ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ СУВЕРЕНИТЕТ НА СТЫКЕ НАУКИ И ПРОИЗВОДСТВА: КАК В ЧЕРЕПОВЦЕ СОЗДАЮТ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ АРКТИЧЕСКИХ И СПГ-ПРОЕКТОВ

Статья посвящена деятельности Передовой инженерной школы «Низкотемпературные решения» Череповецкого государственного университета, созданной совместно с компанией «Северсталь». Рассматривается вклад школы в развитие отечественных технологий производства и испытания криогенных сталей, необходимых для хранения и транспортировки сжиженного природного газа, строительства трубопроводов и эксплуатации оборудования в арктических условиях.

Особое внимание уделено первому в России центру комплексных испытаний материалов при температурах до – 196 °С. В материале описываются разработка и промышленное внедрение отечественных криогенных сталей, испытания стали К70 для магистрального газопровода, а также исследования канатов и сплавов на основе меди и алюминия. Представлена работа инжинирингового центра, специалисты которого интегрируют свойства новых материалов в проекты резервуаров для хранения СПГ.

В статье также рассматривается создание комплекса прототипирования, который объединит вакуумную плавку, прокатку, термическую обработку и низкотемпературные испытания на одной площадке. Отдельный раздел посвящён сотрудничеству с компанией «ФосАгро» в области разработки технологий производства особо чистых удобрений.

Показана модель тесной интеграции науки, образования и промышленности: студенты решают реальные производственные задачи, сотрудники предприятий участвуют в преподавании и исследованиях, а новые технологии оперативно включаются в образовательные программы. Автор подчёркивает, что ПИШ стала межотраслевым инженерным центром, обеспечивающим полный цикл – от научной идеи и цифрового моделирования до лабораторных испытаний и внедрения на производстве. В качестве дальнейшей цели обозначено масштабирование накопленного опыта на предприятия других регионов и формирование федерального центра компетенций. 

Управление коммуникации и PR-сопровождения
Череповецкого государственного университета

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ СУВЕРЕНИТЕТ НА СТЫКЕ НАУКИ И ПРОИЗВОДСТВА:
КАК В ЧЕРЕПОВЦЕ СОЗДАЮТ МАТЕРИАЛЫ
ДЛЯ АРКТИЧЕСКИХ И СПГ-ПРОЕКТОВ

В условиях глобальной перестройки логистических цепочек и переориентации российской энергетики на рынки Азиатско-Тихоокеанского региона, развитие инфраструктуры сжиженного природного газа (СПГ) и арктических магистралей становится вопросом национальной безопасности. Ключевым «узким горлышком» на этом пути долгое время оставалась зависимость от импортных криогенных сталей и зарубежных центров сертификации. Передовая инженерная школа (ПИШ) «Низкотемпературные решения» Череповецкого государственного университета (ЧГУ), созданная совместно с «Северсталью», не только нашла способ разорвать эту зависимость, но и создала эталонную модель интеграции науки, образования и реального производства. О том, как устроена работа первого в России центра низкотемпературных испытаний, и какие задачи стоят перед отраслью сегодня, читайте в нашем материале.

Сжиженный природный газ (СПГ) –
одно из самых перспективных направлений экспорта

Однако транспортировка и хранение СПГ сопряжены с экстремальными условиями: температура сжижения метана составляет примерно –163 °С. При таких показателях обычные конструкционные стали теряют пластичность и становятся хрупкими, что недопустимо для резервуаров и магистральных трубопроводов. Требуются специальные криогенные стали, способные сохранять высокие механические свойства в условиях арктических холодов и глубокого вакуума. До недавнего времени материалы, на которых базировалась основная инфраструктура СПГ-терминалов и танкеров, были исключительно импортными.

«Раньше образцы криогенной продукции – каждой плавки – нам приходилось исследовать за рубежом. Квалифицированных и оснащенных лабораторий, способных проводить комплекс испытаний при температуре –163 °С и ниже, в России не было. В рамках федерального проекта «Передовые инженерные школы» мы создали первый такой центр, исключая зависимость от иностранных лабораторий», – подчеркивает генеральный директор дивизиона «Северсталь Российская сталь» и ресурсных активов Евгений Виноградов.

За три года проект «Передовая инженерная школа» в ЧГУ эволюционировал из точечной задачи по импортозамещению в мощный межотраслевой инжиниринговый хаб.

Металлургия: от локализации к принципиально новым маркам

Задача номер один, которую поставила перед собой ПИШ на старте, – замещение импортных материалов и разработка собственных технологий производства криогенных сталей. Базовым партнером университета в этом направлении выступает ПАО «Северсталь».

«У нас есть базовая марка стали, европейский аналог X7Ni9. Мы не просто скопировали ее, а провели глубокую модернизацию технологического маршрута, «докрутили» технологию производства и сопроводили внедрение в промышленные условия «Северстали». Мы значительно повысили качество продукции, минимизировав дефекты, связанные с окалинообразованием», – рассказывает директор ПИШ Георгий Курдюмов.

