Сварка принадлежит к числу сравнительно молодых технологий: ей немногим более ста лет, и по «стажу» своему она никак не может сравниться с такими древними процессами, как литье или ковка. Тем не менее представить себе современное производство, современную технику без сварки металлов просто невозможно.

Трудно переоценить вклад нашего Отечества в создание и развитие этой замечательной технологии. Именно в России благодаря трудам таких выдающихся инженеров прошлого столетия, как Николай Николаевич Бенардос и Николай Гаврилович Славянов, возникла электрическая сварка. В 1981 году по решению ЮНЕСКО во всем мире отмечался вековой юбилей русского изобретения — электрической дуговой сварки.

В дореволюционной России не было условий для развития сварки, но за рубежом ее значение оценили быстро; наличие патентов, выданных Бенардосу и Славянову, нисколько не помешало широкому ее использованию.

По-настоящему в нашей стране роль сварки проявилась в период индустриализации. Без ее применения не удалось бы невиданными темпами построить Магнитку, Кузнецк, Днепрогэс... Именно тогда крупный ученый и известный мостостроитель Евгений Оскарович Патон сумел раньше многих оценить все то, что может дать сварка народному хозяйству. В 1929 году он организовал в Киеве при Академии наук Украины одну из первых в стране сварочных лабораторий. Перед ней была поставлена ясная и четкая цель: широкое исследование возможностей применения сварки вместо клепки в различных отраслях промышленности и особенно в индустриальном строительстве, создание новых образцов сварочного оборудования, внедрение этой прогрессивной технологии в производство.

Электросварочная лаборатория Е. О. Патона с самого начала ориентировалась на тесные связи с производством. На киевском заводе «Большевик» создается своего рода филиал лаборатории, где проходят проверку ее разработки. В то время многие не понимали, зачем академическому учреждению заниматься заводскими проблемами. Но жизнь подтвердила дальновидность Е. О. Патона, глубоко осознавшего, что именно в тесной связи науки с производством — залог технического прогресса.

В январе 1934 года Совет Народных Комиссаров Украинской ССР принял постановление об организации в Киеве в системе Академии наук республики Института электросварки (ИЭС). Первым его директором был утвержден Евгений Оскарович Патон.

Выдающийся ученый в области электрической сварки и мостостроения Герой Социалистического Труда, лауреат Государственной премии СССР академик АН УССР Евгений Оскарович Патон (1870—1953) — основатель Института электросварки. Имя Е. О. Патона институт носит с 1945 года.

Под его руководством и при непосредственном участии в институте начинают проводиться исследования прочности сварных конструкций, решаются проблемы их расчета, повышения надежности. С самого начала Е. О. Патон подчеркивал, что сварные конструкции не должны копировать клепаные, их надо создавать с учетом специфики сварочной техники, с учетом воздействия сварочного нагрева, из-за которого в металле возникают внутренние напряжения. Нужно было доказать, что они не опасны для готовой конструкции, если она рационально спроектирована и правильно сварена. Эти работы дали могучее оружие в руки сторонников сварки против апологетов клепки, а их было немало в годы первых пятилеток.

Для молодого института довоенный период был характерен не только взлетами, но и падениями. Автоматическая сварка открытой дугой, казавшаяся поначалу несомненным достижением, не выдержала испытаний в цехах заводов: стахановцы вели вручную сварку на больших токах быстрее, чем сварочные головки-автоматы института. Это был критический период в жизни коллектива. Но накопленный к тому времени научный потенциал позволил выйти из сложной ситуации. Кропотливое, тщательно, до мелочей продуманное и отлично организованное изучение металлургических и электротехнических процессов дуговой сварки привело в 1939—1940 годах к созданию отечественного способа сварки под флюсом, позволившего достигнуть неведомых ранее скоростей сварки.

В довоенные годы складывается ядро коллектива патоновцев, рождаются и утверждаются те традиции и тот стиль работы, которые получили в последующие годы название «патоновских» и принесли всемирную славу Институту электросварки, носящему с мая 1945 года имя его основателя — Е. О. Патона.

Примечательно, что общепризнанная ныне структура современного научно-исследовательского института с собственной проектно-конструкторской и производственной базой складывалась буквально с первых дней создания ИЭС. Именно таким задумал и построил его Е. О. Патон: с проектным отделом, где разрабатывали сварочное оборудование, сварные конструкции и машины для их испытаний, с лабораториями и собственными мастерскими.

