Как нижегородское предприятие изменило технологический уклад российского машиностроения
Яркий пример решения стратегической задачи - проект "Ростеха" и Уфимского моторостроительного производственного объединения (ОДК-УМПО), где 20 июля 2024 года открыли новый производственный участок с самым большим в стране горячим изостатическим прессом отечественного производства. Запуск уникального оборудования позволит нарастить выпуск и ускорить процесс изготовления деталей серийных двигателей ПД-8 и ПД-14 и перспективных силовых установок для российского авиастроения.
Горячее изостатическое прессование, или ГИП, - это технология одновременной обработки металла температурой и давлением. Она позволяет добиться равномерного уплотнения материала, что сказывается на прочности и износостойкости деталей. Участок горячего изостатического прессинга на УМПО начали проектировать в 2022 году, а строить - в 2023-м. Пресс, его программное обеспечение, вспомогательное оборудование созданы российской компанией "Дробмаш" (входит в группу компаний "Русполимет") в городе Выксе Нижегородской области. Установку доставляли в Уфу по реке. Газостат не имеет аналогов в РФ: его вес - 600 тонн, максимальное рабочее давление- 1600 атмосфер, больше, чем на дне самого глубокого места Земли - Марианской впадины, а температура, словно у ядра планеты, - почти 1350 С. У гиганта и название соответствующее - ГИП2200. Это первый газостат такого типоразмера в нашей стране и третий во всем мире. Общий объем инвестиций составил 3 млрд рублей.
По словам министра промышленности и торговли РФ Антона Алиханова, запуск установки позволит ускорить реализацию Комплексной программы развития гражданской авиации (КПГА), по которой требуется построить более тысячи авиационных двигателей.
"Таких газостатов в принципе не было в стране. Сейчас мы становимся в этой части технологического процесса полностью импортонезависимыми. Очень приятно, что наши коллеги из Нижегородской области освоили выпуск подобного рода продукции и теперь у нас есть свои газостаты такого типоразмера. Для предприятий ОДК это, конечно же, снижает издержки - не надо тратиться на постоянные перевозки деталей для обработки, пусть и в дружественные страны, но все-таки далеко расположенные, - теперь весь процесс локализован здесь. Перед ОДК стоит задача изготовить больше 1500 двигателей, а детали, которые будут обрабатываться в газостате, в них очень активно используются, поэтому это незаменимая помощь в организации технологического процесса для всех предприятий корпорации", - отметил Антон Алиханов.
Новые мощности занимают площадь две тысячи квадратных метров. Благодаря оснащению участка современным высокотехнологичным оборудованием здесь обеспечат круглосуточную работу по газостатированию титановых и алюминиевых отливок корпусных деталей авиационных двигателей, предназначенных в том числе для отечественных пассажирских самолетов. Деталям предстоит работать в небе под большими нагрузками, поэтому их надежность подтверждается строгим контролем качества.
Генеральный директор АО "Объединенная двигателестроительная корпорация", член бюро центрального совета ООО "СоюзMаш России" Вадим Бадеха, отмечая значимость проекта, сообщил, что импортозамещение горячего изостатического прессинга позволит производить в России авиадвигатели пятого и шестого поколения независимо от зарубежных поставщиков.
"Современное двигателестроение невозможно создавать без применения крупногабаритных деталей тонкостенного титанового и алюминиевого литья. Сегодня благодаря вводу этого участка мы сможем существенным образом увеличить объемы выпуска двигателей, которые идут на гражданские самолеты (двигатели ПД-14, ПД-8, ПД-35), и в том числе обеспечить безусловный выпуск двигателей для гособоронзаказа. Применение этих технологий позволяет снижать вес и существенным образом повышать ресурс наших двигателей. Запуск участка горячего изостатического прессования имеет большое значение для расширения производственно-технологической базы не только уфимского предприятия ОДК-УМПО, но и ОДК в целом. Ввод в работу высокотехнологичного оборудования повысит качество титановых и алюминиевых отливок и ускорит сроки производства авиадвигателей. Мы активно наращиваем производственные мощности, чтобы обеспечивать потребности отечественной гражданской авиации. Только в рамках комплексной программы развития авиационной отрасли до 2030 года нам необходимо произвести более 3,5 тысячи двигателей для самолетов и вертолетов", - пояснил Вадим Бадеха.
