Большая часть трубопроводов на атомных подводных лодках сделана из титана. Их изготовлением занимаются работники цеха № 9, а сварку трубных узлов трубопроводов производит участок № 6 цеха №42 северодвинского предприятия Севмаш. Сварщиков такой специализации не то что на Севмаше, но и в стране по пальцам пересчитать. Не каждому дано освоить сварку трубных узлов.
2. Камера «Атмосфера-2» (Севмаш).
В конце 60-х годов, когда началось внедрение методики изготовления трубопроводов из сплавов титана, столкнулись с проблемой. Титан – лёгкий металл. Если в него добавить легирующие элементы, то его прочность становится приближённой к стали, но при этом он остаётся лёгким и не коррозирует. Но как его варить, если при температуре свыше 400 градусов он активно нагревается и начинает поглощать из воздуха азот, водород, углерод, кислород и при этом он окисляется, меняет свою кристаллическую решётку, а также становится твёрдым и хрупким. На практике это приводит к тому, что спустя некоторое время после сварки приваренная деталь, не имевшая, казалось бы, никаких дефектов, просто отваливается — сама по себе или после легкого удара.
Процесс подводной сварки
3. Система вакуумных насосов.
Если варить его на воздухе, то в трубу, которой необходима сварка, нужно задуть аргон высшего сорта. Снаружи, при сварке, необходимо защищать сварочную ванну, чтобы аргон подходил к соплу и через него производилась её защита. Поэтому сварка титана на открытом воздухе проблематична. Инженеры задались вопросом, – как создать установку, чтобы заполнить её аргоном и не думать о защите её внутри и снаружи.
4. Камера «Атмосфера-2» (Севмаш).
В 1971 году на Севмаше была построена установка «Атмосфера-2». Она представляет собой сложнейшее техническое сооружение.
5. Грузовой шлюз для малогабаритных изделий.
Здесь, в камере объемом 300 м3, варят титановые трубопроводы в среде газа аргона высокой чистоты. Благодаря её появлению у завода появилась возможность варить конструкционные и трубные узлы любой сложности: металл начиная от 0,25-0,5 мм и заканчивая большими конструкциями, которые могут поместится в грузовой шлюз, диаметр которого 4х5 метров.
Стоит отметить, что расположена камера в цехе №42 и не случайно — этот цех считается ярким примером плодотворного сотрудничества науки и производства.
6. Большой грузовой шлюз.
Севмаш — завод, где строят атомные подводные лодки
Для работы в камере привлекаются специалисты 6 разряда, прошедшие дополнительную медкомиссию. Это квалифицированные ребята, специалисты высшего класса, которые приобретали опыт на различных заводских площадках при строительстве атомных подводных лодок.
7. Подготовка сварщиков к погружению в камеру.
Работа в камере начинается после медицинского освидетельствования, во время которого фельдшер замеряет давление у сварщиков и задаёт им необходимые вопросы. Его присутствие здесь постоянно – в камере идёт работа – фельдшер находится рядом.
8. Подготовка сварщиков к погружению в камеру.
Перед тем как зайти в камеру сварщик облачается в специальный костюм похожий на скафандр, от которых идёт два шланга. По одному идёт чистый воздух, по-другому выводится загрязнённый.
9. Подготовка сварщиков к погружению в камеру.
Работа сварщика в камере длится 3,5 часа. Бывает, если поджимают сроки, то сварщики работают 4,5 часа, но только с разрешения фельдшера и с разделением времени пополам: пару часов поработали, затем отдохнули и снова приступили к работе. За их действиями следит оператор, который с помощью ларингофонной связи даёт им указания и команды.
10. Шлюз для входа-выхода сварщиков.
Крупные изделия загружаются в камеру через большой грузовой шлюз, а малогабаритные изделия через малый грузовой шлюз. У камеры есть два шлюза для входа-выхода сварщиков и технологические шлюзы, через которые производится подача горелки, вода для охлаждения и всё что нужно для работы. Внутри есть кран-балка, с помощью которой можно тяжёлую конструкцию перевернуть и скантовать для удобства сварщика.
11. Работа внутри камеры.
