李 娜，林生秀，田 偉

（陜鋼集團產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新研究院有限公司，陜西 漢中 723000）

0 引言

實驗室以專業(yè)檢化驗服務(wù)、基礎(chǔ)研究等業(yè)務(wù)為核心，服務(wù)于企業(yè)，致力于企業(yè)未來的發(fā)展，承載著公司科研項目研發(fā)、新材料研究、科技成果試驗的功能和使命。本文以年產(chǎn)能300 萬t 的鋼鐵企業(yè)實驗室為例，詳細介紹組建金屬材料研究實驗室的情況，以實驗室前期規(guī)劃為例，總結(jié)實驗室各功能區(qū)域建設(shè)注意點[1-2]。

1 實驗室建設(shè)的原則

企業(yè)實驗室建設(shè)以規(guī)劃發(fā)展布局，結(jié)合企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和新產(chǎn)品研發(fā)，結(jié)合自身檢測需求，提高企業(yè)研發(fā)能力為原則。實驗室的場地、環(huán)境條件等應(yīng)遵守國家及地方的法律法規(guī)要求。通過合理的實驗室建設(shè)規(guī)劃方案、功能定位、檢測項目、科學(xué)設(shè)計、合理布局，推動企業(yè)實驗室提升產(chǎn)品檢驗?zāi)芰?，快速形成檢化驗人才梯隊，提升實驗室的檢化驗水平，發(fā)揮設(shè)備的最大價值，為企業(yè)提供更加專業(yè)性和系統(tǒng)性的檢化驗服務(wù)，促使新產(chǎn)品研發(fā)項目迅速推進，加快企業(yè)發(fā)展[3]。

2 實驗室建設(shè)功能定位

按照“聯(lián)合共建、資源共用、服務(wù)共享”的思路，以專業(yè)檢化驗服務(wù)、基礎(chǔ)研究等業(yè)務(wù)為核心，服務(wù)于公司產(chǎn)品開發(fā)過程、售后產(chǎn)品質(zhì)量檢測的檢化驗研究工作。結(jié)合金屬材料研究實驗室主要任務(wù)，從化學(xué)成分、力學(xué)性能、鋼鐵中氣體和硬度、金相組織以及夾雜物檢測分析等微觀組織角度進行金屬材料檢測。金屬材料研究實驗室擬設(shè)四個專業(yè)研究室。

1）金屬材料鋼鐵化學(xué)成分檢測研究室：采用先進的大型檢測設(shè)備通過物理方法分析鑒定鋼鐵成分。

2）金屬材料力學(xué)性能研究室：圍繞金屬材料在外力作用下表現(xiàn)的拉伸強度、彈性、彎曲、疲勞、扭轉(zhuǎn)、表面硬度等力學(xué)特性，采用機械方法檢測金屬材料多種性能指標(biāo)。

3）鋼中氣體及硬度研究室：采用先進的精密儀器檢測分析鋼鐵材料中O、N、H 氣體含量分析能力和鋼鐵材料硬度檢測（布氏、維氏、洛氏）能力。

4）金屬材料金相組織研究室：借助高精密檢測設(shè)備，從宏觀角度檢測金屬材料內(nèi)部組成及缺陷，通過微觀分析、夾雜物分析、微區(qū)成分、顯微組織、晶粒度等微觀組織角度研究金屬材料特性。

3 實驗室整體布局規(guī)劃

為保證實驗室正常建設(shè)、日常業(yè)務(wù)規(guī)范運行，實驗室布局合理，符合國家實驗室要求，避免各檢測室、不同設(shè)備之間相互干擾，應(yīng)對實驗室通風(fēng)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、配氣系統(tǒng)、消防安全系統(tǒng)、潔凈系統(tǒng)等整體檢測工作涉及因素進行統(tǒng)一布局規(guī)劃[4]。

1）實驗室整體應(yīng)選擇安靜、振動及電磁輻射較小的環(huán)境，以減少環(huán)境因素對設(shè)備帶來的影響，減少設(shè)備誤差，提升檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和精確度。同時，還要考慮設(shè)立實驗室樣品保存、資料保存、人員辦公室等獨立辦公室，這不僅方便管控，還可有效避免其他環(huán)境因素對檢驗檢測數(shù)據(jù)的影響。

2）在實驗室規(guī)劃、設(shè)計及建設(shè)初期，在實驗室基本功能及各設(shè)備和儀器需要的基礎(chǔ)條件、配套設(shè)施準(zhǔn)備完成后，需考慮實驗室整體功能及總體風(fēng)格，需設(shè)計出合理的建筑或布置方案；建議邀請有資質(zhì)的、有經(jīng)驗的設(shè)計單位設(shè)計及規(guī)劃，更好地集中規(guī)劃實驗室水、電、氣的走向和布置，同時，結(jié)合公司企業(yè)文化及整體風(fēng)格，設(shè)計走向美觀、布局合理的建筑或布置的實驗室建設(shè)方案。

