Сталь Ушков
Начальник научно-производственного комплекса (НПК) «Легкие и цветные сплавы»

Атомная подводная лодка 661 проекта из титановых сплавов – абсолютный рекордсмен скорости подводного хода

    Вот уже 40 лет в ЦНИИ КМ «Прометей» действует специализированное подразделение – научно-производственный комплекс, объединяющий высококвалифицированных специалистов по разработке сплавов на основе титана и алюминия, технологиям их обработки и сварки, определению работоспособности и надежности титановых и алюминиевых конструкций. И сегодня можно утверждать, что в этой области мы занимаем лидирующие позиции.
    Наше подразделение развивалось в период форсированного строительства Военно-Морского Флота СССР (1958 – 1978 гг.). Для достижения специальных требований тактико-технических показателей кораблей новых поколений возникла необходимость в коррозионностойких конструкционных материалах с высокой удельной прочностью (отношение прочности к плотности) и сплавах со специальными свойствами, поскольку сплавы на основе железа во многом не удовлетворяли этим требованиям. Специалистами НПК были созданы высокопрочные свариваемые титановые сплавы для корпусов подводных лодок, обитаемых и необитаемых глубоководных аппаратов, насосов и бортовых трубопроводов, сплавы для подводных крыльев, гребных винтов, валопроводов, систем водозабора быстроходных судов. По мере расширения сферы использования титана в судостроении росло число вновь разрабатываемых сплавов, таких как сплавы с эффектом памяти формы, вибропоглощающие (демпфирующие), сплавы средней прочности для судового бортового оборудования, теплообменников, пожарных насосов и т.п.
    Приобретенный специалистами НПК при выполнении военных заказов опыт нашел применение и в гражданских сферах. Нами выполнены заказы по изготовлению из сплавов титана отбельных башен для технологического процесса выработки целлюлозы в Финляндии, крыльевых устройств для пассажирских скоростных судов для греческого заказчика, трубных систем теплообменных аппаратов Ленинградской и Кольской АЭС, конденсаторов бензина для нефтехимических заводов и др.

Крыльевые устройства из титанового сплава скоростного судна

    Традиционный рынок сбыта титана – для оборонного комплекса – постепенно сокращается, но одновременно появляются новые области его использования. Речь идет о формировании чрезвычайно емкой сферы применения титана – техники для освоения морских месторождений. Это прежде всего добыча железомарганцевых конкрекций – пород, залегающих на глубине 4000 – 6000 м, а также морская нефтегазодобыча. Для разведки и эксплуатации морских месторождений необходимо сложное и дорогостоящее оборудование: глубоководные аппараты, подводные тракторы, плавучие и стационарные платформы, трубопроводы. Другими не менее перспективными сферами использования титана и его сплавов являются оборудование для геотермальных источников энергии, контейнеры для радиоактивных отходов, захоронение которых осуществляется в солевых выработках. Учеными НПК найдены технические и технологические решения, которые могут стать основой для реализации конкретных инженерных проектов применения титана и его сплавов во всех вышеперечисленных областях.
    По отечественным и зарубежным прогнозам, высокопрочные алюминиевые сплавы остаются основным конструкционным материалом для скоростных морских и речных судов, летательных аппаратов. Все большее применение они находят в качестве корпусных материалов при строительстве железнодорожных вагонов и локомотивов, грузовых и легковых автомобилей, в изделиях криогенной техники.

Корабельный винт из титанового сплава

    Для кораблей и судов с динамическими принципами поддержания в НПК созданы термически стабильные сплавы системы Al-Mg. К ним относятся сплавы 1561 с пределом текучести 180 – 210 МПа, 1561Н с пределом текучести 230 – 250 МПа, 1575 с пределом текучести около 300 МПа, обладающие хорошей свариваемостью. Сварные соединения системы Al-Mg обладают высокими прочностью (не менее 0,9 прочности основного металла) и коррозионной стойкостью в пресной и морской воде.
    Для высоконагруженных конструкций судов с динамическими принципами поддержания и других аналогичных конструкций и изделий учеными и инженерами НПК разработаны термически упрочняемые свариваемые сплавы системы Al-Zn-Mg (марок 1985, 1980) с пределом текучести 280 – 350 МПа.

Отбельные башни из титанового сплава для целлюлозного комбината в Финляндии

    Из созданных НПК сплавов и по нашим технологиям налажен промышленный выпуск широкого сортамента прогрессивных видов полуфабрикатов, листов, плит, профилей, прутков, труб, панелей. Особое место занимают разработка технологии производства и промышленное освоение сортамента (более 30 типоразмеров) цельнопрессованных панелей судостроительного назначения (толщина полотна – от 3 до 16 мм, ширина – от 800 до 2000 мм, длина – до 9000 мм при высоте ребер до 80 мм). Это позволяет в 2,5 – 3 раза повысить производительность сборочно-сварочных работ за счет уменьшения объема сварки и исключения процесса правки конструкции, уменьшить массу корпусов кораблей, повысить их несущую способность и надежность.
    Созданные для сварки высокопрочных алюминиевых сплавов материалы (присадочная проволока марок Св1561, Св1577ч, Св1577пч) не только обеспечивают получение качественных сварных соединений с гарантированной прочностью 350 – 500 МПа, но и позволяют существенно повысить вязкость и пластичность металла шва, а следовательно, работоспособность и надежность сварных соединений и конструкции в целом.
    Разработанные НПК новые высокопрочные алюминиевые сплавы и технологические процессы получения из них полуфабрикатов, а также технологии сварки способствовали созданию отечественного быстроходного флота. Так, из сплава 1561 построены все суда на подводных крыльях: «Стрела», «Колхида», «Комета», «Вихрь», «Тайфун» (морские), «Беларусь», «Спутник», «Буревестник», «Восход» (речные) – всего около 400 судов. 150 из них поставлены за рубеж. Все суда успешно эксплуатируются в течение более 30 лет, в том числе в Греции, Англии и других странах.