国家重大科技基础设施“重大工程材料服役安全研究评价设施”项目(Materials Service Safety Assessment Facilities,缩写MSAF)于2007年2月由国家发展和改革委员会批准正式立项,北京科技大学为建设法人单位。该设施是经过中国科学院和中国工程院两院院士讨论研究、2005年经国务院科教领导小组第三次会议审议,被编入《中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》,成为我国“十一五”期间建设的十二个重大科技基础设施之一,也是教育部直属高校承担的第一个国家重大科技基础设施。
重大工程是国民经济和社会可持续发展的基石和保障,是一个国家综合国力和科技水平的集中体现。目前,中国正处于经济发展的重要战略机遇期,原油战略储备库、长距离跨国输油管线、高硫油气田开发和储运、大规模核电站、超临界火电机组、高速铁路项目等一大批重大战略工程相继立项、建设和运行。重大工程中的新建及拟建工程设施呈现出“结构尺寸超大”“材料性能超强”“服役环境极端化、多因素耦合化”和“多种失效形式共存、交互影响”等新特点,给保障工程材料和工业装备的安全服役带来新的挑战。特别是近年来,国际上核电站泄漏、大型建筑倒塌等恶性事故频频发生。重大工程中存在着的重大安全隐患已经成为各国经济和社会发展的桎梏,并威胁到了公共安全。重大工程材料和大型工业装备的服役安全问题受到了国际社会的高度关注,因此,开展我国工程材料服役安全问题和风险评估研究具有突出的战略意义。
该项目是目前国际上唯一的以材料实验与构件实验相互结合、物理实验与数字仿真互为补充的公共性、通用性的近服役环境下大型综合科学研究实验设施。截至2021年5月,该设施已有162台套试验装置投入运行,超半数已通过国际评估,并获评国际领先。2019年,该设施整体通过CNAS/CMA科研实验室认证,2021年正式获批CNAS认可资格。
通过自主设计和集成创新,建成的模拟服役环境、可有效再现失效过程的装置群,将全面提升我国在大尺寸/全尺寸构件及材料试验研究能力和安全评价技术的整体实力,系统构建可进行安全评价的公共性、通用性、开放共享的大型基础研究和应用基础科学研究试验设施。
作为国家重大科技基础设施,MSAF面向我国国民经济的发展需求,围绕典型工程材料、典型服役环境、共性失效形式和关键的失效问题,通过自主设计和集成创新,建设可近似模拟服役环境、可有效再现失效过程的装置群,构建可进行安全评价的公共性、通用性、开放共享的大型基础研究和应用基础科学研究试验设施。MSAF建设内容包括以下八套装置。
1. 多相流环境结构材料试验装置
2. 高温高压水汽环境结构材料试验装置
3. 自然大气环境结构材料试验装置
4. 特殊地域环境结构材料试验装置
5. 力学-化学多场耦合环境结构材料试验装置
6. 极端/多因素耦合环境结构材料试验装置
7. 工程结构材料损伤仿真试验系统
8. 开放共享配套设施