德國專家：當初不該逼迫中國自研盾構機，如今中國壟斷盾構機市場

前言

被稱作“基建狂魔”的中國，其地下掘進利器——盾構機，早已成為地鐵網絡延伸、跨山越江隧道貫通的絕對主力！可回溯至本世紀初，我們連最關鍵的主軸承都無力自產，核心技術命脈被德國牢牢扼住。

這枚深嵌于盾構機中樞的主軸承，素有“地下巨龍之心”之稱；單臺進口價格動輒逾千萬元，交付周期長達數月，采購權完全掌握在對方手中。

更令人憤懣的是維修環節：德方工程師索要數百萬元技術服務費，全程實施物理隔離，嚴禁中方技術人員靠近作業區，并斷言：“即便提供全套圖紙，中國也造不出合格產品！”

受制于人的屈辱感如芒在背，中國工業界立下軍令狀，誓以自主創新撕開技術封鎖的鐵幕。誰料這場攻堅不僅終結了長期依賴，更一舉躍升為全球盾構裝備領域的主導力量！

德國業內權威專家近年公開坦言：當年過度施壓反而加速了中國自主化進程，如今中國已實質性主導全球盾構機供應格局。

技術封鎖下的無奈

盾構機外表粗獷厚重，實則集精密機械、智能控制與極端工況適應能力于一體，而主軸承正是整機性能與壽命的終極決定者，其研發難度堪稱尖端制造領域的“珠峰”。

它深藏于設備最核心位置，在數百米地層深處持續運轉，須同時承受數千噸級軸向與徑向復合載荷，累計工作時長超一萬小時，并抵御泥漿侵蝕、巖塊撞擊及高磨蝕性介質的輪番考驗。

一旦主軸承表面萌生微米級裂紋，整臺價值數千萬的盾構機即刻停擺，前期投入的巨大工程成本或將付諸東流，未貫通的隧道亦可能被迫廢棄。

德方之所以長期保持傲慢姿態，根源在于主軸承制造所設下的三重技術高墻。

首道關卡是特種材料壁壘。所需軸承鋼必須兼具超高硬度、優異韌性與極致純凈度——硬以抗磨損，韌以抗沖擊，純以杜絕微觀缺陷引發的連鎖斷裂。

彼時我國高端冶金工藝尚未突破極限，難以穩定冶煉出滿足全維度指標的“超級合金”，鋼材中哪怕存在亞微米級非金屬夾雜，也會在重載循環下演化為致命裂源。

第二道難關是超大尺寸精密加工。主軸承外徑常達數米量級，卻要求形位公差嚴控在幾微米以內，相當于頭發絲直徑的十分之一。

尤為棘手的是，這類巨型環件對溫變極度敏感：環境溫度波動0.5℃即可引發肉眼不可察但儀器精準捕捉的熱變形；自身重量亦足以導致彈性形變，加工過程稍有偏差，成品便徹底報廢。

德方正是基于對中國基礎工業體系成熟度的預判，篤定即便圖紙公開，我國也難以跨越從理論到量產的鴻溝。

在此種全面封鎖態勢下，國內基建事業屢陷被動困局。

上世紀末至本世紀頭十年，全國各大城市掀起地鐵建設高潮，高鐵網加速鋪展，盾構機需求呈爆發式增長。

然而核心部件仰賴進口，致使議價權盡失，德日廠商坐地起價，供貨節奏完全由其掌控。

曾有一例令人扼腕：南方某重點城市地鐵項目施工中，盾構機主軸承突發異常磨損，掘進作業戛然而止。

外方響應遲緩，耗時整整三個月才派遣技術團隊抵華，僅人工服務費用即高達數百萬元。

維修期間，現場被嚴格劃設隔離帶，中方工程師僅能遠觀，不得觸碰設備任何部位，仿佛維護一臺來自外星的神秘裝置。

對國產盾構整機制造商而言，這種“缺心之痛”更為切膚。雖能完成機身結構、刀盤系統乃至電控平臺的自主集成，但心臟部位仍被境外供應商鉗制，等于將發展主動權拱手相讓。

高昂的進口成本嚴重擠壓企業利潤空間，制約技術研發投入。據行業測算，單臺盾構機總造價中，進口主軸承占比接近三分之一；疊加漫長的訂貨周期與不確定性風險，多個重大項目陷入盈虧臨界點。

