Сталь против энерготарифов
Добавлено: 2011-01-20, просмотров: 2063
Новая жаропрочная сталь получена в Центральном научно-исследовательском институте технологии машиностроения (ГНЦ РФ ОАО НПО «ЦНИИТМАШ»). Благодаря исключению из неё вредных примесей, она выдерживает температуру до 610 градусов, что раньше казалось фактически нереальным. О сплаве будущего и о шансах нашего энергостроения вернуть утраченное лидерство в мире – в интервью с генеральным директором ЦНИИТМаша Алексеем Дубом.
Справка STRF.ru:
Проект «Разработка наноструктурированных жаропрочных сталей и технологий производства из них высокотемпературных элементов энергетического оборудования нового поколения» в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям науки и техники на 2007–2012 годы» реализован НПО «Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения», ФГУП «Прометей» и Белгородским государственным университетом. Объём финансирования – 230 миллионов рублей
Металл как человек
Казалось, что свойства стали раскрыты и хорошо изучены. Но команда вашего института, изучив материал на наноуровне, доказывает обратное. Расскажите подробнее, что за «новую сталь» вы получили?
– На основе реализации принципа взаимосвязи «микро(нано)-мезо-макро» структуры и свойств нам удалось получить стали, а точнее класс сталей, в которых содержатся наночастицы, стабилизирующие структуру и свойства металлов, и не содержатся примеси и фазы, этому препятствующие или маскирующие. Это очень значимо для материалов, обладающих высокой надёжностью, например, в области энергетики. И, что очень важно, данные стали относительно недороги. На основе этого материала уже созданы промышленные и полупромышленные образцы, в частности трубы, паропроводы, патрубки, ротора. Дальше работы переходят под крыло «Роснано», производителей оборудования и его потребителей – энергокомпаний.
Преимущество новых сталей в том, что созданное из них энергетическое оборудование значительно превосходит по параметрам то, которое используется сегодня: оно будет служить дольше и при более высоких температурах. Если пять лет назад перед нами стояла задача обеспечить устойчивую рабочую температуру до 590–610 градусов, то теперь полагаем, что можем добиться устойчивости материала и при температуре 610–620, даже 630–650 градусов. Это так называемые «суперсверхкритические параметры». Кстати, не так давно западные и японские исследователи утверждали, что при повышении рабочей температуры свыше 620 градусов обязательно потребуется использование сплавов никеля в оборудовании, что значительно повысит его стоимость. Мы же показали, что можно «дотянуть» свойства сплавов на основе железа до устойчивости к очень высоким температурам.
Полученный материал будет относительно дешёвым, вероятно, даже не выйдет из ценового диапазона обычной стали и не потребует кардинальной перестройки технологической цепочки на производстве.
Тогда как с никелевыми сплавами заводам чёрной металлургии во всех смыслах было бы тяжело.
Насколько повышается КПД оборудования из улучшенной стали?
– Существенно повышается. По нашим расчётам, переход на температуру 620 градусов сэкономит для 660 МВт блока вагон угля в час и, соответственно, значительно сократит выбросы в атмосферу.
На сегодняшний день КПД российских угольных энергоблоков достигает 35–37 процентов, а с помощью использования новых материалов его можно довести до 44–46 процентов. Кстати, в итоге такие усовершенствования могут позитивно сказаться и на тарифной политике энергетиков. Во всяком случае, экономической необходимости в повышении энерготарифов уже не будет.
Интересно, как на практике происходит структурирование металла? Какие частицы обнаруживаются в стали, как они взаимодействуют друг с другом, за какие характеристики в итоге отвечают?
– У нас есть все лаборатории для исследования сквозного процесса – те, в которых мы выплавляли опытные образцы с разными составами, исследовательские, в которых проверяем правильность теоретических фундаментальных подходов и изучаем, какие частицы формируются, при каких режимах; лаборатории исследования механических, коррозионных свойств и лаборатория длительной прочности, в которой ведутся исследования продолжительностью до 50–100 тысяч часов при разных температурах. По сути,
механизм влияния наночастиц в металлах сродни генетическим процессам в живом организме.