3）在對實驗室位置或地點、設(shè)備擺放、水電氣路規(guī)劃時，應(yīng)長遠考慮到企業(yè)的不斷發(fā)展擴大，檢測項目的不斷增加，以及檢測設(shè)備的不斷添加。為避免建造浪費或節(jié)約改造時間和費用，更好地助力企業(yè)的發(fā)展，應(yīng)做好實驗室建設(shè)預(yù)留。

4 各功能室的布局和環(huán)境要求規(guī)劃

結(jié)合金屬材料研究實驗室主要任務(wù)，將實驗室主要分為鋼鐵化學(xué)成分檢測研究室、力學(xué)性能研究室、鋼中氣體和硬度研究室、金相組織研究室、金相制樣室、重型設(shè)備制樣室、樣品保存室、資料保存室、辦公室、氣瓶保存室等，每個功能室的布局和環(huán)境要求均不相同，在整體實驗室建設(shè)設(shè)計完成后，仍然需要結(jié)合各類設(shè)備、檢測環(huán)境等因素再次規(guī)劃、布局各個檢測區(qū)以及功能區(qū)，建設(shè)符合國家及地方政府相關(guān)法律及政策的實驗室[5]。

4.1 鋼鐵化學(xué)成分檢測研究室的建立

預(yù)計建筑面積35 m2，試驗環(huán)境溫度在23 ℃±5 ℃，且變化不得超過5 ℃/h，濕度（RH）＜80%，需配備單獨空調(diào)，必要時需要配備除濕機；試驗過程使用高純氬氣，需配獨立氣瓶箱或氣瓶柜。

4.2 力學(xué)性能研究室的建立

預(yù)計建筑面積200 m2，該室使用大型電液伺服拉伸試驗機、疲勞試驗機、沖擊試驗機，屬于機械性能實驗室，室內(nèi)設(shè)備體型較大、重量大，試驗過程中振動大，應(yīng)與其他檢測研究室分開，最好增設(shè)降低噪音和隔音設(shè)施；將實驗室設(shè)置在一樓，建造獨立地基，選擇永久性位置避免移動；房屋的高度建議設(shè)計在6 m 左右，應(yīng)滿足大型設(shè)備的安裝以及后期的危險預(yù)防，同時實驗室周圍應(yīng)無遮擋物，以方便叉車等輔助運輸工具通行。

4.3 鋼中氣體及硬度研究室的建立

預(yù)計建筑面積40 m2，試驗環(huán)境溫度在23 ℃±5 ℃，濕度（RH）＜80%，需配備單獨空調(diào)；試驗過程使用氦氣和氮氣，需配獨立氣瓶箱或氣瓶柜；檢測室內(nèi)設(shè)計隔斷，分主檢驗區(qū)域和輔助設(shè)備區(qū)，其中輔助設(shè)備噪音大、散熱多，需長期使用空調(diào)控制環(huán)境溫度。

4.4 金屬材料金相組織研究室的建立

預(yù)計建筑面積100 m2，分為掃描電鏡+能譜儀+EBSD 檢測室和金相檢測室。試驗環(huán)境溫度在23 ℃±5 ℃，濕度（RH）＜80%，需配備獨立空調(diào)和除濕機；試驗過程使用氮氣，需配獨立氣瓶箱或氣瓶柜；供電電壓波動不超過正常電壓的±10%，需單獨設(shè)計接地線，使用穩(wěn)壓電器；周圍應(yīng)避免電磁干擾，減少振動，建議設(shè)立在一樓，建造獨立地基；應(yīng)是獨立房間，避免多塵、陽光直射，以延長設(shè)備使用壽命。

4.5 金相制樣室的建立

預(yù)計建筑面積40 m2，承擔(dān)金相組織檢測的樣品制備，建設(shè)時需要注意，金相制樣室水電設(shè)計要多預(yù)留1 套制樣設(shè)備的使用能力，以備后期補充制樣設(shè)備；如在較為封閉的環(huán)境或辦公區(qū)域，必須安裝排風(fēng)系統(tǒng)。

4.6 重型制樣設(shè)備室的建立

預(yù)計建筑面積50 m2，氧、氮、氫分析配套制樣設(shè)備，直讀光譜儀分析配套制樣設(shè)備及金相加工設(shè)備均屬于體型大、重量大的機械設(shè)備，建設(shè)時，選擇永久性位置避免移動，安裝過程應(yīng)有利于叉車等工具車的通行；又因該室易產(chǎn)生火花、產(chǎn)生灰塵，還涉及污水排放，因此建議所用設(shè)備選用環(huán)保型設(shè)備，并加裝室內(nèi)排風(fēng)系統(tǒng)。

4.7 其他功能室建設(shè)要求

1）天平室、紫外分光光度計小型精密儀器室，預(yù)計各室建筑面積15 m2，應(yīng)是獨立房間，避免多塵、陽光直射、防潮；需要設(shè)立獨立工作臺，防止振動影響設(shè)備的精度。

