低溫裝備產(chǎn)業(yè)標準體系的研究與構建

摘 要：【目的】低溫裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，近年取得了突破性進展，在液氦溫度千瓦級和超流氦溫度百瓦級領域打破了國外長期壟斷，形成了具有自主知識產(chǎn)權的技術和裝備，相關技術標準缺失、產(chǎn)業(yè)總體框架不清晰等問題制約了產(chǎn)業(yè)進一步發(fā)展?！痉椒ā炕诘蜏匮b備產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及標準需求，以產(chǎn)品生產(chǎn)序列為主維度，遵循全面性、科學性、前沿性、適用性原則，建立了低溫裝備產(chǎn)業(yè)標準體系，形成了體系框架和明細表?！窘Y果】通過分析現(xiàn)有標準薄弱之處，提出了低溫裝備產(chǎn)業(yè)關鍵標準制修訂建議及標準體系建設和實施建議，建議制定標準多集中在超低溫裝備、制造工藝、運輸貯存方面?！窘Y論】相關研究結果為提升低溫裝備產(chǎn)業(yè)相關企業(yè)標準化水平、加快核心技術標準化進程提供借鑒參考。

關鍵詞：低溫裝備；標準體系；標準

DOI編碼：10.3969/j.issn.1674-5698.2025.03.015

基金項目：本文受國家市場監(jiān)督管理總局科技項目“基于可視化的精密真空鍍膜裝備競爭技術甄選與產(chǎn)業(yè)標準化研究”（項目編號：2020MK082）資助。

Research and Construction of the Standards System of Cryogenic Equipment Industry

YE Jun-wen CHEN Shu-qu

（Zhongshan SZ Institute of Standards and Quality）

Abstract： [Objective] The cryogenic equipment industry has developed rapidly and made breakthrough in recent years. It has broken the long-term monopoly of foreign countries in the fields of kilowatt level liquid helium temperature and hundred watt level superfluid helium temperature， and formed technology and equipment with independent intellectual property rights. However， the lack of relevant technical standards and unclear overall industrial framework have constrained the further development of the industry. [Methods] Therefore， based on the current development status and standard requirements of the cryogenic equipment industry， takes product production sequence as the main dimension， follows the principles of comprehensiveness， scientificity， cutting-edge， and applicability， establishes a standards system of the cryogenic equipment industry， forms a system framework and detailed table. [Results] It also analyzes the weaknesses of existing standards， proposes suggestions for the development of key standards and the construction and implementation of the standards system for the cryogenic equipment industry， and suggests that the development of such standards should focus more on ultracryogenic equipment， manufacturing processes， transportation and storage. [Conclusions] The relevant research results provide reference for improving the standardization level of enterprises in the cryogenic equipment industry and accelerating the standardization process of core technologies.

Keywords： cryogenic equipment， standards system， standard

0 引 言

大科學裝置、航空航天及其他高技術領域的飛速發(fā)展催生了對于大型低溫制冷裝備的巨大需求[1-2]。低溫是指溫度在120K至絕對零度之間的溫度[3]，低溫裝備產(chǎn)業(yè)是指涵蓋研發(fā)、生產(chǎn)、配套服務等一系列實現(xiàn)和維持低溫環(huán)境的設備與系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)。在國際上開展的各種大科學工程裝置中，有半數(shù)以上的裝置必須使用大型低溫制冷系統(tǒng)，而我國開展的大科學工程研究項目中需要大型氦低溫系統(tǒng)的比例已經(jīng)達到60%[4]。隨著國家對科技創(chuàng)新和高端裝備制造業(yè)的重視，低溫裝備產(chǎn)業(yè)在我國取得了快速發(fā)展。當前，我國低溫裝備產(chǎn)業(yè)已形成了以液化天然氣、液化空氣分離、低溫蓄能、超導技術等為核心的技術體系，并實現(xiàn)了自主創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化。這些技術在多個領域得到廣泛應用，包括航天航空、醫(yī)藥生物、電子信息等。低溫裝備產(chǎn)業(yè)在發(fā)展過程中，對于標準化的需求明顯[5-6]，本文通過構建低溫裝備產(chǎn)業(yè)標準體系，整理國內外低溫裝備相關現(xiàn)行標準，編制低溫裝備產(chǎn)業(yè)標準體系框架，提出低溫裝備產(chǎn)業(yè)關鍵標準制修訂建議，為區(qū)域高科技產(chǎn)業(yè)集群形成和發(fā)展提供標準化支撐。

