В. Семенов: Российская черная металлургия справится с новыми вызовами

О перспективах отечественной черной металлургии и ключевых разработках российских ученых-металлургов в интервью Prometall.ru рассказал генеральный директор Государственного научного центра ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П. Бардина» В. Семенов.

- Виктор Владимирович, мировая экономика сейчас находится в зоне турбулентности и макроэкономической неопределенности. Что ждет в этой связи черную металлургию: ее роль в мировой экономике возрастет, останется на том же уровне или сократится?

- Развитие черной металлургии связано прежде всего со спросом на продукцию ряда отраслей: строительной, машиностроительной и ТЭК. И то, насколько они успешны, во многом определяет инвестиционный климат. Санкционные последствия дестабилизируют товарный рынок, поэтому начавшееся в марте беспрецедентное санкционное давление привело к необходимости диверсифицировать рынок черных металлов. Адаптация экономики к новым реалиям продолжается.

Что касается отечественной черной металлургии: производители переориентируют поставки на внешний и внутренний рынок и будут заниматься структурной перестройкой производства. Для сложившейся ситуации рост объемов производимой продукции не характерен, но при этом предприятия будут работать над повышением рентабельности.

- Последние 5-7 лет наиболее громким мировым трендом было стремление к зеленой металлургии. Как этот тренд повлияет на тектонические процессы, которые начались в экономике России и всего мира? И что выберут металлурги в сложившейся ситуации: продолжать следовать курсу на зеленую металлургию или сократить расходы, затормозить значительную часть своих экологических проектов?

Эту тему необходимо рассматривать комплексно, исходить из наших интересов: с точки зрения продвижения российских разработок и анализа того, насколько это направление перспективно в условиях санкционных ограничений.

В странах Евросоюза предприятия черной металлургии несут большие, по сравнению с российскими, затраты на экологию, что отражается на себестоимости продукции. В ЕС проводится подготовка к взиманию с импортеров металлопродукции дополнительного углеродного налога, величина которого зависит от затрат предприятия-производителя на решение экологических программ. В отличие от ввозной таможенной пошлины, которую платит импортер, вносимый экспортером в бюджет Евросоюза углеродный налог не будет накладывать на получателя конкретные обязательства. Можно сказать, что чем меньше вклад экспортера в защиту российской экологии, тем больше доход европейцев.

Отмечу также, что в последние десятилетия в Западной Европе для улучшения охраны окружающей среды получила распространение металлургия неполного цикла, когда дающие наибольшую нагрузку на экологию коксохимическое и аглодоменное, а частично и сталеплавильное, производства задействованы в странах, поставляющих в ЕС прокат для дальнейшего передела.

Сегодня административными мерами нарушается российско-западноевропейская цепочка металлургического производства. Возможность ее восстановления связана с политической волей глав государств и экономическими условиями, в том числе эффективностью замещения российского экспорта и структурой затрат продавцов и покупателей российского металла.

Что касается перспектив зеленой металлургии в России, у наших ученых есть такое мнение: водородной металлургией необходимо заниматься в первую очередь тогда, когда рентабельность производства будет выше при использовании водорода, а не классических теплоносителей. Должен быть получен такой технологический эффект, который перекрывает повышенную стоимость водорода: это может быть увеличение производительности агрегата и получение металлов повышенной чистоты и свойств, которые недоступны при других технологиях.

- Можете ли назвать пять главных научных прорывов в металлургии в 21 веке, которые радикально изменили или могут изменить всю отрасль?

Что касается черной металлургии и достижений нашего Института, отмечу разработку низколегированных сталей с особым химическим составом и технологии их изготовления для труб, устойчивых к растрескиванию в средах с сероводородом при низких температурах.