Работу установки «Атмосфера-2» обеспечивают несколько систем: система вакуумирования, система блоков химической очистки (БХО), система водоснабжения, система ларингофонной связи, система газового анализа и система гидравлики.
12. Работа внутри камеры.
Перед тем как заполнить камеру аргоном, необходимо провести её вакуумирование с помощью системы вакуумных насосов. После того как это сделано в работу вступает система заполнения аргоном, и в камеру начинает подаваться аргон. Охлаждение вакуумных насосов происходит с помощью системы охлаждения, которая также идёт на блоки химической очистки (БХО)
В процессе сварки происходит насыщение аргона всевозможными газами которые выделяются при сварке Аргон, проходя через систему БХО,очищается от примесей и приобретая первоначальные свойства, возвращается в камеру.
13. Центральный пульт.
Система воздухоснабжения поддерживает жизнедеятельность сварщиков в камере. По ней подаётся чистый и откачивается загрязнённый воздух из костюма сварщика.
С помощью системы ларингофонной связи оператор центрального пульта общается со сварщиками.
14. Титановая губка — (это как абсорбент), предназначена для очистки аргона от загрязнений.
С помощью системы гидравлики осуществляется подъем крышек грузового шлюза.
- Полезный объем камеры — 300м3.
- Максимальные габариты свариваемой конструкции 4600х3000х2500 мм.
- Количество одновременно работающих сварщиков — 4.
- Суточный режим работы — 14 часов — сварка конструкций, 10 часов — профилактика оборудования и подготовка к работе следующего дня.
- Пропускная способность в пересчёте на условный стык — 38х3-130 стыков.
Источник: kuleshovoleg.livejournal.com
В Росатоме создали инновационный комплекс для подводной сварки
В ходе научно-исследовательской работы на тему «Разработка и согласование технологии для ремонта облицовки бассейна выдержки методом автоматической роботизированной подводной сварки» ЦНИИТМАШ разрабатывает уникальную технологию подводной сварки, а также сварочные материалы, обладающие особыми сварочно-технологическими характеристиками: порошковую проволоку, подходящую для работ под водой. Для разработки состава проволоки и отработки технологии подводной сварки в Сварочно-технологическом центре ЦНИИТМАШ был смонтирован тренировочный стенд. Первые этапы отработки технологии проводились в контейнере с водой с применением самозащитных порошковых проволок различных производителей, а также проволок сплошного сечения с применением защитного газа и без.
Более того, при участии специалистов ЦНИИТМАШ разрабатывается технологическое оборудование, способное выдерживать радиацию и активную среду бассейна выдержки АЭС. Специалисты ООО «АПС РАДИС» разработали подводную сварочную систему, полностью обеспечивающую выполнение разрабатываемой технологии, что позволит ликвидировать потенциальный дефект. Это лишь один из рабочих органов пятикоординатного робота, на схвате которого смогут находиться также система зачистки и ультразвуковая система поиска трещин (созданием систем занимается генеральный подрядчик работ – ООО «СКТБ ПР»). На аналогичном стенде пройдут обучение сотрудники новых блоков ВВЭР-1200 ЛАЭС, которые впоследствии будут инспектировать состояние бассейна выдержки в реальных условиях.
Для тестирования этой системы группой ученых был разработан испытательный стенд: он состоит из транспортной системы, перемещающей в различных направлениях сварочный аппарат, и бассейна с водой. Стенд позволяется имитировать давление воды на разной глубине. Именно здесь будут отработаны синергетические режимы сварки путем моделирования всех возможных сценариев развития дефекта в бассейне.
«Работы в рамках этой НИР подразумевают много сложностей. Одна из них состоит в разработке сварочных материалов – специальных порошковых проволок, аналогов которым в России пока не существует. Проведенные патентные исследования показали, что не только материалы, но и все технические решения, которые будут использованы при ремонте бассейнов выдержки АЭС посредством подводной сварки, имеют патентную чистоту на территории РФ. В частности, в данный момент мы решаем проблему подбора материалов и химических элементов, способствующих образованию устойчивого защитного газового пузыря, необходимого для качественной сварки, – рассказывает координатор проекта, старший научный сотрудник института сварки ЦНИИТМАШ Сергей Волобуев. – Ранее ремонтные работы под слоем воды выполнялись либо в специальных камерах сухим методом, либо с помощью водолазных работ штучными электродами. Оба способа не подходят для агрессивной среды и ограниченности пространства бассейна выдержки, поэтому мы и решили исследовать другие возможности».
