CC BY
28
Б.Е. Патон
ГЛОБАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ, СВАРКА И РОДСТВЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Рост производства и потребления энергии — глобальная проблема человечества. В ближайшей перспективе основной энергией, потребляемой в различных областях промышленности и быту, остается электрическая энергии, вырабатываемая тепловыми, атомными и гидравлическими электростанциями. Создаются и работают альтернативные электрические станции, использующие прежде всего энергию солнца и ветра. Эффективность работы всех энергетических станций коренным образом зависит от двух факторов — повышения коэффициента полезного действия и существенного энергосбережения. Эти два фактора определяются разработкой и производством новых материалов с экстремальными параметрами, технологией их обработки и, конечно, конструкцией энергетического оборудования.
Энергетика — высокоразвитая централизованная область, обеспечивающая жизнедеятельность всей экономики. Основную часть генерирующих мощностей (более 60 %) составляют ТЭС, работающие на органическом топливе. Однако более 80 % всех отечественных энергоблоков (150, 200,300 и 800 МВт) отработали свой ресурс. Оборудование и трубопроводы в значительной мере физически изношены и морально устарели, не отвечают современным техническим и экономическим требованиям. Поэтому требуется их реконструкция и техническое перевооружение с ориентацией на применение новых технологий сжигания угля, в том числе высокозольного, бурого и отходов углеобогащения.
Основу ядерно-энергетического комплекса Украины составляют энергогенерирующие мощности, включая действующие АЭС с ^ядерными энергоблоками общей установленной мощностью 13835 МВт (13 блоков с реакторами ВВЭР-1000 и 2 блока с реактором ВВЭР-440).
На фоне прогрессирующей деградации тепловых электростанций и дефицита органического топлива АЭС сохраняют надежную и относительно эффективную работу. Доля АЭС в последние годы достигла почти половины потребляемой в Украине электроэнергии. Роль и место ядерной энергетики в обеспечении энергетической безопасности Украины требуют поддержания технического потенциала отрасли на уровне, обеспечивающем надежную и безопасную эксплуатацию АЭС.
Развитие энергетики во многом связанно с исследованиями, разработками и применением новых перспективных энергосберегающих технологий, высокопроизводительного оборудования и прогрессивных металлов для сварки и наплавки компонентов энергетического оборудования и элементов трубопроводов. При этом первоочередным является обеспечение качества и эксплуатационной работоспособности деталей и узлов ответственных энергетических конструкций. Научные исследования и прикладные разработки Института электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины в области тепловой и атомной энергетики полностью отвечают поставленным требованиям. Выполнены и внедрены весьма эффективные разработки по автоматической сварке под флюсом и в среде защитных газов, скоростной ЭЛ С толстого металла. Большое внимание уделяется вопросам восстановления изношенных деталей, узлов энергетического оборудования и трубопроводной арматуры, а также совершенствованию процессов нанесения защитных и износостойких покрытий. Использование таких разработок позволяет существенно продлить срок службы отечественных компонентов энергооборудования и повысить их надежность. Украина располагает технологиями электрошлакового литья, которые могут быть успешно
использованы в энергетике. Весьма перспективны разработки в области создания новых сварочных и наплавочных материалов, отвечающих жестким требованиям обеспечения качества и высоких служебных свойств сварных соединений.
Энергосбережение — ключевой вопрос роста национальной экономики и важная составная часть энергоемкости ВВП как основного показателя развития экономики страны. Например, в Украине этот показатель в 5—6 раз выше, чем в развитых европейских странах. По объему годового потребления природного газа, который за последние годы составляет 75—78 млрд м"\ Украина занимает шестое место в мире. Как свидетельствуют исследования, потенциал газосбережения может составить 20—30 % от его общего потребления. В первую очередь необходимо упорядочить учет газа, повысить эффективность его использования и уменьшить потери при транспортировке. Объем расхода газа, например, в коммунально-бытовом секторе Украины составляет 30,0 млрд м"\ почти столько же, сколько его в целом потребляет Франция (35,0 млрд м"').
Требуется постепенно изменять топливный баланс в направлении увеличения в нем доли угля. Уже сегодня необходимо начинать реконструкцию оборудования в тепловой энергетике. Основной задачей является внедрение новых энерготехнологий сжигания отечественного низкокачественного угля в циркулирующем кипящем слое, технологий сжигания бурого угля. Необходимо строительство современных парогазовых установок с внутрицикловой газификацией твердого топлива. Это позволит повысить маневренность генерирующих мощностей и увеличить экспорт электрической энергии.
