Материалы, стойкие к коррозии и холоду, для использования на магистральных трубопроводах в Арктике и Антарктике, разработали ученые Тюменского индустриального университета (ТИУ), сообщает 15 декабря пресс-служба Минобрнауки.

Уникальность эксплуатационных свойств нового материала была доказана в ходе исследования созданных в лабораторных условиях образцах. Кроме условий крайнего севера, эти материалы будут хорошо служить при строительстве высотных домов, мостов, подземных сооружений и тоннелей.

Материалы, созданные в ТИУ, представляют собой структурную разновидность железа со свойствами, которые ранее были обнаружены только в осколках железных метеоритов. Иностранные ученые предлагают получать такой материал с помощью сверхвысоких давления и температуры.

Исследователи ТИУ пошли другим путем, рассказала руководитель исследования, доктор химических наук Ирина Жихарева:

«Если высоким давлением обрабатывать феррит (соединение оксида железа с оксидами других металлов), то происходит фазовый переход из альфа в эпсилон, то есть перестройка кристаллической решетки. Из кубической решетки получается плотная гексагональная, имеющая наноструктурное строение. Мы в лабораторных условиях получили эту самую гексагональную фазу с помощью специальной установки высокочастотного переменного тока».

В настоящее время, отмечают исследователи, наноструктурный материал с фазой эпсилон-железо (ε-Fe) в технике практически не используется из-за сложной и дорогой технологии и неустойчивости этой фазы при нормальных условиях. Поэтому перед учеными ТИУ встала задача ее сохранения в течение длительного времени.

Материал, который сумели получить исследователи, имеет уникальные свойства. Обычный феррит обладает ферромагнитными свойствами, то есть самопроизвольной намагниченностью, но его эпсилон-фаза оказалась совершенно не магнитной. Кроме того, ε-Fe имеет особые электропроводные свойства, а его микротвердость превышает все известные значения.

Магистральные трубопроводы с таким покрытием будут дольше служить без замены за счет повышенной коррозионной стойкости в холодной морской воде, отмечают разработчики.

«Мы предлагаем использовать наше покрытие для обычной углеродистой стали Ст3. Долговечность материала при использовании нашей модификации, по теоретическим прогнозам, увеличивается до 50 лет. За 10 лет в лаборатории, по нашим наблюдениям, на образце не обнаружено никаких изменений», — отметила Ирина Жихарева стабильность полученного материала.

Новизна проведенной в ТИУ работы заключается в том, что ими разработан новый способ получения покрытия — метод использования высокочастотного переменного тока в нормальных условиях осаждения.

В дальнейших планах ученых — создание полупромышленной установки для получения покрытий с рассчитанным оптимальным содержанием наноструктурного материала в фазе ε-Fe и ферросплавов, а также разработка комплекса технических решений для повышения эксплуатационных характеристик нефтегазопромыслового оборудования.