Енергетика Патона: 5 інноваційних розробок академіка
За що «Нафтогаз» і «Енергоатом» мають дякувати покійному президенту НАН
Енергетична галузь – не лише про політичні скандали або гучні викриття. Перш за все, вона – про людей, які забезпечують надійну роботу і розвиток за будь-яких умов, незалежно від обставин і ставлення до них тих, хто бореться за владу.
Ім'я академіка Бориса Патона серед них займає особливе місце. Він понад півстоліття залишався незмінним президентом Національної Академії Наук України і очолював Інститут електрозварювання імені Є. Патона НАН України. Його розробки були і залишаються затребувані як у вітчизняних фахівців, так і за кордоном. Вони дозволяють створювати унікальні конструкції енергетичного обладнання – турбін, енергетичних котлів, корпусів реакторів атомних станцій, трубопроводів.
Тисячі кілометрів трубопроводів, по яких нафта і газ транспортуються від родовищ споживачам, енергоблоки АЕС, які цілодобово забезпечують стабільну роботу енергосистем різних країн – ось ті основні напрямки, де від якості зварювальних технологій залежить і раціональне використання ресурсів, і безпека умов праці, а отже – і людські життя. Вони дозволяють знижувати шкідливі викиди, зберігати екологію, ефективніше витрачати енергоресурси, а також заощаджувати мільярди державі та бізнесу.
І хоча адміністративна спадщина Бориса Патона як очільника НАНУ викликає суперечливі оцінки, значення його наукових, технологічних, раціоналізаторських розробок – є незаперечним. На згадку про нього як про вченого зі світовим ім'ям Mind представляє огляд інновацій, які побачили світ під його керівництвом і відіграли знакову роль у розвитку енергетичної безпеки різних країн.
Як збудувати надійний реактор:
електронно-променеве зварювання
Ця технологія застосовується при виготовленні корпусів реакторів АЕС і значно економить час. Тривалість традиційної дугового зварювання кільцевих швів в корпусі атомного реактора становить сотні годин, тоді як ЕПЗ такого шва скорочується до декількох годин.
Метод ЕПЗ забезпечує високу продуктивність зварювального процесу, надійна якість з'єднань і мінімальну деформації стали. Під керівництвом Патона було також розроблено обладнання для електронно-променевого зварювання і програмне забезпечення, щоб ефективно управляти всім виробництвом.
Як запобігти вибухам на АЕС:
нове покриття для ТВЕлів
Безпека атомних реакторів і зниження витрат на їх експлуатацію були серед ключових напрямків, яким Борис Патон приділяв особливу увагу.
В одній зі своїх наукових публікацій він пояснював, що причиною аварії на атомній станції «Фукусіма-1» в Японії стала хімічна взаємодія цирконієвих оболонок тепловиділяючих елементів (ТВЕл) із парою. Пароцирконієва реакція призвела до генерації водню, через що і стався вибух.
Розбираючись з цим прецедентом, фахівці під керівництвом Бориса Патона розробили новий метод виготовлення ТВЕлів, який підвищує стійкість до корозії цирконієвих оболонок під час роботи реактора, а в разі аварії – значно знижує ймовірність виникнення вибуху.
Суть технології – в тому, щоб використовувати спеціальне покриття на основі карбіду кремнію і забезпечити високу міцність його зчеплення з основною поверхнею тепловиділяючих елементів.
Як побудувати надійний газопровід:
багатодугове зварювання з керуванням хімічним складом шва труб
Економічне зростання вимагає більшої кількості енергоресурсів. Тому забезпечення надійного транспортування вуглеводнів від місця їх видобутку до споживачів – надзвичайно актуальне завдання. У випадку з природним газом трубопровідний транспорт як і раніше залишається пріоритетним, незважаючи на розвиток альтернативних способів (таких як танкерне перевезення зрідженого газу або стисненого в спеціальних ємностях).
Багатодугова технологія зварювання дозволяє поліпшувати якість з'єднань на трубопроводах. Це знижує технологічні втрати при транспортуванні природного газу. Крім того, сам процес зварювання відбувається з найменшими витратами зварювальних матеріалів. Додаткова її перевага – скорочення часу на будівництво газопроводів.
Система управління хімічним складом і структурою металу шва труб дозволяє пристосовувати зварювальні технології до умов транспортування вуглеводнів. Фахівці можуть обирати сплав металу, з якого складається зварювальний дріт, з огляду на специфіку місця, де будується трубопровід, і якість палива, яке транспортуватиметься за заданим маршрутом.
Як прокладати труби в суворих умовах:
зварювальний комплекс «Північ» і пульсуюче оплавлення
Фахівцями Інституту ім. Патона були розроблені оптимальні поєднання зварювальних матеріалів для будівництва та ремонту магістральних газопроводів в Україні та Росії, в залежності від кліматичних зон. Наприклад, за допомогою зварювального комплексу «Північ» можна прокладати труби різного діаметру в суворих умовах Крайньої Півночі, забезпечуючи надійну зварювання.
Інноваційним для свого часу став метод контактного зварювання труб, що отримав назву «пульсуюче оплавлення». Він дозволяє заощаджувати час на будівництві нафто- і газопроводів, підвищує їхню надійність, знижуючи ймовірність розгерметизації.
Така технологія стала корисною при будівництві морських газопроводів на великій глибині. Необхідним для цього обладнанням оснащуються трубоукладальні баржі. А розроблені алгоритми операційного комп'ютеризованого контролю зварювального процесу дозволяють оцінювати результат відразу ж після закінчення зварювання.
Автоматична система видає в друкованому вигляді документ на кожен стик, в якому вказуються реальні значення всіх параметрів процесу зварювання, їх відхилення від заданих значень і оцінка якості з'єднань.
Як зупинити катастрофу на нафтогазових промислах:
модуль для відновлення зруйнованих труб
Аварії при розробці родовищ вуглеводнів призводять до тяжких екологічних наслідків. Одна з них трапилася в 2010 році біля узбережжя американського штату Луїзіана в Мексиканській затоці – на буровій платформі Deepwater Horizon, що належить транснаціональній корпорації ВР. Тоді з пошкодженої свердловини на глибині 1500 м стався неконтрольований витік нафти, а потім і вибух.
Фахівці Інституту ім. Патона розробили спосіб з'єднання зруйнованих труб підводних свердловин під час витікання нафти. Вони сконструювали спеціальний з'єднувальний модуль, який за допомогою особливих вантажопідйомних механізмів опускається до пошкодженої частини труби.
Технологічні пристрої утримують модуль у вертикальному положенні і не дають потоку нафти, що випливає, відкинути його в бік. Тоді як сам модуль закріплюється на місці витікання нафти і запобігає забрудненню навколишнього середовища, а нафта спрямовується в потрібному напрямку по трубопроводу.
Якщо ви дочитали цей матеріал до кінця, ми сподіваємось, що це значить, що він був корисним для вас.
Ми працюємо над тим, аби наша журналістська та аналітична робота була якісною, і прагнемо виконувати її максимально компетентно. Це вимагає і фінансової незалежності.
Станьте підписником Mind всього за 196 грн на місяць та підтримайте розвиток незалежної ділової журналістики!
Ви можете скасувати підписку у будь-який момент у власному кабінеті LIQPAY, або написавши нам на адресу: [email protected].
