Так какие они — Арктические цепи? Что их отличает от обыкновенных цепей? Об этом расскажет Михаил Горин, заместитель генерального директора единственного российского производителя цепей — Нижегородского завода «Красный Якорь».
Арктика. На первый взгляд это просто бесконечные ледяные просторы, где практически никогда не ступала нога человека. Регион, где царит вечная зима и белые медведи. Но если обратить на него более пристальное внимание, то станет понятно, что Арктика — это кладезь углеводородов, нефти и газа, это выгодные безопасные пути для судов из Азии в Европу. Это форпост обороноспособности нашей страны.
Развитию Арктики придается огромное значение: строятся заводы, порты, нефте- и газодобывающие платформы, ледокольный и транспортный флот.
Конечно, принимая во внимание суровый климат региона, требования к судам и оборудованию принимаются повышенные, их надежность и безопасность и срок эксплуатации должны в разы превышать все существующие требования.
2. Заместитель гендиректора завода «Красный Якорь» — Михаил Горин / Корабел.ру.
Сегодня мы бы хотели остановиться на одном из самых важных элементов, обеспечивающих безопасность морского и оффшорного транспорта, который работает в арктических условиях, — на якорных цепях. Какие они, эти «арктические цепи», и что их отличает от обыкновенных, об этом расскажет заместитель генерального директора Нижегородского завода «Красный Якорь» — Михаил Горин.
Якорные цепи при всей своей, казалось бы, внешней простоте не зря всегда считались символом судостроения. От их надежности напрямую зависит не только безопасность судна или корабля, но и сохранность грузов и самое главное — человеческой жизни, самого ценного, что вообще может быть в мире. Для того чтобы понять, что такое надежная якорная цепь, и почему она стала символом судостроения, нужно немного окунуться в историю их создания. Нельзя иметь будущего, не зная истории.
Первый якорный канат (именно так, «канат» — не цепь) появился в то же время, когда была сделана первая лодка. С самого начала, когда лодки делали из тростника и дерева, и до наших дней, когда моря бороздят стальные суда весом сотни тысяч тонн, якорный канат выполнял одну и ту же функцию. Он обеспечивал фиксацию и безопасную стоянку судна в определенной точке, что не позволяло течению или ветру унести его в сторону.
3. Завод «Красный Якорь» / Завод Красный якорь.
Первые якорные канаты были сплетены из растений, а в качестве якоря использовался привязанный к ним камень. Не трудно понять, что функцию свою они выполняли только для рыбацких лодок, лишь частично, на мелководье и в штиль, но при этом очень часто менялись в силу объективных причин. Строительство судов большего размера требовало использования более надежных якорных систем. Флот тогда был прибрежный и использовался в основном для доставки товаров вдоль побережья морей, в города, находящиеся на побережье. Эти же суда курсировали по руслам рек. Для них в качестве якорного каната использовали уже плетеные изделия, но не растений, а из обработанных волокон. Понятно, что эти канаты были намного надежнее, но и они были недолговечны и не обладали достаточной прочностью. Ситуация в корне изменилась с началом строительства боевого флота. Первые сражения показали все недостатки растительных канатов. Их можно было легко перерезать, поджечь и даже использовать для абордажа вражеского флота.
Неизвестно, кто и когда сделал первую в мире якорную цепь, но это было несколько тысяч лет назад и навсегда вошло в историю флота.
4. Завод «Красный Якорь» / Завод Красный якорь.
Первые якорные цепи изготавливались кузнецами. Это было очень дорогое изделие, поэтому устанавливали цепи в основном на боевые корабли. Это было в какой-то степени элементом безопасности и живучести корабля, так же, как железный наконечник тарана являлся оружием. Проверяли на прочность довольно банально: один конец цепи привязывали к опоре, а второй — к лошади, которая тянула цепь.
Конечно, эти цепи были без распорок, звенья были разных размеров и сечений, их не использовали как якорную цепь в полном назначении, но они обладали непревзойденными преимуществами перед цепями из растительных канатов — своей прочностью, надежностью и долговечностью. Вместе с якорными цепями эволюционировали и сами якоря, которые также изготавливали из железа. Они были примитивны по конструкции и, как правило, представляли собой якорь «кошка» с двумя, тремя или четырьмя лапами.
5. Завод «Красный Якорь» / Завод Красный якорь.
Постепенно с развитием науки судостроения развивались и якорные цепи. Они обрели распорку, которая не позволяла звену сильно деформироваться при приложении больших нагрузок. Их стали не только ковать, но и изготавливать методом литья. Развитие торговли и портового обслуживания судов привело к необходимости разработки правил судостроения, судовождения и требований к материалам, которые контролировали специально созданные классификационные общества.
