Эфир
Неделя
Репортаж
Неделя с ТМК. Выпуск №45 (143)
0:00
/

Здесь рождаются инновации

Открытие научно-технического центра ТМК пять лет назад стало важной вехой в развитии отечественной трубной промышленности. Впервые в стране был создан исследовательский комплекс полного цикла: от разработки инновационных материалов, конструкций и технологий до проведения испытаний и запуска продукта в производство.

Здание НТЦ построено в соответствии с принципами экологической политики мегаполисов

В условиях современной экономики научно-исследовательский потенциал становится залогом конкурентоспособности любой промышленной организации. В ТМК ставка на его развитие была сделана с самого начала деятельности. Сейчас компания – одна из немногих трубных холдингов в мире, у которых есть собственная научно-исследовательская база и стенды для натурных испытаний новых видов продукции.

Консолидация компетенций

Усиление R&D-направления началось в 2007 году, когда в контур компании вошел Российский научно-исследовательской институт трубной промышленности (РосНИТИ, с 2021 года – РусНИТИ), крупнейший отраслевой научно-технический центр России. Он стал ядром корпоративного научно-технического блока компании, нацеленного на решение стратегических задач бизнеса – повышение эффективности производства, качества продукции и расширение спектра услуг для потребителей.

Церемония закладки первого камня на месте строительства здания Научно-технического центра ТМК состоялась в 2015 году в Москве. Расположение центра в инновационном кластере России открыло множество возможностей для коллаборации с ведущими промышленными компаниями и синергии в области развития компетенций. В здании также разместились компания ТМК-Премиум Сервис – разработчик конструкций высокотехнологичной линейки резьбовых соединений для труб нефтяного сортамента – и штаб-квартира Корпоративного университета TMK2U.

Институт приступил к координации работы исследовательских подразделений заводов ТМК, ориентируясь на бизнес-задачи компании. Были созданы отделы материаловедения, термической обработки и моделирования технологических процессов, бесшовных и сварных труб, разработки новых конструкций труб и баллонов, резьбовых соединений и покрытий. Кроме того, организован отдел научного и экономического анализа.


Лаборатория прототипирования специализируется на изготовлении опытных образцов премиальных резьбовых соединений для дальнейших исследований их свойств методами физического моделирования
  • > 400 сотрудников
  • 11 лабораторий
  • 3 испытательных стенда

Запуск в 2019 году НТЦ в Москве стал важным шагом в развитии научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР) ТМК. В связке с РусНИТИ он возглавил корпоративную научную практику. Событие ознаменовало выход материаловедческих и исследовательских компетенций компании на новый уровень. Комплексные возможности центра способствовали интенсификации разработки новых материалов, конструкций и соединений для усложняющихся условий добычи углеводородов, а также для других областей применения.

Испытания полноразмерных образцов труб ранее в России не проводились.

Сегодня здание НТЦ занимает площадь в 16 тыс. м2. Здесь функционируют 11 исследовательских лабораторий для изучения физико-химических свойств металла, анализа его состояния и структуры. В центре расположены первые в России стенды для проведения комплексных испытаний новой продукции – высоконадежных соединений труб для добычи трудноизвлекаемых запасов нефти и газа. На оборудовании центра можно изготавливать опытные образцы, проверять готовность продукции к сертификационными испытаниям и испытывать полноразмерную продукцию по международным стандартам. С 2022 года лаборатория аккредитована в Национальной системе аккредитации.

До запуска НТЦ ТМК подобные испытания российские компании проводили только в зарубежных центрах, при этом процедура требовала больших финансовых затрат и занимала длительное время. Кроме того, компаниям требовалось оформить внушительный пакет документов и дождаться своей очереди. Возможность проводить испытания в России позволила отечественным производителям ускорить вывод на рынок высокотехнологичной продукции и снизить затраты на проведение тестовых испытаний.

«В век стремительного развития технологий, беспрецедентных задач, которые стоят перед металлургической отраслью, важно предоставить ученым и инженерам все возможности для проектирования и ускоренного вывода на рынок высокотехнологичных продуктов. Создание НТЦ стало поворотным моментом для Трубной Металлургической Компании и отрасли в целом – впервые в России появился объект для проведения комплексных исследований и разработки новых поколений высокопрочных труб и решений для работы в агрессивных средах, особо сложных климатических и геологических условиях. С запуском центра мы вышли на ведущие позиции по производству такой продукции и обеспечили ресурсодобывающие компании страны собственными, полностью отечественными разработками».