Однако локализация аналогов – это лишь первый шаг. Второй, более сложный этап – создание принципиально новых марок сталей криогенного назначения. Сегодня в ПИШ находятся на этапе опытной апробации собственные разработки университета, которые в перспективе заменят импортные решения не только в СПГ-секторе, но и в смежных отраслях.

Инфраструктура школы универсальна: она позволяет работать не только со сталями, но и со сплавами на основе меди, алюминия и другими материалами в широком спектре температур – от 0 до –196 °С. Это открыло перед учеными новые горизонты.

Отдельным отмечаем испытание материалов для стратегического проекта «Сила Сибири–2». В четвертом квартале 2025 года в уникальной лаборатории ПИШ прошли полноценные испытания стали К70 для этого трубопровода, что критически важно для обеспечения бесперебойной эксплуатации магистрали при различных условиях на всей её протяженности.

«Мы расширяем испытательную базу не только за счет перечня самих марок стали, но и изделий из них. Недавно перешли на канаты под технику, работающую в зоне Арктики. Вчера мы успешно испытали первый канат. Это важно для прогнозирования эксплуатационных характеристик изделий у клиентов», – делится успехами Георгий Курдюмов.

Инжиниринг: как новый материал меняет конструкцию

Разработать сталь – это только полдела. Материал должен быть интегрирован в конструкторскую документации новых решений. Если сталь является полным аналогом европейской, она входит в реестры автоматически. Но если это принципиально новый материал, он должен пройти все ступени аккредитации и сертификации.

Для решения этой задачи на базе ПИШ создан полноценный инжиниринговый центр. Его специалисты закладывают свойства новых материалов в конструкторскую документацию резервуаров для хранения СПГ.

«У нас есть понимание, какие резервуары сейчас существуют на рынке, и мы можем оценить влияние новых материалов на их характеристики: насколько они станут долговечнее, прочнее, надежнее. А задача следующего уровня – полностью спроектировать резервуар заново, опираясь на уникальные свойства новых сталей, оптимизируя вес, толщину стенок и себестоимость», – объясняет директор ПИШ.

Такой комплексный подход (от подбора химического состава стали до разработки готового решения на его основе) позволяет российским инжиниринговым компаниям предлагать заказчикам в нефтегазовом секторе конкурентоспособные решения, не уступающие, а по ряду параметров и превосходящие западные аналоги.

Замыкание технологической цепочки: комплекс прототипирования

Одним из главных вызовов для университетской науки всегда был разрыв между лабораторным образцом и промышленной партией. Чтобы ускорить апробацию новых решений и не зависеть от сторонних площадок, в ПИШ ЧГУ завершается создание собственного участка прототипирования новых сталей.

До конца 2026 года в университете будет замкнут полноценный технологический цикл:

• 1.Вакуумная плавка и вакуумная разливка (для сохранения высокой чистоты расплава и удаления газов).
• 2.Высокотемпературная прокатка.
• 3.Термообработка (закалка и отпуск для формирования целевой микроструктуры и достижения заданных механических свойств).
• 4.Комплексные низкотемпературные испытания.

«Раньше мы использовали доступную партнерскую инфраструктуру, находясь в кооперации с другими вузами и площадками «Северстали». Но собственная база значительно ускорит процесс апробации. Студенты и ученые смогут подготавливать пробы, исследовать микроструктуру и определять механические свойств материалов – все на одной площадке, не выезжая на заводы», – отмечает ректор Череповецкого государственного университета Ольга Лягинова.

Для размещения этого масштабного комплекса была кардинально перестроена инфраструктура здания на проспекте Победы, дом 12. Сейчас активно обустраивается цокольный этаж, где, помимо металлургических мощностей, разместятся новые лаборатории, в том числе по направлению огнеупорных материалов.

Химический трек: партнерство с «ФосАгро»

Хотя фронтирная задача школы на старте была сформулирована вокруг СПГ и металлургии, уникальная инфраструктура и научная экспертиза ПИШ привлекли внимание еще одного индустриального гиганта – компании «ФосАгро».

В рамках реализации проекта ПИШ формат взаимодействия с химиками претерпел революционные изменения. Если долгие годы сотрудничество выстраивалось в части образования и подготовки кадров (сегодня каждый пятый сотрудник компании – это выпускник ЧГУ), то теперь университет встал на путь совместных НИОКР.

В ПИШ сформулирована и реализуется отдельная ветка исследований, связанная с производством особо чистых удобрений. Университет разрабатывает новые технологии и внедряет их непосредственно в технологическую цепочку «ФосАгро».

«Задача синхронизации образования и реального производства является наиважнейшей. И когда в этом процессе участвуют сразу две такие мощные компании, как «Северсталь» и «ФосАгро», наши задачи становятся многогранными и интересными. Радует, что мы вышли на новый уровень партнерства. Если в начале пути компании рассматривали ПИШ в первую очередь как надежную кузницу кадров, то сегодня мы уже реализуем совместные научно-исследовательские проекты, объединяя академические знания и реальные запросы от производства», – констатирует ректор Череповецкого государственного университета Ольга Юрьевна Лягинова.

