿命预测的水平，加大力度针对机械重大装备的实际服役工况进行实用有效的机械重大装备寿命预测技术的研究。开展综合技术验证研究与台架考核试验研究。基于先进基础件材料全面性能的基础上，开展典型结构元件的服役寿命评价与预测技术研究，建立完善的基础件材料寿命预测和构件综合工艺技术体系数据库。

6.2　建立油气管网及材料失效预防实时监测系统

我国管网事故率是美国的6倍、欧洲的12倍，严重影响管网的运行安全。我们建议开展管网使用安全性和可靠性研究，建立和完善我国油气管网在设计、制造、运输、储存、施工、运行、维护与更换全过程中材料及构件失效的智能化、网络化、数字化，逐步建立油气管网材料失效系统控制、油气管网不同运行环境下的失效图谱、材料环境适应性体系、失效的预防、监控和预警系统，防患于未然，彻底做到零重大事故，为国家解除忧患。

应用信息技术和物联网技术，实施油气管网运行状态的健康监测和可视化管理，达到油气管网整体安全和材料延寿的目的。逐步建立和完善我国油气管网在设计、制造、运输、储存、施工、运行、维护与更换全过程中材料及构件失效的智能化、网络化、数字化，真正实现油气管网材料的原材料、生产、加工、研制、设计、制造、装配、集成、使用、维护维修、失效控制等全流程、全寿命周期的可监控、可预测和可追溯。结合信息技术和物联网技术的最新进展，从业务、信息和时间的三个维度系统开发油气管网材料失效系统预防和控制体系，研究相关理论、原则和技术措施，完善油气管网服役状态的模拟实验及实践运行系统。

6.3　开展在役基础设施材料耐久性发展战略研究

我国基础设施的高速发展举世瞩目，我们建议进一步突出在役基础设施材料耐久性、在役基础设施保值增值发展战略研究，开展养护技术、寿命评估、全寿命管理，故障预测预报、智能化管理。延寿技术与标准包括工程施工质量管控技术、现代无损检测和随程监控技术、信息化技术、服役工程失效分析技术、建立长期性能基础数据平台、发展延寿式养护技术，尤其首先要对“80后”“90后”基础设施开展调研，对其安全性和耐久性提出技术发展战略和产业发展政策。

6.4　开展国产农机降低事故率及提高可靠性战略研究

面对大规模城镇化，农业劳动力大量转移，我国对农机的依赖度明显增加。面对国产农机可靠性差、事故率居高不下，拖拉机、联合收割机平均无故障时间低（仅为国际先进水平的30％～40％）和高档大农机依赖进口，农机耽误农时损失高达10％、耽误收获损失达4％的局面，我们建议通过调查研究，提出国产农机降低事故率、提高可靠性、提高农机运作时间的战略性对策；开展延寿理论、技术、原则和措施若干问题的研究，提出相应的建议，有力地促进农机“四性”的提高，延长寿命，支持保障粮食安全的国家战略。

6.5　在工业领域大力推进材料失效预防和控制系统工程

对重大工程项目实施由设计牵头，通过设计、制造、运输、储存、使用、维护维修全过程，实施全方位、全员参与的对材料及其制品失效（腐蚀、老化、磨损和断裂）的系统预防与控制。第一步，建议从航空母舰、埋地油气管网安全性、基础设施耐久性等重大工程开始，取得经验，扩大铺开。争取用20～30年时间，覆盖工业主要大型制造工程项目。

6.6　加强材料加工及其相关技术的投入

“中国制造”本质上就是“材料加工”，以金属为例，包括四部分：①通过冶炼将矿石转化为金属；②通过热加工（铸造、锻造、焊接、热处理）完成零部件的预成型；③通过冷加工（切割、车、铣、刨、磨）完成精密加工；④表面处理、总装、包装。

建议加强材料及其加工技术、环境保护配套技术的研究与投入。

①根据国家建设的长远规划，超前十年安排材料的研究。

②对新材料的研制需要配套进行：a.满足服役环境需要的材料研究；b.进行相应的锻、铸、焊、热、表的工艺研究；c.加强材料的应用研究；d.着力加强国家对热加工工艺的环保新技术新工艺的研究和绿色改造。

做好材料、用好材料、满足使用服役环境要求，提高“四性”，延长使用寿命。

6.7　建立国家级的材料延寿安全服役系统控制归口管理机构、技术创新平台和标准化体系

鉴于国家重大工程延寿安全系统工程的跨行业、多学科、大难度、高层次性的特性，建议成立“材料延寿安全服役系统控制国家技术中心”，并逐步成立专业或行业性分中心，例如高铁、核电、桥梁、管网等，加强组织体系保证，推动相关发展战略和相关最新材料延寿技术的前瞻性研究，形成材料延寿的技术创新联盟。

重视材料应用与用户技术标准的建设，逐步完善形成适合于中国的系列化、标准与规范体系，建立科学的材料应用指导体系。

6.8　继续开展“材料安全服役系统控制与可持续发展战略研究”

通过“材料延寿与可持续发展战略研究”重大咨询项目两年的调研，我国聚集了一批从事材料延寿研究的专家队伍，掌握了我国材料应用发展现状，认清了材料延寿工程发展的差距和面临的挑战，探讨了六个课题所涉及行业材料延寿现状与差距，提出了研究综合报告、6份专题报告和19册《材料延寿与可持续发展》丛书，以及我国材料及其制品提升“四性”延长寿命的发展路线图。我们建议继续开展“材料安全服役系统控制与可持续发展战略研究”，建立重大工程用材料失效预防实时监测技术及材料提前失效预警系统，在重大工程的设计、建造和使用维护过程中推行材料失效的预防和控制系统工程，降低事故发生率。

6.9　继续编写《材料延寿与可持续发展》系列图书

贯彻“科学发展观”的要求，学习袁隆平先生将水稻高产的秘诀告诉农民获得大面积丰产丰收的精神，在已经完成19册专著（表1-6-1、表1-6-2）的基础上，我们邀请材料科学工作者继续编著、出版《材料延寿与可持续发展》系列图书，提出系统控制材料腐蚀、磨损（摩擦磨损磨蚀）和断裂（主要是疲劳与腐蚀疲劳）的理论、原则、技术和措施，供各个行业的产品设计师及制造、使用和管理工程师有所参考，为延长材料的使用寿命，提高材料制品使用可靠性、安全性、经济性和耐久性，节约资源、节能减排、减少污染，支持国家可持续发展战略而服务。