Совместное развитие Китая и России открывает новые горизонты: компания Zhuoqun Steel и петербургская фирма производят опоры линий электропередачи для Арктики 

По мере ускорения реализации проектов по развитию энергетики в арктических регионах России растет потребность в опорах линий электропередачи, приспособленных к экстремальным условиям эксплуатации. Однако российские предприятия сталкиваются с техническими проблемами при производстве опор линий электропередачи для эксплуатации при минусовых температурах, а продукция международных поставщиков отличается «высокой стоимостью и недостаточным уровнем локализации обслуживания». На этом фоне китайская компания Inner Mongolia Zhuoqun Steel Co., Ltd. и российская компания St. Petersburg Metallurgical Industry Co., Ltd. (далее «SP Metallurgical») установили партнерские отношения в области совместных исследований и разработок. Вместе они создают опору линии электропередачи «Arctic Edition», специально разработанную для арктических регионов России. Это сотрудничество не только заполняет технологический пробел в области проектирования арктических опор для России, но и открывает новые возможности для китайско-российского сотрудничества в области технологий энергетического оборудования.

Основная цель совместно разработанной опоры линии электропередачи «Arctic Edition» — решение проблем, связанных с экстремальными условиями окружающей среды в арктических регионах России. На начальных этапах сотрудничества технические команды провели всестороннее исследование климатических условий и геологических характеристик российской Арктики: зимой температура опускается до -55 °C, летом вечная мерзлота тает на глубину до 1,2 метра, среднегодовая скорость ветра достигает 15 м/с, а окружающая среда характеризуется высоким содержанием солевого тумана и интенсивным ультрафиолетовым излучением, что способствует сильной коррозии. Для решения этих задач партнеры определили три основных направления НИОКР: оптимизация характеристик материалов для экстремально низких температур, проектирование конструкций, устойчивых к замерзанию и оттаиванию, и разработка технологий долгосрочной антикоррозионной защиты.

Для оптимизации характеристик материалов Санкт-Петербургский металлургический институт использовал свой опыт в области металлургии для разработки новых низкотемпературных прочных сталей. Путем корректировки химического состава (увеличение содержания никеля и марганца) и оптимизации процессов прокатки компания достигла энергии удара, превышающей 42 джоуля при -50 °C, что на 30 % превышает показатели существующих российских сталей. Одновременно предел текучести был повышен до 460 МПа, что соответствует высоким требованиям к нагрузке на арктические опоры линий электропередачи. Компания Zhuoqun Steel, в свою очередь, провела испытания и оптимизировала свариваемость стали. Разработав специальные криогенные сварочные материалы и технологии, она обеспечила сохранение прочности и ударной вязкости сварных соединений при температуре -50 °C в соответствии с проектными требованиями. После шести месяцев испытаний обе стороны окончательно определили химический состав стали и параметры сварки, заложив материальную основу для опор «Arctic Edition».

Еще одним важным направлением научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по созданию опор арктического класса стала разработка конструкции, устойчивой к воздействию циклов замерзания-оттаивания. Для решения проблемы оседания фундамента, вызванной циклами замерзания-оттаивания вечной мерзлоты в Арктике, компания Zhuoqun Steel предложила инновационное решение «эластичный фундамент + регулируемый корпус опоры»: фундамент имеет композитную конструкцию из стальных спиральных свай и эластичного буферного слоя, в котором используется холодостойкий резиновый материал, способный поглощать оседание ±15 мм; Корпус башни имеет модульную конструкцию, причем каждый модуль соединяется с помощью регулируемых болтов. Это позволяет в режиме реального времени регулировать высоту в зависимости от осадки фундамента, предотвращая деформацию конструкции. Используя свой опыт в области анализа механики конструкций, Санкт-Петербургский металлургический завод применил программное обеспечение ANSYS для конечных элементов, чтобы смоделировать и проверить стабильность конструкции при циклах замерзания-оттаивания. Результаты моделирования показывают, что после 50 циклов замерзания-оттаивания наклон башни остается в пределах 0,1°, что соответствует требованиям безопасности эксплуатации для энергосистемы Арктики России.

