Рецепт брони для «Лидера». Петербургские ученые открыли новую марку стали

Петербургские ученые-металловеды создали инновационную технологию получения абсолютно новой марки стали. Впервые появится материал, который одновременно обладает такими несовместимыми параметрами, как высокая прочность и пластичность при любой толщине и объемах. Именно эта сталь, обладающая к тому же повышенной стойкостью к низким температурам и коррозии, будет применяться для строительства новейшего атомного ледокола «Лидер».

Рецепт брони для «Лидера». Петербургские ученые открыли новую марку стали | Мастерство выплавки стали оттачивалось столетиями. В наши дни ученые-металловеды из Гатчины сумели в сжатые сроки революционно изменить технологию в металлургии. ФОТО АВТОРА

Мастерство выплавки стали оттачивалось столетиями. В наши дни ученые-металловеды из Гатчины сумели в сжатые сроки революционно изменить технологию в металлургии. ФОТО АВТОРА

Победители «Тигров»

Уникальный материал родился в Гатчине в стенах крупнейшего многопрофильного материаловедческого центра России НИЦ «Курчатовский институт» - ЦНИИ КМ «Прометей», который в нынешнем году отмечает 80-летие. Эта научно-производственная площадка всегда была и остается секретным объектом. Однако в честь юбилея материаловеды все-таки впустили в свои экспериментальные лаборатории и производственные цеха журналистов.

«Предприятие было основано в 1939 году, когда поставили задачу разработать броню и монолитные литые башни для легендарного танка Т-34, - рассказывает генеральный директор ЦНИИ КМ «Прометей», доктор технических наук, профессор Алексей Орыщенко. - Затем появились материалы для изготовления бронебойных снарядов, которые насквозь пробивали немецкие танки «Тигр» и «Пантера».

С 1946 года, когда институт из Наркомата танковой промышленности был переведен в Наркомат судостроения, началась активная работа именно в этом направлении. В результате практически весь отечественный Военно-морской флот был построен из материалов, разработанных в стенах института. А с 1955 года институт приступил к работам по созданию высокопрочных теплостойких и радиационно-стойких материалов для атомных энергетических установок».

За рамками привычного

Сегодня в лабораториях и цехах материаловедческого центра продолжают рождаться уникальные материалы, позволяющие создавать технику, работающую в экстремальных условиях. Прежде всего эти материалы востребованы в металлургической и нефтегазодобывающей промышленности, машиностроении, атомной энергетике, строительстве и авиации.

Однако главная специализация института - судостроение. На предприятии создали серию сталей для строительства атомных ледоколов и лихтеровоза, плавучих буровых установок, морских стационарных ледостойких платформ. В прошлом году уникальная арктическая сталь, разработанная петербургскими материаловедами, была внесена в реестр морского судоходства.

Глядя на мощную военную технику, мирные многоэтажные ледоколы или купола атомных станций, не всегда задумываешься, из чего все эти чудеса прогресса сделаны. На самом деле «рецептов» стали не так уж много. К примеру, для судостроения сегодня применяется 29 ее видов с различным химическим составом.

Если раньше необходимые свойства того или иного материала обеспечивались за счет его химического состава, сегодня, чтобы получить новый усовершенствованный вид стали, вряд ли будет достаточным ограничиться привычными технологиями. В современном материаловедении в поисках чего-то нового специалисты ориентируются не только на химические элементы, но и на технологию производства.

Чудо-стан

Не так давно в институте, по словам его сотрудников, «произошло чудо» - появился мощный инновационный прокатный стан, предназначенный не только для промышленных экспериментов, но и для выпуска опытных партий материалов. Его разработали специалисты предприятия, а произведен он был в Корее. Результаты, полученные в ходе тестирования этой технологии, стали прорывом в отрасли.

Благодаря термомеханической обработке металлических листов материаловедам удалось не только объединить в одном материале две несовместимые ранее характеристики (пластичность и прочность), но и регулировать их в зависимости от условий эксплуатации. Кроме того, данная технология позволила значительно сократить содержание в конечном материале таких дорогостоящих веществ, как молибден и никель - их раньше использовали для обеспечения мелкодисперсной структуры, способствующей высокой прочности стали.