Игорь Пышминцев
директор по научной работе ТМК, генеральный директор РусНИТИ, НТЦ и Исследовательского центра ТМК
В НТЦ расположены испытательные стенды, которые позволяют растягивать и сжимать образцы труб диаметром до 762 мм с усилием 3 тыс. т, а также образцы диаметром до 406 мм с усилием 1,8 тыс. т. В ходе испытаний температура труб может достигать 350 °С при максимальном внутреннем и внешнем давлении более 2 тыс. бар, что со значительным запасом превосходит существующие на сегодняшний день требования к трубной продукции для нефтегазодобычи. Установки также дают возможность сгибать образцы, максимальный изгиб при этом составляет 20° при длине образца 30 м.

Проверка на прочность

Первые исследования на стендовом оборудовании прошли в 2021 году. Тогда специалисты НТЦ провели уникальные для отечественной практики натурные испытания эксплуатационных свойств резьбового премиального соединения TMK UP CENTUM в соответствии с международными стандартами.

Работа стала кульминацией целого ряда предварительных мероприятий: специалисты центра подготовили стенды к проведению тестирований, обеспечили работоспособность оборудования, подобрали необходимые материалы, отработали методику испытаний, а также подготовили опытный образец самого соединения.

Надежность премиальных соединений при работе в экстремальных условиях была успешно подтверждена методами физического моделирования поведения продукции в условиях высоких механических нагрузок и повышенных температур. Программа испытаний состояла из нескольких этапов и длилась более месяца. Образец выдерживали в течение 120 часов при температуре 290 °С, а также подвергали термоциклическим нагрузкам в диапазоне от 40 до 290 °С, воздействию внутреннего давления свыше 70 бар и осевого растяжения и сжатия.

В интересах клиента

Необходимость освоения передовых технологий в компании определяется исходя из потребностей ключевых потребителей – энергетических компаний. Их запрос – новые решения для добычи труднодоступных углеводородов. ТМК предлагает собственные разработки в сегменте высоконадежных труб – применяет различные методы упрочняющей обработки и новые покрытия, совершенствует премиальные соединения, улучшает свойства сталей и сплавов.

Но важно не только соответствовать текущим ожиданиям потребителя, но и предвидеть то, что может быть востребовано в перспективе, и успевать предложить это первыми. Такая работа ведется в рамках программ научно-технического сотрудничества, которые заключены со всеми ключевыми партнерами ТМК. Совместная деятельность научных подразделений позволяет детально прорабатывать запросы клиента с учетом компетенций производителя. НТЦ также сотрудничает с профильными и отраслевыми институтами, с Российской академией наук и ведущими вузами.

«Отрасль, в которой мы работаем, – наукоемкая, и только малую часть задач мы решаем внутренними силами. Несмотря на то что в нашей технологии и продукте заложены мысли большого числа коллег, надо понимать: постановка задачи исходит от потребителей, а конкретно – от их научных подразделений. Казалось бы, сегодня мы достигли совершенства, но завтра надо еще лучше, прочнее и надежнее», – подчеркивает Игорь Пышминцев, директор по научной работе ТМК, генеральный директор РусНИТИ, НТЦ и ИЦ ТМК.

В настоящий момент ТМК расширяет парк оборудования НТЦ, что позволит испытывать более широкий спектр продуктов и решать дополнительные задачи, актуальные для заказчиков. Компания также готова предоставлять площадку НТЦ для испытаний продукции других производителей с учетом существующего резерва по загрузке и рассчитывает на создание Единым оператором испытаний соответствующей системы взаимного признания результатов.

Исследование микроструктуры металла методом просвечивающей электронной микроскопии
Электроэрозионный метод изготовления образца для механических испытаний

Одно из ключевых направлений научной деятельности НТЦ – развитие цифровых компетенций. В 2019 году был создан центр по цифровым компетенциям TMK R&D Digital. Его специалисты активно участвуют в создании и внедрении новых цифровых инструментов и технологий.

Среди последних разработок – цифровые двойники трубопрокатных станов, системы мониторинга и контроля качества выпускаемых труб, интеллектуальные системы управления производственными процессами, API-сервисы и системы продвинутой аналитики.