Премьер-министр правительства Республики Башкортостан Андрей Назаров убежден, что нынешнее открытие важно для обороноспособности России.
"Это позволит нам существенно упростить и улучшить создание того, что необходимо для нашей авиации. Из предприятий, работающих на оборонный комплекс страны, значительная часть - предприятия "Ростеха". И это те предприятия, которые многие инновации применяют у себя, разрабатывают, внедряют. В общем, являются передовыми для всей отрасли", - сказал Назаров.
Специалисты поясняют: использование горячего изостатического пресса при выпуске деталей для авиаотрасли позволяет устранять пористость литья из титановых и алюминиевых сплавов, улучшать однородность материала и упрочнять его за счет высокой температуры и давления аргона. По сути, получилось идеальное производство, когда при меньших затратах всего (времени, людей, материала, энергии) получаешь высококлассный результат - продукт с особыми физическими свойствами, который, в свою очередь, должен поднять на долгожданную высоту и отечественную пассажирскую авиацию.
О результативности внедряемых отечественных технологий и оборудования нашему корреспонденту рассказывает Виктор Владимирович Клочай, вице-президент Российского союза промышленников и предпринимателей - председатель Координационного совета отделений РСПП в ПФО, председатель совета директоров АО "Русполимет", заслуженный металлург РФ, кандидат технических наук.
Виктор Владимирович, технологии газостатирования давно и успешно применяются во всем мире. Сегодня они используются и в России. Сдерживающим фактором едва не стало отсутствие оборудования, но и эта проблема теперь решена. Что поспособствовало тому, чтобы ГК "Русполимет" вместе со своими дочерними компаниями взялись за такие проекты?
Виктор Клочай: Надо отметить, что мы многое делали первыми и впервые. Одним из ключевых инвестиционных проектов стало первое в России промышленное производство металлических порошков и гранул для изготовления изделий методом горячего изостатического прессования (ГИП) и аддитивных (3D) технологий, а также проектирование и изготовление оборудования для изостатического прессования (газостатов), изделий из порошка с уникально высокими физическими свойствами. В результате снижены в разы коэффициент расхода материалов, сроки изготовления, трудоемкость по сравнению с традиционными методами производства металлоизделий. Реализация данного проекта позволила заместить импорт инструментальной порошковой заготовки, а также порошка для 3D-технологий в отечественном машиностроении. Производство в России широкого спектра газостатов и металлических порошков и гранул производительностью более 3000 тонн в год создает условия для формирования нового технологического уклада в ответственном машиностроении.
Двигаясь в направлении развития этой технологии, мы, безусловно, понимали, что такая сфера потребует внедрения новых агрегатов для переработки порошка. Тогда мы имели один импортный газостат, работавший у нас с 80-х годов прошлого века, и рассчитывали закупить еще пару у шведов или бельгийцев. Но после 2019 года стало понятно - с этим будут проблемы. Шведы не только не стали продавать оборудование, но и перестали поставлять ремкомплекты для действующего на "Русполимете" газостата, у которого подходил к завершению срок службы теплового контура, защищающего контейнер от перегрева.
