Рынок композитных материалов России имеет большой потенциал роста. Благодаря системной работе государства и бизнеса с 2013 г. объем внутреннего производства вырос на 315% до 73,5 млрд. руб. Это один из самых высоких показателей в мире. Об этом говорится в спецвыпуске журнала “Нефть и жизнь”, посвященном композитам. Информагентство “Девон” дает его краткий обзор.
Широкий спектр применения. В 2021 г. в России производство полимерных композитов достигло около 80 млрд. руб. Рост составил 11% по отношению к 2020 г.
Композиты – это многокомпонентные материалы, состоящие из полимерной, металлической, органической, керамической или другой основы (матрицы), армированной наполнителями из волокон, нитевидных кристаллов, тонкодиспeрсных частиц, нановолокон и др. Композиты наиболее востребованы в строительстве, автомобилестроении, а также в топливно-энергетическом комплексе и ЖКХ. Один из самых очевидных примеров – оконные и дверные профили из стеклопластика.
Современные технологии позволяют разрабатывать широкий спектр композитов с заданными свойствами. Например, стеклопластики сопоставимы со сталью по прочности, при этом их вес меньше в несколько раз. У них низкая теплопроводность и высокий уровень электроизоляции. Кроме того, технологии их производства являются недорогими, поэтому стеклопластики получили широкое распространение. Углепластики еще более легкие и при этом сохраняют прочность, хорошо проводят электричество. Углеграфитовые материалы способны выдерживать самые высокие температуры и используются, например, в ракетной технике.
На транспортное машиностроение приходится около 15 тыс. т композитов. Главным образом – при производстве автомобилей “КамАЗ”, LADA, модернизированной техники “Кировец” серии К-744Р, “Урал Next”, а также подвижных локомотивов, вагонов метро. В сфере железнодорожного транспорта растет потребление композитных водоотводных лотков, шпал, изолирующих накладок (суммарно около 4 тыс. т).
В строительном секторе увеличивается производство композитной арматуры (13,7 тыс. т в 2018 г.), светопрозрачных конструкций, стеклопластиковых труб. Значительный объем композитных материалов используется в оборонно-промышленном комплексе (ОПК).
Перспективное направление. Одним из лидеров в изготовлении композитных изделий для ТЭК в России является компания “Татнефть-Пресскомпозит”. Предприятие начало работать в 2013 г. Перечень продукции включает “полуфабрикаты” SMC и BMC, а также готовые изделия – стеклопластиковые профили, трубы, композитные кабеленесущие системы и др. SMC – это полиэфирный прессматериал в виде листа, покрытого с двух сторон специальной барьерной пленкой. BMC выглядит как рыхлая бесформенная масса. Она используется при изготовлении изделий сложной конфигурации.
Ключевой инновационной продукцией “Татнефть-Пресскомпозита” являются стеклопластиковые трубы высокого давления для нефтегазохимической промышленности. Они обладают коррозионной стойкостью, прочностью, экологичностью, долговечностью и экономичностью за счет быстрого монтажа, легкого обслуживания и длительного срока эксплуатации. Это направление является одним из самых перспективных для композитной отрасли.
“Татнефть-Пресскомпозит” в феврале 2022 г. объявил о планах расширения производство стеклопластиковых труб тремя новыми производственными линиями. Две из них будут построены на территории нового завода в Бавлах. На предприятии в Елабужском районе расположена линия по производству стеклопластиковых труб мощностью 450 км в год. Суммарная мощность производства после введения новых линий составит 1800 км труб в год. Пуск бавлинских линий запланирован на конец ноября 2022 г.
Потенциал для кратного роста. В 1980-х годах СССР занимал третье место в мире по применению композитов, однако в 1990-е годы развитие отрасли остановилось. С начала 2000-х Россия постепенно возвращается в число важнейших игроков рынка новых материалов, повышается уровень технических показателей. РФ обладает большим потенциалом по наращиванию производства и использованию композитных материалов. Потребление композитов в стране оценивается менее чем в килограмм на душу населения, в то время как в развитых странах показатель доходит до 7-10 кг.