В круг научных изысканий НИОКР ТМК входит и участие в развитии водородной энергетики благодаря разработке и поставкам продуктов нового поколения для всех этапов технологической цепочки – производства, транспортировки, хранения и использования водорода, а также совместным проектам в научной и образовательной сферах.

Создание электронных компонентов для интеллектуальных систем

Для исследования поведения различных материалов при взаимодействии с водородом в разных условиях создано специальное подразделение. Результаты уже есть – разработаны новые линейки трубной продукции для водородной энергетики – Sputnik H и Sputnik C. Sputnik H включает трубы для получения и распределения, транспортировки и хранения водорода. Sputnik C – это продукция для объектов улавливания и распределения, транспортировки и хранения СО2.

В прошлом году ТМК успешно протестировала обсадные трубы, изготовленные с использованием технологии лазерно-гибридной сварки продольных швов, предназначенные для газопроводов высокого давления. Разработку технологии, не имеющей аналогов в мире, начали на Челябинском трубопрокатном заводе. ТМК масштабирует проект и готовится к промышленному использованию.

Сегодня НТЦ разрабатывает не только стационарные, но и мобильные комплексы для гибридной сварки для их соединения на магистральных трубопроводах. Преимущества – высокая прочность и минимальные деформации. Уже подана заявка на аттестацию технологии сварки, включая испытания в полевых условиях.

Проведение механических испытаний на уникальной трехзонной машине

Поиск энергоэффективных и экономически выгодных способов добычи трудноизвлекаемых запасов нефти также в списке приоритетных задач НИОКР ТМК. Одно из решений – высокотемпературное термохимическое воздействие на пласт: под давлением 400 атмосфер в него закачивается сверхкритическая вода, разогретая до 450 °С. Данная технология считается эффективным методом увеличения нефтеотдачи кратно или даже на порядок. Однако на рынке пока нет оборудования для реализации этой операции при температурах свыше 350 °С.

Для решения задачи специалисты НТЦ разрабатывают комплекс скважинного оборудования для термохимического воздействия на нефтематеринские породы. Первые элементы комплекса уже прошли испытания на стендах в НТЦ, запланировано создание полноразмерных образцов для проведения опытно-промысловых испытаний на реальных скважинах.

Одно из ключевых направлений научной деятельности НТЦ – развитие цифровых компетенций.

Командная работа помогает в воплощении цифровых технологий

Сила в кадрах

«Когда открылся Научно-исследовательский центр ТМК в Москве, 23 сентября 2019 года, к работе приступили полтора десятка научных сотрудников, стартовало опробование первой очереди оборудования, в том числе испытательных стендов для резьбовых соединений, – вспоминает Игорь Пышминцев. – На сегодня коллектив вырос уже до 250 человек, на каждой заводской площадке ТМК есть научно-инженерный состав, около 1000 человек работают в лабораториях и технических отделах, отвечают за постановку на производство новых видов продукции. Еще около 40 человек работают в центре компетенций по разным направлениям».

В 2022 году в связи с вхождением в состав ТМК новых активов произошла трансформация корпоративной структуры научно-исследовательской деятельности, обновилась система планирования НИОКР. Ряд подразделений НТЦ были выделены в Исследовательский центр ТМК. Он имеет три обособленных подразделения – в Москве, Екатеринбурге и Челябинске – и консолидирует работу исследователей-разработчиков. За НТЦ и РусНИТИ остались функции обеспечения исследований и предоставления услуг научно-технического характера.

«Считаю, что концепт научного центра удалось реализовать, благодаря чему мы выполняем полный комплекс услуг как для внутренних, так и для внешних заказчиков. Это действительно отвечает задачам компании с точки зрения ускорения цикла разработки и поставки на производство новых видов резьбовых соединений, новых материалов и решений. Пять лет работы НТЦ ТМК – это короткий срок, но очень значимый. Самое главное достижение – это становление коллектива: компетентного, работоспособного, поддерживающего друг друга. Мы чувствуем, что наш труд востребован – в компании, отрасли, стране», – отметил Игорь Пышминцев. 

Направления НИОКР ТМК:
  • материаловедение
  • технология производства бесшовных труб
  • технология производства сварных труб
  • конструкции
  • цифровизация
#Наука#ТМК#юбилей#Научный_центр