Новые возможности производства толстолистового проката

Судостроение — стратегический сегмент промышленности, определяющий развитие системы водной транспортной логистики, энергетики, туризма, науки, государственной безопасности.

Основополагающим для развития вышеприведенных направлений является параллельное развитие инфраструктуры таких оффшорных объектов, как порты, терминалы, плавучие платформы и прочие прибрежные сооружения. Географическое расположение и климатические условия активных и перспективных районов функционирования водного транспорта и сооружений формирует ряд особых требований к стальным конструкциям по прочностным характеристикам, хладостойкости и трещиностойкости при температуре до минус 70 °С.
 

Наиболее распространённым конструкционным элементом в судостроении и оффшорных конструкциях является толстолистовой прокат. Металлургические компании десятилетиями совершенствуют технологию производства стальных продуктов, при этом XXI век ознаменован активным освоение районов Крайнего Севера и Арктики с уникальными суровыми климатическими условиями, включая территории с сейсмической активностью. Процесс реализации каждого проекта требует особого креативного подхода, что ставит перед производителями металлопроката ряд научно-исследовательских и производственных задач. 

Специалисты Инженерно-технологический центра и Центра исследовательских лабораторий Выксунского металлургического завода (АО "ВМЗ", входит в состав АО "ОМК") в условиях металлургического комплекса стан-5000 (МКС-5000) реализовали передовой опыт производства толстолистового проката для судостроения, в соответствии с требования действующих стандартов и правил Российского морского и речного регистров судоходства.

Оборудование комплекса позволяет производить листы/плиты толщиной от 8 до 150 мм, шириной от 900 до 4850 мм, с максимальной массой листа до 40 тонн. Стан оборудован автоматизированной системой управления технологическими процессами с элементами искусственного интеллекта и адаптации, которая позволяет производить партии проката фактически без получения несоответствующей продукции, что очень важно при работе с предприятиями, портфель заказов которых формируется из единичных позиций. Технологическая линия стана включает агрегаты для обработки листов и плит, а именно машины горячей и холодной правки, которые позволяют обеспечить отклонение от плоскостности менее 5 мм на 1 м на плитах толщиной до 100 мм включительно. 
 

Доминирующим технологическим процессом является термомеханическая обработка (ТМ), помимо высоких показателей работы удара (более 200 Дж) на образцах Шарпи (KCV) до минус 60 °С включительно, данный процесс обеспечивает качество поверхности, не требующей дополнительных затрат на доработку. Разработанные композиции химического состава позволяют обеспечить предел текучести проката более 440 Н/мм2 при значении углеродного эквивалента менее 0,33 – гарантия высоких показателей свариваемости.
 

В 2020 году специалисты АО "ВМЗ", под сопровождением инспекторов Российского морского регистра судоходства, выполнили программу квалификационных испытаний, в рамках которой было получено Свидетельство о признании производителя листовой судостроительной стали толщиной от 8,0 до 60,0 мм нормальной и повышенной прочности марок А, B, D, E, А32, D32, E32, А36, D36, E36, А40, D40, E40 в т.ч. с гарантией сопротивляемости слоистым разрывам с индексами "Z25" и "Z35". Результаты испытаний листов толщиной 40 мм марки стали E40Z35 по определению температуры хрупко-вязкого перехода NDT не имели признаков разрушений при температуре удара до минус 65 °С, что свидетельствует о сверхвысоком запасе хладостойкости.  Подтвержденное высокое качество продукции позволило ОМК осуществить поставку более 10000 т толстолистового проката для реализации проекта Арктик СПГ-2 и более 5000 т толстолистового проката высокой и повышенной прочности в адрес Объединенной судостроительной корпорации (ОСК).

Глубоко фундаментальный металловедческий подход был использован при разработке химического состава и технологии производства плит для буровых платформ и оффшорных конструкций толщиной до 80 мм включительно из стали марки S355 в соответствии с EN10225-1:2019. Особенностью данных плит является проведение испытаний на свариваемость с погонной энергией 0,7 кДж/мм и 5,0 кДж/мм, с последующим испытанием линии сплавления и зоны термического влияния на ударный изгиб KV при температуре минус 40 ° и определение параметров трещиностойкости CTOD полнотолщинных образцов при температуре минус 10 °. По результатам испытаний и исследований было получено заключение независимой лаборатории на соответствие плит толщиной 80 мм требованиям по свариваемости EN 10225-1:2019. Показатели смещения вершины трещины CTOD при испытании образцов сварного соединения толщиной 80 мм составили не менее 0,80 мм при норме 0,24 мм.

Немаловажным при производстве толстолистового проката является обеспечение внутренней сплошности листов и плит класса "0" в соответствии с ГОСТ 22727-88. Для обеспечения данных показателей используется непрерывнолитая заготовка с высокими требованиями по чистоте стали к вредным примесям (сера S < 0,005%, фосфор P < 0,01 %) и газам (водород H2 < 0,0002%, кислород О2 < 0,003%, азот N2 < 0,006%). Установки ультразвукового контроля позволяют проводить инспекцию плит толщиной до 170 мм в соответствии с требованиями методик отечественных и международных стандартов.

На базе промышленной площадки МКС-5000 функционирует собственная аккредитованная лаборатория для проведения всего комплекса технологических и механических испытаний металлопроката, поступающего со стана. Оборудование испытательных машин роботизированной техникой позволяет непрерывно проводить испытания и формировать протоколы результатов без участия человека, что обеспечивает ритмичность процессов аттестации проката и отгрузки готовой продукции.

Бережное отношение к ресурсам стоит в основе проектирования новых видов металлопродукции, а достижение требуемых технических и эксплуатационных характеристик обеспечивается за счет высокотехнологичного процесса, что в результате позволяет в значительной мере экономить дорогостоящие легирующие компоненты.

Объединенная металлургическая компания создает новый стиль металлургии на базе синергии современных достижений науки в области металловедения, металлофизики, машиностроения и цифровых технологий, что обеспечивает непрерывное совершенствование и стремительное развитие компании. 

 

Фото: ОМК