А начиналось все в 1929 году
1.
Прежде чем гулять по НИИ хочу сразу сделать две оговорки:
1. Я крайне мало смыслю в металлургии, вернее не смыслю ничего. Поэтому старалась передавать то, что услышала с минимальной отсебятиной. Но ляпы возможны, при аргументированном и не агрессивном указании на ошибки — я, как правило, благодарю и исправляю.
2. Все изображенное на панно на первом кадре: правда. НИИ занимался разработкой кремлевских звезд второго поколения. Металлургия, атомная энергетика и ГЭС тоже в их активнейшей сфере деятельности.
Вот как определяет институт свои задачи сам:
Институт специализируется на решении сложных комплексных проблем, связанных с производством уникального оборудования, работающего в экстремальных условиях. Возможность решения комплексных проблем базируется на ведущем положении ЦНИИТМАШ в области материаловедения, литейного производства, обработки давлением, сварки, холодной обработки металлов, неразрушающего контроля, прочностных расчетов и др. направлениях. Технологические процессы, материалы, приборы и оборудование, создаваемые в ЦНИИТМАШ, находят широкое применение в тяжелом, энергетическом, транспортном и химическом машиностроении, нефтегазовом комплексе, в строительстве, обеспечивая технический прогресс в народном хозяйстве и экономическую независимость России от развитых стран.
Ну вот, одолев этот абзац, можно походить по коридорам НИИ, заглянуть в лаборатории, на опытное производство, испытательные стенды.
Сначала заглядываем в Лабораторию неразрушающего ультразвукового контроля. Тут все по командировкам и люди и приборы, но все таки несколько человек удалось поймать.
2.
Направление неразрушающего контроля в нашей стране возникло в 70-х годах, в стенах ЦНИИТМАШ.
Разрабатывались нормы, методики, приборы.
Есть приборы для бесконтактной дефектоскопии, но этот вот контактный
3.
Тут проводят ультразвуковой контроль всего, чего только можно: сварных соединений, проката.
Сейчас работают над освидетельствованием горячего металла при прокате.
Создаются так же автоматизированные комплексы для контроля состояния, например, трубопроводов АЭС и сварных соединений на них.
4.
Рядом находятся помещения Аттестационного центра НОАП «АУЦ ЦНИИТМАШ».
Оказывается существует целая система обучения, проверки, аттестации специалистов неразрушающего и разрушающего контроля. Например, все детали, которые поставляются на АЭС, при том что они сертифицированы, проверены, сделаны по ГОСТам и имеют паспорта, в обязательном порядке проходят тестирование на наличие дефектов или не соответствие заявленным свойствам. Кроме того на всех заводах есть отделы ОТК.
В экзамен на контролера входит компьютерный тест, практика, где оценивается умение пользоваться приборами и технологиями, уровень профессионализма при работе с образцами. После чего претендент еще должен пройти собеседование минут на 40. Для атомщиков такая переаттестация проводится раз в три года. Но каждый год они все равно должны приезжать и подтверждать практические навыки.
5.
Если у контролера нет своевременной отметки о сдаче практики, то меры могут быть вплоть до остановки производства, если на завод прибыл соответствующий аудит.
На столах разложены пакеты документов с недавней аттестации
6.
Есть у института и центр, который занимается аттестацией лабораторий в целом.
На первом этаже настоящая книжная библиотека
7.
Немного попрыгав по верхам я нашла раритет
8.
А вот в холле, внезапно, с флагом уже не своей страны, стоят двое
9.
Оказывается, по документации Мухиной скульптуру делали на ЦНИИТМАШ. А так как она должна была быть сборно-разборной, для транспортировки на Всемирную выставку в Париже в 1937 году, то тренировались вот на этом макете. Говорят, их было два, но где второй никто не знает. Еще говорят, что даже сам Хозяин приезжал инспектировать объект как-то ночью. Но точно никто не знает, на вахте он не расписывался.
Скульптурная группа на территории НИИ
10.
В здании постройки 1929 года находится испытательный полигон. Тут над железом издеваются в лучших традициях инквизиции. Его бьют, скручивают, сдавливают, растягивают и рвут
11.
