Никель для нефти Создан уникальный нержавеющий и жаропрочный сплав для освоения морского шельфа

ПРЕСС-РЕЛИЗ

Никель для нефти: Создан уникальный нержавеющий и жаропрочный сплав для освоения морского шельфа

Ученые малого инновационного предприятия "Технологии специальной металлургии", созданного на базе НИТУ "МИСиС", по заказу ПАО "ОДК-Сатурн" создали уникальный сплав, совмещающий два взаимоисключающих свойства: коррозионностойкость и высокую жаропрочность. Новый сплав будет использоваться для создания особых газовых турбин для освоения газовых и нефтяных месторождений шельфа, а также для энергетической и судостроительной отраслей.

Освоение морского шельфа требует новых наукоемких технологий. Так, например, для обеспечения энергией промыслового участка по добыче нефти и газа необходим особый вид электростанций, использующий гибрид газовой и паровой турбин. Такие агрегаты выдают КПД вдвое больше обычных (58% вместо 28%). В России таких пока единицы, в то время как США и Европе уже почти полностью перешли на такие электростанции.

Один из ключевых элементов турбины электростанции - охлаждаемые рабочие и сопловые лопатки из никелевого сплава. Они должны выдерживать температуры до 1100 С, а также воздействие агрессивной морской среды, то есть быть весьма коррозионностойкими.

Два этих свойства противоречат друг другу по химическому составу: чтобы сделать сплав коррозионностойким, в нем должно быть много хрома. Однако требуется, чтобы сплав одновременно был и жаропрочным, поэтому в его составе должны быть такие устойчивые к высоким температурам элементы, как вольфрам, молибден или рений. При этом хром в высоких концентрациях снижает жаропрочность. Помимо этого, он вступает с этими элементами во взаимодействие и, образуя вредные соединения, делает сплав хрупким. Как соединить два требования-антагониста - непонятно.

За рубежом ученые уже более двадцати лет решают данную проблему. Создана целая линейка никелевых сплавов нового поколения. В России по заказу ПАО "ОДК-Сатурн" разработкой технологии выплавки нового отечественного сплава занялось малое инновационное предприятие на базе НИТУ "МИСиС" - Научно-технологический центр "Технологии Специальной Металлургии" по заказу ПАО "ОДК-Сатурн". В результате был создан уникальный коррозионностойкий сплав, обладающий уровнем жаропрочности, сопоставимым с авиационными сплавами (температуры 900-1000 С), и получивший в итоге собственное название СЛЖС-5.

"Сплав обладает характеристиками жаропрочности, соответствующими авиационным материалам, что позволяет использовать его не только в конструкции наземных и морских газотурбинных установок, но также и в газотурбинных двигателях самолетов-амфибий и экранопланов", - рассказал д.т.н Александр Логунов, главный специалист по материалам и технологиям ПАО "ОДК-Сатурн", заслуженный изобретатель РФ.

Испытания, проходившие на площадках ФГУП ЦНИИ КМ "Прометей" и ОАО "НПО ЦКТИ", показали, что высокожаропрочный коррозионностойкий сплав СЛЖС5 не уступает по коррозионной стойкости широко применяемым отечественным сплавам и превосходит по уровню жаропрочности все существующие аналоги - российские и зарубежные. При этом он обладает достаточно высоким уровнем пластичности, что является показателем высокой эксплуатационной надежности.

"Разработанная нашими специалистами уникальная технология выплавки сплава СЛЖС-5 позволила решить задачу, связанную с введением всех необходимых и для заданных свойств металла химических элементов. По сути, это методика точного легирования (обогащения) путем введения различных компонентов в сплав в определенной последовательности. Чем точнее легирование - тем стабильнее полученный сплав и его уникальные свойства, - подчеркнул Александр Михайлов, генерального директора НТЦ "ТСМ" на базе НИТУ "МИСиС" - Прежде, чем получить такой результат, коллектив провел десятки научных экспериментов и лабораторных опытов".