Перед нашими учеными стояла задача уменьшить в сталях содержание неметаллических включений и вредных примесей, которые способствуют зарождению и распространению трещин в трубопроводах – и при этом сохранить прочность стали. Исследователи подобрали химический состав стали, режимы прокатки и последующего её охлаждения (скорости и отвечающие им интервалы температур), позволившие получить желаемую микроструктуру стали, не склонную к зарождению и распространению водородных трещин. Поскольку уменьшение содержания углерода снижает прочность стали, металловеды предложили добавлять в нее другие металлы, к примеру, молибден, который, как показали испытания, улучшает не только прочностные свойства трубной стали, но и стойкость к опасному коррозионному разрушению. Сегодня эта разработка востребована российскими нефтегазовиками.

Научный центр качественных сталей ЦНИИчермет им. И.П. Бардина разработал новый коррозионностойкий хромоникелевый сплав со сверхнизким содержанием углерода, который может использоваться в новых установках разделения хлоридов циркония и гафния на предприятиях атомного машиностроения. Для достижения сверхнизкого содержания углерода в сплаве была разработана и внедрена инновационная технология обезуглероживания стали. По разработанным техническим условиях были изготовлены опытно-промышленные партии изделий различного сортамента продукции. Коррозионные свойства сплава превосходят импортные и отечественные аналоги – это позволило приступить к созданию установок разделения хлоридов циркония и гафния из отечественных материалов.

Наша разработка мирового уровня: новый материал и новая технология производства труб для систем вторичного охлаждения атомных реакторов. Мы провели цикл НИОКР по разработке высококоррозионностойкой аустенитной стали нового поколения – для парогенераторов инновационной перспективной реакторной установки. Новая сталь обладает высокими показателями коррозионной стойкости как в потоке свинцового теплоносителя, так и в пароводяной среде высоких параметров парогенератора реакторной установки. Также она технологична при производстве из нее полуфабрикатов: трубной заготовки, проволоки и длинномерных труб.

Для парогенератора реактора потребовалось производство труб длиной 32 метра с высокими требованиями по коррозионно-механическим свойствам, геометрии и качеству поверхности. Совместно с металлургическими и трубными заводами и научно-исследовательскими институтами для создания элементов теплообменного оборудования новых перспективных реакторных установок мы разработали комплексную технологию металлургического и трубного производства трубной заготовки и бесшовных сверхдлинномерных труб нового вида, аналогов которым в мировой и отечественной практике нет. Трубы сделали из новой нержавеющей стали.

Эта разработка позволяет обеспечить энергетические объекты АЭС нового поколения холоднокатаными тонкостенными теплообменными трубами длиной 32 м, у которых коррозионная стойкость на три порядка выше, по сравнению с традиционными отечественными и зарубежными изделиями. Учитывая повышенную прочность, ресурс эксплуатации таких труб возрос в 1,5-2 раза, а это уже вопросы надежности и безопасной работы.

Отмечу еще создание сталей нового поколения для магистральных трубопроводов с повышенной деформационной способностью, которые эксплуатируются в зонах активных тектонических разломов. Разработанные материалы и технологии, а также освоение отечественными компаниями производства труб с уникальными свойствами позволили реализовать проект трубопровода «Сила Сибири», обеспечили полное импортозамещение и дали возможность реализовать новые проекты в условиях зон активных тектонических разломов в сейсмической зоне 8-9 баллов.

Созданные технологии применимы при производстве труб широкого применения, их прочность возросла на 2-3 %. Массовое производство освоено на нескольких металлургических заводах – была полностью закрыта потребность для участков активных тектонических разломов газопровода. Предложенный подход по использованию труб с высокой деформационной способностью позволил на 39% сократить затраты на строительство.

Еще одна интересная разработка – технология производства горячекатаного высокопрочного износостойкого проката толщиной до 50 мм с гарантированным уровнем высокоэластичных свойств. В отечественной металлургии для изготовления высокопрочного листового проката традиционно применяется технология закалки с отпуском. При этом, как правило, высокопрочные стали обладают высоким уровнем легирования наряду с низкими показателями по хладостойкости и неудовлетворительной свариваемостью, что обеспечивает высокую надежность и ремонтопригодность изделий.