Трубопроводы для АЭС и сварной шов виден
12.
Для масштаба
13.
Не знаю как именно над ним издевались, но свое он явно отслужил
14.
Еще слово о японских игрушках и иду дальше
15.
Самый большой стенд в зале
16.
17.
Тут небольшой холодильник, в нем тоже кто-то «заточен».
18.
Микроскоп
Народу не много, мы пришли в обеденное время
19.
И картинка с него (и телефон!)
20.
Еще немного пыточной техники
21.
22.
Скрученные, раздавленные, разорванные, перегнутые и пожеванные
23.
Насмотрелись на молчаливые машины и переходим в
Отдел физико-химических исследований металлов.
24.
В составе отдела:
— лаборатория химического и спектрального анализа (элементный состав стали и сплавов)
— лаборатория металлографии (оптические микроскопы)
— лаборатория коррозионных испытаний
— лаборатория экспресс-методов анализа (магнитные методы, методы измерения твердости)
— лаборатория электронной микроскопии и рентгеноструктурного анализа
О-ла-ла ... физики шутят
25.
Основное направление работы — атомная энергетика, вернее атомные станции.
Это кожух для датчиков. Он разрушен коррозией, чего быть не должно. А произошло это из-за того, что из контура, координатно довольно далеко от этого датчика, взяли и убрали цинковую пластину (кто-то решил, что она не нужна).
26.
Кроме АЭС, много работы происходит с нефтехимией (Газпром, Газнефть). Довольно часто именно по таким случаям, когда что-то пошло не так и требуется экспертная оценка. Специалисты лаборатории привлекаются как эксперты в том числе на судебных заседаниях. По словам заведующего лабораторией, авария на Саяно-Шушенской ГЭС произошла из-за перенагрузки оборудования и отсутствия в регламентах проверок инструкций для тех деталей, которые, в конечном итоге, и разрушились. Турбина крепится шпильками. Когда приехали «разбирать полеты», обнаружили, что подавляющее большинство этих шпилек в трещинах, некоторые доходили до 80% толщины металла. Когда после очередного ремонта пустили воду, был небольшой гидроудар и шпильки сорвало. Спрашиваем:
— что случилось со шпильками, не ужели их так поставили?
— нет, конечно. Это циклическая усталость, усталость на процессы. При вибрациях, которые всегда есть при работе турбины растут трещины в металле и за этим нужно следить. Но в регламенте по обслуживанию ГЭС не было инструкции по проверке неразрушающими методами этого элемента конструкции. И их не проверяли.
Шпильки не доработали примерно полгода до конца гарантийного срока (а это лет 30 наверное, вот все эти годы их и не проверяли). К сожалению, когда строили ГЭС процессы усталости металла были изучены плохо, а вот почему потом в регламент не внесли правки — загадка. Загадка, почему не было никакой реакции на сообщения сотрудников станции о сильных вибрациях.
Заглядываем в лабораторию химического и спектрального анализа
27.
Тут есть спектрограф, позволяющий определять микропримеси до миллионных долей.
28.
И приборы, специализация которых макропримеси и их состав. Есть спектрометры, позволяющие делать экспресс-анализ примесей. Экспресс-приборы рассчитаны на то, что их будут перемещать по атомной станции для проверок на местах. А есть и более длинный путь с мокрой пробоподготовкой (предварительное переведение металлической пробы в раствор).
29.
Например, эта лаборатория занимается проверкой примесей в сталях. Выполняет арбитражные анализы, когда возникают судебные споры между заказчиками и поставщиками. Так мышьяк, висмут, олово, сурьма, свинец даже при содержании в стали на уровне 10 000 долей являются центрами коррозии металла. Вокруг них образуется дефект, причем не сразу, а на протяжении определенного времени, как мина замедленного действия. Это критично для некоторых сталей, например, роторных. Некоторые стали специалисты лаборатории узнают в лицо по спектрограмме. В китайских сталях раньше было много меди. А при проведении сварочных работ высокое (более 0,4%) содержание меди дает со временем трещины. На свои АЭС они покупали российскую сталь, так как у нас содержание меди было нормировано ГОСТом. Потом отменили, а потом вернули с оговоркой «для АЭС».
