Смогут ли пять новых марок судостали заменить двадцать четыре: что предлагает ЦНИИ КМ "Прометей"?

ЦНИИ КМ "Прометей" (в прошлом ЦНИИ-48) не зря считался одним из самых закрытых отраслевых предприятий: его сотрудники разрабатывали сталь для первой отечественной атомной подлодки и крейсеров проекта 68-бис, участвовали в знаменитом "титановом проекте". Сегодня предприятие продолжает служить российскому флоту и разрабатывать перспективные конструкционные материалы. Подробностями с нами поделился его глава Александр Каштанов.
Каштанов А.Д. д.т.н.,  генеральный директор НИЦ
Каштанов А.Д. д.т.н., генеральный директор НИЦ "Курчатовский институт" – ЦНИИ КМ "Прометей": "Алюминиевые панели изготовлены методом сварки трением с перемешиванием. Это позволяет избежать температурных деформаций металла, характерных для традиционных видов сварки" / Фото: Корабел.ру

– Сегодня "Прометей" – это многопрофильное предприятие, национальный исследовательский центр. В 2016 году мы вошли в периметр Курчатовского института. Пять основных наших подразделений занимаются разработкой уникальных металлических, композиционных, полимерных и функциональных материалов и технологией их производства. В одно из них (отделение номер шесть) я пришел работать после Кораблестроительного института, а позже руководил этим отделением несколько лет. Выходцами шестого отделения были большинство генеральных директоров "Прометея". Это отделение отвечает за материалы ядерных энергетических установок и в целом за основные материалы для высокотемпературной энергетики.

Третье подразделение у нас занимается корпусными и трубными материалами. Это и экономнолегированная сталь больших объемов (тысячи тонн) и плакированные стали. В современных ледоколах ледовый пояс делается из плакированной стали. На высокопрочную стальную основу сверху различными способами наносится нержавеющая сталь. Известно, что когда ледокол колет лед, на поверхности обычной высокопрочной стали образуется неравномерная коррозия – коррозионно-эррозионный износ. Поверхность корпуса становится шершавой, и это очень сильно увеличивает сопротивление движению. Покрытие из нержавеющей стали позволяет решить эти вопросы. Мы поставляем плакированные стали на новейшие ледоколы серии 22220 (их будет построено восемь штук) и для ледокола "Лидер". Высокопрочные стали больших толщин и плакированная сталь – основные материалы для корпусов таких мощных ледоколов.

Плакированная сталь (в центре фото) и высокопрочные хладостойкие стали больших толщин – основные материалы для корпусов мощных ледоколов / Фото: Корабел.ру
Плакированная сталь (в центре фото) и высокопрочные хладостойкие стали больших толщин – основные материалы для корпусов мощных ледоколов / Фото: Корабел.ру

Восьмое отделение занимается титановыми сплавами. В этой области ЦНИИ, пожалуй, находится впереди планеты всей. Мы – лидеры по сварке титановых сплавов больших толщин. Как вы знаете, у нас был титановый подводный флот – полтора десятка лодок, из них семь или восемь АПЛ 705-го проекта "Лира", а американцы титановую лодку создать так и не смогли.

Еще одно наше подразделение сосредоточено на неметаллических материалах. Это различного рода композиты. Мы, к примеру, осуществляем прямые поставки дейдвудных подшипников для российских кораблей. Производим специальные антивибрационные покрытия для лодок и ледоколов, негорючий стеклопластик для различных систем спасения экипажа. Пожалуй, самое главное и интересное, на что поступает сейчас наибольшее количество заказов – это сферопластики. Из них делают блоки плавучести для глубоководных аппаратов.

