Трубные инновации: от идеи до "обкатки"

Уникальная исследовательская лаборатория, не имеющая аналогов в нашей стране, создана в Научно-техническом центре (НТЦ) Трубной Металлургической Компании (ТМК). Появление такой площадки снимает зависимость отечественной трубной отрасли от заграничных испытательных центров, в том числе в США и Великобритании. Существенно сокращаются сроки разработки и вывода на рынок передовой российской продукции, повышается экспортный потенциал отечественной металлургии - здесь будут испытываться в том числе инновационные продукты, поставляемые за рубеж.

В НТЦ смонтированы уникальные стенды с максимальными осевыми усилиями 1800 и 3000 тонна-сил, которые предназначены для испытаний труб, их соединений и других конструкций в условиях даже жестче реальных, чтобы придать изделиям дополнительный запас прочности. Новую продукцию проверяют на устойчивость к растяжению и сжатию, изгибам, повышению внутреннего и внешнего давления, охлаждению или нагреву до экстремальных температур. В комплексе моделируется внешняя среда, в которой добываются углеводороды: воздух, толща земли или воды. Натурным испытаниям, как правило, предшествуют диджитал-проверки.

"Испытательные установки произведены по заказу ТМК и являются сегодня самыми современными в мире из такого типа оборудования, с высоким уровнем автоматизации управления нагрузками и контроля параметров процесса. Сейчас мы с их помощью исследуем надежность и свойства новых видов премиальных резьбовых соединений семейства ТМК UP, необходимых в сложных условиях добычи", - подчеркнул генеральный директор НТЦ Игорь Пышминцев.

Для человека непосвященного труба - это просто кусок железа определенной формы. И отличаться они могут лишь толщиной стенок и диаметром. На самом же деле это высокотехнологичная продукция, свойства которой непрерывно улучшаются. Например, в НТЦ ведется разработка новых материалов для труб, которые эксплуатируются в среде с повышенным содержанием сероводорода или диоксида углерода. И сегодня ТМК - единственная в России компания, поставляющая высокопрочные обсадные и насосно-компрессорные трубы в коррозионно-стойком исполнении с максимальными нормативными требованиями.

Напомним, что НТЦ ТМК и Группы Синара был открыт чуть больше года назад, в сентябре 2019-го в инновационном центре "Сколково". Усиление научно-технического блока отвечает стратегии ТМК по наращиванию предложений потребителям из смежных отраслей - энергетики, машиностроения, строительства и т.д. Речь идет не просто о трубах, а о высокотехнологичных решениях с уникальными характеристиками. Выполнение такой задачи невозможно без симбиоза науки и производства, развития исследовательской базы, реализации научно-технологических программ и освоения новых компетенций. Все эти направления объединены в НТЦ.

Испытания проходят в условиях жестче реальных, чтобы придать изделиям запас прочности

Центр специализируется на разработке новых материалов, создании новых методов защиты труб от коррозии, разработке оптимальных решений по выбору материалов и конструкций, цифровизации технологических процессов, "зеленых" технологиях и экологичном производстве. Здесь разрабатывают новые материалы с улучшенными характеристиками, технологии их обработки и производства продукции, создают прототипы и выпускают опытные образцы продуктов, а затем проводят комплексные испытания и сертификацию. Таким образом, в НТЦ реализуется полный инновационный цикл - от идеи и создания концепта до производства опытных образцов и их "обкатки". А на предприятия передаются уже готовые к внедрению продукты и технологии. Это позволяет обеспечить непрерывность производства на заводах ТМК - мощности предприятий не используются для отработки технологий по выпуску новой продукции. При этом на всех этапах исследований в НТЦ используется новейшее оборудование, в том числе высокоточные микроскопы, спектрографы и приборы для физико-химических методов анализа.

НТЦ не просто интегрирован в систему организации научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ компании. Он уже стал центром управления этой деятельностью. Его структурные подразделения работают по единому плану с входящим в ТМК Научно-исследовательским институтом трубной промышленности (РосНИТИ) в Челябинске, с заводскими лабораториями и технологическими службами компании.

Кроме того, НТЦ является частью инновационной экосистемы "Сколково" - современного научно-технологического комплекса по разработке и коммерциализации новых технологий. Здесь созданы самые благоприятные условия для исследований и разработок и их дальнейшей коммерциализации.

"Дислокация в "Сколково" дает нашему центру ряд преимуществ: привлечение новых технологий, близость к перспективным научным кадрам, более тесное общение с партнерами, в том числе со Сколтехом, сотрудничество в разработке новых технологий, - сообщил "РГ" Игорь Пышминцев. - Кроме того, мы получаем доступ к высокотехнологичным проектам и инициативам, реализуемым в столице. Так, на недавно прошедшем форуме "Открытые инновации" было подписано соглашение с Агентством инноваций Москвы и Московским инновационным кластером, которое в том числе даст компании доступ к высокотехнологичным стартапам Москвы. ТМК заинтересована в прорывных решениях и кадрах новой формации, которые будут создавать металлургию будущего".

Не так давно НТЦ был аккредитован в инновационном центре "Сколково" как центр коллективного пользования. Это гарантирует всем участникам совместных проектов оказание услуг на высоком научном, технологическом и организационном уровне.

Кстати

Сергей Геннадьевич, зачем трубопрокатному производству нужна цифровая параллель?

Сергей Чикалов: Цифровые двойники реально действующих агрегатов - одно из перспективных направлений цифровой трансформации ТМК. Сейчас в НТЦ разработан цифровой двойник стана, в его основе заложена комплексная математическая модель процесса прокатки труб. В решении используются практически все "сквозные" цифровые технологии и субтехнологии: компьютерное зрение, машинное обучение, аналитика больших данных, 3D-сканирование. Это позволяет полноценно смоделировать в "цифре" производство труб на станах трех типов: непрерывных раскатных, извлекательно-калибровочных и редукционных.

А это помогает увеличить эффективность реального производства?

Сергей Чикалов: Цифровое моделирование - это, если хотите, компьютерная игра. Мы проигрываем на компьютерах реальные производственные процессы и видим, какие решения нужно применить, чтобы получить желаемый результат. Не экспериментируем с реальными агрегатами, а сразу даем нашим предприятиям готовые решения. Это экономит время, повышает качество продукции, снижает расход металла - до 5 процентов, увеличивает ресурс оборудования.

Эффективность доказана на практике: в прошлом году на Северском трубном заводе внедрен цифровой двойник трубопрокатного стана FQM, функционал которого позволяет специалистам совершенствовать навыки, претворять в жизнь различные сценарии работы оборудования, совершенствовать технологию и создавать новые технические решения. Технологии, "обкатанные" на СТЗ, уже используются на Волжском трубном заводе. Кстати, наши разработчики цифровых двойников в этом году получили премию Правительства РФ в области науки и техники для молодых ученых.

Будете тиражировать эту технологию на другие предприятия компании?

Сергей Чикалов: Активно работаем над этим. Сейчас идет отладка цифрового двойника для трубопрокатного агрегата с непрерывным станом PQF на заводе "ТАГМЕТ". Следующий шаг - оцифровка других этапов изготовления труб и создание полноценного цифрового двойника производства.