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

#
#
Новые предметы и знания. Что изменится в российских школах с 1 сентября 2019 года
26 Августа 2019

Новые предметы и знания. Что изменится в российских школах с 1 сентября 2019 года

Рассказываем, что ждет учащихся уже через несколько дней.

Вода из колодца - по лицензии. На кого распространяется новый закон?
26 Августа 2019

Вода из колодца - по лицензии. На кого распространяется новый закон?

С 1 января пользование скважинами и колодцами будет разрешено только по документу.

Белые – в Лосево, маслята – в Синявино. 8 самых грибных мест Ленобласти
20 Августа 2019

Белые – в Лосево, маслята – в Синявино. 8 самых грибных мест Ленобласти

Помогаем не очень опытным грибникам и любителям пробовать новое разобраться, в какие леса лучше всего выходить с ножом и лукошком.

В таких туфлях лететь нельзя! Курьезные случаи с пассажирами самолетов
08 Августа 2019

В таких туфлях лететь нельзя! Курьезные случаи с пассажирами самолетов

Как обувь приняли за взрывчатку, а на борт пронесли летучую мышь.

Финляндия объяснила ужесточение визовых правил для петербуржцев
05 Августа 2019

Финляндия объяснила ужесточение визовых правил для петербуржцев

С первого сентября туристам надо показывать план поездки и подтверждения наличия финансовых средств.

Спасибо, нам не надо. Китай не хочет присоединяться к новому договору о ликвидации ракет
05 Августа 2019

Спасибо, нам не надо. Китай не хочет присоединяться к новому договору о ликвидации ракет

Пекин еще раз официально заявил, что выступает против превращения ДРСМД в многостороннее соглашение.

Демографический сюрприз. Как меняется численность населения Петербурга и Ленобласти
02 Августа 2019

Демографический сюрприз. Как меняется численность населения Петербурга и Ленобласти

В черте Северной столицы и области вызревают города-стотысячники.

Перевозчики экономят. Еще одна авиакомпания отказалась от бесплатного питания для пассажиров
08 Июля 2019

Перевозчики экономят. Еще одна авиакомпания отказалась от бесплатного питания для пассажиров

На борту самолетов будут предлагаться только прохладительные напитки.

В «Сестрорецком болоте» проложат 3 км экотроп
02 Июля 2019

В «Сестрорецком болоте» проложат 3 км экотроп

Здесь сохранились такие растения и мхи, которых не встретишь больше нигде в окрестностях Петербурга.

Женский вопрос. Эксперт – об использовании феминитивов в юридическом языке
25 Июня 2019

Женский вопрос. Эксперт – об использовании феминитивов в юридическом языке

Суды активно используют слова «истица» и «заявительница», а слово «юристка» встречается лишь однажды.

Как грамотно уйти с работы? Советы юриста
13 Июня 2019

Как грамотно уйти с работы? Советы юриста

При увольнении «по собственному» человек помимо положенной зарплаты получает лишь компенсацию за неиспользованный отпуск.

Открывайте двери! В квартирах россиян будут искать незаконную перепланировку
03 Июня 2019

Открывайте двери! В квартирах россиян будут искать незаконную перепланировку

Верховный суд РФ решил: управляющая компания имеет право доступа на жилплощадь с целью проверки.