Все это и дало возможность молодому институту, его молодым кадрам в годы Великой Отечественной войны возглавить широкое внедрение автоматической сварки под флюсом в бронекорпусное производство, а также на заводах, производивших артиллерийское вооружение, бомбы, реактивные снаряды, внести неоценимый вклад в снабжение фронта совершенной боевой техникой и прежде всего прославленными танками Т-34.

В то время в гитлеровской Германии и у наших союзников в производстве бронекорпусов танков, самоходных орудий безраздельно царила ручная электросварка. Только Советскому Союзу на основе именно сварки под флюсом удалось широко механизировать изготовление бронекорпусов, построить уникальные конвейеры, с которых непрерывным потоком сходили сваренные «швами Патона» танки и самоходки. В 1944 году на 52 заводах Советского Союза, выпускавших боевые машины, боеприпасы и вооружение, уже работало более 100 установок автоматической сварки под флюсом, которые ввели в эксплуатацию сотрудники Института электросварки. Только на танковом заводе им. Коминтерна было выполнено 2400 километров «патоновского шва».

Трудовой подвиг патоновцев получил высокую оценку: в 1943 году Евгению Оскаровичу Патону было присвоено звание Героя Социалистического Труда; многих сотрудников института наградили орденами и медалями.

В тяжелых условиях военного времени патоновцы самоотверженно трудились непосредственно в цехах танковых и других заводов, выпускавших военную продукцию. Но ни на один день не прекращались исследовательские работы. Именно в эти годы удалось выполнить ставшие классическими фундаментальные исследования физической природы мощной сварочной дуги, горящей под флюсом. Было открыто явление саморегулирования этой дуги, выполнен цикл работ по металлургии, технологии и металловедению сварки броневых сталей, по присадочной проволоке, по созданию сварочных флюсов и ряд других важных исследований, сформулированы основные положения рационального проектирования различных сварных конструкций на основе широкого применения сварки под флюсом.

Весной 1944 года Институт электросварки возвратился с Урала в Киев. Все было здесь разрушено, все приходилось начинать сначала. Всего за три года удалось не только восстановить институт, но и создать еще более мощный исследовательский центр. Развернулись работы, нацеленные на широкое применение сварки под флюсом. Этот метод в значительных масштабах использовался при восстановлении народного хозяйства на территории, освобожденной от немецко-фашистских оккупантов. Весь опыт, накопленный ИЭС на оборонных заводах и стройках военного времени Урала и Сибири, патоновцы обратили теперь на восстановление металлургии Юга и шахт Донбасса.

Для деятельности ИЭС, начиная с первых лет существования, всегда было характерно стремление к решению крупных задач, к поиску таких технологий, на основе которых можно было бы добиться коренного совершенствования производства.

Обратимся лишь к некоторым примерам из истории первого послевоенного десятилетия.

На основе двухдуговой сварки под флюсом на больших скоростях на Харцызском трубном заводе в Донецкой области уже в 1949—1950 годах создается производство сварных прямошовных труб большого диаметра. Опыт этого предприятия был впоследствии приумножен. Теперь в стране действует немало трубных заводов, оснащенных первоклассным технологическим, в том числе и сварочным, оборудованием. Да и сам Харцызский завод превратился в современное предприятие, выпускающее прямошовные трубы для магистральных газопроводов высокого давления. Все это стало возможным благодаря многодуговой сварке под флюсом.

Другой пример. Стремление механизировать сварку вне цехов, непосредственно на строительных площадках и стапелях, привело к появлению двух оригинальных технологий. Одна из них—сварка вертикальных швов с так называемым принудительным их формированием, которая совершила подлинную революцию в строительстве, другая — электрошлаковая сварка, положившая начало целой гамме ныне всемирно известных технологий — и чисто сварочных, и чисто металлургических.

Еще один пример. В первые послевоенные годы создаются основы конструирования аппаратуры принципиально нового типа — так называемых сварочных тракторов. Их применение позволило преобразить многие отрасли производства. На совершенно новой основе было организовано изготовление крупногабаритных листовых конструкций, в том числе судовых, очень больших резервуаров, сосудов высокого давления, химической и нефтяной аппаратуры, котлов железнодорожных цистерн. Удалось решить и такую важную задачу, как механизация сварочных работ на строительстве магистральных трубопроводов.

