Челябинские ученые создали сверхпластичную сталь для Арктики
23 Января 2020
Фото: Вячеслав Шишкоедов
Современный аналог булата сможет выдерживать экстремальные морозы Крайнего Севера.
Исследователи придумали, как упрочить сталь 15Х13Н2, которая найдет применение при прокладке нефте- и газопроводов и железнодорожных путей в Заполярье. Инновационная технология позволит получить высокопрочную и пластичную сталь с ударной вязкостью, причем она не потребует больших финансовых затрат.
Сегодня производство высокопрочной стали, которая могла бы стать незаменимой для нефтедобычи в условиях Арктики, — одна из проблем, стоящих перед учеными. Мороз и вечная мерзлота тормозят и продвижение масштабного проекта «Северный широтный ход» по строительству транспортного коридора в Заполярье. Технология челябинских ученых по созданию своего рода аналога булата, очень прочного и гибкого, может помочь в решении этих проблем.
Фото предоставлено пресс-службой ЮУрГУ
«Добыча нефти смещается на север, строятся планы разработки месторождения шельфа или дна Северного Ледовитого океана, — говорит доктор физико-математических наук, профессор кафедры физики наноразмерных систем ЮУрГУ Джалал Мирзаев. — Но при этом возникают проблемы, вызванные с явлением хладноломкости. Такая сталь должна обладать прочностью и ударной вязкостью. А нефть, идущая по трубам под большим давлением, часто расширяет их, возникают трещины».
По словам Джалала Мирзаева, другая проблема в том, что стальные трубы должны быть стойкими к коррозии и износу. Для добычи нефти, чтобы повысить давление, используется вода из скважин, которая содержит камни, песок и соли. Они повреждают металл трубы, он утончается, и появляются трещины. Поэтому такая сталь должна обладать высокой ударной вязкостью и прочностью.
Сейчас при добыче нефти используется сталь, легированная хромом, которого в ней больше 13 %. Она более стойка к коррозии, но недостаточно пластична. Ученые определяют режим термообработки, который позволит получить одновременно высокопрочную и пластичную сталь. Они разработали ее новый состав: 0,13 % углерода, 13 % хрома и 2 % никеля. А теперь создают технологию, которая позволит без добавления дорогостоящих металлов получить нужные свойства. По прогнозам, новая сталь будет применяться при сверхнизких температурах и выдерживать до минус 70 градусов.
Как выяснили авторы, в зависимости от температуры нагрева железа можно получать стали с разными структурами. Дело в том, что в интервале от 0 °С до 911 °С железо кардинально меняет свои свойства. При более низкой температуре получают феррит, и в высокотемпературной зоне — аустенит.
Пока новая технология опробована только в лабораторных условиях. Чтобы выйти на производство, в рамках проекта ученые договорились о сотрудничестве с ЧТПЗ, выпускающим трубы и для «Северного потока-2», и для арктических нефте- и газопроводов.
Сегодня производство высокопрочной стали, которая могла бы стать незаменимой для нефтедобычи в условиях Арктики, — одна из проблем, стоящих перед учеными. Мороз и вечная мерзлота тормозят и продвижение масштабного проекта «Северный широтный ход» по строительству транспортного коридора в Заполярье. Технология челябинских ученых по созданию своего рода аналога булата, очень прочного и гибкого, может помочь в решении этих проблем.
Фото предоставлено пресс-службой ЮУрГУ
«Добыча нефти смещается на север, строятся планы разработки месторождения шельфа или дна Северного Ледовитого океана, — говорит доктор физико-математических наук, профессор кафедры физики наноразмерных систем ЮУрГУ Джалал Мирзаев. — Но при этом возникают проблемы, вызванные с явлением хладноломкости. Такая сталь должна обладать прочностью и ударной вязкостью. А нефть, идущая по трубам под большим давлением, часто расширяет их, возникают трещины».
По словам Джалала Мирзаева, другая проблема в том, что стальные трубы должны быть стойкими к коррозии и износу. Для добычи нефти, чтобы повысить давление, используется вода из скважин, которая содержит камни, песок и соли. Они повреждают металл трубы, он утончается, и появляются трещины. Поэтому такая сталь должна обладать высокой ударной вязкостью и прочностью.
Сейчас при добыче нефти используется сталь, легированная хромом, которого в ней больше 13 %. Она более стойка к коррозии, но недостаточно пластична. Ученые определяют режим термообработки, который позволит получить одновременно высокопрочную и пластичную сталь. Они разработали ее новый состав: 0,13 % углерода, 13 % хрома и 2 % никеля. А теперь создают технологию, которая позволит без добавления дорогостоящих металлов получить нужные свойства. По прогнозам, новая сталь будет применяться при сверхнизких температурах и выдерживать до минус 70 градусов.
Как выяснили авторы, в зависимости от температуры нагрева железа можно получать стали с разными структурами. Дело в том, что в интервале от 0 °С до 911 °С железо кардинально меняет свои свойства. При более низкой температуре получают феррит, и в высокотемпературной зоне — аустенит.
Пока новая технология опробована только в лабораторных условиях. Чтобы выйти на производство, в рамках проекта ученые договорились о сотрудничестве с ЧТПЗ, выпускающим трубы и для «Северного потока-2», и для арктических нефте- и газопроводов.