В отличие от подводных лодок, глубоководные аппараты, как правило, обладают отрицательной плавучестью, потому что они толстостенные с маленьким внутренним объемом. Требуется создавать некие объемы, обладающие положительной плавучестью, которые при погружении на большие глубины не разрушаются и не сжимаются. На десятикилометровой глубине давление в тысячу с лишним атмосфер, никакой  баллон с воздухом такого наружного давления попросту не выдержит, произойдет потеря устойчивости. Сферопластики изготавливаются из маленьких стеклянных шариков различного размера (от 10 до 200 микрон) с добавлением определенного связующего состава. Для разных глубин делаются разные сферопластики: для трех километров нужны сферопластики одной плавучести, для шести – другие, более плотные, для большей нагрузки.

Если вы были на выставке "Нева", должны были видеть модель обитаемого подводного аппарата "Ясон", который "Газпром" представлял совместно с Курчатовским институтом. Кабина выполнена в форме стеклянного шара, в нее садятся люди и проводят работы на глубине. Мы делаем блоки плавучести для таких аппаратов. Предполагается, что их будет выпущено большое количество для всего шельфа. По требованию ВМФ, чтобы не повторилась история с "Курском", на каждом море у нас должен быть как минимум один спасательный глубоководный аппарат, который в случае чего можно оперативно доставить.

Обитаемый подводный аппарат (ОПА) "Ясон" проекта 03660 для  неограниченных районов плавания / Фото: Корабел.ру
Обитаемый подводный аппарат (ОПА) "Ясон" проекта 03660 для неограниченных районов плавания / Фото: Корабел.ру
Фото: Корабел.ру
Фото: Корабел.ру

Пятое наше подразделение располагается в Мариенбурге, под городом Гатчина. Там достаточно большие площади, на которых размещено несколько зданий: опытное производство, испытательные лаборатории для тестирования полноразмерных образцов материалов, где создаются нагрузки в тысячи тонн. Там у нас установлены уникальные циркуляционные жидкометаллические стенды, которых ранее не было нигде в мире. В качестве теплоносителя в двух стендах циркулирует свинец, еще в двух – свинец-висмут. Это, пожалуй, единственные материаловедческие стенды в мире. Мы придумали систему, которая позволяет проверять нагруженные образцы в потоке теплоносителя. На этих данных я защитил свою кандидатскую диссертацию. На этих же стендах "Прометей" в свое время обкатывал материалы для энергоустановок лодок 705-го проекта.

Стенды, которые существуют в мире, являются коррозионными. Они представляют собой трубу, в которой размещаются образцы, и по ней циркулирует жидкий свинец. Через определенное время образцы достают и изучают коррозию или оксидные пленки на их поверхности. Мы же придумали, как поместить в стенд образцы, которые можно растягивать, прикладывать к ним циклические нагрузки при температуре в 500-550 °C и потоке теплоносителя 1-2 м/c. То есть там созданы достаточно уникальные условия. В свое время образцы к нам привозили испытывать даже немцы из института FZK из Карлсруэ. У нас был контракт, по которому они нам платили, но мы решили прервать эти испытания, чтобы не делиться уникальными данными.

Также в Гатчине у нас находится прокатный стан, и сейчас мы запускаем там промышленную линию производства флюсов. Она позволит изготавливать до 3,5 тысячи тонн флюса в год.

– Флюсы сварочные?

– Да, мы работаем на судостроение и атомную энергетику.

– С началом СВО спрос на российские материалы вырос?

– У нас появилось несколько специфических направлений, связанных с импортозамещением. Например, мы производим высокоазотистые аустенитные стали с неравновесным содержанием азота для систем СПГ. С неравновесным, потому что там нужны низкие температуры и высокие прочности. Обычно все высокопрочные материалы при очень низких температурах сильно охрупчиваются. А высокоазотистые стали с аустенитной кристаллической структурой этим недостатком не обладают. У них плавно растет прочность и плавно падает пластичность с понижением температуры. Резкого хрупко-вязкого перехода нет.

