«Под высокой звездой». НТЗМК осваивает технологии импортозамещения
«Лахта-центр» — проект уникальный и инновационный по множеству показателей. Рекордная для России высота и оригинальные архитектурные решения небоскреба требуют применения самых современных строительных технологий и материалов, заимствования передового зарубежного опыта высотного строительства.
Одна из инноваций проекта — применение новых для российского рынка марок стали. Так, чтобы изготовить высокопрочные колонны и балки многофункционального центра «Лахта», НТЗМК предстоит освоить технологии работы с уникальной сталью марки HiSTAR®460.
История бренда HiSTAR® насчитывает чуть более 20 лет. Тот, кто немного знает английский, решит, что на русский язык это название переводится как «высокая звезда» (HIgh STAR) — на самом же деле это сложная аббревиатура от HIghSTrength ARcelorMittal («высокопрочный АрселорМиттал») — названия одной из крупнейших трансконтинентальных металлургических компаний в мире. Впервые низколегированные марки конструкционных сталей с пределом текучести в 355 и 460 миллипаскалей (Мпа) Arcelor Mittal под брендом HiSTAR® произвел для проектирования и строительства зданий и сооружений в 1993 году. За прошедшие два десятилетия HiSTAR доказала свои высочайшие характеристики в целом ряде крупнейших проектов, сделавших ее поистине «звёздной». «Высокопрочную» репутацию эта низколегированная сталь завоевала в специализированном строительстве: при возведении сейсмостойких сооружений, морских платформ, в том числе в условиях Крайнего Севера.
Об особенностях стали HiSTAR рассказывает начальник центральной заводской лаборатории НТЗМК А.Ю.Бушуев:
— В здании высотой почти в полкилометра, каким станет «Лахта», на каждый несущий элемент каркаса будут приходиться просто колоссальные нагрузки, выдержать которые способна только особо прочная сталь. Способов создания новых марок высокопрочных сталей на самом деле не так много.
До определенного момента наша страна шла путем повышения в стали процентного содержания легирующих компонентов. Это давало возможность получать марки с прекрасными свойствами. Однако хром, никель, молибден, титан, применяемые при этом, — редкие и дорогостоящие химические элементы, использование которых очень значительно увеличивает себестоимость материала, поэтому применение высоколегированных марок уже отходит в прошлое.
Второй способ упрочнения стали — улучшение ее общего химического состава (уменьшение содержания таких вредных примесей, как сера или фосфор) и улучшение структуры стали по толщине проката. Именно этим путем пошли производители HiSTAR. В ее химическом составе нет ничего необычного. Но это очень чистая, без лишних примесей, сталь, технология производства которой позволила ей значительно снизить возможность возникновения такой проблемы проката большой толщины, как неоднородность структуры, когда механические свойства поверхностного и глубинного слоев могут существенно отличаться.
В качестве одного из значимых аргументов превосходства своих марок стали над аналогами ArcelorMittal приводит «прекрасную свариваемость сталей HiSTAR без необходимости предварительного подогрева». Это свойство в 1998 году было подтверждено Американским обществом специалистов по сварке после успешно проведенной без подогрева стыковки посредством автосварки двух крупноразмерных профилей (400×1086 кг/м) 460-ой марки HiSTAR. Для выполнения такой стыковки сварщику в лабораторных условиях пришлось выполнить 140 проходов, однако полученный в результате шов отвечал всем требованиям качества.На подобные экстремальные эксперименты инженеры НТЗМК смотрят скептически.
Рассказывает заместитель главного технолога – главный сварщик завода М.Ю.Колтунов:
— Коэффициент свариваемости HiSTAR460 находится на самой границе показателя, позволяющего сваривать сталь без подогрева. Учитывая значительные толщины проката, с которыми нам предстоит работать на этом проекте, без комплекса дополнительных мероприятий по термической подготовке металла для сварки нам не обойтись. Если начинать сварку конструкций из 460-ой стали, не прогрев ее предварительно до расчетной температуры, возникает большая вероятность появления трещин.
Другой особенностью работы с этой маркой является то, что для нее необходимы не только кропотливо проработанная технология сварки, но и неукоснительное соблюдение этой технологии. Чтобы получить на HiSTAR качественно заваренный шов, процесс должен быть непрерывным и постоянно контролируемым. Оставить работу на половине прохода и уйти на обед сварщик просто не имеет права: это может привести к самым серьезным дефектам шва и всей конструкции в целом.
Нужно сказать, что сложность изготовления металлоконструкций «Лахты» заключается не только в свойствах марки стали, но и в конструктивных особенностях узлов, которые мы должны изготовить. Примененные проектировщиками решения создают целый ряд трудностей для сварки и неразрушающего контроля: это и очень близко расположенные швы, способные создать опасные нарушения структуры металла, и узлы, завязанные в жесткий контур, что чревато избыточным внутренним напряжением и де-формацией конструкций, и т.д.
Говоря о сложностях работы с инновационной для России HiSTAR специалисты НТЗМК ничуть не преувеличивают. В крайне сжатые сроки инженерам и рабочим завода предстоит на практике решить вопросы, теоретическое осмысление которых в нашей стране лишь начинается.
— На сегодняшний день нормативно-техническая документация по строительству не содержит ни одного примера оценки швов на толщинах свыше 60 мм. Нам предстоит сваривать для «Лахты» толщины до 120 мм. Специально для этого проекта НИЦ «Строительство» ЦНИИСК им. В.А.Кучеренко — одним из ключевых НИИ отрасли в нашей стране — был разработан особый технический регламент, эффективность которого нам еще предстоит проверить практикой. Во время работы над сочинским стадионом нам казалось, что ничего уже не может быть сложнее — сейчас я в этом сомневаюсь, — заключает М.Ю.Колтунов.
«Лахта-центр» не первый проект на территории России с использованием стали HiSTAR460. Еще в 2005 году она была применена при строительстве трех небоскребов делового комплекса «Москва-Сити». За прошедшие 10 лет в ходе реализации этого проекта было смонтировано более 20 тысяч тонн металлоконструкций HiSTAR. Однако по причине отсутствия у российских предприятий опыта в работе с данным инновационным материалом все конструкции импортировались на стройплощадки в готовом виде после изготовления турецкими подрядчиками. Основополагающий принцип действующей промышленной политики России — концепция импортозамещения — требует освоения данной технологии отечественными производителями строительных материалов. Одним из первых станет НТЗМК.