Имеется довольно большой потенциал биомассы, доступной для получения энергии. Основным источником биомассы служат отходы сельского хозяйства, отходы древесины в лесном хозяйстве, деревообрабатывающей и целлюлозо-бумажной промышленности. Важный источник биомассы — животноводство, а также отходы коммунального хозяйства. Биомассу можно использовать в энергетических целях в процессе непосредственного сжигания твердого топлива (древесина, солома, и т. п.), а также в переработанном виде какжидкое либо газообразное топливо (спирты, биогаз, канализационный газ). Основные технологии термической переработки
твердого биотоплива (растительная биомасса и древесина) — прямое сжигание, газификация и пиролиз. Как отдельный вид биомассы следует рассматривать биогаз, который образуется в результате разложения твердых бытовых отходов на специальных мусорных полигонах и ямах. С учетом существующих мусорных полигонов потенциал биогаза для производства энергии может %
составить 400 млн м в год. Необходимо также отметить, что в Украине имеется около 3,0 трлн м шахтного метана, который может использоваться как в энергетике , так и на транспорте.
Большим вкладом в решение проблемы энергосбережения могут быть технологические разработки, позволяющие исключить природный газ и мазут для «подсветки» при сгорании угольной пыли на ТЭС. Значительным резервом сокращения закупки топлива для промышленных предприятий металлургической промышленности может быть утилизация вторичных энергоресурсов, образующихся в результате основного технологического процесса. В технологических агрегатах как побочные продукты производятся вторичные топливные газы (доменный, коксовый, конвертерный). Обладающие относительно низкой калорийностью вторичные газы могут использоваться в качестве топлива, заменяющего природный газ, в технологических и энергетических установках. Вовлечение вторичных газов в энергобаланс металлургических комбинатов и повышение степени их использования за счет уменьшения потерь и технологических сбросов — прямой путь снижения потребления природного газа.
В металлургической промышленности всего мира практически почти полностью перешли на непрерывную разливку стали. При этом на выходе машин непрерывной разливки стали получаются слябы и другие заготовки, температура которых достигает 1000 °С. Это громадное количество тепла, которое необходимо утилизировать. Таким путем на металлургических заводах можно организовать производство электроэнергии. В дополнение к вторичным газам появляется большое количество тепла, позволяющего обеспечить энергосбережение, что входит в наши ближайшие планы.
Весомым вкладом в экономию природного газа должно быть использование опыта применения энергосберегающих технологий в строительной отрасли. Особое внимание необходимо
уделить вопросу децентрализации отопления гражданских сооружений. Основные преимущества децентрализованного отопления состоят в том, что его применение позволяет избежать потерь в тепловых сетях (до 18—25 % от теплоты топлива), исключить возвращающий объем восстановительных ремонтов, упростить учет отпуска энергии и устранить монополию централизованного производителя тепловой энергии.
К проблеме энергоснабжения относится весьма важная и актуальная задача уменьшения электроэнергии на освещение. Известно, что в различных странах в зависимости от уровня и условий жизни на освещение затрачивают до 30 % общей выработки электроэнергии. Современные достижения материаловедения, нанофи-зики и оптоэлектроники позволяют создавать источники освещения, эффективность которых в 5—8 раз больше, чем у ламп накаливания. Это твердотельные светоизлучающие диоды. Они также являются очень эффективным источником цветного и белого света, не имеют конкуренции в светосигнальной аппаратуре (светофоры, системы освещения мостов, домов и т. п.), а также незаменимы в создании пожаро- и взры-вобезопасных светильников для шахт, транспорта, огнеопасных объектов, мостов, путепроводов, тоннелей.
Существенным потенциалом энергосбережения являются возобновляемые источники энергии. В первую очередь это — малая гидроэнергетика и солнечная энергия. Системы солнечного теплоснабжения жилых, общественных и производственных зданий, а также технологических процессов — наиболее интенсивно развиваемая область гелиотехники. Кроме того, перспективно применение комбинированных систем. К комбинированным системам солнечного теплоснабжения относятся централизованные системы, использующие сезонные аккумуляторы тепла и, как правило, тепловые насосы в качестве дублирующего источника.