Линейка из пяти принципиально новых судовых марок  стали – в том числе, уникальной немагнитной аустенитной  стали (на фото четвертая справа) / Фото: Корабел.ру
Линейка из пяти принципиально новых судовых марок стали – в том числе, уникальной немагнитной аустенитной стали (на фото четвертая справа) / Фото: Корабел.ру

В нашем институте трудится академик Владимир Ярославович Шевченко, создавший уникальный материал "Идеал". Этот материал в настоящее время обладает рекордом мира по пулестойкости. Несколько бронежилетов из этого материала мы поставили в зону СВО. Ребята сильно заинтересовались, потому что бронежилет оказался в среднем на 2-2,5 кг легче, чем самый современный бронежилет со вставками из "Корунда". Для штурмовиков, для которых носимый вес, как правило, критичен, эти 2-2,5 кг очень важны. Пулестойкость пропорциональна квадрату скорости звука в материале. И если в металлических материалах скорость 5-5,5 км/с, то в "Идеале" – 15,5. Грубо говоря, у наших бронежилетов пулестойкость в несколько раз выше.

Пуля с твердосплавным сердечником, выпущенная из СВД, может пробить практически любой  бронежилет, только не тот, что снабжен пластиной из материала
Пуля с твердосплавным сердечником, выпущенная из СВД, может пробить практически любой бронежилет, только не тот, что снабжен пластиной из материала "Идеал" / Фото: Корабел.ру

– Насколько информированы потенциальные заказчики из сферы судостроения о ваших новых разработках?

– Наверное, в советское время с этим было проще: выходило распоряжение и все ему следовали. Сейчас конструкторская школа, что бы не говорили, все-таки подсела, и образование тоже. Вы, наверное, слышали, что общий уровень интеллекта в мире падает, уж не знаю, связано это с гаджетами или с цикличностью развития человечества. И современные конструкторы не очень любят отходить от опробованных решений.

У нас есть материалы, которые мы готовы предложить для флота, допустим, те же высокоазотистые стали. Они обладают уникальными свойствами. В свое время мы предлагали использовать их на верфях, но сварщики отказывались с ними работать, потому что во время сварки появлялся белый дым, и никто не знал, что это такое. Высокоазотистые стали в ледовом поясе ледоколов позволили бы значительно уменьшить количество антикоррозионных анодов, которые мы ставим на корпус судна для активной защиты. Но судостроительные КБ выбрали то, что уже было апробировано – высокопрочные плакированные стали.
 

Экран из стали без кристаллической  структуры не пропускает электромагнитные  излучения. В помещении, обклеенном такими  материалами, можно, например, настраивать сверхчувствительное оборудование / Фото: Корабел.ру
Экран из стали без кристаллической структуры не пропускает электромагнитные излучения. В помещении, обклеенном такими материалами, можно, например, настраивать сверхчувствительное оборудование / Фото: Корабел.ру

Когда есть инженерный запрос, решение найдем

– Есть конструкторы, которые идут проторенными путями, но должны быть и проектанты, которые смотрят на задачу в комплексе и стараются найти более современные решения. Вам попадаются те, кто создает что-то принципиальное новое и кому новые материалы крайне необходимы?

– В прошлом году мы вместе с сотрудниками ОКБМ им И.И. Африкантова и директором "Айсберга" Александром Рыжковым получили премию правительства за создание установки "РИТМ-200" для атомного ледокола проекта 22220. Транспортный реактор и корпус ледокола полностью выполнены из наших материалов. Их характеристики удовлетворяли запросам, которые предъявляли конструкторы. Развитие человечества тесно связано с увеличением плотности энергии топлива. Сейчас, например, "Росатому" требуется очень высокотемпературные материалы. У природного газа плотность энергии составляет 13,9 кВтч/кг, у водорода – 33,3. Есть идея – продавать в Европу водород. Это удобно, потому что на него не распространяются санкции, но в промышленных масштабах водород не так просто производить. Планируется получать его из природного газа методом пиролиза.

– Технологию пиролиза метана сейчас разрабатывают несколько компаний в мире...

