讓上海人充滿驕傲的「萬噸水壓機」從地圖上來看上海製造
1984年編製的《上海市地圖集》是上海的第一本綜合性城市地圖集。翻開其中的閔行地區部分，能看到在該地區西部上海重型機器廠的位置上，繪製了一座「龐然大物」。顯然，這是上海重型機器廠的標誌，這也是今天文章的主角——萬噸水壓機。
萬噸水壓機雄姿
先說一段舊聞趣事：1965年，中國人民的老朋友、美國作家斯諾先生來我國訪問。當時，距離他訪問陝北根據地，受到毛澤東同志的會見已經過去近30年。年過半百的斯諾再次來到中國，為的是要看看社會主義新中國的建設成就。這當中，萬噸水壓機自然是他此行參觀的一個重要內容。
1960年代工作中的萬噸水壓機
來到上海重型機器廠，一看到這台巨大的水壓機本尊，斯諾就迫不及待地用相機把它記錄了下來。然後，還提出了一個疑問：「你們費這麼大勁造這樣一台大機器，到底划得來划不來？」但這並沒有把我們的工程人員給難住。隨即，伴隨著萬噸水壓機的轟鳴聲，解答斯諾先生疑問的任務就交給這位鋼鐵巨人自己來完成吧，畢竟它的行動最具說服力。
紅里透黃的大鋼錠正被送入萬噸水壓機的「大嘴」
加熱爐的爐門提起來了。台車從熾熱的爐膛里慢慢地開出來。一個大鋼錠橫躺在台車的耐火磚檯面上，渾身紅里透黃，看來已經加熱到1200℃的高溫，燒得透透的，正是鍛壓的好火候。巨大的行車——重型橋式起重機，沿著高高的行車軌道開過來，把兩根粗壯的吊鏈繞在大鋼錠上，輕而易舉地就把它吊起來了。眨眼間，大鋼錠不知怎麼一翻，就豎了起來，立在一個又厚又大的圓盤上。大行車又把圓盤和鋼錠一同吊起來，直奔站立在車間中央的萬噸水壓機。熾熱的氣流撲面而來，逼得注視著這一切的人們不由得向後退了幾步。
大鋼錠在水壓機這張「大嘴」里上顎和下顎之間
這位鋼鐵巨人已經作好了準備，它的活動橫樑提得高高的，好像張開了一張6米多高、5米多寬的「大嘴」。大鋼錠被慢慢地送進這張「大嘴」里，正好撐在上顎和下顎之間。這時，隨著指示燈的提示，壓力在不斷加大，從4000噸變成8000噸，從8000噸又變成12000噸。巨人用力咬住大鋼錠，憋足了勁。只見活動橫樑慢慢地向下壓。嘴裡那根本來還像黃瓜似的、長長的大鋼錠變粗了，不到一分鐘，就被壓成了扁扁的，活像一個大西紅柿。
工程人員指著這個大「西紅柿」對斯諾說道：「先生，您看，這道工序不到一分鐘就完成了。這個大鍛件是做燃氣輪機大軸的。假使我們沒有萬噸水壓機，這個燃氣輪機的大軸和許許多多大鍛件就得依靠進口。您看到底划得來划不來呢？」斯諾先生看得正入神，連拍照都忘記了，聽了我方人員的解說後連連點頭：「我理解了！我理解了！」
當年萬噸水壓機作為設計元素榮登少兒讀物的封面
《上海市地圖集》（1984版）閔行地區局部
大水壓機是重型機器廠的關鍵設備，一個重型機器廠的規模和生產能力，通常就拿水壓機的噸位來做標誌。一個國家是否擁有萬噸級重型機器廠，在某種程度上標誌著這個國家的重型機器製造業的發展水平。所以，也無怪乎我們的製圖前輩們會把萬噸水壓機拿來繪製成上海重機廠的標誌圖形呢。
世界上第一台萬噸級自由鍛造水壓機是1893年製成的，當時還是用蒸汽機做動力的。隨著工業技術的發展，水壓機的結構也大大改進了。按照當時粗略地統計，以誕生的次序來排列，我們這台萬噸水壓機大約是世界上第20台。
萬噸水壓機總設計師沈鴻
早在1958年5月中共八大二次會議上，當時的煤炭工業部副部長沈鴻致信毛澤東主席，沈鴻在信中這樣寫道：「（二維）機械工業中，一說到大型、精密、複雜這三個名詞，就可以把很多人嚇住，而沒有想，人家哪兒來的，為什麼我們不行。」這個建議得到了毛主席的支持，並把信立即批給總書記鄧小平：「此件請即刻付印，發給各同志閱。」毛主席還親自拿著這封信，問上海市代表：「上海能不能幹？願不願干？」
江南造船廠編寫的《上海萬噸鍛造水壓機製造手冊》
當時，有人提出，萬噸水壓機所需的四根支柱要用200噸的大鋼錠來鍛制，這樣的大工件，非得用萬噸水壓機才能製造。也就是說，想要製造萬噸水壓機，必須得先進口一台萬噸水壓機。沈鴻得知後，他笑著問大家：那世界上第一台萬噸水壓機又是怎麼造出來的呢？
1960年代江南造船廠大門
聽了沈鴻的一番話，上海市代表經過認真討論，決定接手這個超級工程。隨後，毛主席一錘定音，批准了製造萬噸水壓機的計劃。於是，上海馬上成立了設計班子，由沈鴻親自任總設計師，到上海主持設計和製造工作，林宗棠任副總設計師，徐希文任技術組長。以上海江南造船廠為主進行製造，上海重型機器廠等幾十個工廠參加大會戰。