Мы также разработали материалы и технологии нового поколения для производства высокопрочных износостойких сталей по технологии контролируемой прокатки с последующим ускоренным охлаждением, а в некоторых случаях с дополнительной термической обработкой. Это позволило снизить комплекс легирования и повысить комплекс механических свойств сталей. По разработанным технологиям Северсталь в промышленных условиях произвела листовой прокат толщиной 50 мм, при этом полученный материал обладает высоким уровнем прочности, пластичности и хладостойкости. Новый вид продукции позволяет снизить зависимость от импортных материалов при изготовлении тяжелонагруженных конструкций горнодобывающей техники.

С одним из наших стратегических партнеров – ММК – реализуем ряд ключевых проектов, значимых для российской металлургии и промышленности в целом. Разрабатываем новую высокоэффективную технологию производства проката экономнолегированных трубных сталей. Они имеют высокую стойкость к локальной коррозии и увеличенные показатели технологических и служебных свойств. Этот металл необходим для обеспечения систем нефтегазодобычи Западной Сибири и Крайнего Севера высококачественной металлопродукцией. Кроме того, для ММК наш Институт разрабатывает коррозионностойкие покрытия для защиты холоднокатаного стального проката и технологии производства проката из стали, стойкой к сероводородному растрескиванию.

В мае мы принимали в Институте делегацию ММК во главе с генеральным директором Павлом Шиляевым, обсуждали развитие сотрудничества и вопросы реализации ключевых проектов технологического направления. Среди рассмотренных тем – разработка различных марок сталей и новых технологий производства толстолистового и полосового проката. В таком активном взаимодействии с металлургическими комбинатами работаем на постоянной основе: сегодня многие наши сотрудники в командировках на предприятиях, решают производственные задачи.

- Есть ли среди современных прорывных российских металлургических открытий такие, которые связаны с зеленой металлургией?

Отмечу комплексные работы ученых ЦНИИчермет им. И.П. Бардина по изучению физики процессов взаимодействия водорода с металлами: мы определили механизмы водородного охрупчивания, водородной коррозии металла, флокенобразования (флокены - внутренние трещины, дефекты) и замедленного разрушения.

Ученые Института также изучили поведение водорода в металлургических агрегатах и разработали технологии рафинирования стали от водорода. Мы исследовали процессы восстановления окислов водородом создали ряд сталей. Среди них – стали, стойкие к водородному растрескиванию, замедленному разрушению, водородной коррозии, с низкой проницаемостью для водорода. Кроме того, разработали криогенные стали для работы при температурах жидкого водорода.

- Какие новые направления осваивает ЦНИИчермет им. И.П. Бардина?

Продолжаем развивать отечественный инжиниринг: для этого открыли в Орске «Уральское отделение – Конструкторское бюро металлургического оборудования» ЦНИИчермет им. И.П. Бардина, в котором собрано три десятка высокопрофессиональных конструкторов. Почти все они выходцы с Южно-Уральского машиностроительного завода и Уралмаша, имеют большой опыт по созданию оборудования для металлургического производства. Их компетенции позволяют решать широкий круг задач по разработке инжиниринга металлургического оборудования, его сопровождению, монтажу и пуску в эксплуатацию. Большая часть конструкторов работает в Орске и Екатеринбурге, но есть сотрудники и в Новокузнецке, Липецке и Магнитогорске.

Среди заказчиков – ММК, Механоремонтный комплекс, ЕВРАЗ ЗСМК, Ашинский металлургический завод, Уральская Сталь, Волжский трубный завод, НЛМК и др. В прошлом году успешно реализовали проекты по разработке конструкторской документации и поставке комплектного оборудования для ряда ключевых металлургических комбинатов, а также развиваем экспортное направление.

Кроме того, сегодня мы активно занимаемся реинжинирингом металлургических проектов, которые остались незавершенными из-за ухода с российского рынка известных международных групп компаний - производителей оборудования для металлургии, поставщиков оборудования и установок для металлообрабатывающей промышленности.