– ОКБМ им И.И. Африкантова проектирует такую установку со своим реактором. Для системы преобразования природного газа в водород требуются высокие температуры. Чем выше температура, тем больше КПД. Конструкторы работают с материалом, который мы в свое время создали, но хотят поднять рабочую температуру еще на 200-300 градусов. И тут уже нужны совершенно другие материалы. Они существуют, но пока нетехнологичны. Например, требуется сделать оболочку диаметром 5 м, а новые материалы дают возможность выполнить литье диаметром 150 мм. Они не деформируются, что вылил, то вылил. Поэтому запрос есть, мы работаем.

Еще одна интересная история – комплекс "Зевс", орбитальный тягач с ядерной энергодвигательной установкой. Через систему преобразования реактор вырабатывает электрическую энергию. Она идет на ионный двигатель, который разработал Курчатовский институт. Чем такой двигатель хорош? Его удельный импульс в тысячу раз выше, чем у химической ракеты, и он может работать очень долго. Если "Ангарой" можно доставить на низкую орбиту 100 тонн груза, а на геостационарную, допустим, 10 тонн, то ионный двигатель позволит, когда мы закинем на низкую орбиту 100 тонн, подогнать орбитальный грузовик и за пару-тройку месяцев утащить все на геостационарную орбиту.

У высокотемпературного газоохлаждаемого реактора НИКИЭТ, который планируется там использовать, не было системы преобразования энергии. Из реактора выходил газ с температурой 1500 К  (1227 °C), которую требовалось преобразовать в электрическую энергию. Чем выше температура, тем выше КПД реактора. Сначала мы искали решение среди разных металлических материалов, включая экзотические: тантал, вольфрам, разные сплавы молибдена. Однако при такой высокой температуре все эти материалы обладают высокой ползучестью, и при 60 000 об/мин крыльчатка турбины начинала ползти, увеличиваясь в размерах и задевая за стенки этой системы. Было понятно, что нужно переходить на керамику. "Росатом" объявил открытый конкурс. На него вышли пять компаний, одна – белорусская и четыре российских. Единственный, кто смог сделать из керамики такое колесо нужной конструкции – "Прометей". Когда есть инженерный запрос, решение мы найдем. За нашей спиной большой опыт и хорошая научная, инженерная школа.

Карбидокремниевая керамика работает при температуре 1600 °C. Только
Карбидокремниевая керамика работает при температуре 1600 °C. Только "ЦНИИ КМ Прометей" смог выполнить и переднюю, и заднюю часть детали в соответствии с требованиями / Фото: Корабел.ру

– Без высококвалифицированных кадров при решении таких задач не обойтись. Специалистов готовите сами?

– Раньше мы принимали на работу в основном воспитанников "Политеха" и "Военмеха". Сам я окончил Корабелку и сюда попал случайно: тогда с Лоцманской пришли четыре человека, а остался один. Я по образованию прочнист, моя первая специальность "Динамика и прочность машин". Мой первый начальник в "Прометее" – Анатолий Федорович Малыгин привлек меня интересными задачами. Я и до этого знал, что такое ползучесть или температурные перепады. Но в Корабелке мы изучали температурное напряжение в упрощенном варианте: есть некий стержень затесненный, он упирается во что-то, нагревается, расширяется и в нем возникают напряжения. Другое дело, когда ты бросаешь что-то в воду, и оно разрушается за счет температурного перепада по стенке, разных коэффициентов расширения и разной температуры. В "Прометее" я стал заниматься лопатками, газотурбинными дисками. Первую диссертацию написал по итогам ускоренных испытаний газотурбинных дисков для НПО "Заря". Шел, кажется, 1991 год, Советский Союз разваливался. В общем, все отодвинулось на десяток лет вправо...

До сих пор на морских газотурбинных двигателях стоят лопатки из ЧС-70 – сплава, разработанного в "Прометее". Лопатки морских ГТД сильно отличаются от тех, что установлены в самолетах. Морские более коррозионностойкие, но так как им летать не нужно, энергонапряженность у них несколько ниже, чем у авиационных, зато ресурс существенно больше. На корабле, в отличие от самолета, двигатель работает постоянно в течение десятков и сотен часов. Сейчас мы плотно взаимодействуем с ПАО "Сатурн" по морским ГТД. Их газотурбинные двигатели используются и на газоперекачивающих станциях.

