Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка новых аустенитных нержавеющих конструкционных сталей, в том числе упрочненной дисперсными наночастицами, для работы при низких температурах в морской воде.

Докладчик: Беляков Андрей Николаевич

Должность: ведущий научный сотрудник, ведущий научный сотрудник

Цель проекта:
1) Задачи, на решение которых направлен реализуемый проект: • Разработка новых азотосодержащих аустенитных сталей. • Разработка режимов их термомеханической обработки. • Определение комплекса механических и коррозионных свойств разработанного материала после термомеханической обработки. • Изготовление демонстрационных сваренных листов и определение относительной прочности сварного соединения. 2) Цель реализуемого проекта: Разработка азотосодержащих аустенитных нержавеющих сталей нового типа и технологий их термомеханической обработки для применения в сооружениях и конструкциях различного назначения в арктических условиях вплоть до температур минус 100°С.

Основные планируемые результаты проекта:
1) В рамках проекта будут получены две аустенитные нержавеющие конструкционные стали, которые можно будет использовать в качестве криогенных материалов.
2) Основные характеристики разрабатываемых сталей: предел прочности не ниже 800МПа, удлинение не менее 25%, ударная вязкостью при температуре минус 100°С >1,5 МДж/м2.
3) В рамках проекта планируется создать две стали, чтобы оценить применимость двух типов микроструктурного дизайна: гомогенная аустенитная сталь на основе твердого раствора и сталь матричного типа – аустенитная матрица, содержащая дисперсные частицы.
4) В отличие от существующих сталей климатического холода и криогенной техники, таких как 12ХН3А, 20Х13, 18Х2Н4МА, 12Х18Н10Т, 08Х15Н24В4ТР, 04Х21Н16АГ8М2ФД, разрабатываемые стали будут отличаться улучшенным комплексом механических свойств, а именно сочетанием высокой прочности и ударной вязкости при низких температурах вплоть до минус 100°С, и более экономным легированием, что обеспечивает более низкую себестоимость данных сталей по сравнению со сталями и сплавами с содержанием никеля более 15%.
5) Для достижения заявленных результатов химический состав сталей будет установлен после моделирования равновесного фазового состава стали с использованием программы Thermocalc. Кроме того будет проведен анализ современных тенденций по способам обработки аустенитных нержавеющих конструкционных сталей с целью получения запланированных свойств.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
) По результатам ПНИ будет разработан проект технического задания на про-ведение ОТР по теме: «Разработка технологии производства новых азотосодержащих хладостойких аустенитных нержавеющих сталей» с целью дальнейшего использования указанной технологии в сталеплавильном производстве. Реализация разработанной технологии производства новых азотосодержащих аустенитных нержавеющих сталей позволит расширить спектр выпускаемой продукции за счет производства новых стальных полуфабрикатов, отличающихся улучшенными характеристиками ударной вязкости при пониженных температурах и коррозионной стойкости в морской воде.
2) Одним из потенциальных потребителей результатов ПНИ является индустриальный партнер настоящего проекта ООО "Вентрейд".
Полученные результаты могут быть также интересны предприятиям, связанным с производством специальных сталей, как например ОАО «Металлургический завод «Электросталь», ОАО «Мечел» – крупнейший производитель коррозионностойкой стали в России, ОАО «Металлургический завод «Электросталь, ВМК «Красный октябрь», Златоустовский МЗ, ЧМК «Северсталь», и др. Кроме того, определенный интерес в производстве новых конструкционных сталей и сплавов имеют компании занятые поиском, добычей и транспортировкой углеводородного сырья, крупнейшими из которых в России являются ОАО «Газпром», ОАО «Роснефть» и ОАО «Лукойл». Развитие этих компаний непосредственно связано с разработкой новых месторождений, находящихся на арктическом шельфе. Именно эти компании и будут в конечном итоге основными потребителями полуфабрикатов новых сталей разработка которых является целью настоящего проекта.
3) Востребованность такой продукции на отечественном рынке в первую оче-редь обусловлена необходимостью освоения нефтегазовых месторождений на арктическом шельфе, что накладывает определенные требования к механическим свойствам (сочетание повышенной прочности и ударной вязкости при низких температурах) и коррозионной стойкости (стойкость в морской среде) материалов, используемых в конструкциях и сооружениях по добыче и транспортировке газа и нефти. Разрабатываемые стали и способы их обработки могут быть использованы также для производства полуфабрикатов для изготовления элементов конструкций различного назначения, включая объекты инфраструктуры, транспорт и судостроение, рассчитанные для применения в условиях крайнего севера. Кроме того, полученные результаты по влиянию химического состава и режимов термомеханической обработки на структуру и свойства новых азотосодержащих аустенитных коррозионно-стойких сталей представляют самостоятельный научный интерес, и будут использованы как при последующей разработке новых сталей, отличающихся повышенной ударной вязкостью и коррозионной стойкостью, так и в образовательном процессе подготовки бакалавров и магистров по материаловедческим специальностям.

Текущие результаты проекта:
• Выполнен аналитический обзор, содержащий анализ состояния проблемы и описание актуальности выбранного направления исследования.
• Проведены патентные исследования в соответствии с ГОСТ Р15.011-96.
• Разработаны и исследованы варианты возможных решений задач и выбран оптимальный вариант решения задачи.
• Выполнено обоснование и разработка методов получения нового поколения сталей, легированных азотом.
• Выполнен анализ современных тенденций в исследованиях и разработках высокопрочных азотосодержащих аустенитных коррозионно-стойких сталей с высокой ударной вязкостью при низких температурах, с оценкой возможности использования таких сталей в качестве конструкционных материалов в условиях крайнего севера.
• Выполнено обоснование требований к химическому, фазовому составам, структурному состоянию, типу, количеству, размеру и морфологии выделений избыточных фаз, обеспечивающих наиболее высокий и стабильный комплекс свойств разрабатываемых сталей.
• Выполнено моделирование равновесного фазового состава эксперимен-тальных образцов сталей нового типа, легированных азотом.
• Разработаны программы и методики исследовательских испытаний экспериментальных образцов сталей нового типа, легированных азотом до и после термомеханической обработки.