«Чем мельче структура стали, тем больше расширяются ее возможности, - объясняет Алексей Орыщенко. - В новой технологии при формировании структуры ставка делается не на химический состав, а на термомеханическое воздействие на материал. В результате у нас появилась возможность унифицировать палитру из 29 сталей различного химического состава до трех базовых составов и менять свойства унифицированного материала в зависимости от потребности».

Сегодня это делает только «Прометей» и только в России. Именно по этой технологии будет создаваться сталь для корпуса атомного суперледокола «Лидер», что удешевит проект на 2 - 3 млрд рублей.

Пыл холодной сварки

Кроме того что институт создает стали различного назначения (титановые и алюминиевые сплавы, неметаллические и композиционные материалы), здесь разрабатывается вся цепочка технологий их промышленного производства, включая обработку и сварку. Еще одна современная разработка, которой по праву гордится «Прометей», - холодная сварка трением.

В ходе экскурсии по предприятию нам продемонстрировали готовые блестящие панели из высокопрочного алюминиево-магниевого сплава, которые в ближайшее время будут отправлены для строительства корабля (какого - военная тайна). Даже если внимательно присмотреться, новые панели выглядят цельными листами. На самом деле это сварные конструкции, соединительные швы которых равнопрочны основному металлу. Минимальная толщина таких панелей - 2,3 мм. Конструкторы уверены, что этот параметр можно уменьшить до 2 мм. Для сравнения: данные сварные панели являются аналогами прессованных панелей толщиной 7,4 мм, которые применяются в судостроении последние 30 лет.

«Нам удалось разработать не только алюминиево-магниевый сплав, но и адаптированную к нему технологию сварки, - комментирует начальник лаборатории алюминиевых сплавов Евгений Алифиренко. - До нас никто в мире такие толщины из этого материала не варил. И если обычная сварка позволяет получить коэффициент прочности 0,8 - 0,9%, то в данном случае соединение равнопрочно основному металлу. Еще одно преимущество сварки трением - скорость. Если скорость обычной сварки 4,5 м/ч, то скорость сварки трением - 30 м/ч. Кроме того, эти сварные конструкции (аналогов которым в мире пока нет) не требуют шпаклевки и в целом дают возможность снижать вес корпуса судна на 20 - 25%».

Экспериментальная сталерубка

Прежде чем разработанные материалы пустить в дело, их необходимо испытать.

«Сегодня в материаловедении в моде компьютерное моделирование. Однако никакие компьютерные расчеты не смогут дать точный ответ, как поведет себя материал в реальных и гиперусловиях, - объясняет Алексей Орыщенко. - Для этого в нашем институте работает самая полная в мире испытательная лаборатория, укомплектованная уникальным парком оборудования, создающего различные условия воздействия на материал, в том числе и сверх нагрузки. Здесь металл рвут, сдавливают, растягивают, нагревают, чтобы понять, как он поведет себя в реальных условиях».

Иллюстрируя слова профессора, на наших глазах мощная гидравлическая машина разорвала образец металла, предназначенного для строительства корпуса корабля, а данные эксперимента тут же были переданы на экраны компьютеров. Электромеханические машины (копер с падающим грузом и маятниковый копер) испытали образец металла на ударную вязкость.

«Раньше у нас был маятниковый копер с максимальной мощностью 150 Дж, - рассказывает ведущий инженер испытательной лаборатории Александр Белков. - Но сегодня появляется сталь с улучшенными свойствами, поэтому для ее испытания необходимо более мощное оборудование. В данном случае мы используем импортную машину, энергия удара которой достигает 450 Дж». Также в институте есть испытательные камеры, в которых металл подвергается охлаждению азотом, температурному воздействию до +10000С, и много других подразделений.

Наконец отметим, что «Прометей» активно участвует в воссоздании архитектурного облика Петербурга. Наиболее яркие примеры - восстановление ансамбля Александро-Невской лавры, реставрация по рекомендациям предприятия памятников Петру Первому («Медный всадник» и монумент перед Михайловским замком), памятника Николаю Первому на Исаакиевской площади, решетки Летнего сада, куполов храма «Спас-на-Крови», создание армиллярной сферы на здании Кунсткамеры, разработка износостойких покрытий и гидроизоляции конструкций более двадцати мостов и многое другое.

