На выставке совместных разработок российских ученых и промышленных предприятий, где подводятся итоги реализации государственных и целевых программ, заказчиком которых выступает Минобрнауки России, будут представлены и достижения исследователей Южно-Уральского государственного университета.
Инженер кафедры техники и технологии производства материалов Златоустовского филиала ЮУрГУ Вадим Седухин повезет в столицу образец запорной арматуры – разновидности трубопроводной арматуры, предназначенной для перекрытия потока нефти.
Данная разработка стала попыткой решить проблему загрязнения окружающей среды и потери нефтепродуктов вследствие нарушения герметичности и поражения материала труб и запорной арматуры.
Главной инновацией инженеров ЮУрГУ стал материал, из которого изготавливается рабочая часть запорной арматуры – задвижка, а также технология его получения. Новинка позволяет изделию сопротивляться сероводородной коррозии и абразивному изнашиванию в условиях транспортировки нефти по трубопроводам.
Технология изготовления материала представляет собой процесс электрошлакового переплава – но при этом отличается от стандартной. На данный момент инженерами ЮУрГУ проведены исследования износостойкости в лаборатории коррозионной стойкости, изготовлены образцы запорной арматуры, которые проходят испытания на предприятии, занимающемся нефтедобычей.
По результатам исследований установлено, что скорость коррозии экспериментальных металлических материалов составляет 0,01–0,2 мм/год. При этом норма, принятая для изделий в добывающей промышленности, составляет 0,50 мм/год. При использовании технологии, предлагаемой инженерами ЮУрГУ, изделия получаются на 10–15% более износостойкими по сравнению с теми, что изготовлены традиционным способом. Итоги испытаний свидетельствуют о возможности применения данных материалов в условиях воздействия агрессивной среды (сероводородная коррозия) и абразивного износа.
Представители НОЦ «Аэрокосмические технологии» привезут на выставку три передовых разработки, осуществленные под руководством генерального директора научно-производственной компании «РБ-Композит» Вячеслава Шестопалова: генератор холодной плазмы, сотовый наполнитель и композитный теплоизоляционный материал «Рб-Эндокомб».
– Суть генератора холодной плазмы состоит в том, чтобы соединять друг с другом материалы, не способные соединиться другим способом. Генератор представляет собой устройство, которое генерирует поток холодной плазмы – высокоионизированного газа, имеющего в составе положительно и отрицательно заряженные частицы, которые обладают высокой степенью энергии. Именно поэтому они становятся оптически видимыми – и мы можем наблюдать поток светло-голубого цвета. Напряжение в генераторе (около 60 000 вольт) порождает высокий уровень ионизации, что обеспечивает достаточно низкую температуру потока частиц (40 градусов). Такая температура позволяет работать с большим спектром материалов. При воздействии на материал, например пластик, потоком холодной плазмы образуются свободные радикалы с открытой электронной связью, то есть происходит разрыв молекулярных связей материала. Это позволяет двум материалам вступить в химический контакт и «сцепиться» друг с другом. Аналог холодной плазмы – химическое травление, процесс дорогостоящий, поэтому на сегодняшний день Швейцария, Германия и Китай активно занимаются применением холодной плазмы в промышленности. Наше преимущество в том, что зарубежное оборудование стоит около 250 000 евро, в то время как наше устройство – не более 1000 долларов, – объясняет Вячеслав Юрьевич.
Вторая инновационная разработка инженеров – сотовый наполнитель из стекловолокна. Это конструкционный материал, который состоит из ячеистых структур, похожих на пчелиные соты, очень прочный, но, в то же время, сравнительно легкий. И дорогой. Поэтому используется он в России только в большой авиации и космосе – например, в качестве конструкционного материала для изготовления крупнофюзеляжных самолетов.
Инженерам под руководством Вячеслава Шестопалова удалось добиться почти вдвое более высокой прочности материала: 140 кг/см2 против примерно 80кг/см2 у существующих аналогов. При этом себестоимость изготовления сотового наполнителя получается на 40% дешевле, чем у конкурентов из Томска и Всероссийского института авиационных материалов. На сегодняшний день активно ведутся переговоры с Авиационным комплексом имени Ильюшина о том, чтобы использовать сотовый наполнитель для полов самолетов АН-124, ИЛ-76. Также из этого материала можно делать полы для прицепов, что позволит снизить вес прицепа до четырех-шести тонн. Следовательно, грузовик сможет вместить дополнительно на восемь тонн больше полезной нагрузки.
Третья разработка НОЦ «Аэрокосмические технологии» – композитный теплоизоляционный материал «Рб-Эндокомб». Это основной конструкционный материал для изготовления корпусных деталей гиперзвуковых летательных аппаратов. «Рб-Эндокомб» представляет собой сотовый наполнитель, соты которого заполнены компаундом – специальным связующим на неорганической основе, имеющим эндотермические свойства и выполняющим роль «химического холодильника», то есть, поглощающим теплоту, которая выделяется во время реакции. Данный состав – инновация инженеров ЮУрГУ. В качестве примера использования «Рб-Эндокомба» можно привести изготовление облицовки гиперзвукового летательного аппарата. Поскольку «Рб-Эндокомб» является композитом, активация его химических компонентов будет происходить в зависимости от температуры облицовки аппарата. Когда в процессе набора гиперзвуковой скорости облицовка разогреется до 300 градусов, сработает первый химический компонент, поглощающий тепло. Следующий начнет работать при 600–800, а последний «активируется» при температуре выше 1000 градусов. Несмотря на относительно небольшую толщину теплоизоляционного слоя, «Рб-Эндокомб» обеспечивает высокую степень теплозащиты, что является значительным преимуществом этого материала. Кроме того, он обладает радиопрозрачными свойствами во всем диапазоне.
Подробнее о выставке можно узнать на официальном сайте «ВУЗПРОМЭКСПО» http://vuzpromexpo.ru.