1 構建低溫裝備產(chǎn)業(yè)標準體系的背景和意義

習近平總書記指出：“把制造業(yè)高質量發(fā)展作為主攻方向，把創(chuàng)新擺在發(fā)展全局的突出位置”?！稄V東省制造業(yè)高質量發(fā)展“十四五”規(guī)劃》提出：“瞄準國際先進標準打造先進制造業(yè)基地，構建大中小企業(yè)融通發(fā)展的企業(yè)群，培育打造十大戰(zhàn)略性支柱產(chǎn)業(yè)集群和十大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)集群，加快推動先進制造業(yè)和現(xiàn)代服務業(yè)深度融合發(fā)展?！钡蜏匮b備在液化天然氣、液氮及液氦的生產(chǎn)、儲存和運輸中發(fā)揮著重要作用，低溫裝備產(chǎn)業(yè)在技術創(chuàng)新和應用拓展方面具有巨大潛力。以中山市為例，中山市低溫裝備產(chǎn)業(yè)核心裝備制造基地位于翠亨新區(qū)，同時在三角鎮(zhèn)高平工業(yè)園區(qū)正在建設粵港澳大灣區(qū)首個涵蓋氦氣、電子特氣以及空分裝置的綜合氣體島，建成后將成為粵港澳大灣區(qū)首個國產(chǎn)氦氣供應基地。低溫裝備產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展將有力推進本地高端裝備制造產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，滿足國家大科學裝置、戰(zhàn)略氦資源綜合開發(fā)利用的需求。低溫裝備產(chǎn)業(yè)標準化發(fā)展是助力產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級的有力手段[7]，由于缺乏統(tǒng)一的技術規(guī)范和標準，導致產(chǎn)品質量參差不齊、技術水平整體發(fā)展受限。同時，低溫裝備的設計和使用規(guī)范化，可確保設備穩(wěn)定運行，降低安全風險。通過供給產(chǎn)業(yè)鏈上、中、下游企業(yè)在技術研發(fā)、裝備制造、檢測、運輸和售后服務等各方面的標準化支撐，提升產(chǎn)業(yè)整體標準化水平[8]，推動低溫裝備產(chǎn)業(yè)高質量發(fā)展。

2 低溫裝備產(chǎn)業(yè)標準化現(xiàn)狀

低溫裝備產(chǎn)業(yè)相關標準化技術委員會主要有全國鍋爐壓力容器標準化技術委員會（SAC/ TC 262），下設固定式壓力容器（SAC/TC 262/SC 2）、壓力管道（SAC/TC 262/SC 3）、移動式壓力容器（SAC/TC 262/SC 4）、熱交換器（SAC/ TC 262/SC 5）、在役承壓設備（SAC/TC 262/SC 6）、低溫容器（SAC/TC 262/SC 8）等6個分技術委員會，以及全國氣瓶標準化技術委員會低溫絕熱氣瓶分技術委員會（SAC/TC 31/SC 9）、全國氣體分離與液化設備標準化技術委員會（SAC/TC504）。目前，這些技術委員會已發(fā)布相關國家標準299項，主要集中在熱交換器、壓力容器、壓力管道、固定式真空絕熱深冷壓力容器、空氣分離設備、承壓設備系統(tǒng)檢驗實施導則等，為低溫裝備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了強有力的技術支撐。

