Архив,  Е.О.Патону-150,  Новости

Династия ответственности

В книге «Беру ответственность на себя» Б.М. Ефетов рассказал о заседании правительства, на котором рассматривалось предложение Института электросварки о создании производства сварных труб с использованием стана новой конструкции и высокоскоростной дуговой сварки под флюсом. Именно эти слова Е.О. Патон произнес в ответ на отрицательную реакцию министра тяжелого машиностроения того времени Н.С. Казакова, который говорил о значительных расходах на создание нового производства, о том, кто возьмет на себя ответственность за указанные работы. Кроме того, Евгений Оскарович поинтересовался у министра: «Возможно ли не понеся никаких затрат и ничем не рискуя создать отечественное производство труб большого диаметра и избавиться наконец от иностранной зависимости?».
Высокое чувство долга и ответственности всегда было жизненным принципом Е.О. Патона, его сыновей и воспитанников – корифеев Института, плеяды признанных авторитетов в области сварки, металлургии и металловедения. Такая позиция, такое отношение к делу, надежность и профессионализм являются визитной карточкой Института, который по праву носит имя его создателя. Работать в нем считалось почетным. Разумеется, что указанные качества специалистов Института могли появиться только в особой среде, получившей название «патоновской школы», где своими знаниями и опытом щедро делились с молодежью патоновцы старших поколений.
Ответственность перед отечественным производством сварных газонефтепроводных труб, которую подобно присяге принял на себя Евгений Оскарович в далеком послевоенном году, оставила глубокий след в деятельности Института. Над проблемами производства сварных труб для развития систем магистрального трубопроводного транспорта нефти и газа специалисты Института трудятся уже более 70 лет. В прежние годы возглавляемый Б.Е. Патоном НТК «ИЭС им. Е.О. Патона» был постоянным партнером Электростальского завода тяжелого машиностроения в создании высокопроизводительных трубоэлектросварочных агрегатов, для которых разрабатывались технологические процессы сварки, проектировались и изготавливались специализированные сварочные установки и др. необходимое оборудование. Сотрудники Института обеспечивали научное и технологическое сопровождение сварочного производства газонефтепроводных труб для отечественных трубных заводов. В тесном сотрудничестве с научными центрами и предприятиями ряда отраслей промышленности решались задачи совершенствования и создания нового производства газонефтепроводных труб и повышения надежности магистральных трубопроводов.
Самая достоверная историческая оценка – испытание временем, взгляд на прошедшее через призму настоящего, а еще лучше, будущего. Оглядываясь на прошлое, вспоминая какие жизнеутверждающие и жизнеспособные идеи рождались, разрабатывались и реализовывались в Институте электросварки, начинаешь отчетливо понимать, что в нем трудились люди, пришедшие из Будущего и работавшие на Будущее. В полной мере это относится к старшему поколению трубников Института. Остались в прошлом 100-летние юбилеи Бориса Израилевича Медовара и Симона Львовича Мандельберга. Было бы несправедливо не вспомнить наших учителей и наставников, не рассказать о заслугах этих ученых в решении актуальных задач отечественного трубного производства.
Как отмечает Б.И. Медовар в статье, посвященной столетию Харцызского трубного завода (ХТЗ), создатель способа сварки под флюсом основатель Института электросварки Е.О. Патон еще до войны задумывался о том, что именно трубы большого диаметра окажутся наиболее подходящими и наиболее эффективными для новой сварочной техники. Идею применения сварки под флюсом Институт электросварки реализовывал в первые послевоенные годы. Производство сварных труб было организовано сначала на заводе им. Ильича в Мариуполе, а затем на ХТЗ, для которого в Институте Р.И. Лашкевичем был разработан эскизный проект нового трубоэлектросварочного стана – прообраза т.н. непрерывных станов. Впоследствии такие станы стали применяться при производстве прямошовных труб большого диаметра на всех трубных заводах.

Совещание у директора Института электросварки (слева направо: Б.И. Медовар, И.И. Фрумин, Е.О. Патон, П.И. Севбо, Б.Е. Патон), октябрь 1947 г.
Совещание у директора Института электросварки (слева направо: Б.И. Медовар, И.И. Фрумин, Е.О. Патон, П.И. Севбо, Б.Е. Патон), октябрь 1947 г.