2）化學(xué)藥品保存室、存樣室、備件室，預(yù)計各室建筑面積25 m2，需要專用的工作臺或制樣柜；應(yīng)是獨立房間，避免多塵、陽光直射；環(huán)境溫度在23 ℃±5 ℃，濕度（RH）＜80%，必要時需配備空調(diào)調(diào)節(jié)溫度。

3）氣瓶保存室：實驗室使用大型儀器設(shè)備檢測時，需要氧氣、氮氣、氦氣等多種輔助試驗氣體，如果實驗室建設(shè)環(huán)境和資金較為充足的情況下，建議加設(shè)各類氣體管道至設(shè)備安裝地點，以保持實驗室環(huán)境整齊劃一；實驗室應(yīng)預(yù)留氣瓶保存室，氣瓶保存室的建設(shè)需重點考慮環(huán)境安全，防火、防爆實施配備齊全，并配備單獨的防火設(shè)施。

4）化學(xué)手工分析室：配備手工分析專用工作臺或工作架；操作間布置時應(yīng)注意給水、排水、通風(fēng)、排風(fēng)、電壓，且應(yīng)設(shè)置通風(fēng)櫥；考慮環(huán)保、安全因素，設(shè)置廢氣、廢液集中處理設(shè)備。

5）辦公室區(qū)域：堅持檢測區(qū)與工作區(qū)分離的建設(shè)原則，實驗室應(yīng)建設(shè)辦公區(qū)，也可建設(shè)會議室或?qū)W習(xí)室，主要負(fù)責(zé)實驗室中心的運營管理和檢測業(yè)務(wù)管理，包括業(yè)務(wù)推廣、資產(chǎn)管理、檢測業(yè)務(wù)接待、檢測報告管理及其他常規(guī)經(jīng)營管理工作。

5 實驗室設(shè)備選型或采購要求

實驗室儀器設(shè)備的優(yōu)劣是檢測工作質(zhì)量的重要因素之一。在儀器設(shè)備選型及采購時：

1）結(jié)合實驗室整體投資、實驗室建設(shè)需要，規(guī)劃引進進口先進的、高精度、質(zhì)量可靠的設(shè)備，以保證檢測工作質(zhì)量穩(wěn)定及檢測結(jié)果滿意[6]。

2）結(jié)合設(shè)備檢測環(huán)境要求，配套增加有調(diào)節(jié)溫濕度的功能空調(diào)、除濕機等環(huán)境控制輔助設(shè)備，同時配置相應(yīng)的溫濕度監(jiān)控設(shè)備設(shè)施，以確保檢測環(huán)境條件滿足檢測要求。

3）檢測工作實施過程中應(yīng)保持實驗過程的連續(xù)性，采購設(shè)備時，增添穩(wěn)壓電源、蓄電池，以確保在突然斷電時這些設(shè)備可起到緩沖作用。

4）對環(huán)境電磁感應(yīng)有要求的設(shè)備，在采購前可聯(lián)系專業(yè)人員進行現(xiàn)場實地勘查，確認(rèn)是否滿足設(shè)備要求，必要時，建立獨立的符合設(shè)備要求的接地線。

5）建設(shè)實驗室時，需做好前期規(guī)劃，做好設(shè)備及配套設(shè)備設(shè)施的位置和方向擺放設(shè)計，布置好各功能室的上下水路、電路、氣路、排風(fēng)系統(tǒng)，核算好各功能室的總供電量，預(yù)留后期擴建設(shè)備及設(shè)施的電用量。

6 結(jié)論

在對實驗室建設(shè)初期規(guī)劃時，要通盤考慮，具有一定先進性和前瞻性。關(guān)于企業(yè)實驗室建設(shè)做好以下5 點，可促進實驗室科學(xué)有序發(fā)展。

1）應(yīng)通盤考慮實驗室建設(shè)的規(guī)模及投資、實驗室未來的前景、實驗室的定位。

2）根據(jù)不同的功能、定位、需求，梳理出建設(shè)實驗室需要采購的主要檢測設(shè)備以及建立的主要功能檢測室。

3）從各功能檢測室入手，結(jié)合檢測過程要求，做好實驗室水路、電路、氣路、排風(fēng)系統(tǒng)等方面的設(shè)計規(guī)劃，并繪制設(shè)計圖。

4）每個功能室預(yù)留總電量、三相電或兩相電路，為實驗室設(shè)備擴建或改造及檢測能力擴展做好準(zhǔn)備。

5）在對儀器設(shè)備選型及采購時，應(yīng)包含溫濕度調(diào)節(jié)設(shè)備和監(jiān)控設(shè)備設(shè)施，以及增添穩(wěn)壓電源、蓄電池，以確保突發(fā)情況時，保證設(shè)備連續(xù)檢測或有序斷電。