隨著低溫超導技術、低溫電子學等領域對大制冷量和低溫環(huán)境需求的提高，以及我國于2021年成功研發(fā)液氦溫度千瓦級和超流氦溫度百瓦級大型低溫制冷裝備，打破了國外在該領域的長期壟斷，取得了一系列核心技術突破并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化[9-14]，大型低溫制冷系統(tǒng)整機設計、氣體軸承氦透平膨脹機、大型超流氦負壓換熱器、氦氣噴油螺桿壓縮機、高穩(wěn)定性離心式冷壓縮機、大型復雜低溫制冷系統(tǒng)集成與調試技術規(guī)范等超低溫裝備相關的標準正處于逐步建立階段。然而，相關關鍵標準的缺失制約了產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展。因此，亟須建立低溫裝備產(chǎn)業(yè)標準體系，分析現(xiàn)有標準的薄弱環(huán)節(jié)，明確今后的主攻方向，為低溫裝備產(chǎn)業(yè)標準制修訂規(guī)劃提供建議。

3 低溫裝備產(chǎn)業(yè)標準體系構建基礎

3.1 編制依據(jù)

（1）政策依據(jù)。以《中華人民共和國標準化法》《中華人民共和國安全生產(chǎn)法》《中華人民共和國特種設備安全法》《中華人民共和國產(chǎn)品質量法》《國家標準化發(fā)展綱要》《國家標準化體系建設發(fā)展規(guī)劃》《廣東省制造業(yè)高質量發(fā)展“十四五”規(guī)劃》和《中山市推動高端裝備制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動方案（2024—2026年）》等法律法規(guī)和政策性文件為本標準體系的編制依據(jù)，滿足國家、廣東省和中山市政治經(jīng)濟社會發(fā)展需要。

（2）標準依據(jù)。以GB/T 12366—2009《綜合標準化工作指南》、GB/T 13016—2018《標準體系構建原則和要求》、GB/T 13017—2018《企業(yè)標準體系表編制指南》、GB/T 15496—2017《企業(yè)標準體系 要求》、GB/T 15497—2017《企業(yè)標準體系 產(chǎn)品實現(xiàn)》、GB/T 15498—2017《企業(yè)標準體系 基礎保障》等標準體系工作方法為依據(jù)，開展低溫裝備產(chǎn)業(yè)標準體系構建工作。

（3）低溫裝備產(chǎn)業(yè)總體技術構成。根據(jù)低溫裝備產(chǎn)業(yè)屬于裝備制造業(yè)這一性質，可將其進一步細分為重大成套技術裝備。低溫裝備產(chǎn)業(yè)包含了服務于產(chǎn)品的上游、中游、下游產(chǎn)業(yè)鏈，從產(chǎn)品生產(chǎn)序列來看，其產(chǎn)業(yè)構成，包括零部件、研發(fā)、裝備、制造工藝、測試、標識包裝運輸貯存、售后等各領域，如圖1所示。

3.2 編制原則

（1）目標明確。標準體系要滿足低溫裝備產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)長遠發(fā)展目標的需要，能夠促進高端裝備制造產(chǎn)業(yè)的高質量發(fā)展，達到科學有序、提高產(chǎn)品質量和經(jīng)濟效益的目的。

（2）全面成套。應力求全面成套，充分貫徹國家標準、行業(yè)標準和地方標準，將低溫裝備產(chǎn)業(yè)技術研發(fā)、裝備制造、檢測、運輸和配套服務的標準納入體系。

（3）適度超前。充分借鑒裝備制造領域產(chǎn)業(yè)標準體系和標準化實踐先進經(jīng)驗[15-18]，結合低溫裝備產(chǎn)業(yè)特點，在提高標準化對產(chǎn)業(yè)支撐的有效性和準確性的前提下，適度前瞻，為低溫裝備新技術預留標準空間，保障標準研制的科學性和前沿性。

（4）動態(tài)調整。著眼于低溫裝備產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和未來趨勢，兼顧近期需求和長期目標，既強調低溫裝備產(chǎn)業(yè)標準體系框架的穩(wěn)定性，分階段分批次制定和推廣關鍵領域標準，又保持低溫裝備產(chǎn)業(yè)標準體系的可擴充性和動態(tài)調整性，根據(jù)政策導向、市場變化等情況，及時進行調整和更新。