30.
31.
Еще пробежка по территории ЦНИИТМАШ и мы на опытном производстве, занимающемся аддитивными (от английского add) технологиями. А именно покрытиями.
Зачастую для улучшения поверхностных качеств металла, например, теплоустойчивости или трения, требуется нанести на него покрытие. Как правило, почему-то выходит так, что нанести надо не наносимое и, желательно, не смешиваемое. Тогда приходится обманывать природу при помощи вакуума, плазмы, давления, хитрых газов или жидких сред.
Нас водит начальник участка
32.
Тут есть три своих установки, на которых отрабатываются технологии нанесения покрытий и печки, которые собирают на заказ для Нижнего Новгорода и Перми. Эта чудо-конструкция для проверки сварных швов. Изделие помещается внутрь. С одной стороны организуется вакуум, с другой нагнетается 10 атмосфер гелия. Если шов дефектный — будет видна утечка гелия. Вероятно, если бы нашу сантехнику так проверяли, мы бы не бегали в поисках протекуна раз в полгода. Но очень радует, что изделия для АЭС проверяют, черт с ним с соседским туалетом.
33.
Соседняя печь выглядит для нашего глаза почти так же, но она для осушки. Все установки работают полностью на автоматическом контроле. Среду для аппаратного контроля и программы для нагрузок пишет свой программист.
Недостроенная печь для температурных испытаний.
Установка не собрана, завод еще не отдал кожух, все в работе.
34.
Жертва научных экспериментов «золотой ключик»
35.
Обязательно надо написать, что все что тут стоит — уникальные разработки, выполненные специалистами цеха, под конкретные задачи. Что интересно, данное подразделение не имеет господдержки. Они существуют полностью на то, что заработают по тендерам.
Бок о бок стоят разработка для вакуумно-дугового нанесения покрытия и магнетронная установка того же назначения. Наносить можно разные металлы, так же можно подавать нужные газы в рабочую камеру. Комбинацией металлов и газов добиваются нанесения разных износостойких покрытий (нитрит титана, например).
В магнитронной установке делают слоистое покрытие никель-хром-алюминий-олово. Заказ на такое покрытие был из Израиля. После его выполнения, заказчик попросил собрать ему такую же печку и теперь печет детальки сам. Подшипники с такими сложными покрытиями используют в Формуле-1.
Попыталась заглянуть
36.
Я искренне желаю производству и дальше успешно существовать и развиваться, находить побольше заказчиков и выигрывать побольше тендеров. А мы будем ими гордиться! Тем более что в лаборатории работает почти только молодежь, на всех участках, включая разработку нового оборудования.
Установка для нанесения никеля на детали ракетных двигателей. Никель это жаростойкое покрытие. Наносится на детали ракет уже давно, но гальваникой, что имеет свои недостатки, она считается довольно грязным экологически процессом. Ионно-плазменная печь этих недостатков лишена и предприятие решило заменить оборудование — заказало в ЦНИИТМАШ печку. Вот она в недостроенном виде, ждет детали с завода на монтаж
37.
А во дворе еще одна находка «тех времен»
38.
Мы заходим в ангар, где стоит ... вот как вы думаете что это?
39.
Угадать на самом деле невозможно, но это первый 3d-принтер по металлу российской разработки. Разумеется он собран с использованием запчастей со всего мира, но концепция, расчет, чертежи, сборка и программинг — инженеры ЦНИИТМАШ.
На сегодняшний день в мире существует как минимум три компании, которые производят 3D-принтеры, работающие с металлом. Российская же разработка первая в нашей стране.
Сам рынок находится в зачаточном состоянии, т.е. некая технология создана, но она во-первых очень дорогая, а во-вторых не очень понятно, что ожидать от изделий, полученных при помощи такой печати.
Никто в мире, кроме Boeng не решился еще поставить напечатанные детали на поточную сборку, да и в боингах они не на ответственных участках. Изделия, полученные на нашем принтере тоже пока не доведены до такого состояния, когда их можно было бы использовать на ответственных участках атомных станций или, например, самолетостроения. А ширпотреб дешевле выпускать по более привычным технологиям. Однако наши инженеры считают, что технологию можно дотянуть до получения требуемых свойств выходной продукции.