Стало очевидно, что мы остаемся без средств производства, а значит, должны сами проектировать и изготавливать газостаты. Площадкой стал завод "Дробмаш". Пришлось полностью перестраивать систему работы предприятия: каждая деталь должна быть сделана по особым требованиям уникальной технологии, она обязана иметь "фамилию, имя, отчество" ее изготовителя, должна быть пронумерована, занесена в реестр: кто точил, проводил термообработку, приемку, на каком стенде изделие испытывалось. В конце концов кропотливая структурированная работа привела к результату, которого все ждали, - созданию и запуску в промышленную эксплуатацию самого большого в стране газостата на площадке ОДК в Уфе для производства деталей авиационных двигателей.
Алла Логачева, начальник отделения металлических материалов и металлургических технологий АО "Композит", доктор технических наук:
- На сегодня горячее изостатическое прессование является неотъемлемой технологической операцией при производстве ответственных элементов конструкции двигательных установок (газотурбинных двигателей), положительно зарекомендовавшей себя в различных отраслях промышленности. Горячее изостатическое прессование применяется для устранения дефектов (пор, раковин, трещин) и "облагораживания" структуры в различных деталях из широкого спектра сплавов, полученных традиционными металлургическими методами, что, в свою очередь, приводит к значительному увеличению надежности и ресурса всего изделия. До сегодняшнего дня в отечественной промышленности отсутствовало оборудование, позволяющее проводить газостатическую обработку крупногабаритных деталей, что накладывало ряд производственных ограничений и увеличивало срок изготовления изделия. Применение газостата с соответствующими габаритами рабочей камеры позволит расширить номенклатуру обрабатываемых заготовок и повысить их качество, увеличить производственные мощности и снять ограничения при обработке крупногабаритных элементов конструкции на предприятии ОДК-УМПО.
Как получилось, что ОДК-УМПО решилось на подписание контракта на разработку, изготовление и установку газостата с предприятиями ГК "Русполимет", у которых не было такого опыта? И какая поддержка была оказана государством?
Виктор Клочай: Предприятия ОДК уже давно применяют процесс газостатирования для устранения дефектов в литье и хорошо знакомы с этой технологией. Было время, когда еще в Советском Союзе "Русполимет" (тогда Кулебакский металлургический завод. - Прим. ред.) газостатировал капсулы с порошком под диски для авиационных двигателей. Правда, тогда часть материалов и оборудование были импортными. Сейчас и металлические порошки, и газостаты мы производим сами.
Говоря о газостате, установленном в Уфе, надо отметить, что проработку его изготовления мы начали сначала под себя, планируя увеличить мощности по производству изделий из металлических порошков. Но в 2021 году, после того, как ОДК озвучила в минпроме проблему упрочнения деталей для двигателей, встал вопрос о необходимости строительства газостата на предприятии в Уфе. Проект тогда курировал лично министр промышленности России. И поскольку в нашей стране никто этого не делал, то, естественно, все повернулись сначала на Запад, потом на Восток, даже появился почти ратифицированный контракт с китайской компанией. Мы в это время уже начали ходить по инстанциям с ниокровскими темами газостатирования, привлекли специалистов из закрывшегося ВНИИМетмаша и самостоятельно капитально отремонтировали первый маленький газостат на площадке УМПО, точнее, собрали его заново. На совещании в минпроме рассказали об этом опыте и намерениях изготавливать газостаты. Тогда и появилось решение поручить новый проект "Русполимету". Для нас это был вызов. Главной мерой поддержки оказалось доверие, результатом которого стал серьезный заказ от серьезной компании. Риски, конечно, имелись колоссальные, но мы справились.
По итогам визита в "Русполимет" еще в марте 2021 года Денис Мантуров, тогда министр промышленности и торговли РФ, особо отметил достижения "Русполимета" по флагманскому для группы направлению: "В Нижегородской области огромный потенциал для развития традиционных и новых отраслей, в частности порошковой металлургии. Я считаю, что за этим будущее. Нижегородская область является драйвером в этом направлении как по самим порошкам, так и по газостатам".
На что способен газостат, работающий сегодня в Уфе? Какие у него главные преимущества, что он может делать?
