CC BY
47
ВЕСТНИК
ПРИАЗОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
2000 г.
Вып. №9
ЗВАРЮВАЛЬНЕ ВИРОБНИЦТВО
УДК 621.791 (092)
Чигарев В. В.1, Корниенко А.Н.2, Макаренко Н.А.3
СВАРКА И ВОЗРОЖДЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ДОНБАССА ПОСЛЕ ВЕЛИКОЙ ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ВОЙНЫ (К 55-летию освобождения Донбасса и 130-летию со дня рождения Е.О.Патона)
Рассматривается влияние работ ИЭС им. Е. О.Патона на развитие сварочного производства и возрождение промышленности Донбасса. Отмечаются усилия Е.О.Патона по созданию и испытанию на предприятиях Донецкого региона нового сварочного оборудования и технологий, организации подготовки кадров. Совместными усилиями ученых и заводских специалистов было налажено производство цистерн, шахтных вагонеток, мощного металлообрабатывающего и энергетического оборудования.
В годы Великой Отечественной войны промышленное производство Донбасса было разрушено. Были выведены из строя все шахты, абсолютное большинство металлургических, машиностроительных и других заводов, предприятий энергетики, транспортные системы и др. Руководством страны была выдвинута задача как можно быстрее восстановить "Всесоюзную кочегарку", ( как тогда называли Донецкий регион). Последствия немецко-фашисткой агрессии Советскому Союзу предстояло ликвидировать самостоятельно, так как бывшие союзники капиталистические государства объявили холодную войну. СССР оказался в экономической, а вместе с тем, (что касалось научно-технологических достижений) - и в информационной блокаде. Кроме того, большинство работающих предприятий страны было приспособлено для выпуска военной продукции и возникла проблема конверсии.
В годы войны на востоке СССР были построены и введены в строй 3500 крупных промышленных объектов. Основной объем сварочных работ в стране выполнялся ручной дуговой сваркой. Исключение составляло производство танков, самоходных орудий и другой военной техники и боеприпасов, где с 1942 г. применялась автоматическая сварка под флюсом, разработанная под руководством Евгения Оскаровича Патона, а также контактная и кислородно-ацетиленовая сварка. Технология Института электросварки (ИЭС) оказалась в несколько раз производительнее ручной дуговой сварки, обеспечила экономию электроэнергии, производственных площадей и др [1]. Уже в 1943 г. ИЭС начал оказывать помощь во внедрении автосварки судостроителям [2]; в феврале 1944 г. Е.О.Патон провел специальную конференцию для представителей строительно-монтажных организаций [3]. В июне 1944 г. коллектив ИЭС вернулся из Нижнего Тагила в Киев. В короткий срок были восстановлены разрушенные оккупантами лаборатории и мастерские, и уже в сентябре на заводах освобожденной Украины начали внедряться установки для автосварки, выпускаемые в мастерских института.
'Ш ТУ, д-р. техн. наук, проф.
2 ИЭС им. Патона, канд. техн. наук
3 ДГМА, ассистент
В ИЭС интенсивно проводились комплексные исследования, направленные на совершенствование процесса сварки, улучшение качества металла шва, разрабатывалась полуавтоматическая сварка под флюсом, усовершенствовалась аппаратура и источники питания. Научный поиск и конструкторские разработки были сгруппированы в 25 тем, работа над которыми велась параллельно в очень сжатые сроки [4]. По мере достижения практических результатов к опытным проверкам подключались промышленные предприятия. Таким образом совместными усилиями возрождалось вагоностроение, и в первую очередь производство железнодорожных цистерн. Первая послевоенная поточная линия была создана в 1946-1948 гг. на Металлургическом заводе им. Ильича в г. Мариуполе (с 1948 г., г. Жданов). Здесь была внедрена новая технология двусторонней сварки под флюсом на флюсовой подушке, для чего была специально разработана новая конструкция котлов цистерн. Общая протяженность переведенных на автосварку швов котла двухосной цистерны составила до 100 м. По масштабам применения сварки под флюсом этот завод занял одно из первых мест в стране, а среди производств, организовавших автосварку после войны, находился на первом месте [5]. За эту работу сотрудник ИЭС Г.З. Волошкевич и работники завода им. Ильича А.Ф. Гармашев (руководитель работ) Л.С. Сигин, П.М. Ходос в 1947 г. были отмечены Сталинской премией.