Успех ПИШ «Низкотемпературные решения» во многом обусловлен выстроенной цепочкой исследований и разработок, которая исключает отрыв науки от реальности.

«Все начинается с идеи. Создав школу, мы усилили себя научной экспертизой: к нам пришло более десяти новых ученых, докторов и кандидатов технических наук со всей страны. Это стало центром генерации новых идей. Дальше идея проходит полный цикл верификации. Мы применяем инструменты цифрового моделирования: создаем цифровые двойники металлургического производства, используем модели, созданные методом конечных элементов для конструкторских решений», – описывает Георгий Курдюмов.

После подтверждения жизнеспособности идеи «в цифре», проект переходит в стадию лабораторных испытаний на базе ПИШ. И здесь кроется главное отличие школы от классических НИИ: сотрудники индустриальных партнеров начинают участвовать в проверке идей не постфактум, а с момента их утверждения. Они сопровождают лабораторную стадию, а затем вместе с университетскими учеными выходят на промплощадку «Северстали» или «ФосАгро» для внедрения.

Весь цикл разработки идет совместно с промышленными партнёрами. 

Синхронизация образования и производства

Образовательные программы ПИШ пересобраны по моделям компетенций, сформированным совместно с индустриальными партнерами. Студенты с первого курса погружены в реальные производственные задачи.

Промплощадки «Северстали» и «ФосАгро» находятся в 10–30 минутах от университета. Сотрудники компаний составляют 20 % преподавательского состава ПИШ – это ведущие технологи производств, которые читают практику. В университете созданы два типа лабораторий:

• «Зеркальные» – повторяющие оборудование заводов, чтобы студент плавно интегрировался в производственную среду;
• «Дополняющие» – уникальные установки (как лаборатория низкотемпературных испытаний до –196 °С), которых нет на промплощадках, но которые необходимы для прорывных инноваций.

«Это и есть то, что мы называем синхронизацией образования и производства. Когда меняется завод, меняется и школа. Без отставания. Прямо сейчас «Северсталь» строит комплекс по производству железорудных окатышей – новый объект полностью изменит цепочку производства чугуна и стали, позволит вывести из эксплуатации устаревшие мощности. Стройка еще идет, а новые технологические маршруты уже заложены в образовательные программы ПИШ», – подчеркивает директор школы.

Экосистема ПИШ притягивает таланты со всей страны. Яркий пример – Андрей Календа, бывший технический директор компании «Везувиус», который переехал в Череповец на постоянное место жительства ради работы в передовой инженерной школе.

Студенты также отмечают практическую направленность обучения. Сергей Пятковский, студент второго курса, работающий лаборантом по целевому договору с «Северсталью», говорит: «Шаблонных задач здесь не существует, все новое всегда». Екатерина Ширкина, пришедшая из биотехнических систем, сегодня не только стажируется на заводе, но и ведет
собственную дисциплину «Качество прокатной продукции». Виталий Топорков, выбравший автоматизацию металлургических производств, отмечает возможность внести личный вклад в развитие отечественной промышленности, получая актуальные инженерные компетенции.

Стратегическая перспектива: масштабирование за пределы региона

Несмотря на результаты, перед командой ПИШ и руководством Череповецкого государственного университета стоят новые вызовы.

«Из минусов можно отметить, что мы пока активно интегрированы в процесс сотрудничества с компаниями города и региона. Основная задача на сегодня – это масштабирование успешного опыта сотрудничества с «Северсталью» и «ФосАгро» на предприятия отрасли в целом, выход за рамки региона. В части инфраструктуры наша задача – до конца года закрыть цепочку прототипирования, чтобы стать федеральным центром компетенций», – резюмирует Георгий Курдюмов.

Три года назад, на старте федерального проекта, передовая инженерная школа была лишь амбициозной идеей и набором принципов работы. Сегодня это работающий механизм технологического суверенитета.

«Три года назад мы только обсуждали принципы работы и ставили первые задачи. Сегодня мы говорим о серьезных, измеримых результатах. Мы кардинально изменили инфраструктуру. Сюда приезжают сенаторы, руководители отраслей, здесь рождаются стали для «Силы Сибири» и удобрения нового поколения. ПИШ – это доказательство того, что российский инжиниринг и наука способны закрывать самые сложные технологические ниши», – подводит итог ректор ЧГУ Ольга Лягинова.

Опыт Череповца является примером того, как должны выстраиваться отношения между государством, академической средой и крупным бизнесом в условиях современной экономической реальности. Это проект не про будущее. Это про то, что уже работает здесь и сейчас, обеспечивая потенциал и суверенитет российской промышленности.

Фото предоставлены Управлением коммуникации и PR-сопровождения
Череповецкого государственного университета

.

Ключевые слова: Передовая инженерная школа, металлургия, прототипирование, сталь, Череповец, импортозамещение, синхронизация образования, СПГ-проект.