И последний пример. Стремление повысить надежность сварных конструкций послужило стимулом к разработке уже в первые послевоенные годы научных основ их расчета и проектирования. При этом учитывались преимущества сварки под флюсом соединительных швов отдельных элементов, скажем, главных балок, и сварки с принудительным формированием вертикальных монтажных швов непосредственно в полевых условиях. Это дало возможность Е. О. Патону реализовать давнишнюю мечту и приступить к решению задачи большого государственного значения: сооружению цельносварных железнодорожных и шоссейных мостов вместо клепаных. Венцом деятельности Института электросварки в этом направлении стал знаменитый автодорожный мост через Днепр в Киеве, которому по окончании строительства в 1953 году присвоили имя Е. О. Патона. После были сооружены тысячи других сварных мостов различной конструкции и назначения, но все они в той или иной мере включают решения, найденные в Институте электросварки в те годы.

Цельносварной автодорожный мост имени Е. О. Патона через Днепр в Киеве. По своим размерам (длина 1542 м, общая масса 10 тыс. тонн), величине пролетов (20 пролетов по 58 м и 4 судоходных пролета по 87 м между опорами), перекрытых цельносварными сплошными фермами, по объему автоматической сварки, примененной на заводе и на монтаже, а также величине монтажных блоков этот мост — уникальное сооружение среди цельносварных мостов мира.

После смерти Евгения Оскаровича (12 августа 1953 года) Институт электросварки возглавил Борис Евгеньевич Патон, ныне лауреат Ленинской и Государственной премий СССР, дважды Герой Социалистического Труда, академик, президент Академии наук УССР.

За прошедшие три десятилетия во многом изменилась тематика института — она стала более многоплановой; расширились и его функции — он стал головным по сварочной науке и технике не только в стране, но и во всем социалистическом содружестве. Однако схема построения института, стиль работы коллектива, традиции, подходы к решению самых сложных задач не претерпели принципиальных изменений.

В небольшой статье нет возможности даже перечислить все работы Института электросварки, выполненные за полвека.

Попытаемся хотя бы коротко охарактеризовать главные направления его деятельности.

Сразу же после войны в институте сложилась вполне законченная концепция: служебные свойства и надежность сварных конструкций в общем понимании этого термина, то есть не только металлоконструкций как таковых, но и любых изделий, изготовляемых с помощью сварки, определяются в основном действием двух важных факторов: качеством сварки и качеством металла. Ясно, что никто не заинтересован был в такой мере, как сварщики, в решении общей проблемы повышения качества металла—чистоты и однородности свойств стали, используемой в сварных конструкциях. Впервые эта проблема встала во весь рост еще тогда, когда по мере расширения масштабов применения сварки росло и число случаев аварий и разрушений сварных конструкций. Причины в подавляющем большинстве случаев видели в недостаточно высоком качестве сварки.

Лишь в послевоенные годы была выдвинута гипотеза о том, что в авариях сварных мостов, судов, различных сооружений повинно не только и не столько качество сварки, сколько и качество основного металла. Многое, как оказалось, зависит от его способности воспринимать воздействие сварки, так называемого ее термодеформационного цикла.

За решение проблемы создания металла повышенного качества сварщики взялись в тесном союзе с металлургами. Так впервые в мире родилась сталь, специально предназначенная для сварных мостов, из которой и был построен мост имени Е. О. Патона.

В конце 1952 — начале 1953 года Борис Евгеньевич Патон выдвинул оказавшуюся исключительно продуктивной идею использовать в металлургии сварочные источники нагрева, чтобы, переплавляя стали и сплавы в водоохлаждаемом кристаллизаторе, придавать им новые, более высокие эксплуатационные качества. Дело в том, что при сварке в условиях высоких температур, не достигаемых в классических сталеплавильных процессах, удается более тщательно рафинировать, то есть очищать, жидкий металл. Кроме того, идея принудительной кристаллизации расплава, широко использованная при сварке вертикальных швов, казалась очень многообещающей в применении к затвердеванию больших масс хорошо отрафинированного металла.