Стоит заметить, что ввиду отсутствия дорог, постоянных грабежей и взимания пошлин при проезде через территории многочисленных княжеств, доставка товаров судами была наиболее дешевым и безопасным способом их поставки. Любой европейский порт больше напоминал улей, где сновали сотни и тысячи судов всех размеров конструкций и назначений, а на рейдах в ожидании разгрузки и погрузки они стояли практически борт к борту. Конечно, в таких условиях любой даже слабый ветер мог привести к масштабной катастрофе, и обрыв цепи одного судна приводил к массовому кораблекрушению, когда суда бились друг об друга, разнося все в щепки, корабли тонули, люди гибли, а товар шел ко дну. В данных условиях гарантия надежности, выданная классификационным обществом на якорные цепи, была главным условием безопасности, поэтому в первую очередь для якорных цепей появились требования и необходимые параметры контроля. Корабли, не имеющие сертификата такого общества, ни один европейский порт просто не принимал.
6. Завод «Красный Якорь» / Завод Красный якорь.
Таким образом, во время промышленной революции XIX века, цепи были продуктом стандартизированным. Делали их, как я заметил выше, мелкие цепи кузнечным методом с помощью ковки, крупные цепи для таких кораблей как «Титаник» или боевых крейсеров и линкоров — методом литья. Развитие производства цепей, привело к созданию и развитию якорно-швартовых механизмов. Цепи несли уже функционал не элемента, соединяющего якорь с судном, а полноценного устройства, предназначенного для удержания и позиционирования судна.
7. Завод «Красный Якорь» / Завод Красный якорь.
Следующая «технологическая революция» в производстве цепей произошла с изобретением сварочных машин, первые из которых появились в 20-х годах XX века. Это стало закатом не только кузнечного способа производства, но и цепей, изготавливаемых методом литья.
8. Завод «Красный Якорь» / Завод Красный якорь.
С развитием судостроения, увеличением массы кораблей и судов проблему прочности якорных цепей уже нельзя было решить исключительно за счет увеличения калибра якорной цепи. Проблема решалась увеличением прочности цепи за счет применения новых легированных сталей, обладающих более высокими прочностными характеристиками, а также дополнительной термической обработкой, позволяющей получать цепи с высокими прочностными характеристиками при сохранении массы и габаритов звена цепи.
Так появились категории прочности цепи. Цепи, изготавливаемые из углеродистой стали, получили первую категорию, цепи из легированной — вторую, а цепи из легированной стали, имеющие термическую обработку, получили третью категорию прочности.
9. Завод «Красный Якорь» / Завод Красный якорь.
С развитием судостроения и повышения требований к цепям появились категории прочности цепи, которые зависели уже от применяемой стали и термической обработки.
В целом между категориями прочности цепи существует зависимость: разрушающая нагрузка меньшей категории является испытательной нагрузкой для следующей.
10. Завод «Красный Якорь» / Завод Красный якорь.
Но вернемся к Арктике. История судостроения и эксплуатации судов на протяжении сотен лет была связана в основном с теплыми и не замерзающими морями. Эксплуатация цепей, а также корпуса корабля в этих условиях подвергалась лишь одной проблеме. Обрастанию полипами и естественным износом, связанным с коррозией металла. Конечно, мы говорим о том случае, когда цепи работают в стандартных условиях без превышения нагрузки. Безусловно, цепи покрывают защитными составами, каждые три года их надо заново освидетельствовать классификационным обществом, но будем откровенны: эти требования не соблюдаются, и, допустим, за более чем 10-летний срок службы на предприятии я не встречал ни одного случая, чтобы к нам привозили на освидетельствование цепи, отстоявшие не только 3, а хотя бы 10 лет. Исключением являются судоремонтные предприятия МО РФ, но там всегда тщательно следят за материальной частью. При всем этом, ГОСТ устанавливает предельный срок эксплуатации для якорной цепи независимо от категории — 15 лет, это легко можно найти в ГОСТ 228-79. Это для цепей, которые эксплуатируются в теплом и умеренном климате.
11. Завод «Красный Якорь» / Завод Красный якорь.
В 2007 году, когда наш завод по заказу «Газфлота» изготавливал якорные цепи 81-го калибра для платформы «Приразломная», еще на стадии подготовки контракта мы задумались: а как будут работать цепи в условиях, когда они испытывают не только агрессивную среду морской воды, но и отрицательные температуры, при которых даже морская вода имеет минусовую температуру? Специалистами нашего предприятия было проведено моделирование процесса, проведена серия экспериментов с образцами всех марок сталей, которые применяются для изготовления якорных цепей, полностью соответствуют ГОСТ 228-79 и одобрены ФАУ «РМРС».
12. МПЛС Приразломная.