Сейчас принтер находится на стадии НИОКР. Полученные на нем образцы проходят механические испытания на предмет прочности и текучести. На сегодняшний момент предварительно считается, что механические свойства полученного металла (на которые проверяли) лучше литых, но хуже кованых изделий. Помимо механических свойств, изделия проверяются на коррозионную и тепловую стойкость. Так как изделия, работающие на атомных станциях подвержены повышенному эрозионному и тепловому воздействиям.
40.
Работает так: насыпается тонкий слой порошка, спекается лазером в очень сложной последовательности, потом насыпается следующий. Технология почти безотходная, в отличие от слесарных технологий. Порошка используется ровно столько, сколько нужно.
Если технология будет признана перспективной и детали, выпущенные на принтере можно будет использовать для высокорисковых участков, то следующим этапом будет разработка отечественного сырья для печати. Ну а пока что мы покупаем его у китайцев (около 400 евро за килограмм) и немцев (около 1000 евро за килограмм). Речь идет о нержавейке. Подобные технологи применимы и для титана, алюминия и, наверное, других металлов, но принтер в ЦНИИТМАШ работает со сталями.
Видите лазер идет не по прямой, а скачет? Оказывается есть целые наработки расположение зон плавления для этой технологии, при которых прочностные свойства металла на выходе улучшаются. Вот как выглядит «трассировка» на мониторе
41.
Программное обеспечение тоже самодельное
42.
Я все заглядывала в глаза инженерам и спрашивала «напечатайте мне ПМ, ну что вам стоит?»
В чем же интерес изготовления таких деталей? При чудовищной стоимости даже исходного порошка, какая экономическая выгода может быть от такой технологии?
Технология предполагает изготовление сложнопрофильных деталей, при вытачивании которых теряется до 90% материала и традиционные технологии изготовления которых предполагают очень длинные по времени технологические операции. Оказывается есть изделия (в сфере производства для атомной промышленности), срок изготовления которых до 3 лет (ого, не хуже чем японские мечи и луки). Если удастся их заменить «распечатками», то это существенно снизит себестоимость, а если еще и научиться делать свой порошок, то еще существенней.
Специалисты говорят, что на доводку технологии им потребуется еще год-полтора. После чего они будут готовы сертифицировать свои изделия и принтер.
Вот она, распечатка. Их отправляют в тот «пыточный» цех, где мы были раньше
43.
Физические процессы при печати такие же, как при литье: плавление и кристаллизация. В процессе идет дегазация и рафинирование. Так как процессы идут на площади пучка лазерного луча, то и нагрев и кристаллизация происходят очень быстро. И структура получается очень мелкозернистая.
Максимальный размер детали сейчас 400х500х500 мм. Это практически совпадает с лучшими мировыми образцами.
Пока что принтер работает с одной лазерной головкой, хотя мировые лидеры ставят до четырех. Но специалисты ЦНИИТМАШ считают, что нужно отработать технологию на одной головке, а еще несколько лазеров поставить и синхронизировать их работу им будет проще. Проектная документация на аппараты с несколькими головками уже существует в НИИ.
Ой, опять она, куда ж без ворон то
44.
Кроме лазера и порошка, который автоматически послойно насыпается, в принтере есть еще важная деталь — механический стол, который опускается на каждом шаге ровно на столько, какова толщина слоя (речь идет о микронах).
Наша экскурсия закончилась, мы выходим во двор,
frocush здоровается с акулой45.
Ах, да, с 22 этажа центрального здания ЦНИИТМАШ открываются настолько здоровские виды, что дух захватывает
46.
А я не поленюсь еще раз пожелать нашей науке процветания, в том числе и коммерческого, хороших зарплат, интересных проектов и с нетерпением буду ждать сообщения о том, что впервые в мире 3d-принтер по металлу начал поточное производство деталей для АЭС.
За приглашение спасибо Атомэнергомаш и
aoshpakov.
Journal information