Проект реализуется в рамках программы "ПРИОРИТЕТ 2030".
Предлагаемый к реализации проект направлен на разработку новых конструкционных коррозионностойких материалов на никелевой основе, отличительной чертой которых является низкое содержание неметаллических примесей (в частности углерода, кремния, серы и фосфора) и повышенная фазовая стабильность матрицы. Главной особенностью разрабатываемых сплавов должна являться повышенная стойкость к процессам МКК (межкристаллитной коррозии) и МКРН (межкристаллитного растрескивания под напряжением), что позволяет обеспечить высокую коррозионную стойкость материалов данного класса в различных агрессивных средах, в том числе при высоких температурах. Полученный результат будет достигнут за счёт комплексного анализа свойств существующих зарубежных передовых разработок в области изготовления никелевых сплавов и применения принципиально нового подхода к выбору состава материала, позволяющему снизить их стоимость и сократить временные затраты.
В рамках осуществления настоящего Проекта запланирован разноплановый подход по реализации заявляемых целей и достижению требуемых результатов. С одной стороны, перспективные составы новых сплавов будут выбраны за счёт проведения комплексных исследований уже существующих низкоуглеродистых никелевых сплавов в различных высокотемпературных средах. С другой стороны, при выборе перспективных композиций будут учтены результаты модельных расчётов на основе методологии CALPHAD, выполненные при использовании имеющегося в распоряжении комплекса программных продуктов фирмы Thermocalc Software. Моделирование необходимо рассматривать в качестве ключа к повышению эффективности при разработке новых материалов, поскольку его главными преимуществами являются, в первую очередь, сокращение времени разработки новых материалов и снижение затрат, что позволяет оптимизировать процесс и ускоряет выход новых материалов на рынок. На данном этапе будут получены рекомендации по выбору состава и созданию конструкционных материалов, устойчивых к коррозионному воздействию высокотемпературных агрессивных сред. В качестве базового материала предполагается рассмотреть созданный участниками команды проекта сплав ХН62М, который показал приемлемые коррозионные свойства в условиях работы УРХЦГ. Однако, одним из недостатков данного материала является то, что рост температуры до 600 °С приводит к изменению его механических свойств и снижению пластичности на 15-20 % вследствие образование упорядоченных структур Ni2(Cr,Mo). Поэтому в текущей ситуации целесообразно рассмотреть варианты модификации данного материала.
В рамках проводимых работ запланирована выплавка опытных партий модифицированных сплавов в ФГУП «ЦНИИчермет им. И.П. Бардина», привлекаемого в качестве соисполнителя проекта и имеющего в распоряжении вакуумную индукционную печь «ВИП-100» для выплавки сталей и сплавов, станы горячего и холодного проката «Дуо 300» и «Дуо-Кварто 320». Будут проведены исследования по влиянию режимов деформации и термической обработки на структуру опытных слитков из сплавов системы Ni-Cr-Mo c введёнными дополнительно легирующими и микролегирующими элементами. Планируется изучение микроструктуры выплавленных сплавов, исследование их теплофизических и механических свойств.
Следующим этапом будет являться проведение коррозионных испытаний в различных средах при варьировании комплекса производственных факторов. Отдельным вопросом является исследование кинетической стабильности новых и модифицированных никелевых сплавов на основании построения диаграмм «время-температура-преципитация». В результате проведённых исследований будут получены данные о взаимосвязи коррозионной стойкости, микроструктуры, а также физических и механических свойств сплавов системы Ni-Cr-Mo. На данном этапе предполагается также проведение ресурсных испытаний изготовленного сплава/сплавов в условиях варьирования комплекса внешних факторов и технологических параметров, включая промышленные испытания новых и существующих переделов УРХЦГ, их оптимизацию и аналитическое сопровождение
На заключительной стадии работы необходимо оценить влияние температуры и среды применительно к условиям эксплуатации УРХЦГ на структуру, механические свойства и их изменения в процессе воздействия высоких температур, стойкость против сплошной и местной (МКК и МКРН) коррозии основного металла и сварных соединений образцов металлопроката альтернативных материалов, выполнить сравнение полученных результатов с результатами ранее проведённых исследований сплава Hastelloy® G-35®. На основании анализа результатов проведённых исследований также будут разработаны рекомендации по условиям эксплуатации (включая допустимые механические нагрузки при рабочих температурах), условиям и технологическим параметрам выполнения ремонтных работ оборудования в составе УРХЦГ.
Так же в ходе реализации проекта в УрФУ будут достигнуты следующие результаты:
Развитие в университете исследований мирового уровня, выполнение разработок в интересах реального сектора экономики, формирование сквозного «бесшовного» процесса использования результатов научных исследований для создания инновационных продуктов и технологий в рамках модели TRL (до TRL 7);
Развитие в УрФУ кадрового потенциала науки, поддержка молодых исследователей, обеспечение массовой вовлеченности ППС в исследовательскую и инновационную деятельность в интересах предприятий региона и базовых отраслей РФ;
Увеличение объемов НИОКР, осуществляемых университетом, не менее чем на 70% в 2030 году к уровню 2020 года.