Значительное внимание руководство страны уделяло восстановлению шахт Донбасса, которые требовали тысячи вагонеток. Основным поставщиком их был Торецкий машиностроительный завод им. Ворошилова в Дружковке. Длина сварных швов на вагонетках в зависимости от их типа составляла 24...72 м, а выполнялись они вручную электродами с меловым покрытием. Завод не справлялся с заданием, однако конструкция вагонеток не позволяла применить скоростную автоматическую сварку под флюсом. В 1946 г. Е.О. Патон поставил перед группой сотрудников задачу разработать новый технологический процесс производства, что потребовало изменения конструкции изделия. В основу организации линии был положен принцип совмещения операций сборки и сварки узлов с применением специальных установок, в том числе и вальцесварочного станка, спроектированного в ИЭС Р.И. Дашкевичем и Б.Е. Патоном. На линии было установлено девять сварочных головок. Длина поточной линии составила 45 м, производственная площадь уменьшалась в 3,2 раза. Весь процесс изготовления занимал 48 минут. Была достигнута экономия электроэнергии и металла. За смену выпускалось более 60 вагонеток. В 1949 г. на Торецком заводе была пущена поточная линия с универсальным вальцесварочным станком для изготовления вагонеток различных типов [6].
В ИЭС интенсивно изучались случаи разрушения сварных конструкций, причины образования трещин. Исследования качества сварных соединений, сталей, применявшихся в то время в мостостроении заняло всего около трех месяцев. Е.О. Патон пришел к выводу о необходимости разработки сортов стали специально для сварки. В сентябре 1946 г. директор завода им. Ильича А.Ф. Гармашев по просьбе директора ИЭС обеспечил выплавку многих партий опытных сталей. Экспериментально были разработаны технические условия на технологию производства стали (М16С) без строчечных сульфидных включений, вызывавших хладноломкость и старение сварных соединений. С 1949 г. прокат из этой стали начали изготовлять несколько металлургических заводов.
Следует отметить, что еще одно из предприятий Донбасса послужило делу развития сварочного производства. На заводе "Автостекло" в Константиновке в 1947 г. удалось наладить массовое производство плавленого флюса АН-3, а затем и высокомарганцовистого флюса АН-348. В последующие годы стекольная промышленность осваивала выпуск все новых флюсов в объеме, необходимом для народного хозяйства, основываясь на опыте, накопленном в Константиновке, а различные модификации флюса АН-348 до сих пор применяются в различных отраслях промышленности.
Начавшееся в Донбассе широкое интенсивное внедрение новейших сварочных технологий поставило вопрос о кадровом обеспечении внедренческих и научно-исследовательских работ. В 1946 г. в Мариупольском металлургическом институте была создана кафедра «Сварочное производство» (В настоящее время в Приазовском государственном техническом университете две кафедры: «Оборудование и технология
сварочного производства» и «Металлургия и технология сварочного производства»). Уже в 1947 г. состоялась первая защита дипломных проектов. С этого времени выпускники Мариупольского металлургического института стали надежными проводниками технического прогресса в стране, известными специалистами и организаторами производства. Научные разработки кафедры в области совершенствования сварки и наплавки, создания новых сварочных материалов находят в первую очередь применение на предприятиях Донбасского региона; уже первые работы касались восстановительной автоматической дуговой наплавки под флюсом деталей металлургического оборудования.
Несмотря на успехи внедрения автоматической сварки на предприятиях Донбасса, технология осваивалась медленно. Необходимо было принять коренные меры по развитию материально-технической базы сварочного производства, совершенствованию выпускаемой продукции и др. С этой целью по инициативе Е.О.Патона Совет Министров СССР 9 июня 1947 г. принял постановление № 1961 «О расширении применения в промышленности
автоматической сварки под слоем флюса». 111 предприятий 18 министерств должны были смонтировать 680 сварочных установок за два года. Планировалось централизованное производство аппаратуры, трансформаторов, флюса, проволоки. На институт возлагалась обязанность выполнять научное и организационное сопровождение всех сварочных работ. Большая программа по возрождению промышленного производства Донбасса и других регионов, а также строительства магистральных трубопроводов, резервуаров, судов и мостов потребовала разработки ряда новых технологических приемов и специального оборудования. В результате целенаправленных усилий коллектива ИЭС под руководством Е.О.Патона впервые в мире был создан способ, аппараты и устройства для дуговой сварки под флюсом вертикальных швов. Дальнейшее развитие этой технологии привело к созданию в 1949 г. нового процесса электрошлаковой сварки (ЭШС) [7].
Для обсуждения постановления правительства в октябре 1947 г. в Киеве была проведена Всесоюзная конференция по автоматической сварке, на которой выступил Е.О.Патон с докладом «Перспективы дальнейшего развития автоматической сварки в СССР» [8]. Следует отметить, что за Донбассом сохранялась роль испытательного полигона новых сварочных технологий.
Результаты исследований и опыт внедрения автоматической сварки под флюсом были освещены в монументальной монографии [9], переиздававшейся с дополнениями [10] и переведенную на китайский, немецкий и чешский языки.