4 低溫裝備產(chǎn)業(yè)標準體系框架結構

4.1 標準體系結構

低溫裝備產(chǎn)業(yè)標準體系以基礎與管理標準為基礎，支撐低溫裝備制造的零部件、研發(fā)、裝備、制造工藝、測試、標識包裝運輸貯存、售后全產(chǎn)業(yè)鏈關鍵技術標準?；A與管理標準包括：名詞術語、圖形符號、安全、管理等四大類?；A與管理標準位于低溫裝備產(chǎn)業(yè)標準體系結構圖頂層，是裝備制造與產(chǎn)品供應的基礎支撐。零部件標準、研發(fā)標準、裝備標準、制造工藝標準、測試標準構成了裝備制造標準，是產(chǎn)品供應標準的基礎保障。產(chǎn)品供應標準位于低溫裝備產(chǎn)業(yè)標準體系結構的最底層，面向各行業(yè)應用需求。低溫裝備產(chǎn)業(yè)標準體系結構圖如圖2所示。

4.2 標準體系框架

基于低溫裝備制造業(yè)標準化現(xiàn)狀和低溫裝備制造產(chǎn)業(yè)標準需求、技術發(fā)展情況，將低溫裝備產(chǎn)業(yè)標準體系劃分為8個子體系：基礎與管理、零部件、研發(fā)、裝備、制造工藝、測試、標識包裝運輸貯存、售后。這8個子體系覆蓋了低溫裝備產(chǎn)業(yè)鏈的上、中、下游，保證了體系結構合理、層次分明、科學適用。低溫裝備產(chǎn)業(yè)標準體系框架如圖3所示。

5 低溫裝備產(chǎn)業(yè)標準體系明細表

將低溫裝備產(chǎn)業(yè)標準體系結構關系模型轉化成表格形式，編制低溫裝備產(chǎn)業(yè)標準體系明細表。該標準體系包含320項標準（包括建議制定標準31項），其中基礎與管理標準56項，零部件標準42項，研發(fā)標準31項，裝備標準75項，制造工藝標準37項，測試標準52項，標識包裝運輸貯存標準22項，售后標準5項。標準統(tǒng)計見表1所示，建議制定標準明細見表2。就目前標準體系情況而言，通用基礎、零部件方面的標準相對較完善，超低溫裝備、制造工藝、運輸貯存方面的標準相對缺失。因此，待制定標準中需求程度較大的多集中在超低溫裝備、制造工藝、運輸貯存方面。

6 低溫裝備產(chǎn)業(yè)標準體系建設和實施的建議

一直以來，我國在低溫裝備的技術研發(fā)方面投入大量人力和物力，經(jīng)過幾十年的積累，我國低溫裝備事業(yè)取得了質的飛躍。在新的歷史時期，在推進大型低溫氦制冷系統(tǒng)技術研發(fā)的同時，其相關的標準制定應同步推進。例如：關鍵材料標準，包括液氦壓力容器用不銹鋼、液氦儲罐絕熱材料、液氦壓力容器用焊接材料等；產(chǎn)品設計標準，包括大型低溫制冷系統(tǒng)整機設計規(guī)范、大型低溫制冷系統(tǒng)集成與調試技術規(guī)范、奧氏體不銹鋼制超低溫壓力容器專項技術要求、液氦壓力容器、噴油式雙螺桿壓縮機、低溫板翅式換熱器、低溫透平膨脹機、氦液化器用純化器、低溫氣動調節(jié)閥技術要求等；氦低溫系統(tǒng)運行和維護標準[15]，包括維護檢修規(guī)程、液氦生產(chǎn)系統(tǒng)檢驗規(guī)程、透平膨脹機質量檢驗規(guī)范、液氦壓力容器檢驗規(guī)程等。政府部門應制定重點產(chǎn)業(yè)標準化發(fā)展計劃，搭建政府、企業(yè)、技術機構交流平臺，通過加強與高水平標準化技術機構合作交流，推動技術標準化進程。標準體系需在有效范圍內實施，以發(fā)揮其對產(chǎn)業(yè)的促進作用。為提高執(zhí)行效率和實施效果，可以龍頭企業(yè)實施標準體系為抓手，依托龍頭企業(yè)在產(chǎn)業(yè)鏈中的鏈主地位，帶動其供應鏈伙伴積極執(zhí)行相關標準。這不僅有利于提高產(chǎn)品質量，形成良性循環(huán)，還能帶動產(chǎn)業(yè)整體標準化水平提升。

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