作為萬噸水壓機試驗樣機的1200噸的水壓機
為了取得準確的技術數據，設計組先製造了一台1200噸的水壓機，作為試驗樣機。取得成功後，把它放大10倍，由此確定了12000噸水壓機的總體設計方案。整台萬噸水壓機由13個特大體組成，即6個工作缸，3個大橫樑，4根大立柱。
周恩來總理接見萬噸水壓機功臣、電焊大王唐應斌
1960年，國民經濟暫時遭遇到困難，萬噸水壓機工程正處於是上還是下的十字路口。在這關鍵時刻，周恩來總理親自批示：萬噸水壓機工程繼續幹下去。從而挽救了這台水壓機。在製造過程中，工人們克服了一個又一個困難，創造出一個又一個奇蹟。沈鴻鼓勵技術工人大膽嘗試，在水壓機高難度的製造、安裝等工序中，唐應斌、魏茂利、袁章根等一批非常優秀的技術工人脫穎而出，在許多關鍵環節上發揮了很大的作用。
用若干個鑄鋼件竹節式的分段焊接，來代替大鍛件
橫樑用電渣焊技術焊接就得要下橫樑翻身
如：直徑近1米、長17.69米、凈重80噸的立柱，電焊工人硬是採用8節鑄鋼件電渣焊接而成。用這種全焊接方法製造的萬噸級水壓機，在全世界為中國僅有。沒有大型起重設備，工人們就用幾百根枕木和幾十個油壓千斤頂，把300多噸重的橫樑頂起6米高，並使它平穩地作了360度的大翻身。就是在這樣艱難的條件下，工人們用「以小干大」、「以粗干精」的方法，加工製造出一個個關鍵零件。
萬噸水壓機總體安裝
1961年12月13日，萬噸水壓機開始總體安裝。1962年6月22日，隨著試車成功，經過4年的努力，中國第一台萬噸級自由鍛造水壓機終於勝利誕生了！
萬噸水壓機設計製造人員合影
現在，我們繼續科普一下水壓機的知識。現在我們稱呼這台巨型設備為「萬噸水壓機」，其實只是一個簡稱，精確地稱呼應該是「一萬二千噸自由鍛造水壓機」。很多人都要問：12000噸是不是指水壓機的重量？不，這個數字不是指水壓機本身的重量，而是說它最大可以產生12000噸的壓力。
物理學上有個帕斯卡定律，是這樣說的：「加在密閉容器里的液體上的壓強（單位面積上所受的壓力），能夠按照原來的大小，通過液體向各個方向傳遞。」
舉個例子：一個盛滿了水的密閉容器，兩頭各有一個活塞，一大一小。小活塞的面積是1平方厘米，大活塞的面積是10平方厘米。我們在小活塞上加1公斤壓力，水就會把每平方厘米1公斤的壓力傳到大活塞的底部。這就是說，大活塞底部每平方厘米的面積上也受到1公斤壓力。大活塞的面積是10平方厘米，因而它所受到的總壓力就是10公斤。這樣一來整整提高了10倍。假使我們把大活塞面積放大到100平方厘米，1000平方厘米，那麼得到的壓力就是100公斤，1000公斤，提高到100倍、1000倍。水壓機就是根據這個原理製成的。
萬噸水壓機工作原理示意圖
那麼，12000噸這樣大的力量，又是怎樣產生的呢？一種辦法是把大活塞的面積盡量加大。另一種辦法是增加小活塞上的壓強，也就是提高水的壓力。採用第一種辦法，大活塞的直徑就要非常大；採用第二種辦法，水的壓力就要非常高。這兩種辦法單用哪一種都不行，只好同時採用。也就是一方面加大大活塞面積，一方面提高水壓，兩方面都要配合得恰到好處才行。比如，我們把大活塞的面積加大到34300平方厘米，同時把水的壓力提高到350個大氣壓。一個大氣壓差不多等於每平方厘米1公斤的壓強，因而小活塞每一平方厘米受到的壓力就是350公斤。拿350跟34300相乘，你馬上可以算出來，大活塞得到的總壓力有1200萬公斤，也就是12000噸。
1980年代，當時世界上最大的200噸三相三搖臂雙極串聯抽錠式電渣重熔爐
萬噸水壓機的投入使用使中國的工業水平迅速邁上了一個新台階。1980年4月中旬，上海重型機器廠自行設計製造出當時世界上最大的200噸三相三搖臂雙極串聯抽錠式電渣重熔爐投產，後來為中國第一座核電站——秦山30萬千瓦核電站生產安全一級壓力容器用鋼錠、大型電渣錠等。電渣重熔爐與萬噸水壓機「雙劍合璧」，為中國優質大型鍛件的製造開闢了一條新的途徑。
如今，50多年過去了，直到現在它仍在上海重型機器廠轟鳴作業，為上海重工業的發展提供著不竭的動力！
參考資料：
[1]林宗棠：《歷史曾經證明——萬噸水壓機的故事》，北京：中國青年出版社，1989
[2]上海機電工業志編纂委員會編：《上海機電工業志》，上海：上海社科院出版社，1996
[3]上海市地方志辦公室主編，仲富蘭著：《上海六千年》，上海：上海人民出版社，2018
（部分網路資料）
