В Украине за 2023 год грузооборот трубопроводного транспорта составил 43,0 млрд т-км и занимает второе место по этому показателю после железнодорожного транспорта, обеспечивая транспортировку жидкости и газов. Основными вызовами в этом секторе является износ запорной арматуры и необходимость использования высокопрочных материалов для работы в агрессивных средах. Транспортировка жидкостей, газов и агрессивных сред с абразивными примесями требует особого подхода к выбору материалов запорной арматуры и соединительных элементов. В мировой практике для этих целей широко используют железоуглеродные сплавы – от традиционных серых чугунов до высокопрочных чугунов с шаровидным графитом и легированных сталей. К запорной арматуре и элементам соединения трубопроводов предъявляются все более жесткие требования. Их роль в системах трубопроводов для транспортировки жидких и газовых сред, насыщенных абразивами и агрессивными химическими примесями остается критической как для безопасности, так и для экономической эффективности. Для достижения оптимальных конструкторских и технологических решений, объединяющих долговечность, экономичность и экологичность, необходим тщательный анализ опыта, накопленного отечественными и зарубежными производителями.
Виды трубопроводной арматуры различают по ее функциональному назначению, согласно которому она делится на несколько больших сегментов: запорная, обратная, предохранительная, распределительно-смесительная, регулирующая, отключающая (защитная). Основными типами арматуры является задвижка, клапан, кран и затвор. Международный опыт демонстрирует, что для арматуры, функционирующей в условиях среднего и высокого давления, оптимальны чугуны с шаровидным графитом (GGG40, GGG50), которые сочетают прочность с устойчивостью к динамическим нагрузкам. Одним из ключевых вызовов является влияние абразивов и агрессивных сред, поскольку микротрещины, коррозия и другие деформации значительно снижают срок службы метизов, требуя дополнительных затрат на их замену или обслуживание.
Исследователи и производители сосредотачиваются на улучшении свойств железоуглеродных сплавов, использовании современных технологий термической обработки и инновационных методах литья. Для агрессивных сред с высоким содержанием абразивных частиц применяются специальные покрытия (например, полиуретановые или керамические), а также легированные стали с добавками хрома и никеля. В последнее время приобретают популярность аддитивные технологии, позволяющие создавать детали со сложными внутренними каналами и повышенной износостойкостью.
В Украине производство запорной арматуры традиционно ориентировано на чугуны марки СЧ200-СЧ400 (ДСТУ 8833:2019), хорошо зарекомендовавшие себя для работы под низким и средним давлением. Однако для экстремальных условий (например, при транспортировке нефти с возможными абразивными примесями или химически активных веществ) отечественные материалы часто нуждаются в улучшении. Среди перспективных направлений украинской отрасли является внедрение современных железоуглеродных сплавов с повышенной износостойкостью и использование вакуумированных песчаных форм (в частности, при ЛГМ) для производства точных отливок с высокой чистотой поверхности. Кроме того, важным шагом становится интеграция цифровых технологий – от компьютерного моделирования литейных процессов (CAE) до 3D-печати литейного оборудования. Это позволит украинским предприятиям конкурировать с зарубежными производителями, особенно в нишах специализированной арматуры для сложных условий эксплуатации. Примеры такого литья по ЛГМ-процессу, который внедряется в отечественных и зарубежных литейных цехах институтом ФТИМС НАН Украины, показаны на рис.
Инженерно-технические достижения украинских литейных предприятий позволяют выпускать конкурентоспособную продукцию, отвечающую международным стандартам. Модернизация литейных цехов, внедрение энергоэффективных и экологически чистых методов производства является важным шагом в развитии отрасли. Увеличение спроса на трубопроводную арматуру, устойчивую к высоким давлениям и химически агрессивным средам, побуждает к поиску новых конструктивных решений. Отечественный опыт в сочетании с заимствованием лучших зарубежных практик позволяет создавать изделия, способные выдерживать сложные условия эксплуатации. Развитие литейного производства в Украине не только промышленная, но и стратегическая цель. Производство запорной арматуры с высокими эксплуатационными характеристиками открывает новые возможности для экспорта, способствуя экономическому росту страны. Поддержка инноваций, научных исследований и внедрение современных технологий является залогом успеха этой отрасли в будущем. Модернизация металлоемкого трубопроводного транспорта требует применения эффективных и инновационных технологий по сравнению с импортной продукцией, особенно в области литья металла из высокопрочных и износостойких сплавов, что будет способствовать укреплению трубопроводной инфраструктуры и устойчивому дальнейшему развитию. Несмотря на то, что у отечественных производителей есть технические возможности удовлетворить потребности внутреннего рынка в трубопроводной арматуре, в Украине имеет место импорт некачественной продукции. Фактически качество импортируемой трубопроводной арматуры часто не контролируется и не учитывается должным образом при проведении тендеров. В частности, недостатки импортированных задвижек (под собственными брендами или под брендами украинских посредников) заключаются в том, что масса (вес) этих задвижек значительно меньше, чем задвижек украинского производства. Заниженная толщина стен существенно ухудшает их прочность и длительность эксплуатации. Такое уменьшение массы задвижек для экономии металла приводит к несоответствию их реальным условиям эксплуатации. От этого убытки несут как украинские производители, так и потребители этой продукции. Из-за некачественной запорной арматуры, во-первых, возникает угроза аварий водопроводных и других сетей, а во-вторых, сокращаются сроки безаварийной эксплуатации систем.
Таким образом, сочетание мировых технологий с адаптацией к местным условиям производства и применение проиллюстрированного примерами опыта открывает новые возможности для украинского литейного сектора, способствуя эффективной конкуренции с импортной продукцией. Для реализации этого потенциала необходимы системные инвестиции в исследование материалов, усовершенствование технологий, модернизацию оборудования и подготовку специалистов, которые смогут работать с инновационными методами производства.
Восстановление трубопроводной инфраструктуры Украины является стратегической задачей, требующей активного участия и системной модернизации литейной отрасли. Использование современных технологий литья, в частности ЛГМ-процесса и адаптация производства к международным стандартам, являются решающими факторами для повышения эффективности транспорта и интеграции Украины в европейскую транспортную систему. Наш научно-технический институт и литейные предприятия обладают техническими и кадровыми возможностями для удовлетворения внутреннего запроса на высококачественную трубопроводную арматуру. Финансовая поддержка модернизации литейных цехов, внедрение автоматизированных и энергоэффективных технологий, а также переход к цифровым методам производства являются ключевыми шагами для обеспечения долгосрочной конкурентоспособности отрасли на мировом рынке и противодействия некачественному импорту.