Б.И. Медовар был разработчиком технологии скоростной сварки под флюсом труб на новом стане ХТЗ. В упомянутой выше статье он скупо упоминает о своей роли в освоении новой технологии сварки. Между тем, благодаря использованию двухдугового процесса удалось достигнуть и превысить рубеж скорости сварки 100 м/час, что как минимум вдвое превышало производительность однодуговой сварки труб.
Период активной деятельности Б.И. Медовара на ХТЗ совпал с кардинальными изменениями в технологии сварки газонефтепроводных труб, а именно переходе от односторонней к двухсторонней сварке под флюсом, что было обусловлено необходимостью обеспечения эксплуатационной надежности сварных труб. В дальнейшем двухсторонняя дуговая сварка под флюсом стала основным технологическом процессом в трубном производстве. Она используется на всех отечественных и зарубежных заводах по производству газонефтепроводных труб большого диаметра и поныне.
После Б.И. Медовара, начиная с 1953 г. эстафету работ в области трубного производства принял ученик Е.О. Патона С.Л. Мандельберг, который ранее разрабатывал и отвечал за монтажную сварку конструкций моста через р. Днепр, ныне моста им. Е.О. Патона. Профессиональная деятельность С.Л. Мандельберга совпала с организацией в СССР широкомасштабного производства газонефтепроводных труб большого диаметра, начиная от 530 и заканчивая 1420 мм. Мандельберг руководил работами по технологической подготовке новых трубных производств, обеспечивал координацию работ разных подразделений института, которые принимали участие в создании и внедрении сварочных комплексов, а также в освоении производства труб проектного сортамента на трубных заводах.
С.Л. Мандельберг внес заметный вклад в теорию и практику скоростной дуговой сварки, а также развитие сварочных технологий в производстве газонефтепроводных труб большого диаметра. На основании проведенных исследований в разработанных способах многодуговой скоростной сварки наружных и внутренних швов труб С.Л. Мандельбергом эффективно использован потенциал возникающих при сварке электромагнитных полей для повышения производительности процесса и качества формирования шва.
Уже в 1961 г. на Челябинском трубопрокатном заводе был опробован процесс трехдуговой сварки наружных швов труб с рекордной для того времени скоростью 200-210 м/час.
С целью предупреждения образования кристаллизационных трещин и др. дефектов сварного шва разработан способ т.н. трехслойной сварки газонефтепроводных труб большого диаметра. В современном виде трехслойная сварка теперь используется на всех отечественных и зарубежных заводах, а ее применение стало обязательным требованием в нормативных документах на производство газонефтепроводных труб.
При изучении возможности изготовления толстостенных газопроводных труб диаметром до 1420 мм путем соединения отдельных обечаек по настоянию С.Л. Мандельберга в техническом проекте нового производства было предусмотрено применение традиционной двухсторонней однопроходной сварки под флюсом продольных наружных и внутренних швов трубных обечаек взамен планировавшейся ранее многопроходной сварки. Правомерность предложенного решения подтверждена современной практикой сварки прямошовных толстостенных газопроводных труб.
Прецедент появления поперечных трещин подтолкнул С.Л. Мандельберга к изучению проблемы холодного растрескивания металла сварных швов труб. Результаты проведенных исследований имели большое значение для разработки серии специальных легированных сварочных проволок и в целом для обеспечения надежности сварочной технологии в трубном производстве.
В период 1950-1970-х гг. трубоэлектросварочные цеха появились в Челябинске, Новомосковске, Мариуполе, Волжском и Харцызске. Для масштабного производства труб необходимо было много металла – жидкого чугуна и стали, слитков и слябов, листового и рулонного проката. Как обычно в этой цепочке чего-то не доставало, приходилось догонять. Серьезная проблема состояла в обеспечении необходимого качества трубной стали, а именно прочности, пластичности, вязкости, хладостойкости и технологичности, в т. ч. обеспечении хорошей свариваемости.

Е.О. Патон на конференции по автоматической сварке. Киев, 1940 г.
Е.О. Патон на конференции по автоматической сварке. Киев, 1940 г.