#производство #ученые #металлы #сталь

Материал опубликован в газете «Санкт-Петербургские ведомости» № 124 (6477) от 10.07.2019 под заголовком «Рецепт брони для «Лидера»».


Комментарии



Загрузка...

Самое читаемое

#
#
Петербургские кораблестроители получили заказ, не выполнявшийся с советских времен
28 Января 2019

Петербургские кораблестроители получили заказ, не выполнявшийся с советских времен

Они построят шесть крупных рыбопромысловых судов, способных работать во льдах.

Индексация пенсий – с 1 января: примеры расчета
14 Января 2019

Индексация пенсий – с 1 января: примеры расчета

Если пенсионер хочет проверить, правильно ли ему увеличили сумму, не обсчитали ли, ему нужно размер своей пенсии умножить на 0,0705 (7,05%).

Кто прикрывал «черных лесорубов» в Ленобласти?
10 Января 2019

Кто прикрывал «черных лесорубов» в Ленобласти?

По версии следствия, на территории Ленобласти действовала преступная группа, специализировавшаяся на хищении и незаконном обороте древесины. Подробности расследования – в нашем материале.

Россия готовит подсолнечный удар
28 Ноября 2018

Россия готовит подсолнечный удар

Масличная отрасль России готова показать выдающиеся результаты. Но пока что этому очень мешает зависимость от импортных семян.

Путешествия по славянским маршрутам оценили в Петербурге
19 Ноября 2018

Путешествия по славянским маршрутам оценили в Петербурге

Глава программного офиса Совета Европы в России сообщил, что сотрудничество с Россией по части туризма успешно продолжается.

К вождению не годен. Как «единая база здоровья» россиян повлияет на водителей
19 Ноября 2018

К вождению не годен. Как «единая база здоровья» россиян повлияет на водителей

Какие именно сведения войдут в новую базу, еще предстоит определить. Сейчас в МВД разработали поправки в КоАП, устанавливающие ответственность для врачей за ложные или неполные сведения о здоровье вод...

К соседям без антирадара. Как россияне ведут себя на границе с Финляндией
14 Ноября 2018

К соседям без антирадара. Как россияне ведут себя на границе с Финляндией

По данным финской погранохраны, в этом году количество пересечений российско-финской границы окажется примерно таким же, как и в 2017-м году, составив около 7,2 млн.

Старая Русса продолжает удивлять бывалых туристов
18 Октября 2018

Старая Русса продолжает удивлять бывалых туристов

Где еще увидишь живой мост, музей одного романа и необыкновенный Царицынский источник?

«Вкусное» путешествие: «Серебряное ожерелье» украсят гастрономией
04 Октября 2018

«Вкусное» путешествие: «Серебряное ожерелье» украсят гастрономией

В Петербурге за «круглым столом» обсудили курс развития гастрономического туризма. Подробности – в нашем материале.

Птица зимняя. В семье петербуржца появился прирученный грач Тишка
12 Сентября 2018

Птица зимняя. В семье петербуржца появился прирученный грач Тишка

Как себя вела дикая птица? Мы узнали, что она не улетела на юг с сородичами, стала признавать хозяина и начала делать кое-что еще.

Михаил Гельфанд: «Ученые степени стали немодны. С точки зрения науки это хорошо»
04 Сентября 2018

Михаил Гельфанд: «Ученые степени стали немодны. С точки зрения науки это хорошо»

Мы узнали одного из основателей «Диссернета», зачем ловцы плагиаторов проверяют иностранные диссертации и насколько прилично вынуждать ученых ловить коллег за руку.

Новый участок «Скандинавии» готовится принять водителей
21 Августа 2018

Новый участок «Скандинавии» готовится принять водителей

В Ленобласти завершаются работы по реконструкции участка трассы «Скандинавия». Что происходит на новой магистрали? Подробности - в нашем материале.