Отдельно следует отметить вопрос газоснабжения на компрессорных станциях, где на собственные нужды газотранспортной системы (в качестве топлива) используется свыше 6 % объема транспортируемого газа. Наиболее оптимальный вариант в отношении экономии топливного газа, по-видимому, — замена газотурбинных двигателей на электроприводные. Газотурбинные двигатели в этом случае должны
быть сохранены только как резерв на случай аварийных ситуаций. Кроме того, определенный вклад в экономию газа на компрессорных станциях внесет также решение вопроса эффективного охлаждения компримируемого газа.
Всеми перечисленными вопросами многие годы успешно занимается Институт электросварки.
Первая половина 60-х годов прошлого столетия отмечена началом интенсивного освоения залежей нефти и газа в Сибири и строительством магистральных трубопроводов в европейскую часть СССР и дальше в Европу. Учитывая большое количество водных преград на пути прокладки трубопроводов и необходимость обеспечения их надежной эксплуатации, пришлось решить вопрос о создании технологии ремонта с применением подводной сварки. Предлагавшиеся в то время для этой цели полуавтоматическая сварка сплошной проволокой в защитных газах и ручная сварка не обеспечивали требуемое качество сварных соединений.
С 1965 года в Институте электросварки начинаются фундаментальные исследования металлургических особенностей мокрой подводной сварки, физических характеристик дуги, горящей под водой, с целью создания механизированной сварки самозащитными порошковыми проволоками. Результатом проведенных работ стало создание в 1967 году порошковой проволоки рутил руднокислого типа для сварки нелегированных конструкционных сталей на глубинах до 20 м. Обладая маневренностью и универсальностью ручной сварки, новый процесс позволил почти в три раза увеличить производительность сварки, повысить удобство и безопасность работы водолаза-сварщика, улучшить видимость зоны горения дуги.
В дальнейшем были созданы порошковые проволоки для сварки низколегированных сталей на глубинах до 30 м и технология сварки под водой нержавеющих сталей применительно к восстановлению элементов конструкций АЭС.
Практическое использование разработок ИЭС началось в 1969 году при ремонте водовода диаметром 1020 мм, проложенного через р. Днепр на глубине 12 м. В 1971 году с помощью подводной сварки порошковой проволокой впервые был выполнен ремонт подводной части корпуса среднего рыболовного траулера-рефрижератора, получившего во льдах Берингового моря пробоину.
После проверки качества ремонта региональное отделение Морского регистра СССР допустило траулер к дальнейшему плаванию без постановки в док. В качестве примера использования сварки порошковой проволокой можно привести соединение на плаву четырех секций нефтедобывающей плавучей платформы «Приразлом-ная» в Северодвинске.
Разработанная в ИЭС технология мокрой подводной сварки и резки порошковой проволокой успешно применяется при восстановлении трубопроводов максимальным диаметром до 1020 мм с рабочим давлением до 5,0 МПа, ликвидации на плаву навигационных и коррозионных повреждений судов без последующей постановки их в док, ремонте элементов конструкций гидроэлектростанций, причальных стенок, морских платформ, проведении аварийно-спасательных операций.
Сварка и родственные технологии востребованы не только на земле и под водой.
Освоение человеком космического пространства дало мощный толчок развитию науки и техники, созданию самых современньи технологий, среди которых важное место занимают сварочные. Невозможно представить себе изготовление космических аппаратов без применения сварки и других родственных технологий.
ИЭС разработал технологии сварки алюминия, титана, ниобия, молибдена и других металлов и сплавов, которые существенно увеличили работоспособность и надежность аэрокосмических конструкций, изготавливаемых из этих материалов. Особо следует отметить технологию контактной стыковой сварки непрерывным оплавлением, которую впервые в мировой практике применили при изготовлении шпангоутов большого сечения для топливных баков ракет.
Создатель практической космонавтики, выдающийся ученый и конструктор космических систем Сергей Павлович Королев еще в начале 1960-х годов предвидел необходимость проведения в космосе работ, связанных со сваркой, и всячески поддерживал исследования по сварке и резке в космосе. В 1964 году С.П. Королевым была поставлена задача — разработать программу экспериментов по сварке в космических условиях. В Институте электросварки начала осуществляться программа научных исследований, конечной целью которой было создание аппаратуры и технологий для соединения материа-
лов в космосе с помощью сварки. 16-го октября 1969 года в ходе полета космического корабля «Союз-6» летчики-космонавты Г. Шонин и В. Кубасов впервые в мировой практике осуществили сварку и резку металлов в космосе на универсальной автоматизированной установке «Вулкан». Этот эксперимент, который положил начало эры космических технологий, показал, что наиболее перспективный источник энергии для выполнения операций по сварке и родственных технологий в открытом космосе — электронный луч. При выполнении монтажных и ремонтных работ космонавтам придется работать в космосе и иметь дело с различными конструкционными материалами.
