Цифровой двойник помог ученым из Белгорода создать жаропрочную сталь для энергетики
В России разработан новый тип металла, который обладает повышенной жаропрочностью. Инновационная сталь, созданная в стенах Белгородского государственного национального исследовательского университета, сможет выдерживать температуру до 675 градусов Цельсия.
Сначала учёные создали цифровой двойник стали — компьютерную модель, которая воспроизводит её внутреннюю структуру и поведение под нагрузкой. Благодаря этому виртуальному образцу исследователи увидели, какие параметры делают металл прочным при высоких температурах. После этого специалисты изготовили реальный образец и сравнили его с расчетами. Модель показала 90-процентную точность совпадения с экспериментальными данными.
Оптимальный состав нового материала включает 12% хрома и 3% кобальта. Ключевой особенностью стало низкое содержание азота и повышенное — бора. Такая смесь, по словам ученых, позволит стали годами работать при сильном нагреве, не теряя ключевых свойств.
Виртуальная копия показала, какие именно элементы делают сталь прочной при нагреве до 620, 650 и 675 градусов. Кроме того, цифровой двойник смог просчитать, как будет меняться структура металла в процессе эксплуатации — и через год, и через десять лет работы на тепловых электростанциях. По сути, ученые получили не только новую сталь, но и инструмент-прогноз, который заранее подсказывает ее поведение в реальных условиях.
Жаропрочная сталь необходима для ключевых деталей ТЭС — трубопроводов, котлов, постоянно работающих в условиях высокой температуры. От прочности и долговечности материала, из которого они сделаны, напрямую зависит надежность всей электростанции. Использование нового типа металла позволит увеличить срок службы оборудования и понять, как он будет вести себя при разных условиях эксплуатации.
