Любой успех – это преодоленная проблема
В ходе Научно-технической конференции «Новые перспективные материалы, оборудование и технологии для их получения», прошедшей в рамках ежегодной Международной промышленной выставки «Металл-Экспо» с докладом выступила заместитель начальника научно-производственного комплекса НИЦ «Курчатовский институт» - ЦНИИ КМ «Прометей» Елена Хлусова.
Елена Игоревна представила основные направления развития судостроительных материалов для Арктики. Подробно рассказала о результатах разработки и внедрения судостроительных материалов для арктических конструкций (атомных ледоколов, ледостойких нефтегазодобывающих платформ, труб направленного бурения, рабочих органов дноуглубительных судов), отдельно отметив факторы, сдерживающие развитие новых технологических решений.
Говоря о перспективных материалах для судостроения и проблемах при их внедрении, доктор технических наук Хлусова отметила, что на современном этапе России остро необходим собственный контейнерный флот. Для крупных контейнеровозов, на которых груз располагается в несколько ярусов и рядов, нужны мощные подкрепления, способные выдерживать удары волн и вторичные вибрации в условиях низких температур. В такой конструкции, согласно требованиям Российского морского регистра должна использоваться листовая сталь толщиной до 100 мм уровня прочности 355-460 МПа с высокой трещиностойкостью. Незаменимы такие стали и для свайных оснований ледостойких платформ.
Сегодня производство таких сталей в России отсутствует: нет крупногабаритных непрерывнолитых заготовок для изготовления толстых листов, ограничены термические мощности, очевидны проблемы использования термомеханической обработки. Выходом из этой ситуации видится использование способа пакетной прокатки соединенных между собой катаных заготовок, широко применяемой, например, для изготовления плакированных листов. В этой технологии будет обеспечена многостадийная деформация сначала промежуточных подкатов, которые собирают затем в единый пакет и также подвергают горячей деформации. Результатом является достаточная проработка внутренней структуры металла, что позволит обеспечить требуемую хладостойкость и трещиностойкость листового проката, а в целом – исключить зависимость от импорта. Целесообразно было бы использование слябов толщиной до 400-450 мм (в сочетании с возможностями прокатных станов для их деформации), однако из-за отсутствия массовых заказов эта задача вряд ли будет решена в ближайшее время.
В интересах нефтегазовой отрасли НИЦ «Курчатовский институт» - ЦНИИ КМ «Прометей» планирует выполнить исследования, направленные на создание импортозамещающей технологии гидроразжима оголовков свай при установке стационарных добычных морских платформ. Освоение этой технологии, ранее применявшейся в России исключительно зарубежным оператором, является практически безальтернативным способом установки платформ на газовых месторождениях Обской губы, где погодное окно для монтажа составляет 2-3 месяца. Планируемыми результатами работы, помимо изготовления инструмента для гидроразжима, являются технология изготовления листового проката толщиной до 100 мм для оголовков свай со специальными требованиями, технология процесса гидроразжима и комплекс ресурсных испытаний для получения одобрения технологии Российским морским регистром судоходства.
В настоящее время намечены работы по увеличению прочности до 690 МПа листового проката толщиной до 150 мм, что обеспечит также все потребности строительства морских стационарных платформ.
Одной из проблем является производство высокопрочного листового проката уровня прочности более 600 МПа небольших толщин, 5-7 мм, со станов непрерывной прокатки. Такой прокат востребован для корпусов научно-исследовательских судов и судов обеспечения, стрел кранов краново-монтажных судов, телескопических стрел кранов, кранов-манипуляторов, гидроподъемников и др. Проблема производства такого проката заключается как в небольшой потребности, что не позволяет оптимально планировать загрузку мощностей, так и в обеспечении качества по стабильности механических свойств по всей длине рулона, из-за отсутствия возможности выполнять термическую обработку рулонов или листов, полученных из них.
Перспективным материалом для разведки, добычи и транспортировки углеводородов арктического шельфа являются разработанные НИЦ «Курчатовский институт» – ЦНИИ КМ «Прометей» высокопрочные коррозионностойкие и немагнитные азотсодержащие стали с прочностью до 740 МПа. Несомненным преимуществом стали является вязкий тип разрушения в широком диапазоне температур. При использовании их в качестве криогенных материалов с допустимой температурой работы до –163°С для вставных танков судов-газовозов, обеспечивается явное преимущество по прочности и сопротивлению питтинговой коррозии в сравнении с традиционно используемыми нержавеющими сталями и алюминиевыми сплавами.
Наиболее перспективным представляется использование нержавеющей азотсодержащей стали (марки 04Х20Н6Г11М2АФБ) в качестве корпусного конструкционного материала для ледовых поясов атомных ледоколов и буровых платформ. Применение аустенитной коррозионностойкой стали в таких конструкциях позволит увеличить скорость проводки судов в арктическом регионе, сократит время докования судов и ремонтных работ.
Применение этих сталей перспективно также в буровом оборудовании, где требуется сочетание немагнитности, прочности и коррозионной стойкости материала. Использование стали в качестве материала для бурильных труб обеспечит надежную защиту систем телеметрии от воздействия магнитного поля земли при направленном бурении скважин, позволит бурить наклонно-направленные и горизонтальные нефтяные и газовые скважины, в том числе в арктическом регионе.
Для обеспечения бесперебойной работы ледокольно-транспортной системы Северного морского пути актуальной является задача дноуглубления и модернизации портовой инфраструктуры Арктической зоны РФ. Одним из основных требований к сталям для рабочих органов дноуглубительных судов является стойкость к абразивному износу при контакте с такими средами как песок, камни и прочие агрессивные материалы в условиях низких климатических температур. Применение высокопрочных сталей при изготовлении сварных конструкций позволяет снизить металлоемкость конструкций, а также повысить эксплуатационную надежность. Однако свариваемость является одной из ключевых характеристик, влияющих на возможность изготовления сварных деталей рабочих органов дноуглубительных судов из высокопрочных сталей. А значит - актуальна задача создания износостойких хладостойких сталей с улучшенной свариваемостью. Способность ученых «Прометея» решить эту задачу должна опираться на возможность промышленности оперативно осваивать новые технологии производства конструкционных материалов и готовность крупных заказчиков загрузить производство.
Такое комплексное решение позволит обеспечить как ускоренное развитие высокотехнологичных предприятий, расширение внутреннего потребления наукоемкой продукции в судостроении, строительстве, машиностроении, металлургии, топливно-энергетическом комплексе, так и дальнейшее развитие крупных проектов России в Арктике.