Для долгосрочного развития антикоррозионных технологий обе стороны создали двойную антикоррозионную систему, состоящую из покрытия из цинк-алюминий-магниевого сплава с фторуглеродным верхним слоем, адаптированного к коррозионной среде Арктического региона России. Санкт-Петербургский металлургический завод курировал оптимизацию процесса производства покрытия из цинк-алюминий-магниевого сплава. За счет изменения соотношения компонентов сплава (85% цинка, 10% алюминия, 5% магния) солевая стойкость покрытия была повышена до 1500 часов. Компания Zhuoqun Steel, в свою очередь, курировала процесс выбора и разработки технологии нанесения верхнего слоя из фторуглерода. Использование устойчивой к ультрафиолетовому излучению и низким температурам фторуглеродной смолы и электростатическое напыление обеспечили равномерную толщину покрытия (60-80 мкм), что еще больше повысило защиту от коррозии. Эта система прошла ускоренные испытания на коррозионную стойкость в Российском арктическом научно-исследовательском институте, которые показали, что срок ее службы составляет 40 лет, что значительно превышает 25-летний срок службы существующих российских опор линий электропередачи.

Для подтверждения эффективности опор «Arctic Edition» обе стороны установили испытательную опору на Новой Земле в России для 12-месячных полевых испытаний. Во время испытаний опора выдержала экстремальные условия, включая температуры до -52 °C и метели 10-й категории. Данные мониторинга подтвердили: Ключевые показатели, такие как наклон опоры и усилие затяжки болтов, оставались в пределах проектных параметров. Эти результаты испытаний получили высокую оценку российской компании «Арктическая энергетическая компания», которая планирует использовать опоры «Arctic Edition» в своем проекте по строительству линии электропередачи в Арктике в 2026 году с предполагаемым объемом закупок

Чтобы проверить фактические характеристики опоры линии электропередачи «Arctic Edition», обе стороны установили испытательную опору на российском острове Новая Земля и провели 12-месячные полевые испытания. В течение испытательного периода экспериментальная опора выдержала экстремальные условия, включая температуру до -52 °C и метели 10-й категории. Данные мониторинга показали: опора продемонстрировала отличную структурную стабильность, не было зафиксировано ни одного случая растрескивания материала или отслоения покрытия; Ключевые показатели, такие как наклон башни и усилие затяжки болтов, оставались в пределах проектных параметров. Эти результаты получили высокую оценку российской компании «Арктическая энергетическая компания», которая планирует использовать башни «Arctic Edition» для своего проекта по строительству линии электропередачи в Арктике в 2026 году с предполагаемым объемом закупок в 50 единиц.

Эта совместная китайско-российская инициатива по разработке не только позволила использовать взаимодополняющие технологические преимущества, но и создала эффективную основу для сотрудничества. Обе стороны сформировали совместную команду по исследованиям и разработкам, которая проводила технические онлайн-совещания раз в два месяца и обменивалась персоналом для ежеквартальных обменов на местах. Кроме того, они совместно использовали испытательное оборудование и данные, чтобы избежать избыточных инвестиций, что значительно повысило эффективность исследований и разработок. Кроме того, обе стороны согласились, что производство опор «Арктическая версия» будет осуществляться по модели «китайское производство + российская сборка». Компания Zhuoqun Steel будет заниматься производством основных компонентов, а Санкт-Петербургский металлургический завод — сборкой и послепродажным обслуживанием на территории России. Такой подход позволяет снизить производственные затраты и усилить возможности по предоставлению услуг на местном уровне.

В перспективе компании Zhuoqun Steel и Санкт-Петербургский металлургический завод планируют расширить сферу совместных исследований и разработок, включив в нее новое энергетическое оборудование, такое как системы крепления фотоэлектрических панелей и стальные конструкции для ветровых электростанций. Это расширение направлено на углубление китайско-российского сотрудничества в области технологий энергетического оборудования, что будет способствовать дальнейшим инновационным достижениям в развитии энергетики в арктических регионах России и двустороннему сотрудничеству в области энергетики.