“Если говорить о нефтедобывающей отрасли, то уход иностранных компаний не окажет существенного влияния на объем потребления изделий из композитной продукции, – говорит замминистра промышленности и торговли РФ Виктор Евтухов. – Основная его часть приходится на нефтепромысловые трубопроводы, обсадные и насосно-компрессорные трубы, насосные штанги, рабочие колеса электроцентробежных насосов, запорную арматуру и так далее. Россия обладает необходимыми компетенциями по данным направлениям”.
В 2021 г. объем рынка композитной продукции, в том числе трубопроводов, используемой в российской нефтегазовой отрасли, составил 1,5 млрд. руб. К 2027 г. этот показатель может вырасти лишь до 4 млрд. руб. Это, принимая во внимание объемы нефтедобычи, недопустимо мало, считает заместитель министра. “Вместе с тем, учитывая опыт североамериканских нефтедобывающих компаний, активно применяющих композитные изделия с конца 1980-х годов, я вижу перспективы кратного роста рынка композитной продукции для российского нефтегазового сектора экономики”, – отмечает Евтухов.
“Применение композитов в России пока отстает от зарубежных стран, как по отраслям экономики, так и по уровню технологий, объемам производства и развитости внутреннего рынка, – подчеркивает гендиректор исследовательской компании NeoAnalytics MSc in Social Management Ольга ЛУЦЕВА-ЭР. – Потребление композитных материалов в России на душу населения составляет всего 0,5-1 кг. Это в 15 раз меньше, чем в развитых странах”.
“Отрасль является импортозависимой, – добавляет она. – Импортируются как оборудование, так и сырье для производства композитов. Доля России в мировом производстве композитов составляет всего около 1%. Российские производители уступают как по ассортименту продукции, так и по технологичности. В сложившейся ситуации – это шанс для российских производителей заняться развитием отрасли”.
Будущее за углепластиком и стекловолокном. “Если мы говорим о перспективных композитных материалах для массового применения, то речь в первую очередь пойдет о композитах на основе полимерных матриц, – отмечает Виктор Евтухов. – Так, рынок полимерных композитных материалов в 2021 г. в России вырос на 11% и достиг 81,9 млрд. руб. Это 88,9% объема российского рынка композитных материалов”.
На керамические (7,6 млрд. руб.), углерод-углеродные (2,1 млрд.) и металлические (0,5 млрд.) композиты приходятся остальные 11,1% российского композитного рынка. Это обусловлено относительно невысокой стоимостью, технологичностью, а также присущими полимерным композитным материалам свойствами и характеристиками.
Вместе с тем, в сегменте полимерных композитов существует традиционное деление на типы в зависимости от используемого армирующего материала. Лидером здесь были и остаются полимерные композиты, армированные стеклянным волокном или стеклотканью. Стеклопластики – это самый массовый и востребованный тип композитного материала в мире.
Наиболее быстрорастущим типом полимерных композитов благодаря их высоким физико-механическим свойствам являются углепластики, армированные углеродным волокном или углеродной тканью. Наиболее широкое применение углепластики сегодня находят в авиакосмической отрасли и автомобилестроении. Показательным примером такого применения является проект по разработке среднемагистрального узкофюзеляжного самолета МС-21-300. В нем панели крыла и конструкции центроплана впервые в мире были изготовлены по технологии автоматической выкладки сухих углеродных лент с последующей пропиткой специальными смолами для формования ответственных изделий.
В 2018 г. были введены санкции в отношении АО “Аэрокомпозит”, которое производит композитные консоли крыла, панели центроплана и элементы механизации для самолета МС-21. После этого учеными МГУ на основе отечественного углеродного волокна, разработанного АО “Юматекс” (Росатом), был успешно замещен импорт иностранных композитных материалов. Использование отечественных композитных материалов позволило в итоге создать крыло большого удлинения, увеличив экономическую эффективность эксплуатации самолета МС-21 на 10-15% по сравнению с иностранными конкурентами.