Важнейшим вкладом в развитие экономики страны, и в первую очередь решение проблемы сооружения магистральных газопроводов, явилась работа по созданию производства электросварных труб на Мариупольском заводе им.Ильича и Харцызском трубном заводе (ХТЗ) [11, 12]. В связи с интенсивным ростом добычи нефти и природного газа в конце 1940-х годов возникла проблема производства труб большого диаметра. В 1946 г. развернулось строительство газопровода Дашава-Киев, намечалось сооружение мощного водовода в Москве. На первом, Бережанском участке Дашавского газопровода использовались американские трубы, однако от дальнейших поставок США отказались, надеясь сорвать строительство.
Наши заводы изготовляли трубы большого диаметра кузнечной сваркой, выполнявшейся с помощью малопроизводительных молотковых станов Дикке или роликозакаточных машин Шпрангера. Е.О.Патона предложил для изготовления труб применить автоматическую сварку под флюсом.
В конце 1947 г. на заводе им.Ильича были смонтированы головки для автоматической сварки под флюсом. Однако трубное производство нуждалось в комплексной реконструкции, в создании специальной технологии скоростной сварки и оборудования, обеспечивающего формовку, сварку, правку, термическую обработку и испытания.
В ИЭС им.Е.О.Патона был изучен процесс формирования сварного шва при больших скоростях, разработан пемзовидный флюс. Летом 1949 г. на Харцызском трубном заводе был запущен непрерывный трубоэлектросварочный стан для производства труб с одним прямым швом, спроектированный Р.И.Дашкевичем, сварочные головки со специальными схемами управления, разработанными Б.Е.Патоном. На заводе его называли «Стан Патона». Скорость
двухдуговой, двухсторонней сварки предложенной Б.И.Медоваром достигла 75... 150 м/ч. Впервые сборку и сварку трубной заготовки в трубу выполняли в одном агрегате при стационарно установленной сварочной головке и подвижной заготовке. Сварку вели с помощью двухдуговой сварочной головки А-330 на флюсомедной подкладке в виде непрерывной гусеничной цепи /»гусеничный башмак»/, закрепленной на внутренней оправке. В 1950-е годы производство труб продолжало совершенствоваться и на Харцызском заводе, отрабатывались новые технологии Института электросварки в других организациях. В 1950 г. за разработку нового высокопроизводительного способа дуговой автоматической электросварки труб большого диаметра Б.И.Медовару, Р.И.Лашкевичу (ИЭС им.Е.О.Патона), Г.К.Слышу, А.М.Гарагуле, П.И.Соболеву (Харцызский трубный завод) была присуждена Сталинская премия.
В 1952 г. на Харцызском трубном заводе уже была внедрена новая совместная разработка ИЭС им.Е.О.Патона, Всесоюзного научно-исследовательского трубного института /Москва/ и Гипростали /Харьков/ по производству прямошовных труб диаметром 530...720 мм из стали марки 14ХГС.
В 1948 г. завод им.Ильича выполнил заказ на поставку 13 тыс.т электросварочных труб диаметром 508 мм для первого на Украине высоко напорного магистрального газопровода Дашава-Киев. В 1949-1950 гг. здесь была разработана и широко внедрена в производство электросварочных труб большого диаметра экономичная низколегированная сталь марки 10Г2СД. Применение этой стали позволило более чем на 30 % снизить расход металла за счет утоныпения стенки труб без ухудшения надежности.
В решении еще одной технологической проблемы, ставшей на пути научно-технического прогресса не только нашей страны большая роль принадлежит Новокраматорскому машиностроительному заводу (НКМЗ). Электрошлаковый процесс, обнаруженный в 1949 г. Г. 3. Волошкевичем при работах над сваркой под флюсом вертикальных швов, под руководством Е.О.Пагона впервые в мире был внедрен в машиностроении именно на этом заводе. В дальнейшем многие способы этого вида сварки осваивались и совершенствовались на НКМЗ. Уже первые внедренческие работы показали, что новый вид сварки позволяет выполнить за один проход стыковые соединения толщиной в десятки миллиметров [13]. Значительный вклад в совершенствование ЭШС внесли заводские специалисты. К 1951 г. Институтом электросварки им. Е.О.Патона и НКМЗ были разработаны оборудование и технология ЭШС стыков толщиной до 2 м. и впервые в мире применены при изготовлении статора гидротурбины. В 1957 г. группе создателей ЭШС, в том числе Б. Е. Патону, Г. 3. Волошкевичу и главному сварщику И.Г.Гузенко была присуждена Ленинская премия.
