...И до 1990 года

Лучше всего таким требованиям удовлетворяет низкоуглеродистая сталь с добавками ниобия, молибдена и никеля. Но одного легирования еще недостаточно. Чтобы из слитка получить лист нужной толщины и с требуемыми свойстами, из которого потом сделают трубу, приходится прибегать к особому виду обработки: на стане контролируемой прокатки. Здесь с помощью целой системы автоматики очень точно выдерживаются температурные интервалы промежуточных пропусков листа через валки стана, температура конца прокатки и величина последнего обжатия. Этот строго регламентированный режим обработки позволяет получить металл с такой структурой и размером зерен, которые и обеспечивают ему необходимое сочетание свойств.

Затем листы с помощью валковой формовки или на очень мощных прессах формуют так, что получаются цилиндрические заготовки, из которых и сваривают трубу.

Изготовление трубопровода, надежно работающего при давлении 75 атмосфер, связано с преодолением значительных трудностей — и технических и экономических. Объясняется это тем, что сталь, из которой приходится делать такие трубы, сегодня остродефицитная и дорогая. К тому же изготовить из нее лист толщиной 16—20 миллиметров с нужными механическими свойствами можно лишь на станах контролируемой прокатки, которых во всем мире насчитываются единицы; у нас их тоже мало.

Как же осуществить переход на еще более высокие давления — на 100—120 атмосфер, с которым связана перспектива развития газовой индустрии?

Для таких давлений понадобятся трубы с еще более толстой стенкой — от 22 до 50 миллиметров. Они, понятно, будут значительно тяжелее, а значит, существенно увеличится расход и без того дорогой стали. Чтобы из такого листа отформовать трубу, потребуются прессы-гиганты. И все это в конечном счете приведет к тому, что рост стоимости труб и оборудования опередит экономический эффект от увеличения производительности газопровода.

Ясно, что надо искать другой подход к этой проблеме.

И тогда ученые Института электросварки имени Е. О. Патона обратились к ранее выдвинутой идее многослойных конструкций.

Применительно к трубе это означало, что делается она не монолитной, из толстого листа, а многослойной, из относительно тонкой рулонной стали. При этом используется не остродефицитная дорогая сложнолегированная сталь, а низколегированная, производство которой освоено отечественной металлургией.

В чем же смысл перехода от трубы с монолитной стенкой к многослойной?

Известно, что если взять совершенно одинаковые стальные заготовки, скажем, слиток, разделенный на две части, а затем одну из них прокатать до толстого листа, а другую выкатать в тонкий лист, то последний окажется прочнее и пластичнее; при этом чем тоньше лист, тем ниже температура, при которой он сохраняет вязкость. Словом, весь комплекс свойств, столь важных для обеспечения надежной эксплуатации трубопровода, у тонкой стали лучше, чем у толстой.

И если набрать пакет — а это и есть многослойная конструкция — из тонких листов, то он сохранит все преимущества тонкого листа — больше прочность, больше вязкость. Свойства каждого слоя не зависят от суммарной толщины конструкции. Значит, можно получать стенку с любой наперед заданной прочностью. При этом необходимая прочность будет достигнута при меньшей толщине, чем в случае монолитного металла.

Таким образом, разделив толщу металла на слои, мы тем самым умножили его прочность и вязкость.

Именно идея многослойной конструкции помогла в свое время успешно решить задачу изготовления сосудов высокого давления.

В энергетике, во многих химических производствах нужны реакторы, колонны, различные аппараты, способные выдерживать температуру в сотни градусов и давления в сотни атмосфер. Только в таких экстремальных условиях удается проводить некоторые технологические процессы, получать нужные вещества, материалы. Но чем выше поднимались давления, тем больше приходилось увеличивать толщину стенок сосудов, тем труднее и дороже становилось изготовление сосудов с монолитной стенкой, а в ряде случаев и просто невозможным. И то, что оказалось не под силу традиционным способам изготовления сосудов, удалось сделать, используя многослойную конструкцию.

На заводе «Уралхиммаш» в Свердловске создано уникальное производство сварных многослойных сосудов. За последние годы здесь изготовлено более 200 сосудов высокого давления, в том числе колонн синтеза аммиака, реакторов гидрокрекинга нефти с толщиной стенки до 400 миллиметров. Это 70—80 слоев, толщиной по 5—6 миллиметров каждый. Давления в этих аппаратах достигают 400 атмосфер, а температура — 400 градусов. Эти цифры сами по себе говорят о сложности эксплуатации таких аппаратов, но надо сказать, что надежность их чрезвычайно высока и ни одной аварии, ни одной неприятности с ними не произошло. Несомненно, многослойным сосудам высокого давления принадлежит большое будущее.