— Созданием материалов для судостроения «Прометей» занимается с середины прошлого века. Все стали для корпусов атомных ледоколов, включая высокопрочные и хладостойкие, разработаны в нашем институте. Толщина металлических листов может достигать 60 мм, а в отдельных случаях — 80 мм. Прокат, близкий к максимальным толщинам, используется в ледовом поясе — это часть корпуса судна, от носовой оконечности до приблизительно середины длины судна с обоих бортов, подвергающаяся наиболее интенсивным нагрузкам.
Но даже высокопрочный «черный» металл оказался уязвим при использовании в арктических морях. Эксплуатация первого атомного ледокола «Ленин» показала, что воздействие льда и соленой морской воды приводит к коррозионно-эрозионному разрушению наружного слоя обшивки, возникает шероховатость в виде язвенных образований с острыми кромками. На сленге это повреждение называется «терка».
В первые годы эксплуатации ледокола шероховатость стальной обшивки возрастает более чем в 10 раз, затем стабилизируется. «Терка» цепляет на себя лед, в результате скорость продвижения судна во льдах серьезно снижается. Для того чтобы защитить металл от износа, поверхность корпуса можно покрыть специальной защитной краской. Однако такое решение дает лишь временный эффект.
Ученые-материаловеды долго ломали голову, как увеличить износостойкость корпуса атомных ледоколов. В результате приняли рациональное техническое решение об использовании биметалла— плакированных сталей. Название происходит от французского слова plaque, что означает «накладывать», «покрывать». Плакированные листы используются в различных отраслях промышленности для защиты от воздействия агрессивных сред как альтернатива однослойному (гомогенному) прокату из легированных и дорогих сталей.
Плакированная сталь для ледового пояса атомного ледокола состоит из двух листов. Основного — обычного черного металла толщиной около 50 мм. И плакирующего — тонкого листа нержавеющей стали толщиной 5 мм, который непосредственно контактирует со льдом и водой. Нержавеющая сталь отличается высокой стойкостью к коррозии и износу, шероховатость этого металла со временем меняется незначительно, даже при эксплуатации в самых суровых условиях.
Поначалу, в порядке эксперимента, опытные листы плакированной стали вваривали в ледовый пояс корпусов атомных ледоколов, словно заплатки, — в те участки, где возможен интенсивный износ при эксплуатации. Затем было принято решение изготовить из плакированной стали весь ледовый пояс. Первым и пока единственным ледоколом, на котором такой пояс установили, стал атомоход «50 лет Победы». Судно эксплуатируется с 2007 года, ледовый пояс до сих пор почти как новенький. Второй объект в Арктике, где используется ледовый пояс из плакированной стали, — морская ледостойкая платформа «Приразломная», с помощью которой добывают нефть на шельфе в условиях дрейфующих ледовых полей.
Существует три способа получения толстых листов биметаллов. Первый — электрошлаковая наплавка нержавеющей стали на заготовку из черного металла, затем их совместная горячая прокатка и термическая обработка. Этим способом была изготовлена плакированная сталь для ледового пояса ледокола «50 лет Победы». Второй способ — пакетная прокатка, когда на заготовку из черного металла накладывается заготовка из нержавейки, затем опять же проводятся совместная горячая прокатка и термическая обработка. Третий способ — сварка взрывом уже готовых листов, когда один из них укладывают на другой, сверху помещают взрывчатку и взрывают: нержавеющая сталь «впечатывается» в черный металл, и происходит их сплавление.
Использование плакированных сталей на судне требует применения специальной катодной защиты корпуса. Дело в том, что черный металл в морской воде сильно корродирует в контакте с нержавеющей сталью. Чтобы этого не допустить, применяются специальные методы электрохимической защиты. Один из главных элементов системы катодной защиты — аноды, которые монтируются в корпусе судна ниже ватерлинии. Аноды создают необходимый электрохимический потенциал и препятствуют коррозионному повреждению черного металла по всей части корпуса, контактирующей с морской водой. Подтверждение качества системы катодной защиты получено в ходе многочисленных обследований состояния корпуса ледокола «50 лет Победы».