– "Сатурн" активно продвигает свои газотурбинные двигатели для морских применений и гарантирует, что их ресурс до капитального ремонта составляет 25 тысяч часов, а полный ресурс вчетверо больше...

– У газотурбинных двигателей огромная энерговооруженность, но для того, чтобы снизить высокие обороты вращения турбины нужны достаточно громоздкие редукторы. Плюс газовые турбины не очень любят смену режимов. Ресурсы сейчас возросли, это правда, но все равно по сравнению с дизелями они недостаточны. В свое время решили, что нам судовые дизели поставит какая-нибудь заграничная компания, но поставки прекратились. Сейчас вроде бы дело сдвигается, потихоньку начинают их строить у нас.

По атомной энергетике мы точно впереди планеты всей, каких только проектов у нас не было. Достаточно успешно работали газовые реакторы. Была создана целая линейка натриевых реакторов на быстрых нейтронах: БН-350, БН-600, БН-800. Сейчас строится БН-1200 – со свинцовым и свинцово-висмутовым теплоносителями. Как я уже говорил, у нас был целый дивизион подводных титановых лодок 705 проекта с жидкометаллическими теплоносителями. Эти лодки называли "убийцами авианосцев", стандартная американская торпеда "Марк-45" их догнать не могла. Первое, что американцы сделали, когда мы с ними начали дружить, попросили порезать весь дивизион этих лодок, хотя многие из них еще не выработали ресурс.

– При падении температуры жидкометаллический теплоноситель рискует застыть?

 – Температура застывания свинцово-висмутовой эвтектики 124 °C. В процессе эксплуатации она, конечно, застыть не может, температура в системе гораздо выше, градусов 400 с небольшим. Проблему создавало желание наших адмиралов снизить вырабатывание топлива, когда лодка вставала у стенки. Потому что топливо (обогащенный уран) – все-таки достаточно дорогая вещь. Хочу отметить, что американцы тоже построили лодку со свинцовым теплоносителем и сразу же ее утопили, потому что, как обычно, решили пойти чуть дальше. У нас насос, который перекачивал теплоноситель через реактор, был механическим, а они поставили электромагнитный. С позиции отказа от движущихся частей это удобно, но в итоге они получили опрокидывание потока внутри насоса. Циркуляция пропала, они расплавили зону, переоблучили экипаж и решили, что проще лодку утопить, чем ремонтировать.

А у нас такие лодки ходили, выполняли боевые задачи. Реактор на быстрых нейтронах позволял получить более высокую  плотность энергии: и если у современной лодки от стандартного режима патрулирования до максимальной скорости проходит несколько минут или даже десятков минут, то свинцово-висмутовым реакторам на быстрых нейтронах требуются всего лишь секунды-десятки секунд.

 

У нас есть очень интересное предложение для судостроителей

– Сегодня много слышно о сталях с ультрамелкодисперсной структурой...

– Мы давно заметили, что прочностные характеристики материалов зависят от структуры. Как правило, чем она мельче, тем выше такие характеристики, как прочность, предел текучести, ударная вязкость. Мы всегда знали, что чем сталь более высокопрочная, тем температура хрупко-вязкого перехода сдвигается вправо. Грубо говоря, более высокопрочная сталь охрупчивается при более высоких температурах. Допустим, у сталей с меньшей прочностью переход от вязкого состояния к хрупкому может произойти при температуре –60 °C, а стали с более высокой прочностью могут охрупчиться при температуре –20 °C,  –10 °C или даже "уйти" в положительную температуру.

Мы стали изучать свойства стали с ультрамелкодисперсной структурой. Задействовали различные способы, чаще всего использовали прецизионную термодеформационную обработку. На стадии прокатки и термообработки применяли более строгие режимы, а не те, которые были раньше. Таким образом можно точнее рассчитать скорость обжатия, правильное изменение температуры и т.д.

