Этой весной на Магнитогорском металлургическом комбинате (ММК) была освоена технология производства горячекатаного проката из криогенной стали MAGSTRONG CRYO. Это высокопрочная и износостойкая конструкционная сталь, которая имеет высокий показатель ударной вязкости при температуре жидкого азота, составляющей –196 °С, чем мы рассказывали в Telegram-канале ПРОметалл.
В процессе специалистам ММК удалось разработать уникальные режимы изготовления этого вида стали, которые позволяют обеспечивать все необходимые характеристики даже в диапазоне толщины проката от 4 до 7 мм.
В результате компания приступила к выпуску двух новых видов проката от 4 до 50 мм — MAGSTRONG CRYO 480 с пределом текучести от 480МПа и MAGSTRONG CRYO 580 с более выраженными прочностными свойствами и пределом текучести от 580МПа.
Таким образом, за последние 10 лет на российском рынке появился уже третий производитель продукции из криогенной стали, которая до этого поступала только из-за рубежа.
Что такое криосталь
Криогенная сталь была разработана специально для использования при экстремально низких температурах, как раз до –196 °С. Примерно такие температуры являются нормальными при хранении и транспортировке всякого рода сжиженных газов, в том числе природного. В отличие от криостали, обычный металл при столь низких температурах теряет способность деформироваться, что приводит к его разрушению.
Одним из основных свойств криостали является высокая чистота от таких вредных примесей, как фосфор, сера, кислород и азот, поскольку именно они становятся очагами хрупкого разрушения. Также сталь обладает т.н. гранецентрированной кубической кристаллической решёткой, которая и обеспечивает высокую пластичность и ударную вязкость при низких температурах. И, наконец, для этой стали характерна стабильная аустенитная структура, которая достигается за счёт использования никеля, марганца и хрома.
Существует насколько групп криогенных сталей. В частности, аустенитные хромоникелевые, которые сохраняют высокую ударную вязкость и прочностные характеристики при температурах до −196 ˚С. Их используют для изготовления криогенных сосудов, трубопроводов, арматуры и элементов систем хранения и транспортировки сжиженных газов.
Кроме того, высоконикелевые аустенитные сплавы, которые содержат более 20% никеля. Они отличаются стабильностью аустенитной структуры во всём диапазоне рабочих температур. Есть также их более экономичная альтернатива — аустенитные стали, легированные марганцем. Они предназначены для менее агрессивных криогенных сред.
Наряду с этим существуют и сложнолегированные аустенитные стали повышенной прочности. Их используют для штампосварных изделий и толстостенных крупногабаритных ёмкостей. И, наконец, есть низкоуглеродистые никелевые стали с низким порогом хладноломкости. Из них изготавливают сварные конструкции, работающие при температурах до −196 ˚С.
Разумеется, главной сферой применения криогенных сталей является нефтегазовая отрасль — трубопроводы, клапаны и другое оборудование для транспортировки сжиженных газов. Из них делают также криогенную технику — ёмкости, сосуды Дьюара и т.п.
Кроме того, криостали используют в авиационно-космической промышленности для производства деталей космических кораблей, силовых элементов конструкций, работающих в условиях высоких динамических нагрузок и низких температур стратосферы и космоса. Ещё одной важной сферой является судостроение. В РФ из них изготавливают корпусные конструкции судов ледового плавания и элементы, контактирующие со сверххолодным грузом.
«Северсталь»
Первой российской компанией, которая ответила на вызов необходимости импортозамещения конструкционных материалов для газовой сферы, стала «Северсталь». В 2016 г. она в кратчайшие сроки освоила выпуск криогенной стали марок А553 тип 1 по стандарту ASTM и X7Ni9 по стандарту EN 10028-4, полностью соответствующих современным рыночным стандартам.
Специалисты компании разработали низкоуглеродистую сталь с содержанием никеля 9%, которая обладает высокой хладостойкостью при температурах до –196 ˚С, а наряду с этим сохраняет пластичность и прочностные характеристики. Этого удалось добиться путём подбора оптимальной композиции химических элементов, достижения высокой чистоты стали от примесей — ультранизкого содержания серы и фосфора, а также выбора оптимального режима термической обработки.
В результате стратегически важная отрасль получила первый отечественный инновационный продукт. Уже в 2018 г. «Северсталь» поставила более 700 т криогенной стали для строительства среднетоннажного СПГ-завода «Газпрома» в Ленинградской области.
«Уральская сталь»
Вторым пассионарием, пошедшим по этому пути, стал металлургический комбинат «Уральская сталь». К декабрю 2020 г. он, совместно с НПО «ЦНИИТМАШ», разработал два вида экономнолегированной криогенной стали — ОН6 и ОН6ДМБ. Толстолистовой прокат 12–20 мм из стали первой марки предназначен для изготовления криогенных аппаратов и резервуаров, эксплуатируемых при температурах до −170 ˚С, а прокат толщиной 12–50 мм из стали второй марки – для температур до −196 ˚С.
При этом специалисты «Уральской стали» проделали значительную научно-исследовательскую работу по созданию системы легирования и совершенствованию технологии производства проката из экономнолегированной криостали. Также, конечно, было изучено и качество опытно-промышленной партии проката классов прочности 450 и 650.
«Объёмы использования СПГ в разных отраслях промышленности растут. Вместе с этим возрастает и актуальность разработки конструкционных материалов для изготовления криогенных аппаратов и резервуаров, эксплуатируемых при температуре кипения природного газа –167 ˚С», – подчёркивал тогда бывший управляющий директор «Уральской стали» Ильдар Искаков. С тех пор актуальность этих слов только возросла. Равно как и актуальность появления новых отечественных криостальных продуктов.
Больше лёгкого чтива для тяжёлых будней ищите на нашем сайте и в Telegram-канале.