這一系列現實倒逼中國制造業深刻體悟：真正的核心技術，既無法用金錢購買，也無法靠外交斡旋獲取，唯有以舉國之力潛心攻關，方能破局重生。

三年磨一劍造出“中國心臟”

懷揣“一定要造出中國人自己的主軸承”的信念，國家級攻關戰役全面打響。

擔綱主力的是河南兩大戰略級制造主體——中鐵工程裝備集團有限公司與洛陽LYC軸承有限公司。

前者是國內盾構整機研發與工程應用的領軍者，擁有覆蓋全地質類型的實戰數據庫和復雜工況驗證能力；后者則是新中國軸承工業奠基單位之一，始建于“一五”計劃時期，被譽為“中國軸承搖籃”，曾為兩彈一星、載人航天、高速列車等國家重大工程提供關鍵支撐，積淀了不可替代的工藝Know-how與人才梯隊。

攻關伊始，材料瓶頸首當其沖。中科院金屬研究所李殿中院士領銜團隊火線馳援，聯合企業組建“稀土鋼突擊隊”。

經系統論證，團隊鎖定“高潔凈稀土軸承鋼”技術路線。稀土元素素有“工業維生素”美譽，微量添加即可顯著優化鋼材組織均勻性與力學性能，但其作用窗口極窄——過少則收效甚微，過量反致脆化，成敗系于毫厘之間。

為精準錨定最優配比，科研人員扎根實驗室，日復一日開展熔煉-軋制-熱處理全流程試驗。

僅稀土摻入濃度梯度設計，就完成了逾千組對照實驗。

一次關鍵試驗中，鋼錠經稀土改性后微觀組織看似理想，但拉伸測試顯示沖擊功驟降，材料呈現明顯冷脆傾向，宣告階段性失敗。

團隊并未退縮，借助高分辨電子顯微鏡與能譜分析儀，溯源發現稀土與殘余氧、硫元素發生不利反應，生成低熔點化合物，破壞基體連續性。

據此，他們重構工藝鏈：前置超純凈冶煉工序，采用真空感應+電渣重熔雙聯精煉法深度脫除雜質；再于恒溫惰性氣氛下精準注入稀土母合金，實現成分零偏差控制。

歷時11個月不間斷迭代，一套具有完全自主知識產權的稀土軸承鋼成套工藝終于誕生。

該材料經第三方權威機構檢測，氧含量低于5ppm，非金屬夾雜物評級達ISO 22826標準最高級別DS0.5級，晶粒度均勻達ASTM 9級，綜合性能穩居國際第一梯隊。

它賦予主軸承前所未有的服役可靠性——高硬度保障耐磨壽命，高韌性抵御突發沖擊，超純凈基體杜絕微裂紋萌生，真正構筑起堅不可摧的“地下鋼鐵心臟”。

這項突破，標志著我國高端特鋼自主化實現歷史性跨越，背后是無數科研人員青燈黃卷下的執著守望。

材料難題攻克后，超大型環件精密成型成為新高峰。

洛陽軸承技術團隊融合數字孿生仿真與老師傅“手感經驗”，開創性構建“虛擬加工—物理驗證—動態校正”閉環體系。

工程師們先利用ANSYS等專業軟件，對直徑8米級軸承環在車削、滾齒、淬火全過程中的應力分布與形變軌跡進行百萬次迭代模擬，據此定制專用柔性工裝，預先補償熱變形量。

淬火作為熱處理核心環節，溫度偏差超過±3℃即可能導致整體扭曲。洛陽工匠憑借數十年一線實踐，獨創“階梯式控溫+梯度冷卻”新工藝：將加熱段細分為五級溫區，保溫時間按截面厚度智能匹配；淬火介質流速與溫度場實時聯動，確保各區域冷卻速率高度一致。

他們還自主研發了在線激光三維形貌監測系統，在加工過程中每30秒自動掃描一次環件輪廓，偏差超限即時觸發數控系統自動修正，精度控制達2.5微米級。

歷經1200多個日夜協同奮戰，2023年盛夏，直徑8.01米、重達72噸的國產超大直徑盾構主軸承在洛陽成功下線。

經國家軸承質量監督檢驗中心全項測試，該軸承額定軸向承載能力達2500噸，疲勞壽命突破12000小時，理論掘進里程超12公里，關鍵指標全面對標甚至優于國際標桿產品。