На фоне подорожания в 2021 г. традиционных конструкционных материалов значительно возрос интерес к использованию композитов в строительстве. Зона их применения широка: трубопроводный транспорт, ограждающие конструкции, системы армирования, арматура, системы крепления строительных конструкций, электрические и световые опоры. Кроме того, значительный рост потребления композитов будет наблюдаться в авиакосмической отрасли и радиоэлектронике, прогнозирует Евтухов.
“В России наиболее применимыми являются композитные материалы на основе стекловолокна, – считает Ольга Луцева-Эр. – Их доля в структуре рынка составляет более 90%. В структуре объема рынка стекловолокна доля импорта – 66%, доля отечественного производства – 34%. Около 70% отечественной продукции отправляется на экспорт”.
Помимо стекловолокна Россия преуспела в производстве органических композитов из арамидных волокон и редкого базальтового волокна. Наименее развито производство эпоксидных смол. Доля отечественных производителей не превышает 10%. В сегменте химволокон – химических нитей, нетканых материалов и продуктов на их основе – доля отечественного производства составляет около 40%.
Снять ограничения. “Перед предприятиями открываются широкие возможности импортозамещения по всей композитной продуктовой линейке, – добавляет заместитель генерального директора ПАО “Татнефть” Дамир Мухаметшин. – Для нефтяных компаний сейчас как никогда важна активная диверсификация. В композитах нет неперспективных материалов и направлений, так как они являются инновацией для любой отрасли промышленности. К новым передовым материалам также можно отнести умные материалы и металлопорошки для аддитивного производства”. “В строительстве композиты только начинают свой путь, особенно в России, – отмечает он. – У проектных организаций нет компетенций для коммерчески эффективных расчетов и разрешений на применение композитов. Мы ведем активную работу в области нормативной документации, моделирования и расчетов, чтобы увеличивать возможные области их применения”.
В “Татнефти”, по его словам, активно наращивают стратегическое партнерство с автопроизводителями по ряду направлений. Помимо композитных автокомпонентов это и масла, и другие направления. Благодаря меньшему весу и углеродному следу композиты вошли в число решений зеленых трендов в транспорте.
“Лучшие меры господдержки – это тотальное снятие ограничений применения новых материалов и технологий во всех отраслях промышленности, а также субсидирование капзатрат (CAPEX). – заявляет замгендиректора “Татнефти”. – Любые контролирующие органы, проверки и ограничения на применение новых материалов затягивают развитие технологий на годы и десятилетия, а также в разы увеличивают CAPEX”.
“Посмотрите на развитие Китая, – обращает внимание Мухаметшин. – Они могут в любой ангар поставить оборудование и сразу начать на нем работать, копировать и масштабировать любую технологию, не обращая внимания на патенты, ноу-хау, лицензии и прочие авторские ограничения. Отсюда и взрывной рост. У нас, чтобы купить и пустить производственную линию стоимостью 200 млн. руб., вы потратите на проектирование и строительство в соответствии с нормами 500-700 млн. руб. И это не считая затрат на лицензии и ноу-хау”.
Виктор Евтухов отмечает необходимость исключения из нормативных правовых актов и стандартов положений, препятствующих применению неметаллических труб (полимерных, стеклопластиковых, полимерно-армированных) в нефтегазовой отрасли. Для этого в 2021 г. Минпромторгом России совместно с Минэнерго России была утверждена специальная программа. На 2022-2023 гг., в частности, планируется внести изменения в своды правил, касающиеся проектирования, монтажа и эксплуатации неметаллических труб, а также в области методов их испытания и контроля. Это позволит обеспечить возможность более активного применения композитных трубопроводов в нефтегазовой отрасли. (Девон/Advis/Химия Украины и мира)