Полученные результаты оказались неутешительными. Все, я подчеркиваю, все известные марки оказались непригодными для изготовления цепей, работающих в таких условиях. Модель показала, что эксплуатационный ресурс цепей снижается практически вдвое, то есть сокращается с 15 до 7–8 лет, а циклическая долговечность имеет показатели 40–60% от номинальных значений, установленных для эксплуатации цепей в умеренном климате. Здесь я бы хотел сказать отдельные и самые теплые слова благодарности ведущему конструктору нашего предприятия Запевалиной Н. В., которая руководила всей работой. Именно ее талант, терпение и опыт позволили нам провести эту работу в полном объеме в самые короткие сроки.
Одной из основных причин разрушения цепей является коррозионное растрескивание вследствие водородного охрупчивания. На тот момент с подобной проблемой мы не сталкивались, да и сейчас это явление изучено не достаточно хорошо, поэтому мы старались изучить его как можно глубже. Напомню, это был 2007 год, когда еще даже ФАУ «РМРС» не установил требования Winterization( -Т ) для продукции.
Что это значит для того, кто эксплуатирует цепи? А это означает самые неожиданные неприятности.
13. Спуск на воду атомного ледокола «Сибирь» на Балтийском заводе.
Как правило, Северные моря отличаются своими штормами. И вот, представим, что, например, где-то в Баренцевом море установлен ВРПК для приема танкеров со сжиженным газом или нефтью. Конечно, первые 3–5 лет никаких неожиданностей ждать не стоит, вероятность их минимальна. Но после 5–7 лет цепи, установленные на комплексе, уже покрыты сеткой мелких трещин. Каждая волна заставляет цепь натягиваться и ослабляться, то есть на цепь воздействует переменная динамическая нагрузка. В течение времени происходит развитие трещин, морская вода проникает внутрь, и со своей стороны усиливает их развитие. Но это все происходит под водой, и мы этого не видим. И на стоянку подходит и швартуется судно. Если поднимается ветер, то парусность судна и волновая нагрузка приводят к значительному увеличению нагрузки на цепь. В этом случае любой порыв ветра может стать последним для цепи, а какие последствия обрыва цепи после этого могут быть, вы сами можете представить.
Так вот, основываясь на имеющихся у нас исследованиях, мы решили подобрать марку стали таким образом, чтобы она не только сохранила заложенный ГОСТ 228-79 ресурс, но и по возможности его превзошла.
За базу мы решили взять сталь, которую мы используем для производства цепей для горно-шахтного машиностроения. Первые же результаты работ показали, что мы находимся на правильном пути. Проведя серию экспериментов, мы немного подкорректировали состав легирующих элементов, что позволило получить нам продукт с уникальными техническими характеристиками. Мы получили якорные цепи, которые, имея все размеры в полном соответствии с требованиями ГОСТ 228-79, имеют значительно более высокие прочностные характеристики (до 20% выше) и при этом гарантированный срок эксплуатации — не менее 30 лет! Так появились цепи арктического исполнения.
То есть мы несколько предвосхитили события, создав продукцию еще до того, как она оказалась востребована рынком. К нашему счастью, в 2011 году ФАУ «РМРС» ввел в свои Правила требования Winterization, и наши цепи им полностью соответствовали. Мы стали первым предприятием-производителем цепей в мире, который получил одобрение РМРС на производство подобной продукции. Если я не ошибаюсь, пока до настоящего времени кроме нас такого одобрения производители цепей и комплектующих не получил.
Кстати, пользуясь случаем, хотел бы добавить, что мы являемся единственным производителем цепей в маломагнитном исполнении, которые проектировала в свое время Н. В. Запевалина.
После успешного опыта с «Приразломной» мы много раз пытались убедить проектантов использовать подобную продукцию для кораблей и судов, эксплуатируемых в северных широтах, для комплектации объектов МО РФ на Северном и Тихоокеанском флоте, так как она отличается высокой степенью надежности и длительным ресурсом. Но, к сожалению, применяли ее конструктора неохотно, предпочитая комплектовать технику простыми якорными цепями.
14. МЛСП «Приразломная».
Но свое применение цепи нашли в компании «Транснефть». Конструктора, проектирующие трубопроводные системы и не зацикленные на имеющейся НТД, обратили внимание на уникальные характеристики продукции. Был проведен целый комплекс совместных исследований, которые показали отличные результаты. И в настоящее время цепи арктического исполнения успешно используются в строительстве трубопроводных систем, в том числе трубопровода «Сила Сибири».
В настоящее время и отношение судостроителей начинает меняться. Причем меняется оно не только у эксплуатантов судов, которые, потеряв после недлительной эксплуатации в северных широтах элементы якорных цепей, стали активно производить их замену на цепи арктического класса.
Уже сейчас данные цепи высоко оценены ЦКБ «РУБИН», который включил их в проект 23380, ЦКБ «Коралл», использующий их для проектирования техники для освоения шельфа Баренцева моря.
Надеюсь, в ближайшем будущем в процесс будут вовлечены и другие КБ, потому что проектировать объекты для эксплуатации в условиях Арктики по силам только нашим, российским специалистам.