Резюме проекта, выполняемого в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на
Тема: «Разработка сталей нового типа, в том числе легированных азотом, применительно к условиям Арктики для использования при добыче, хранении и транспортировке газа и нефти».
Резюме проекта, выполняемого
в рамках ФЦП
«Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на
по этапу № 3
Номер Соглашения о предоставлении субсидии: № 14.575.21.0071.
Тема: «Разработка сталей нового типа, в том числе легированных азотом, применительно к условиям Арктики для использования при добыче, хранении и транспортировке газа и нефти».
Приоритетное направление: Индустрия наносистем.
Критическая технология: Технологии получения и обработки функциональных наноматериалов.
Период выполнения: 01.08.2014 г. — 31.12.2016 г.
Плановое финансирование проекта: 19.92 млн. руб.
Бюджетные средства 15,82 млн. руб.,
Внебюджетные средства 4,1 млн. руб.
Получатель: Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС».
Индустриальный партнер: Научно-технический центр «Технологии специальной металлургии».
Ключевые слова: хладостойкие и криогенные стали, легирование азотом, физические и механические свойства, коррозионная стойкость, термическая и термомеханическая стабильность, технологии.
1. Цель проекта
Поиск и разработка новых материалов применительно к сложным климатическим условиям необходимы для более эффективного решения проблемы освоения арктического шельфа. Повышение надежности конструкций и работоспособности оборудования, применяемых при добыче и транспортировке нефти и газа в северных и сейсмически активных восточных регионах, связаны в первую очередь с решением задач по созданию хорошо свариваемых конструкционных материалов с повышенной прочностью, хладостойкостью, сопротивлением хрупким и вязким разрушениям, высокой коррозионной стойкостью.
Актуальность и новизна темы ПНИ обусловлена необходимостью создания сталей нового типа с более широким набором гарантированных повышенных потребительских свойств, экономичных и по возможности доступных к освоению в ближайшей или среднесрочной перспективе.
Конкретная цель проекта — разработка легированных азотом сталей, отличающихся уникальным комплексом свойств: высокой прочностью и пластичностью (σв=
2. Основные результаты проекта
Теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены основные предложенные принципы выбора базового легирования, включая азот, структурного состояния, режимов термической и термомеханической обработок азотистых сталей, обеспечивающих получение плотного слитка и заданного комплекса специальных и механических свойств.
На основании термодинамических расчетов построены уточненные фазовые диаграммы сплавов систем Fe-Cr-Mn-Ni-Cu-Al-N-C. Определены температурные области существования возможных фаз в сплавах конкретных представительных составов экспериментальных сталей. Для выплавленных образцов экспериментальных сталей разработаны режимы термической и деформационных обработок, включая ВТМО.
Проведены экспериментальные исследования физических и механических свойств экспериментальных образцов новых сталей в широком диапазоне температур и условий нагружения, а также изучено структурное и фазовое состояние этих сплавов после различных обработок, их взаимосвязь со свойствами. Экспериментально доказано, что выбранные для исследования составы экспериментальных сталей достаточно полно отражают область перспективных составов разрабатываемых азотистых сталей.
Созданы с использованием современных источников новые базы данных о растворимости азота и нитрида титана в бинарных, тройных и многокомпонентных расплавах на основе железа, на основе которых получен набор взаимосогласованных параметров взаимодействия азота и титана, что существенно повышает точность расчетов растворимости азота. По разработанной лабораторной технологической инструкции получения экспериментальных образцов сталей нового типа, легированных азотом проведены экспериментальные плавки, опробованы различные режимы обработки расплава и режимы термодеформационной обработки новых сталей.
Разработанные новые экономнолегированные сплавы трех составов после горячей прокатки и закалки показали требуемые уровни прочности и пластичности при растяжении при 20 °С и 100 °С, ударной вязкости при минус 100 °С и подтвердили стабильность аустенита при холодной деформации вплоть до 25 %. Разработанные экспериментальные сплавы не подвержены образованию питтингов в морской воде и в растворе хлорида железа (III) и более стойки к общей коррозии в морской воде, в том числе при кавитационном воздействии на поверхность, чем стали типа Х18Н9. Скорость общей коррозии в морской воде новых экспериментальных сплавов менее 0,01 мм/год. Результаты этапа соответствуют требованиям проекта и уровню мировых разработок в данной области.
3. Охраноспособные результаты интеллектуальной деятельности (РИД)
Изобретение, уведомление ФИПС № 2015121315 от 04.06.2015 «Конструкционная криогенная аустенитная высокопрочная коррозионностойкая, в том числе биоактивных средах, свариваемая сталь и способ ее обработки», РФ.
4. Назначение и область применения результатов проекта
Целью проекта является разработка легированных азотом сталей, отличающихся уникальным комплексом свойств: высокой прочностью и пластичностью (σв=
5. Эффекты от внедрения результатов
Применение создаваемых сталей позволит увеличить срок службы и надежность эксплуатации сооружений и конструкций, уменьшить их материалоемкость, повысить экономичность.
6. Формы и объемы коммерциализации результатов
Результаты, полученные на данном этапе выполнения проекта, имеют теоретический характер. По результатам всего проекта запланировано 2 патентные заявки.
7. Наличие соисполнителей
Соисполнители по проекту отсутствуют.
Получатель Субсидии:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС» (НИТУ «МИСиС»)
Проректор по науке и инновациям
М. Р. Филонов
Руководитель работ по проекту, главный научный сотрудник
Л. М. Капуткина
