В Україні за 2023 рік вантажообіг трубопровідного транспорту склав 43,0 млрд т-км і займає друге місце за цим показником після залізничного транспорту, забезпечуючи транспортування рідини і газів. Основними викликами в цьому секторі є знос запірної арматури та потреба використання високоміцних матеріалів для роботи в агресивних середовищах. Транспортування рідин, газів та агресивних середовищ з абразивними домішками вимагає особливого підходу до вибору матеріалів запірної арматури та з’єднувальних елементів. У світовій практиці для цих цілей широко використовують залізовуглецеві сплави – від традиційних сірих чавунів до високоміцних чавунів з кулястим графітом та легованих сталей. До запірної арматури та елементів з’єднання трубопроводів висуваються дедалі жорсткіші вимоги. Їхня роль у системах трубопроводів для транспортування рідких і газових середовищ, насичених абразивами й агресивними хімічними домішками, залишається критичною як для безпеки, так і для економічної ефективності. Для досягнення оптимальних конструкторських та технологічних рішень, що поєднують довговічність, економічність та екологічність, необхідний ретельний аналіз досвіду, накопиченого вітчизняними та зарубіжними виробниками.
Види трубопровідної арматури розрізняють за її функціональним призначенням, відповідно до якого вона поділяється на кілька великих сегментів: запірна, зворотна, запобіжна, розподільно-змішувальна, регулююча, відключаюча (захисна). Основними типами арматури є засувка, клапан, кран та дисковий затвор. Міжнародний досвід демонструє, що для арматури, яка функціонує в умовах середнього та високого тиску, оптимальними є чавуни з кулястим графітом (GGG40, GGG50), які поєднують міцність із стійкістю до динамічних навантажень. Одним із ключових викликів є вплив абразивів і агресивних середовищ, оскільки мікротріщини, корозія та інші деформації значно знижують термін служби металовиробів, вимагаючи додаткових витрат на їх заміну чи обслуговування.
Дослідники та виробники зосереджуються на покращенні властивостей залізовуглецевих сплавів, використанні сучасних технологій термічної обробки та інноваційних методах лиття. Для агресивних середовищ із високим вмістом абразивних частинок застосовують спеціальні покриття (наприклад, поліуретанові або керамічні), а також леговані сталі з добавками хрому та нікелю. Останнім часом набувають популярності адитивні технології, які дозволяють створювати деталі зі складними внутрішніми каналами та підвищеною зносостійкістю.
В Україні виробництво запірної арматури традиційно орієнтоване на чавуни марки СЧ200-СЧ400 (ДСТУ 8833:2019), які добре зарекомендували себе для роботи під низьким і середнім тиском. Однак для екстремальних умов (наприклад, при транспортуванні нафти з можливими абразивними домішками або хімічно активних речовин) вітчизняні матеріали часто потребують покращення. Серед перспективних напрямів для української галузі є впровадження сучасних залізовуглецевих сплавів з підвищеною зносостійкістю і використання вакуумованих піщаних форм (зокрема, при ЛГМ) для виробництва точних виливків із високою чистотою поверхні. Крім того, важливим кроком стає інтеграція цифрових технологій – від комп’ютерного моделювання ливарних процесів (CAE) до 3D-друку ливарного оснащення. Це дозволить українським підприємствам конкурувати з зарубіжними виробниками, особливо в нішах спеціалізованої арматури для складних умов експлуатації. Приклади такого литва за ЛГМ-процесом, який впроваджується у вітчизняних та зарубіжних ливарних цехах інститутом ФТІМС НАН України, показано на рис. (показано ливарні моделі та корпусні виливки).
Інженерно-технічні досягнення українських ливарних підприємств дозволяють випускати конкурентоспроможну продукцію, яка відповідає міжнародним стандартам. Модернізація ливарних цехів, впровадження енергоефективних та більш екологічно чистих методів виробництва є важливим кроком у розвитку галузі. Збільшення попиту на трубопровідну арматуру, стійку до високих тисків і хімічно агресивних середовищ, спонукає до пошуку нових конструктивних рішень. Вітчизняний досвід у поєднанні із запозиченням найкращих закордонних практик дозволяє створювати вироби, здатні витримувати найскладніші умови експлуатації. Розвиток ливарного виробництва в Україні є не лише промисловою, а й стратегічною метою. Виробництво запірної арматури з високими експлуатаційними характеристиками відкриває нові можливості для експорту, сприяючи економічному зростанню країни. Підтримка інновацій, наукових досліджень і впровадження сучасних технологій є запорукою успіху цієї галузі у майбутньому.
Модернізація металоємного трубопровідного транспорту потребує застосування ефективних та інноваційних технологій порівняно з імпортною продукцією, особливо в галузі лиття металу з високоміцних та зносостійких сплавів, що сприятиме зміцненню трубопровідної інфраструктури та її стійкому подальшому розвитку. Незважаючи на те, що вітчизняні виробники мають технічні можливості задовольнити потреби внутрішнього ринку у трубопровідній арматурі, в Україні має місце імпорт неякісної продукції. Фактично, якість імпортованої трубопровідної арматури часто не контролюється і не враховується належним чином при проведенні тендерів. Зокрема, недоліки імпортованих засувок (під власними брендами або під брендами українських посередників) полягають в тому, що маса (вага) цих засувок значно менша, ніж засувок українського виробництва. Занижена товщина стінок суттєво погіршує їхню міцність і тривалість експлуатації. Таке зменшення маси засувок задля економії металу, призводить до невідповідності їх реальним умовам експлуатації. Від цього збитків зазнають як українські виробники, так і споживачі цієї продукції. Через неякісну запірну арматуру, по-перше, виникає загроза аварій водопровідних та інших мереж, а по-друге, скорочуються строки безаварійної експлуатації систем.
Таким чином, поєднання світових технологій з адаптацією до місцевих умов виробництва та застосування проілюстрованого прикладами досвіду відкриває нові можливості для українського ливарного сектору, сприяючи ефективній конкуренції з імпортною продукцією. Для реалізації цього потенціалу необхідні системні інвестиції у дослідження матеріалів, удосконалення технологій, модернізацію обладнання та підготовку фахівців, які зможуть працювати з інноваційними методами виробництва.
Відновлення трубопровідної інфраструктури України є стратегічним завданням, яке потребує активної участі та системної модернізації ливарної галузі. Використання сучасних технологій лиття, зокрема ЛГМ-процесу, та адаптація виробництва до міжнародних стандартів є вирішальними факторами для підвищення ефективності транспорту та інтеграції України в європейську транспортну систему. Наш науково-технічни інститут та ливарні підприємства мають технічні та кадрові можливості для задоволення внутрішнього запиту на високоякісну трубопровідну арматуру. Фінансова підтримка модернізації ливарних цехів, впровадження автоматизованих та енергоефективних технологій, а також перехід до цифрових методів виробництва є ключовими кроками для забезпечення довгострокової конкурентоспроможності галузі на світовому ринку та протидії неякісному імпорту.