Группа исследователей Томского государственного университета (ТГУ) совместно с коллегами из Института физики прочности и материаловедения СО РАН разработала технологию получения нанокерамики с коэффициентом теплового расширения, близким к нулю. Этот керамический композиционный материал, обладающий повышенной износостойкостью, будет использован для изготовления нового класса запорных элементов для трубопроводов нефтегазового комплекса. Работы проводятся в рамках проекта, поддержанного ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы».

В состав материала, не имеющего аналогов в России и мире, входит вольфрамат циркония. Именно он обеспечивает нанокерамике инварный эффект – неизменность размеров как при нагреве, так и при охлаждении в достаточно широком температурном интервале от -100 до +200 оС и обеспечивает такие качества, как эффективная работоспособность в экстремальных условиях, высокая конструкционная прочность и небольшой вес.

– Инварный эффект сводит трение запорной арматуры практически к нулю, в силу чего срок ее службы существенно возрастает, – говорит руководитель научной группы, профессор физико-технического факультета ТГУ Сергей Кульков. — Это, в свою очередь, сократит объем и частоту дорогостоящих ремонтных работ на газо- и нефтепроводах.

По словам ученого, основная проблема заключается в том, что вольфрамат циркония очень трудно ввести в состав керамики. Ранее в мире этого не делал никто, но в ходе проведенных исследований изобретатели ТГУ нашли техническое решение вопроса, определили оптимальное содержание вольфрамата циркония в составе керамики и эффективный способ ее спекания. На разработку получено два патента РФ.

Готовый продукт был протестирован на базе ООО «Предприятие «Сенсор», являющегося индустриальным партнером ТГУ по данному по проекту. Эксперименты подтвердили, что запорные элементы из нового материала обладают очень высокой износостойкостью и механической прочностью, что позволит использовать их в трубопроводе при давлении 40 атмосфер.

По предварительной оценке индустриального партнера, экономический эффект при замене стальной запорной арматуры на керамическую, только на Тюменском месторождении составит более 200 миллионов рублей. Окончание работ по проекту запланировано на ноябрь 2016 года. Впоследствии новая технология будет передана ООО «Сенсор», на котором планируется выпуск запорной аппаратуры нового класса.

Инженерные решения, разработанные учеными ТГУ, могут быть унифицированы в различных областях техники и ориентированы на использование отечественной сырьевой базы, что станет весомой альтернативой импортным керамическим наукоемким изделиям фирм – экспортеров CeramTec (США), Morgan (Англия), SwereaIVF (Швеция), сообщается в пресс-релизе университета.