Для этих целей в Институте электросварки и был создан универсальный электронно-лучевой ручной инструмент УРИ.
25 июля 1984 года летчиками-космонавтами СССР Светланой Савицкой и Владимиром Джа-нибековым впервые в мире в открытом космосе были проведены эксперименты по сварке, резке, пайке и нанесению покрытий. Успешное выполнение уникальных экспериментов в условиях космического пространства показало возможность эффективной деятельности космонавтов при выполнении сложных работ по сварке и родственным технологиям на борту пилотируемого орбитального комплекса в открытом космосе и свидетельствовало о высоком совершенстве сварочной аппаратуры, созданной многолетней напряженной работой большого коллектива ученых и инженеров Института электросварки им. Е.О. Патона в тесном сотрудничестве с Центром подготовки космонавтов им. Ю.А. Гагарина. Особо хочу подчеркнуть, что космонавты С. Савицкая и В. Джанибеков проявили подлинный героизм, взяв на себя роль первопроходцев в этих основополагающих космических экспериментах. Они буквально сломали лед недоверия у скептиков, сомневающихся в самой возможности использования в космосе сварочных технологий. Их подвиг навсегда вошел в историю развития сварочной науки и техники.
Сергей Павлович Королев предвидел освоение Луны и предусматривал создание крупногабаритных космических объектов на ней. Естественно, что эксплуатация таких сооружений в течение длительного времени потребует систематического проведения профилактического обслуживания, а также ремонтно-восстановитель-
ных и монтажных работ как внутри герметичных отсеков, так и снаружи. Мы уверены, что одним из перспективных технологических процессов будет сварка.
Сварка, оставаясь одним из технологических процессов в различных отраслях промышленности, сегодня прорвалась в совершенно новую для себя область — медицину. И сейчас мы можем сказать, что осуществилась мечта хирургов о возможности быстрого, бескровного разъединения оперируемого органа с минимальным повреждением его ткани и быстрого соединения разреза ткани без применения шовного материала.
Институт электросварки совместно с рядом медицинских учреждений Украины начиная с 1993 года провел большой комплекс исследований по разработке электрической сварки мягких живых тканей. В результате разработана специализированная сварочная техника и методы управления процессом сварки живых тканей, выполнено математическое моделирование особенностей их нагрева током высокой частоты, определены электрофизические свойства биологических тканей, а также прочность и жизнеспособность сварных соединений при сохранении природной способности живых тканей к регенерации. Созданы источники питания высокочастотным током от 60 до 440 кГц с прецизионными адаптивными системами автоматического управления, а также хирургический электросварочный инструментарий. Все это позволило совершить революционный переворот в хирургии.
К настоящему времени разработано более 100 хирургических электросварочных методик, резко ограничивших, а в ряде случаев и полностью исключивших использование шовных материалов, степлеров, клипс и др. Обеспечивается надежная остановка кровотечений, резкое сокращение продолжительности хирургических вмешательств и восстановительного периода, предотвращение развития метастазов при онкологических заболеваниях, сохраняются органы, которые подлежали удалению при применении традиционной хирургии.
Большой объем исследований и опыт клинического применения высокочастотной сварочной технологии дали основание Министерству здравоохранения Украины выдать свидетельство о государственной регистрации оборудования и разрешить его применение в клинической прак-
тике. Подобные разрешения выдали соответствующие службы США, России и Европейского Союза.
Сегодня электросварочная технология успешно используется более чем в 80-ти клиниках Украины и России при выполнении операций на желудке, кишечнике, печени, селезенке, легких, ЛОР-органах, а также в гинекологии, сосудистой хирургии, урологии, офтальмологии и нейрохирургии. Успешно выполнено более шестидесяти тысяч операций. Велико значение электросварочных технологий в условиях травматизма, вызванного землетрясениями, боевыми действиями, террористическими актами, а также транспортными катастрофами.
