Ученые Государственного научного центра РФ АО «НПО «ЦНИИТМАШ» (входит в машиностроительный дивизион Росатома – Атомэнергомаш) и специалисты ОАО «Тяжпрессмаш» разработали комплексную технологию получения труб большого диаметра из стали 16ГС для оборудования АЭС, способную увеличить производительность труда, уменьшить расход металла и повысить физико-механические свойства металла труб.
Бесшовные стальные трубы большого диаметра из сталей конструкционных марок широко используются в энергоблоках АЭС и ТЭС для прямых и гнутых участков трубопроводов, эксплуатируемых при температуре среды 450-645°C и давлении 4,0-7,0 МПа. Они относятся к категории изделий с повышенными требованиями по классу безопасности, что гарантирует их целостность от разрушений при эксплуатации. Такие трубы, изготавливаясь по традиционной технологии с использованием стационарно-литых слитков, подвергаются сложным кузнечным операциям, что требует высоких трудозатрат при низком коэффициенте использования металла.
Учитывая современные тенденции развития мировой и отечественной энергетики, связанные с интенсификацией рабочих параметров энергоблоков, возникает необходимость в существенном повышении физико-механических свойств металла различных элементов оборудования АЭС, в том числе, труб для изготовления паропроводов.
Для решения этой задачи в 2019 году специалисты ЦНИИТМАШ и ОАО «Тяжпрессмаш» разработали комплексную технологию получения труб большого диаметра (500-1000 мм) из стали 16ГС для оборудования АЭС, объединяющую два высокотехнологичных процесса. Первый – отливка полого толстостенного слитка во вращающейся форме под интенсивным воздействием центробежных сил, повышающих плотность металла, а второй – пластическая деформация толстостенной полой центробежно-литой заготовки путем радиального обжатия на четырехбойковом ковочном блоке.
Толстостенный полый слиток отливали на центробежной машине РМЦ 1000 конструкции ЦНИИТМАШ и ОАО «Тяжпрессмаш». Эта машина позволяет получать заготовки диаметром до 1000 мм, длиной до 3000 мм с толщиной стенки до 250 мм и массой до 6 т. Технологический процесс отливки осуществлялся по типовому регламенту ТТП 01-2019, в создании и согласовании которого принял участие ЦНИИТМАШ. Пластическая деформация заготовки осуществлялась с малой степенью укова (1,5-1,7), позволяющей обеспечить уровень механических свойств металла, превышающий в 2-3 раза требования профильных ТУ. Отводы из этих труб, изготовленные специалистами АО «АТМ», по своим физико-механическим свойствам полностью соответствуют требованиям ТУ.
В основу новой технологии легла освоенная в 1980 году специалистами ЦНИИТМАШ и ООО «Завод «Буммаш» технология производства центробежно-литых труб большого диаметра из стали 15Х1М1Ф. Эти трубы используются более чем на 40 энергоблоках ТЭС мощностью 200-300 МВт и на 10 энергоблоках мощностью 800 МВт. Для изготовления заготовок по этой технологии была использована уникальная по техническим параметрам центробежная машина конструкции ЦНИИТМАШ и ООО «Завода «Буммаш». Она обеспечивает повышенную плотность металла и чистоту от неметаллических включений при изготовлении заготовок диаметром до 1500 мм, длиной до 8500 мм и массой до 50 т. Согласно результатам испытаний, трубы из стали 15Х1М1Ф, отлитые на этой машине, по своим физико-механическим свойствам и эксплуатационной стойкости не уступают горячедеформированным, а по ряду прочностных и пластических свойств превосходят их.
«Разработанная технология изготовления труб большого диаметра с использованием передельных центробежно-литых труб взамен сплошных стационарно-литых слитков может с успехом применяться не только в тепловой и атомной энергетике, но и в металлургии, нефтехимии, тяжелом машиностроении и ряде других отраслей промышленности. Ее применение позволяет увеличить сроки эксплуатации паропроводов и использовать их в условиях повышенных рабочих параметров, – рассказывает ведущий эксперт ЦНИИТМАШ, один из авторов исследования Генрих Мирзоян. – Разработанная технология, по сравнению с традиционной, позволяет в 1,5-2 раза увеличить производительность труда, на 30-40% уменьшить расход металла, а также улучшить санитарно-гигиенические условия труда для работников. Но главное – повышение физико-механических свойств металла труб из центробежно-литых заготовок в 1,5-2 раза по сравнению с показателями технических условий на горячекатаные трубы».