Технология и комплекс для подводной сварки в перспективе имеют широкую область применения. В частности, они могут быть использованы в судостроении, при проведении сварочных работ на глубине, при прокладке подводных трубопроводов, выполнении различных ремонтных работ на объектах портовой инфраструктуры и в других сферах.
Источник: www.atomic-energy.ru
Как советские подводные лодки из титана загнали ВМС США в тупик
Годы сбора и оценки разведданных в конечном счете окупились. Хотя первоначальные испытания были неудачными, подводная лодка класса «Альфа» должна была стать самой быстрой из когда-либо построенных подводных лодок.
Советские подводные лодки класса «Альфа» были поистине новаторскими. Их корпуса были сделаны из титана, чрезвычайно легкого и прочного металла, хотя и значительно более дорогого, чем сталь. Они питались от уникального реактора, охлажденного смесью свинца и висмута. Кроме того, они были невероятно быстры, быстрее американских или британских торпед.
В 1969 году фотоаналитик из ЦРУ наткнулся на первые признаки того, что впоследствии стало известно как подводная лодка класса «Альфа». Фотографические свидетельства и отчеты разведки говорили о том, что часть корпуса подводной лодки, ожидающая сборки, была странно отражающей, серебристого цвета.
Аналитики расходились во мнениях по этому материалу. Некоторые говорили, что это было частью массированной дезинформационной кампании, что части корпуса были просто покрыты алюминиевой краской, чтобы запутать Соединенные Штаты.
Сам титан в три-пять раз дороже стали. Несмотря на исключительную прочность, процесс изготовления и условия, необходимые для сварки титана, трудно реализовать. При высоких температурах (например, при сварке) титан легко поглощает кислород, водород и азот, вызывая дефекты в сварном шве, известные как охрупчивание, которые снижают прочность материала.
Чтобы успешно сварить огромные титановые панели в больших масштабах, советским инженерам пришлось сначала создать огромные склады, которые были герметично закрыты, а затем заполнены аргоном, инертным газом, который не мешал бы процессу сварки. Сварщики должны были носить большой костюм космонавта, который снабжал бы их кислородом, находясь внутри этих складов.
Аналитики весьма скептически относились к тому, что обычно консервативные дизайнерские фирмы пойдут на такой риск, вместо того чтобы постоянно совершенствовать проверенные образцы. Однако в случае успеха титановый корпус будет иметь несколько преимуществ. Титан лишь незначительно магнитен, и поэтому он будет сопротивляться магнитному обнаружению. Титановые подводные лодки также могли бы погружаться глубже, чем традиционные конструкции со стальным корпусом, и были бы лучше защищены от глубинных бомб или других взрывов.
Еще одной загадкой для западных аналитиков был реактор, который должен был привести в действие этот новый класс подводных лодок. Его реактор, по-видимому, должен был охлаждаться с использованием жидкого металла, что позволило бы уменьшить размер реактора и обеспечить потенциально более высокую производительность.
Военно-морской флот Соединенных Штатов считал, что жидкометаллические реакторы труднее обслуживать и, следовательно, они более опасны. Также некоторые сообщения говорили о том, что экипаж будет всего 15 человек – невероятно низкое число, которое указывало на чрезвычайно высокую степень автоматизации.
Подводная лодка класса «Альфа» должна была стать самой быстрой из когда-либо построенных подводных лодок. Под водой она могла развивать скорость 41 узел или 47 миль в час. Для сравнения, американские эсминцы класса Арли Берк развивают максимальную скорость около 30 узлов или 35 миль в час.
Многие порты Советского Союза не были должным образом оборудованы для обслуживания этих уникальных подводных лодок, поэтому они часто оставляли свои реакторы включенными, что значительно сокращало время использования между обслуживанием. Будучи быстрыми, они также были очень громкими и жертвовали любой скрытностью ради скорости.
Подписывайтесь на Аргументы недели: Новости | Дзен | Telegram
Источник: argumenti.ru