Виктор Клочай: Применяемость газостата чрезвычайно широка - он может делать все, что необходимо для судостроения, атомного машиностроения, медицины - всех сфер, где требуются детали с особыми свойствами. Можно прессовать новые детали из металлических порошков, можно упрочнять готовые, изготавливать биметаллические изделия. Технология позволяет избавляться от дефектов в металлах, что чрезвычайно важно, например, при изготовлении вращающихся элементов двигателя.
Изостатическое прессование, а в данном случае горячее изостатическое прессование - технология двойного назначения. Американцы сегодня этим методом делают и заготовки для стрелкового оружия, и артиллерийские стволы, и атомные реакторы. Сегодня я как мантру повторяю, что технология горячего изостатического прессования - это хорошо, прогрессивно, что надо начинать ее широко использовать, формируя новый технологический уклад в машиностроении с преимуществами в качестве, сроках, стоимости, трудозатратах, материалоемкости. На минуточку задумайтесь - при газостатировании килограмма изделия из металлических порошков уходит в три - семь раз меньше материала, чем при изготовлении традиционными способами.
Как быть технологически независимым, если не создавать, не строить и не организовывать производства нового высокотехнологичного продукта и не тиражировать эффективные технологии! Если есть возможность сделать что-то быстрее, лучше, дешевле, качественнее, то надо делать, а не терзаться сомнениями. Нужно идти вперед - составлять программы развития промышленности, продолжать испытания готовых изделий, сертифицировать технологию, масштабировать ее. На участке газостатирования в Уфе степень локализации высочайшая. Я ее оцениваю в 85 процентов, может, даже выше. Это не просто импортозамещение, не просто какой-то маленький кусочек технологической независимости - это и есть пример, элемент того самого долгожданного техсуверенитета.
Сейчас "Дробмаш" изготавливает еще несколько газостатов - для кого они предназначены?
Виктор Клочай: Сейчас в изготовлении на площадке нашей дочерней компании находятся шесть газостатов. До конца года мы должны изготовить четыре. Один из заказчиков - подразделение "Росатома". В работе сейчас находится учебно-лабораторный небольшой газостат для МИСИС. Это исследовательская, важная и правильная история, потому что если отрасль будет разгоняться, то нужны специалисты. Очень серьезный заказчик в лице ВИАМа - Всероссийского научно-исследовательского института авиационных материалов, который традиционно занимается порошковой тематикой. Они выбрали формат, который позволяет частично самофинансироваться, проводя исследовательские работы вместе с предприятиями и выдавая необходимые им решения. И наконец, новый газостат делаем для себя. После того как мы реализовали проект в УМПО и увидели в деле ГИП2200, то решили, что у "Русполимета" должен быть похожий агрегат, и теперь все в наших руках.
Глеб Туричин, ректор Санкт-Петербургского государственного морского технического университета, доктор технических наук:
- "Русполимет", собрав в стране все необходимые компетенции, сделал уникальный газостат ГИП 2200 - это буквально прорыв в создании отечественного оборудования для изостатического прессования, используемого как в технологии гранульной металлургии, так и для упрочнения готовых изделий, тем более крупногабаритных, применяемых в судостроении. Мы видим будущее в развитии и выпуске оборудования для изостатического прессования.
Очевидно, что новый и для вас, и для страны проект - весь процесс проектировки, изготовления, доставки, сборки самого большого в стране газостата - потребовал таких же больших усилий от вашей команды. Кого бы вы отметили?
Виктор Клочай: Чтобы никого не обидеть, надо всех по алфавиту перечислять. Но первый в этом списке, конечно, главный конструктор, идеолог проекта Сергей Николаевич Шушурин, выходец из ВНИИМетмаша, головного металлургического института страны, за ним очень хороший специалист по системам управления автоматикой Сергей Анохин - представитель компании "Специальный металлургический инжиниринг", входящей в группу "Русполимет", и, конечно, Денис Шишов, директор по спецпроектам "Дробмаша", и Алексей Кутепов, главный инженер направления, отвечавший за монтаж. Кстати, сейчас Кутепов уже находится в Саратовской области, начинает собирать следующий газостат. Много талантливых ребят проявилось. Глава Нижегородской области Глеб Сергеевич Никитин поддержал предложение об их награждении за реализацию стратегически значимого проекта.