當它首次搭載于中鐵裝備“開拓號”盾構機，在鄭州地鐵某標段完成連續掘進10.2公里無故障驗證時，現場掌聲雷動，許多老工程師含淚擁抱——這是中國制造寫給時代的鏗鏘答卷。

中國盾構機改寫行業格局

主軸承的自主化，絕非單一零件的替代，而是中國盾構裝備完成“基因級升級”的里程碑事件。

過去，國產盾構機雖具完整外形，但核心動力單元依賴進口，恰似一位移植異體器官的患者，始終面臨排異風險與長期服藥負擔。

如今，從主機框架、破巖刀盤、液壓驅動系統到主軸承、智能控制系統芯片，全部實現100%自主設計、自主制造、自主集成，中國盾構機真正擁有了強健有力、永不罷工的“中國芯”。

這一躍升直接引爆國際市場格局重塑。

曾幾何時，德日品牌壟斷全球高端市場，單臺售價高達5億元人民幣，交付周期普遍超18個月。

而中國盾構機依托全產業鏈垂直整合優勢，在整機性能達到國際先進水平的同時，制造成本下降超65%，終端售價穩定在1.3億至1.5億元區間，僅為國外同類產品的28%—30%。

極致性價比疊加快速響應能力，使其迅速贏得全球客戶青睞。

短短五年間，中國盾構機海外市場份額由個位數飆升至72.4%，穩居世界第一。

今日世界重大基建版圖上，“中國掘進力量”無處不在：莫斯科地鐵第三換乘環線、巴黎大都會快線RER E支線、新加坡裕廊島海底隧道、雅萬高鐵萬隆段、以色列特拉維夫輕軌紅線……處處閃耀著“CREG”與“CRCHI”的金色徽標。

昔日持懷疑態度的歐洲總承包商，如今主動赴華設立常駐采購代表處；東南亞多國政府更簽署框架協議，批量訂購數十臺設備，共建區域互聯互通基礎設施網絡。

中國盾構機的崛起，強力瓦解了西方長期維持的技術溢價體系。

面對訂單持續流失，德日頭部企業被迫啟動降價策略，部分型號降幅達35%。

據國際工程機械協會統計，自2023年起，全球盾構機平均成交單價較2020年下降42.7%，中國制造的“普惠效應”正在重塑全球基建成本邏輯——只要核心環節實現自主可控，就能將曾經高不可攀的尖端裝備，變為惠及各國發展的公共產品。

主軸承技術突破更催生顯著外溢效應。

8米級超大直徑軸承所攻克的稀土鋼冶煉、超大構件熱處理、納米級表面強化等關鍵技術，已快速遷移至風電主軸軸承、核電主泵軸承、大型船舶舵機軸承等領域。

洛陽LYC公司依托同一技術底座，僅用14個月即完成兆瓦級風電主軸承全系列開發，通過DNV GL認證并批量裝機，打破國外企業長達十五年的技術壟斷，助力我國風電裝備國產化率提升至96.8%。

在中原腹地，一條世界級盾構產業集群已然成型。

鄭州坐擁中鐵裝備總部基地，依托米字形高鐵網與國際陸港，打造全球盾構機出口樞紐，年發運整機超200臺；

長沙集聚鐵建重工、三一重裝等龍頭企業，形成涵蓋液壓元器件、智能傳感系統、特種密封件的全配套生態；

洛陽則聚焦“卡脖子”核心件，除主軸承外，同步量產高精度減速機、大扭矩驅動電機、全斷面地質識別系統等關鍵子系統。

三城協同、優勢互補，構建起從基礎材料、核心零部件、智能控制系統到整機集成的全鏈條自主可控體系，成為中國高端裝備“走出去”的核心支點。

結語

從德方“給圖紙也造不出”的斷言，到洛陽工廠里8.01米主軸承震撼問世；

從關鍵部件受制于人、重大項目頻頻告急，到全球七成以上新建隧道由“中國智造”掘進貫通，中國盾構機的逆襲史詩，正是新時代中國制造業攀登全球價值鏈頂端的真實寫照。

這條征途上，有科學家在顯微鏡下追蹤原子運動的專注，有焊工在灼熱弧光中雕琢毫米精度的堅守，有老工業基地涅槃重生的勇氣，更有新型舉國體制下資源高效配置的戰略定力。

它昭示一個真理：當自主創新成為民族意志，就沒有攻不下的技術堡壘，沒有越不過的產業高峰。