К примеру, если человек всю жизнь пьёт и курит, то никогда его генетическая способность жить долго не реализуется. Так и в составе стали имеются примеси и дефекты, которые не позволяют материалу раскрыть весь свой потенциал – образно выражаясь, проявить свои генетические качества. И вот, когда появились и были реализованы технологии, позволяющие снизить содержание вредных примесей и дефектов, нивелирующих «генетические», то есть заложенные в материал микромеханизмы, оказалось возможным включить адекватные им нанотехнологии в процесс формирования свойств материала. Благодаря этому материал получает возможность проявить себя в своей сущности.
Есть ли у вас конкуренты на Западе или в той же Японии, которые уже сделали похожие стали, но другим способом?
– Нам известно, что на сегодняшний момент блоки на суперсверхкритические параметры, которые ещё не построены в России, работают в Европе и Японии. Они сделали их по своим проектам, на основе своих материалов, разработанных, кстати, на основе государственных или даже межгосударственных программ. У нас есть возможность дальше продвинуться в результатах. Правда, сначала всё же придётся освоить путь, который за рубежом прошли, чтобы создать технологический уклад, но мы пройдём его за гораздо меньший срок. Основа конкурентных преимуществ создаваемых отечественных энергоблоков – материалы и конструкции. Наша сегодняшняя задача – перейти на новый технологический уклад, создать новую технологическую философию, новые подходы к качеству работы с материалами. Потом будет проще…
Партнёры по старой памяти
Каким образом решаете традиционную российскую проблему перехода от исследовательского этапа к внедрению разработки?
– До тех пор пока потребитель определённо не поставил перед производителем вопрос о том, что он больше не хочет иметь энергоблоки с относительно низким КПД, разработки так и останутся в подвешенном состоянии. Это общероссийская проблема. Что же касается нашей темы, то сегодня руководители энергокомпаний уже официально заявили о готовности использовать технологии, позволяющие получать большее количество киловатт-часов из меньшего количества топлива. Критичным звеном в создании такого оборудования были материалы. Мы, как ГНЦ РФ, чуть раньше предвидели такое развитие событий и сумели убедить Министерство образования и науки в поддержке проекта.
Знают ли потенциальные зарубежные заказчики о том, что в России создана жаропрочная сталь?
– Да, у нас были запросы из-за рубежа от компаний, которые ещё помнят о том, что российское энергетическое машиностроение было ведущим в мире. Всё же многие фирмы в нашей отрасли довольно консервативны и по старой памяти обращаются к тем же производителям, с которыми у них уже наработаны деловые контакты. Мы точно знали, что сумеем найти партнёров в Японии, Китае, Европе. И в принципе эти связи удалось достаточно быстро восстановить.
Отличаются ли требования российского и зарубежных рынков, и если отличаются, то на какие вы ориентируетесь в первую очередь?
– Конечно, отличаются, хотя запросы российского заказчика тоже постепенно приближаются к цивилизованному уровню. К примеру, пять лет назад на «высоких» совещаниях говорили в том числе, что низкие требования по экологии – это одно из наших конкурентных преимуществ. Считалось, что нам не нужны высокоэффективные автомобили, котельные или современные энергетические установки, нам главное – подешевле. И неважно, что сильно коптит. Народа не так много, территория большая, никто не заметит, что угля сожжём в два раза больше. Сейчас подходы изменились:
и те, кто разрабатывает материалы, и те, кто использует оборудование на их основе, стараются ориентироваться на более жёсткие требования внешнего рынка.
Кстати, нелишним будет сказать, что наши внешние партнёры в своё время очень эффективно использовали наработки советских учёных, просто продвинув их в технологическом плане. В технологиях они нас действительно опередили. Но сегодня, мне кажется, наступает переломный момент. Мы уже готовы реализовывать все эти сложные вещи, что позволит нам снова выйти на передовые позиции в энергомашиностроении и энергетике.
Собираетесь ли в будущем работать с никелевыми сплавами, которые, возможно, когда-нибудь всё же вытеснят и жаропрочные стали?
– Думаю, институт в течение 5–10 лет будет занят работой, связанной с практическим использованием нового класса сталей внутри страны и за рубежом. Параллельно, конечно, будем развивать материалы, устойчивые к ещё более высоким температурам, хотя их экономическая эффективность сегодня не представляется такой очевидной как раз из-за того, что в их основе будут дорогие никелевые сплавы, но смотреть нужно в будущее.
Источник: Наука и технологии РФ