Мы научились очень сильно разбивать зерно: по сравнению с существовавшими марками стали, в десятки раз сильнее. И обнаружили, что у более высокопрочной стали температура хрупко-вязкого перехода сдвигается в зону более низких температур. То есть мало того, что эти стали оказались более высокопрочными, так еще и более хладостойкими. Так у нас родилась концепция арктической стали и появился полный набор марок аркстали. Эта та сталь, что ставится на "Лидер" и может применяться в зонах очень низких температур.

Сейчас у нас есть очень интересное предложение для судостроителей – заменить всю палитру судостроительных сталей во всем диапазоне марок по прочности, вязкости и так далее (это, примерно, 24 марки) на пять марок. 

Одна новая марка заменит, к примеру, шесть существующих видов стали при примерно равном уровне прочности. Это достигается все той же прецизионной термодеформационной обработкой. Отличать их, по сути будет только содержание никеля. Более высокопрочная сталь, как правило, будет иметь большее содержание никеля. Впервые такая унификация была проведена в трубных сталях.

– Что эта замена даст судостроителям ? 

– По цене эта сталь выйдет даже дешевле, потому что мы экономим легирующий элемент – никель. Но новый подход предъявляет определенные требования к заводам-производителям стали. Скорее всего, им нужно будет более точно следовать технологическим инструкциям и внимательно следить за процессом. С тем, как сказываются нарушения технологии на результате, мы столкнулись в Индии. Мы поставили туда сварочный материал, индийцы начали варить и говорят, что ничего не получается, все трещит. Приезжают наши сварщики, все трещать перестает. Выяснилось, что индийцы нарушали технологический процесс, даже не подозревая об этом.

Еще один яркий пример. В ядерных энергоустановках делаем корпус реактора, начинаем проводить исследования на образцах-свидетелях. Получаем низкий "удар" (ударную вязкость – Прим. ред.) из-за высокой температуры хрупко-вязкого перехода. Начинаем разбираться. Оказывается, начальник цеха, вроде бы совершенно логично рассуждая, что в первой смене у него работают более профессиональные ребята, решил перенести операцию ковки с вечера на утро. Но эти лишние шесть часов в печи привели к тому, что мы не получали образцов нужных свойств. И это не единичный случай. Многие люди просто не придают особого значения определенным параметрам технологии, считают их не столь важными. А когда ты четко следуешь правилам, то результат гарантирован.

– Сварщики, особенно высококвалифицированные, сейчас в большом дефиците...

– Да, и сегодня мы выступаем еще и в роли центра компетенции. Наши специалисты, к примеру, ездят на дальневосточный завод "Звезда" и на протяжении месяца учат местных сварщиков и контролеров. Затем приходит отчет, что обучено 200 человек, а когда через четыре месяца мы возвращаемся туда, оказывается, что из этой группы на предприятии осталось пять сварщиков и один контролер. Остальных специалистов разобрали по соседним заводам.

– Если в стране такой спрос, быть может, стоит увеличить число центров подготовки?

– Михаил Валентинович Ковальчук сейчас создает центр компетенции на базе Курчатовского института. Подготовка кадров станет одним из основных направлений его деятельности. Надеюсь, это поможет решить вопрос. Когда ты варишь корпус судна на заводе, главное, не допустить дефектов, а в ядерной энергетике варить без дефектов уже недостаточно, нужно попадать в свойства. Это предполагает очень жесткие требования к выбору сварочных материалов, к композиции флюса и проволоки, к режимам сварки и т.д.

У нас очень сильные сварщики, мы можем решить почти любую задачу. Нередко к нам обращаются за консультацией. На днях, к примеру, звонят: "Мы варим-варим пробы, уже к реактору пора приступать, а на пробах "удар" не получается, вместо –40 °C, выходит –15". И спрашивают нас, можно ли так работать. Мы отвечаем: "Можно, конечно, но тогда ресурс у реактора будет не 40 лет, как вы хотите, а 20 или 25. Устроит вас такое?" "Нет, – говорят, – не устроит".