- Вопрос о молодых кадрах. Можете ли Вы сказать, что интерес к металлургии у молодежи в последнее время увеличился или остался на прежнем уровне, или, наоборот, сократился? Расскажите о ваших молодых ученых и их разработках.

Российская черная металлургия развивается – ее разработки востребованы в различных отраслях промышленности, поэтому и молодежь выбирает это направление. При этом, конечно, важно, как предприятия работают с молодыми кадрами, какие условия создают, какими научными проектами предлагают заниматься.

В ЦНИИчермет им. И.П. Бардина за последние полтора года пришло тридцать молодых ученых. Они работают над интересными перспективными проектами, осваивают сложное оборудование, получают опыт во взаимодействии с коллегами - уже состоявшимися учеными. Практически в каждом научном центре Института есть научные металлургические школы: Г.А. Филиппова (конструкционные стали и сплавы), им. Н.П. Лякишева (ферроматериалы, сырьевая часть металлургии), им. Г.В. Курдюмова (фундаментальные исследования) и др. Возобновил работу Совет молодых ученых, открыта научно-техническая библиотека с уникальным фондом профильной литературы, есть у нас и спортивные команды, принимающие участие в международных соревнованиях. Что касается зарплаты: на уровне средней в Москве.

Наш Институт ежегодно участвует в международных выставках, в т.ч. в «Металл-Экспо». И каждый раз наши молодые ученые получают дипломы и гранты за свои научно-исследовательские работы. Среди последних:

- «Формирование микроструктуры и свойств низкоуглеродистой медесодержащей стали при нагреве под горячую штамповку и послесварочный отпуск при изготовлении высокопрочных фитингов без закалки»;

- «Влияние фосфора на формирование магнитно-мягких свойств при термомагнитной обработке сплавов систем Fe-Ni и Fe-Ni-Co»;

- «Исследование эксплуатационных свойств насосно-компрессорных труб различных групп прочности»;

- «Влияние характеристик среды на скорость и механизмы протекания коррозионных процессов в условиях эксплуатации нефтепромысловых трубопроводов».

Наши специалисты также стали лауреатами премии Правительства Москвы молодым ученым. Так, в номинации «Новые материалы и нанотехнологии» премия присуждена начальнику лаборатории коррозионностойких сталей и сплавов Научного центра качественных сталей ЦНИИчермет им. И.П. Бардина, к.т.н. Алексею Холодному. Жюри высоко оценило разработку и внедрение новых микро- и наноструктурированных сталей и технологии металлургического производства толстолистового проката для сероводородостойких газо- и нефтепроводных труб.

В рамках этого исследования были разработаны металловедческие и технологические принципы формирования уникального комплекса физико-механических и коррозионных свойств низколегированных трубных сталей путем целевого контроля состояния их микро- и наноструктуры за счет оптимальной концентрации элементов (С, S, P, Mn, Cr, Ni, Cu, Mo и др.) и управления структурно-фазовыми превращениями и дисперсионным упрочнением карбонитридами (Nb и V) при высокотемпературной деформации, ускоренном охлаждении и термической обработке. Также были созданы новые сероводородо- и хладостойкие (до -60°С) стали различной прочности (до 760 МПа) и освоено передовое металлургическое производство толстолистового проката для сварных газонефтепроводных труб.

Оригинальность предложенных решений – в установлении эффективных способов целевого формирования структуры и центральной сегрегации проката на микро- и наноуровнях. Это позволяет обеспечить уникальный комплекс трудносочетаемых свойств: прочности, хладостойкости и сопротивляемости коррозионному растрескиванию.

Проведенная работа будет востребована промышленными предприятиями, которым необходимы технологии производства проката для изготовления сероводородостойких газонефтепроводных труб. Применение разработанных научных и технических решений может способствовать повышению качества плоского проката для сварных конструкций: морских нефтегазовых платформ, судов, мостов и строительных сооружений.