Российская EVRAZ планирует разрабатывать высокопрочные железнодорожные рельсы с использованием синхротронной платформы СКИФ

Российский производитель компонентов железнодорожной инфраструктуры EVRAZ PJSC планирует сотрудничать с Центром коллективного пользования «СКИФ», используя возможности синхротронных экспериментов для разработки новых сплавов и высокопрочных рельсов с целью повышения механических свойств и эксплуатационной надёжности рельсов.

На круглом столе «Разработка новых конструкционных и инструментальных материалов и технологий машиностроения с использованием синхротронного излучения», состоявшемся в рамках форума «Технопром-2026», эксперты обсудили перспективы применения Центра коллективного пользования «СКИФ» в разработке высококачественной листовой металлопродукции. Со стороны EVRAZ было отмечено, что сложные условия эксплуатации железных дорог России — большая протяжённость линий, значительное количество горных участков, выраженные низкотемпературные условия, а также рост объёмов грузоперевозок — предъявляют повышенные требования к прочности, стабильности и долговечности стальных материалов и рельсовой продукции.

Директор Центра разработок Западно-Сибирского металлургического комбината (ПАО «ЕВРАЗ») Егор Полевой отметил, что предприятие сотрудничает с российскими научными организациями в области исследования структурных изменений и механизмов разрушения металлических материалов в процессе эксплуатации, включая износ рельсов, образование дефектов контактной усталости, развитие хрупких разрушений. Однако часть ключевых исследований уже выходит за пределы возможностей существующего экспериментального инструментария. EVRAZ рассчитывает после ввода СКИФ в эксплуатацию проводить динамические исследования, позволяющие в реальном времени наблюдать структурную эволюцию материалов в процессе производства, а также изменения, происходящие в материалах в условиях, приближенных к реальным эксплуатационным нагрузкам.

Согласно имеющимся данным, в России реализуется федеральный проект «Развитие высокоскоростных железнодорожных перевозок», предусматривающий расширение сети высокоскоростных железных дорог по ряду направлений, при этом соответствующая инфраструктура должна обеспечивать движение поездов с максимальной скоростью до 400 км/ч. Это также означает необходимость дальнейшего совершенствования исследований рельсовых материалов, технологий производства и эксплуатационных характеристик.

В качестве одного из планируемых объектов второй очереди строительства Центра коллективного пользования «СКИФ» экспериментальная станция 2-1 «Инженерное материаловедение» рассматривается как важная платформа для решения указанных задач. Станция создана по инициативе Новосибирского государственного технического университета, который также участвует в разработке научных проектов. Заведующий лабораторией физико-химических технологий и функциональных материалов Новосибирского государственного технического университета Иван Батаев рассказал, что данная станция позволяет проводить рентгеновские исследования образцов относительно больших размеров, снижая требования к подготовке образцов; томографические методы могут использоваться для выявления внутренних дефектов, таких как трещины, распространяющиеся неметаллические включения; анализ внутренних напряжений помогает локализовать зоны повышенного риска в прокатанном металле; высокоразрешающий спектральный анализ позволяет выявлять неоднородность элементного состава.

Кроме того, станция будет поддерживать исследования in situ процессов производства рельсовой стали для разработки режимов выплавки стали и термомеханической обработки с целью достижения целевых свойств продукции. По мнению экспертов, подобные синхротронные методы пользуются высоким спросом на металлургических предприятиях и могут обеспечить более точные средства анализа для решения сложных материаловедческих задач.

Старший научный сотрудник Центра коллективного пользования «СКИФ» Глеб Довженко отметил, что оборудование станции также позволяет воспроизводить условия эксплуатации рельсов в пучке синхротронного излучения, моделируя с помощью специальных испытательных устройств давление, трение, ударные и тепловые нагрузки, возникающие при прохождении грузовых или высокоскоростных поездов. Синхротронные методы позволяют анализировать изменения состава и структуры материалов на атомном уровне под нагрузкой, а также наблюдать процессы зарождения и распространения дефектов с помощью дифракционной визуализации. Это поможет исследователям глубже понять механизмы формирования свойств материалов, а также ключевые факторы, влияющие на срок службы рельсов.