Приезжаем, перевариваем аккуратно все. Иногда меняем сварочные материалы, иногда проблема в газе. Закупочная, контрактная службы часто ищут способ, как поменьше заплатить. При этом не очень-то разбираясь в качестве того, что покупают. Они считают, что если цена на продукт отличается вдвое, то не так уж важно: один процент углекислого газа в смеси будет или четыре. Потом сварщики начинают варить, и ничего не получается.

– С отечественными производителями сварочного оборудования контактируете, даете им обратную связь по работе их аппаратов?

– Контактировать пытаемся со всеми, но результаты бывают разные. Наши флюсы используют предприятия атомной энергетики. И пару лет назад раздается вдруг звонок из волгодонского "Атоммаша": "Александр Дмитриевич, что за флюс вы нам поставили? Мы варим-варим, все идет свищами, пузырится, непровары какие-то. Сделайте что-нибудь". Мои сварщики поехали, видят, мешок с флюсом точно такой же как у нас, даже печать похожая, нет только слова "Прометей". Кто-то купил у нас мешок флюса и попытался произвести копию. Мы нашли это производство, выяснилось, что оно просто физически было не способно изготовить флюс, который был нужен. Для прокаливания нашего флюса требуется температура 600 °C, а у них печи обеспечивали только 300. Пришлось нам в срочном порядке изготавливать 14 тонн флюса.

Приведу пример времен молодого "Прометея". Наш институт был создан в 1939 году, и еще до Великой Отечественной войны разработал броню для танков Т-34 и КВ. Но с началом боевых действий география броневых производств резко изменилась. И вышла такая история: немцы подбивают тридцатьчетверку, берут броню на анализ, получают один химический состав. Подбивают вторую тридцатьчетверку, анализируют броню – там другая химия и так далее. А дело было в том, что танки производились на разных заводах, и на каждом не хватало каких-то материалов: где-то вольфрама, где-то молибдена, где-то никеля. И на всех предприятиях присутствовали бригады из "Прометея". Они на месте корректировали температурные диапазоны, температуру закалки, температуру отпуска, вносили правки в химию: что добавить, что убрать, чем что можно заменить, чтобы защитные свойства брони оставались на должном уровне.

 

Изменив конструкцию, вдвое увеличили срок службы выгородки реактора

– В числе заказчиков "Прометея" вы называли в основном гигантов – "Росатом", "Газпром" и т.п. А небольшие компании рассматриваете в качестве партнеров или покупателей вашей продукции и технологий?

– Мы сотрудничаем со многими подобными компаниями, например, с "КРОН-СПб". Они закупили оборудование, построили завод в Шушарах, выпускают порошковую проволоку и продают ее всем судостроительным заводам. И они хотят, чтобы мы разработали порошковую проволоку для атомной энергетики. Сами они, конечно, не смогут никогда оплатить эти работы, но так совпало, что аналогичный запрос поступил и от "Росатома". Точнее, заказчиком выступает его дочка – "Атомстройэкспорт". Мы создаем для них линейку порошковой проволоки для атомной энергетики. Когда она будет сертифицирована, аттестована, внесена во все перечни, а мы получим на нее ТУ, тогда мелкие компании тоже получать возможность ее изготавливать и поставлять.

Наша организация сопровождает строительство большого количества атомных блоков за рубежом. Это "Аккую" в Турции, "Пакш" в Венгрии, "Руппур" в Бангладеше, "Эль-Дабаа" в Египте. Ядерный остров мы варим, как варили всегда: по своим технологиям, своими материалами и флюсами. Все хотят референтности, никто не хочет ничего менять. Хотя у нас и тут есть новое предложение.

Реактор – это лишь часть атомной станции, ядерный остров, вокруг которого огромное количество различного оборудования третьего, четвертого класса безопасности и сотни километров сварных швов. В свое время мы выступали в "Росатоме", рассказывали, что при сварке порошковой проволокой скорость сварки выше примерно в 2,5 раза и в итоге получается существенно сэкономить время работ. Почему? Потому что брак снижается, меньше швов приходится вырезать и доваривать. За счет этого удается меньше вмешиваться и в процесс монтажа. Выигрыш по времени при сварке порошковой проволокой составляет, примерно, 7-10 раз.