И здесь на выручку металлургам и трубникам пришла идеология Института электросварки им. Е.О. Патона, а именно целесообразность использования для сварных конструкций сталей с низким содержанием вредных примесей, что подкреплялось работами Б.И. Медовара в области электрошлакового переплава. Опыт ЭШП сталей специального назначения свидетельствовал о значительном повышении их служебных свойств. Кроме того, металлургами была разработана технология обработки стали в ковше жидким синтетическим шлаком, которая сразу была использована для получения материалов, применяемых в спецтехнике. В 1962 г. по инициативе Б.Е. Патона и Б.И. Медовара в Институт электросварки был приглашен И.Н. Голиков — директор ЦНИИЧМ им. И.П. Бардина. На этой встрече было решено развернуть широкомасштабные работы по применению сталей, обработанных жидким синтетическим шлаком для изготовления ответственных сварных конструкций. Учитывая перспективность данного направления на протяжении 1960-х гг. выполнены комплексные исследования листового проката толщиной от 10 до 60 мм, изготовленного из металла нескольких серий промышленных плавок, рафинированных углеродистых и низколегированных конструкционных и трубных сталей. В тот же период на трубных заводах были изготовлены и прошли успешные испытания опытные и опытно-промышленные партии газопроводных труб из рафинированных, в т. ч. микролегированных сталей.
Проведенные под руководством С.Л. Мандельберга исследования рафинированных сталей с содержанием серы порядка 0,01% показали, что присущие чистому металлу более высокие показатели пластичности, вязкости, стойкости против зарождения трещин и свариваемости у исследованных сталей наблюдались при различных видах технологической обработки и способах сварки (дуговой, электрошлаковой, контактной). Особую ценность представляло выявленное в результате исследований значительное повышение энергоемкости вязкого разрушения рафинированной стали, что открывало перспективы применения высокопрочной стали в мощных газопроводах, для которых необходимо обеспечивать не только высокую стойкость против лавинных хрупких, но и протяженных вязких разрушений. Результаты выполненных работ послужили основанием для организации производства на Новолипецком металлургическом заводе рафинированной в ковше синтетическим шлаком жидкой стали и слябов непрерывного литья, которые в последующем применялись для изготовления листового и рулонного проката.
Таким образом, на рубеже 1970-х гг. XX века наметился решительный поворот в сторону применения чистого металла для производства газонефтепроводных труб большого диаметра, а в последующем и для изготовления ряда др. ответственных сварных металлоконструкций. Сбывались замыслы ученых Института о расширении областей применения рафинированной стали как неотъемлемых составляющих сварочных технологий, что позволяло обеспечить более высокий уровень качества и надежности изделий сварочного производства.
1970-е гг. XX столетия стали ареной активного поиска и острой конкуренции технологий производства труб для систем мощных магистральных газопроводов. Несмотря на разнообразие технологических подходов и конструкций труб, в ряде предложенных решений, с целью повышения сопротивления материала, была заложена идея многослойности развития разрушения, возможность разветвления и распространения трещин в отдельных сравнительно тонких слоях. Тогда история сделала свой выбор в пользу технологий контролируемой прокатки низкоуглеродистой рафинированной микролегированной стали. Этот выбор базировался на достижениях металловедения и металлургической технологии. После контролируемой прокатки сталь приобретает признаками квазимонолитности. В период технологической предыстории металл ведет себя как монолитный, однако в случае наступления аварийной ситуации непосредственно в зоне разрушения газопровода монолитная стенка трубы расщепляется. В присутствии надрывов, ориентированных подобно расслоениям, изменяются условия формирования разрыва, снижается опасность хрупкого разрушения газопровода. В температурном интервале работы трубопровода, включая минусовые температуры, излом стали контролируемой прокатки носит слоисто-вязкий характер. Локализации разрушения газопровода на сравнительно коротком участке способствует присущая выбранной технологии производства трубной стали значительная энергоемкость разрыва расщепляемой стенки трубы.
Разумеется, что специалисты Института не оставались в стороне от решения актуальных задач отечественного производства высоконадежных труб диаметром 1420 мм для газопроводов с рабочим давлением 7,5 МПа. На Харцызском и Волжском трубных заводах было освоено производство указанных труб из стали контролируемой прокатки типа Х70. На основе многослойной конструкции были разработаны и прошли успешные испытания гасители протяженных разрушений мощных магистральных газопроводов.
За последующие десятилетия XX века производство газонефтепроводных труб шагнуло далеко вперед. Сварные трубы используются для строительства магистральных газопроводов с рабочим давлением, превышающим 10 МПа. Для подводных магистральных трубопроводов изготавливаются сварные трубы с толщиной стенки до 50 мм. Все трубы выпускаются с наружным антикоррозионным покрытием. Используются новейшие системы комплексного контроля, управления качеством, технологического и информационного обеспечения трубной продукции. С целью производства газонефтепроводных труб с высокими характеристиками прочности, вязкости и хладостойкости применяются новые типы материалов. Ныне металлургические технологии производства трубного металла, позволяют решать задачи достижения содержания серы в стали на уровне 0,001% и даже менее. Сегодня не удивляют показатели ударной вязкости трубной стали 300 и даже 400 Дж/см2. Прежде цифры такого уровня можно было увидеть только при испытаниях высоколегированной стали аустенитного класса.
Современное трубное производство как на фундамент опирается на предшествующий период своего технологического развития, история которого не забудет первопроходцев. В их числе Е.О. Патон и его ученики – ученые ИЭС им. Е.О. Патона, заложившие основы и стоявшие у истоков отечественного производства сварных газонефтепроводных труб большого диаметра.

С.Е. Семенов, ОО «Общество сварщиков Украины» (Киев)
#1(131) 2020 СВАРЩИК

Добавить комментарий