Объем работ выполнен невероятный - сначала на нашей площадке нам пришлось спроектировать, построить здание, потом стенды намотки, изготовить инфраструктурное оборудование, провести испытания и затем в мае 2023 года приехать в Уфу. Разумеется, были сложности - ведь все делалось впервые. Плюс оборудование очень капризное, особенно в части газовых систем. У нас не было перерыва на праздники, только в Пасху и Рождество не работали. Я за это время, наверное, около десятка выходных дней, субботы, воскресенья провел там вместе с ребятами - нужно самому было понять, осознать, вникнуть в детали, но главным образом с моей стороны требовалась чисто морально-психологическая поддержка.
Не раз возникали сложные моменты при монтаже большого агрегата, целого комплекса сопутствующего оборудования, и всегда проявлялись люди. Во-первых, наши люди, которые работали на площадке в Уфе, во-вторых, те, кто был на связи удаленно, но включался в процесс, как говорится, на лету. При необходимости оперативно приезжали, чтобы помочь решить поставленные задачи. Я считаю, что такое взаимное понимание важности и значимости проекта, эффективное "соработничество", и позволило создать и запустить в промышленную эксплуатацию самый большой в России участок изостатического прессования. Историческое событие, я так считаю.
Причем, когда я говорю "мы", то имею в виду не только нашу команду конструкторов, технологов, механиков, инженеров, мастеров, рабочих. Мы - это все люди, которые нас поддерживали и в министерстве, и в ОДК. Сменная команда УМПО - начальник цеха, начальник участка - все были в процессе. Они видели, как наши люди работают, и встраивались в систему. На "Русполимете" в рамках модернизации мы запускали много разных агрегатов, поэтому понимаю, что от позиции заказчика очень многое зависит. Он должен принимать участие в процессе вместе с теми, кто проводит монтаж, пусконаладку и так далее. Тогда придет понимание того, как устроена каждая часть комплекса газостатирования, как действует, как ремонтируется данное оборудование, и тогда можно рассчитывать на его правильную эксплуатацию. Сегодня даже с автоматизацией оборудования значимость человеческого фактора стоит в приоритете. В случае отключения автопилота летчик сам должен уметь посадить самолет. А в случае с газостатами, где давление 1600 атмосфер и температура 1350 градусов, ответственность не ниже.
Как вы считаете, что тормозит масштабирование технологии газостатирования и что нужно сделать, чтобы изменить ситуацию?
Виктор Клочай: На самом деле, процесс масштабирования технологии неизбежен - дело времени. Сейчас идет этап созревания, осознания и вхождения в тему. Появившийся в Уфе участок газостатирования создал прецедент, когда стали очевидны преимущества - возить в Китай изделия для обработки не надо, можно все делать на своем родном заводе. Это убедительный практический аргумент, которого раньше не было. Сейчас он есть, и мы делаем следующие шаги.
К примеру, для атомной отрасли мы уже реализовали достаточно масштабный проект по получению качественных изделий реальной применяемости. Речь идет о 20 изделиях, изготовленных из металлических порошков методом газостатирования. Есть положительные результаты, которые не оспариваются. Сейчас ведется работа по омологации такого подхода. У меня нет сомнений, что полученные детали соответствуют всем требуемым характеристикам. Но загвоздка в том, что пока нет утвержденных, принятых и ратифицированных нормативов по применению технологии газостатирования. Требуется время. Порог вхождения любой технологии непрост, но он не может слишком долго затягиваться. Убеждать в целесообразности развития - неблагодарное, но очень нужное дело!