К 1952 г. на заводе им.Ильича была освоена наплавка прокатных валков под флюсом, а на Краматорском заводе тяжелого станкостроения им.В.Я.Чубаря было создано серийное производство вальцесварочных станков. Этим оборудованием оснастили более 50 металлургических заводов СССР и многие заводы зарубежных стран. Была решена двойная задача-восстановление изношенных валков и увеличение их стойкости. Первые эксперименты проводились на флюсах Ашинского завода с применением малоуглеродистых и кремнемарганцовистых проволок [14]. В дальнейшем над созданием эффективных наплавочных материалов активно работали ученые, преподаватели вузов Донбасса и сотрудники заводских лабораторий.
Выводы
1. Промышленно-экономический потенциал Донбасса был восстановлен после Великой Отечественной войны в короткие сроки благодаря плановому ведению работ, контролю и руководству со стороны государства.
2. Разносторонние контакты академической научно-исследовательской организации Института электросварки, и ведущих предприятий Донецкого региона обеспечили решение сложных научно-технических задач. Работники Мариупольского завода им.Ильича, Харцызского
трубного завода, Ново-Краматорского машиностроительного завода, Константиновского завода «Автостекло» и ряда других заводов с помощью сотрудников ИЭС им.Е.О.Патона внедрили новое сварочное оборудование и технологии, уровень которых превышал аналогичные западноевропейские и американские разработки.
3. Успешному развитию сварочного производства в Донбассе способствовал высокий уровень подготовки специалистов в Мариупольском (Ждановском) металлургическом институте.
Перечень ссылок
1. Патон Б.Е. Развитие автоматической электросварки под флюсом за годы войны. // Электричество. - 1945. - № 3. - С.3-5
2. Патон Е.О. Скоростная автоматическая сварка под слоем флюса. 2-е изд. - М., JL:
Машгиз, 1941. - 112 с.
3. Патон Е.О., Севбо П.П., Раевский Г.В., Патон Б.Е. Автоматическая сварка под флюсом
строительных металлоконструкций. - М.: Стройиздат, 1944. -70 с.
4. История Академии наук УССР.. Киев: Наукова думка - 1979. - 835 с.
5. Волошкевич Г.З. Автоматическая сварка в системе поточного производства железнодорожных цистерн. В кн.: Сборник трудов по автоматической сварке. Киев: Изд-во АН УССР, 1948. -.№ 1. - С.327-358
6. Приходный М.В. Автоматическая сварка под слоем флюса в поточном производстве ■ шахтного оборудования. В кн.: «Сборник трудов межобластных научно-технических конференций сварщиков». - К.-М.: Машгиз, 1951. - С.27-33.
7. Электрошлаковая сварка/под ред. Б.Е.Патона.- М., Киев: Машгиз, 1959. - 410 с.
8. Патон Е.О. Перспективы дальнейшего развития автоматической сварки в СССР. // Труды
Всесоюзной конференции по авт.сварке под флюсом. - Киев. - 1948 - С.52-55.
9. Автоматическая сварка под флюсом / (под ред. Е.О.Патона, В.В.Шеверницкого и Б.П.Медовара). - Киев, М. - Машгиз, 1948. - 344 с.
10. Патон Е.О. Автоматическая сварка. - Киев.-М. Машгиз, 1953. - 285 с.
11. Гармашев А.П. Автоматическая электросварка в производстве труб. - В кн.: Юбилейный сборник, посвященный 80-летию Е.О.Патона. - Киев: Изд-во АН УССР, 1951,- С.81-84.
12. Медовар Б.П., Пашкевич Р.П., Гарагуля A.M. Автоматическая дуговая электросварка труб большого диаметра. //Сталь. - 1951.-№ 12. - С.1104-1109
13. Гузенко П.Г., Черных В.В. Внедрение электрошлаковой сварки на Ново-Краматорском машиностроительном заводе // Сварочное пр-во - 1957,- № 2,- С. 15-18.
14. Сороковский Ф.Е. Восстановление изношенных валков прокатных станов с помощью автоматической наплавки под флюсом. - В кн.: Сборник трудов по автоматической сварке. Киев: Изд-во АН УССР, 1948,-№ 1,- С.298-311.
Чигарев Валерий Васильевич. Д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой «Металлургии и технологии сварочного производства», окончил Ждановский металлургический институт в 1969 году. Основные направления научных исследований - изучение теоретических основ и разработка сварочных, наплавочных материалов, технология нанесения износостойких покрытий.
Корниенко Александр Николаевич. Канд. техн. наук, зав. лабораторией Института электросварки им. Е.О.Патона, окончил Киевский политехнический институт в 1961 году. Основные направления научных исследований - разработка технологии плазменной сварки и история техники.
Макаренко Наталья Алексеевна. Ассистент кафедры "Оборудование и технология сварочного производства" Донбасской государственной машиностроительной академии, окончила Краматорский машиностроительный институт в 1983 году. Основные направления научных исследований - плазменная наплавка и разработка порошковых проволок для наплавки.