– Еще недавно нормативная база не успевала за развитием аддитивных технологий. Какова ситуация сегодня? 

– Стандарты использования аддитивных технологий активно развиваются. Наш институт разрабатывает ряд нормативов по запросу "ОКБМ Африкантов", которое собирается использовать 3D-печать при изготовлении питательных насосов. Сейчас внутри корпуса реактора делается так называемая нейтронная выгородка. С точки зрения воздействия радиации это самое напряженное место реактора. Поток нейтронов на выгородку в тысячу раз больше, чем на корпус. Снаружи выгородка представляет собой тело вращения, по сути дела, цилиндр, а внутри выполнена в виде шестигранников, для того, чтобы можно было загрузить тепловыделяющие сборки (ТВС-ки), которые тоже шестигранные. У выгородки есть части более толстые, есть более тонкие.

Выигрыш по времени при сварке порошковой проволокой составляет, примерно, 7-10 раз

– С помощью традиционной субтрактивной обработки сборку изготовить сложно?

– Проблема в том, что существует нейтронный разогрев внутри материала. Когда нейтроны пролетают, они дополнительно нагревают металл. И чем толще металл, тем больше разогрев. Охлаждается выгородка с двух сторон, а середина нагревается и со временем начинает менять свою форму. Причем форму она меняет так, что ТВС-ки становится не достать, их заклинивает. Нейтронная выгородка определяет ресурс внутрикорпусных устройств реактора. Вместе с СПбГМТУ и ОКБ "Гидропресс" мы спроектировали новую выгородку, предусмотрев в ней дополнительные каналы охлаждения. Они выполняются с помощью аддитивных технологий, традиционными способами обработки такую геометрию реализовать невозможно. Это позволило уменьшить температуру внутреннего нагрева примерно на 80 °C. Замена радиоактивной выгородки обошлась бы в миллионы рублей, а мы за счет использования аддитивных технологий продлеваем срок ее службы вдвое. И это все благодаря изменению конструкции выгородки.

Модель реактора
Модель реактора "РИТМ-200" (внизу по центру) для атомоходов проекта 22220 и фрагмент титановой трубной стенки парогенератора реакторной установки (на фото справа) / Фото: Корабел.ру

– General Electric активно использует аддитивные технологии при изготовлении ответственных компонентов авиационных двигателей...

– Здесь тоже есть свои тонкости. Например, в свое время мы внедрили очень много аддитивных технологий на ПАО "Сатурн", где как раз производят морские ГТД. Почему это удалось? Потому что там почти каждый двигатель уникальный. А представители авиационного направления корпорации от наших наработок отказались. Аддитивные методы есть смысл использовать, когда деталей нужно немного. Если же речь идет о серии, допустим, в 200 или 500 штук, то проще их сделать традиционными методами. 

– Игорю Васильевичу Горынину в следующем году исполнилось бы 100 лет...

– Вы знаете, на Форуме технологий я встречался с Владимиром Владимировичем Путиным. И когда меня представляли, я сказал, что служу директором "Прометея". Президент говорит, мол, слушайте, у вас же там был директор. Я отвечаю: "Горынин". Он: "Да, Игорь Васильевич. Большой человек, в прямом и переносном смысле слова". Это признание дорогого стоит.

Материалы по теме:



Комментарии   1.

Чтобы принять участие в обсуждении, пожалуйста Авторизуйтесь или Зарегистрируйтесь
-0+
#Панин Михаил Михайлович
26.05.2025, 17:02
Отличная статья, но пока у нас будет структура управления, придуманная абсолютно некомпетентными людьми ( "эффективными менеджерами") в 1990-х годах, ничего не изменится.
Свежие новости
"Петробалт" и ВГУВТ будут работать над развитием композитного судостроения
21:21 , 28 Мая 2025 / события