Газостатическое прессование - эффективный помощник для современной металлургии и машиностроения, но не единственный. Как взаимодействуют сегодня технология ГИП и 3D-металлургия? Они соперники или партнеры?
Виктор Клочай: Сегодня 3D пока не может быть массовым способом получения деталей, хотя если когда-нибудь на каждом предприятии будет стоять хотя бы один принтер, мы к этому придем. К тому же в применении технологии есть нюансы - 3D-деталь соответствует заданным параметрам, но ее поверхности тоже нуждаются в мехобработке. Если это не прямое выращивание СЛН, то, как правило, после требуется дополнительный процесс газостатирования полученной детали, чтобы упрочнить металл, убрать образованные полости, ослабляющие конструкцию. Уже появляются лазерные, электронно-лучевые принтеры, это немножко другая история. Там невероятные скорости наплавки и технологии уходят в сторону печати из проволоки, а не порошка. Но чтобы получить качественную проволоку, нужен порошок.
Виктор Орлов, генеральный директор НПО "ЦНИИТМАШ" (Машиностроительный дивизион "Росатома"), доктор технических наук:
- Технология горячего изостатического прессования является одним из ключевых технологических процессов, после которого изделия, изготовленные аддитивными методами, могут применяться в ответственных узлах изделий и конструкций. Все дело в том, что после селективного лазерного спекания порошковых композиций детали в той или иной степени обладают пористостью и могут применяться только в ненагруженных элементах конструкции. Благодаря технологии горячего изостатического прессования увеличивается плотность изделий, что позволяет повысить их прочностные характеристики и обеспечить их использование в условиях воздействия растягивающих, циклических или иных нагружений.
В каком направлении, как вы полагаете, должна развиваться технология газостатирования, востребованная, но дорогая и ресурсоемкая? Что нужно сделать, чтобы она стала доступна как можно большему числу предприятий?
Виктор Клочай: Решение задачи мне видится в создании коллективного Центра газостатирования. Мы предлагаем сделать его на нижегородской площадке технопарка "Кулибин". Там можно установить несколько газостатов разных типоразмеров и предоставить возможность предприятиям ими пользоваться. С появлением ГИП2200 в УМПО мы получаем заказы от других корпораций, например ОСК и "Росатома", на создание мегагазостата для производства деталей еще большего размера. Уже сегодня дебатируется вопрос о комплексах ГИП2600 и даже ГИП3200, которые откроют новые возможности для развития судостроения и атомного строения. Но одному "Русполимету" с экономической точки зрения такой газостат не потянуть, да и смысла создавать его только для себя нет. К тому же комплекс ГИП2600, построив, нельзя переместить на площади заказчика, его можно только изготовить и смонтировать на месте, где он будет работать. Поэтому Центр коллективного пользования федерального значения решил бы данную задачу. Кстати, идею создать ГИП3200 высказал замминистра промышленности России на запуске участка газостатирования в Уфе.
Хорошо, что есть понимание значимости нового уклада в машиностроении со стороны правительства. Мы ожидаем совещания на площадке минпрома с атомщиками, корабелами, авиаторами, чтобы понять, какой может быть загрузка нового комплекса, где его устанавливать. А у нас уже есть видение, решения, и мы готовы к новому проекту. Но это тот самый случай, когда нужна реальная поддержка государства, в том числе с точки зрения загрузки на первом этапе, нужна воля, понимание задачи и разделение рисков. Вот оно - масштабирование нового технологического уклада в ответственном машиностроении. Мы просто одну технологию меняем на другую, более качественную, более выгодную, более ответственную, более современную, более эффективную. И опыт с ГИП2200 это подтверждает. Сегодня с уверенностью можно сказать, что совместно с другими предприятиями группа компаний "Русполимет" готова обеспечить основные потребности высокотехнологичного машиностроения России.