Новая хирургическая технология обеспечивает существенное сокращение кровопотерь, более быстрое восстановление функций оперируемого органа, сокращает сроки послеоперационной реабилитации пациента. Она способна облегчить страдания многим миллионам людей во всем мире, вынужденных подвергаться хирургическим вмешательствам.
Тканесохраняющая высокочастотная электросварочная хирургия обрела всемирное признание. Получены многочисленные отечественные и международные патенты в Украине, России, США, Канаде, странах Европейского Союза, Австралии, Китае, Индии, Японии.
Уверен, что созданное принципиально новое направление в медицине — восстановление жизнедеятельности органов человека и животных методами высокочастотной электросварки — будет и дальше успешно развиваться.
Эффективным направлением применения в медицине технологий, базирующихся на сварочных и родственных процессах, является переработка и утилизация специфических отходов, которые накапливаются в учреждениях здравоохранения. С этой целью разработаны технологический процесс и специализированное оборудование, использующие плазму водяного пара. В процессе переработки связываются и легко удаляются такие опасные элементы, как хлор, фтор и др. При новой технологии в продуктах переработки практически полностью отсутствуют смолы, фенолы и т. п. При газификации углеродсо-держащих веществ водяным паром при высоких термодинамических параметрах в газовой фазе отсутствуют соединения серы — она полностью остается в твердом остатке (шлак). Процесс плаз-
менной переработки не чувствителен к влажности и составу обрабатываемых отходов.
Созданные технология и оборудование обеспечивают практически 100 %-ную переработку
медицинских отходов с одновременным получением побочного целевого продукта в виде синтез-газа, являющегося ценным энергоносителем.
ПЛ. Вербицкая
МЕЖДУНАРОДНАЯ АССОЦИАЦИЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЕЙ РУССКОГО ЯЗЫКА И ЛИТЕРАТУРЫ (МАПРЯЛ)
Международной ассоциации преподавателей русского языка и литературы (МАП РЯЛ) в этом году исполнится 44 года. 44 года — это большой срок. Можно оглянуться назад, оценить сделанное, задуматься об итогах и перспективах.
Международная ассоциация преподавателей русского языка и литературы как общественная неправительственная организация была создана по инициативе ученых ряда стран Европы, Азии, Америки и Австралии на учредительной конференции в Париже в сентябре 1967 года. Главной задачей новой организации стало содействие распространению преподавания и изучения русского языка и литературы во всем мире, а для этого, естественно, необходимо устанавливать и укреплять связи между преподавателями русского языка и литературы, осуществлять обмен информацией, проводить международные конференции, семинары, симпозиумы по различным теоретическим и практическим вопросам преподавания русского языка, литературы и страноведения, стимулировать развитие научных методов обучения, координировать исследования в этой области.
Русский язык как иностранный — учебный предмет в российских и зарубежных учебных заведениях. Он преподается более чем в 90 странах. Говоря о сохранении позиций русского языка в мире, развитии русистики и методики преподавания русского как иностранного, стоит упомянуть события, предшествовавшие созданию МАПРЯЛ. Так, еще в 1925 году было создано Всесоюзное общество культурных связей с заграницей, главной заслугой которого стало знакомство жителей других государств с россий-
ской культурой и наукой. Оно организовало первые поездки советских граждан в иностранные государства, первые выставки советских художников за рубежом и показы советских фильмов. В 1958 году появился Союз советских обществ дружбы. В 1960 году в Москве открылась первая кафедра по подготовке преподавателей русского языка как иностранного в Российском университете дружбы народов.
В 1966 году при Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова был создан Научно-методический центр русского языка. Работа в центре велась по трем основным направлениям, включая: разработку новых учебных материалов; проведение научных исследований в области описания русского языка как иностранного и методики его преподавания; координацию деятельности преподавателей-русистов разных стран. Этот центр стал организатором практически всей научно-методической деятельности отечественных и зарубежных преподавателей русского языка как иностранного, а в 1973 году он был преобразован в Институт русского языка им. A.C. Пушкина.
И, наконец, в 1967 году была создана Международная ассоциация преподавателей русского языка. В 1967 году в Ассоциацию вошли 25 членов из 17 стран мира. Основными вехами развития нашей Ассоциации являются международные конгрессы преподавателей русского языка и литературы. Именно на этих конгрессах мы отчитываемся о результатах нашей научной и педагогической деятельности.
В августе 1969 года в Москве состоялся I Международный конгресс МАПРЯЛ «Акту-