Рожденный на основе электрошлаковой сварки способ электрошлакового переплава (ЭШП) расходуемых электродов в водоохлаждаемом кристаллизаторе был первым на пути к полной реализации новой идеи. Затем появились переплавные процессы, использующие в качестве источника теплоты электронный луч в вакууме и плазменную дугу в контролируемой атмосфере.

На основе электрошлаковых технологий в нашей стране начала развиваться новая отрасль производства, названная специальной электрометаллургией, которая дает народному хозяйству металл очень высокого качества, в том числе и для производства сварных конструкций особо ответственного назначения.

В мае 1983 года отмечалось двадцатипятилетие со дня пуска в эксплуатацию на запорожском заводе «Днепроспецсталь» первой в мире электрошлаковой печи, спроектированной и изготовленной институтом.

Таким образом, Институт им. Е. О. Патона стал институтом двух основных проблем: сварки и специальной электрометаллургии. Такой профиль деятельности создал оптимальные условия для продуктивного обмена идеями, взаимного обогащения и сварщиков и металлургов для успешного решения задач научно-технического прогресса во многих ключевых отраслях экономики.

В годы войны и первые послевоенные годы в ИЭС занимались преимущественно сваркой под флюсом. Это, естественно, накладывало известные ограничения и отражалось на всей деятельности института. Между тем жизнь требовала расширения тематики. Становилось все яснее и яснее, что, основываясь на одной только сварке под флюсом, не решить всех задач развития теории сварочных процессов и практики сварочного производства. И вот в пятидесятые годы тематика института постепенно начинает расширяться. Все больше сил и средств сосредоточивается на проведении фундаментальных исследований, на основе которых могут и должны создаваться новые виды и способы сварки, новые технологические процессы в машиностроении, металлургии, строительстве.

Прежде всего на новой научной основе выполняется комплекс работ, нацеленных на совершенствование ручной электродуговой сварки. Итогом этих исследований стало создание в нашей стране, по сути дела, целой отрасли, выпускающей так называемые покрытые электроды. Годовое производство высококачественных электродов измеряется теперь сотнями тысяч тони. И это не противоречит взятому в институте курсу на решение проблем механизации сварочных процессов. Ведь как бы ни был высок уровень механизации, с помощью ручной электродуговой сварки и в обозримом будущем предстоит выполнять огромный объем работ, особенно на монтаже и в полевых условиях.

Возобновились в институте, опять-таки на новом научном уровне, работы в области контактной сварки. В результате были созданы всемирно известная технология и оборудование для сварки непрерывным оплавлением. Этот способ внес подлинно революционные изменения в железнодорожное строительство, прежде всего — в технологию сварки рельсов, а также в технологию строительства магистральных трубопроводов. Советские машины «Север» для контактной сварки газопроводов в любых природных и погодных условиях получили во многих странах признание.

Стало развиваться новое направление — механизированная наплавка металлических деталей — под флюсом, электрошлаковая, газоэлектрическая. Работы эти привели к созданию порошковых проволок (металлическая оболочка и сердечник в виде смеси порошков), которые впоследствии нашли широкое применение для чисто сварочных целей и сыграли немалую роль в общем подъеме сварочного производства в стране.

Одним из ярких примеров плодотворной деятельности ИЭС в области создания новых сварочных и металлургических процессов может служить становление электрошлаковой и электронно-лучевой технологии (о том, как иа основе электрошлаковой сварки родился ЭШП, выше уже говорилось). Почти 25 лет назад в институте за нялись созданием научных основ использования электронного луча в качестве сварочного источника нагрева. Затем от электронно-лучевой сварки пришли к электронно-лучевой плавке металлов. И в последние годы — к электронно-лучевому нанесению композитных покрытий, к так называемой парофазной электронно-лучевой технологии. Примерно так же развивались события и в области плазменно-дуговой технологии. Начали с исследований физической природы низкотемпературной плазмы, а пришли к сумме плазменно-дуговых технологий, включающих и чисто сварочные процессы — микроплазменную сварку, воздушно-плазменную разделительную резку, плазменно-дуговую сварку и чисто металлургические процессы — плазменно-дуговую плавку, переплав, поверхностную обработку металлов.

Еще в конце 50-х годов в институте начались фундаментальные теоретические и экспериментальные исследования, нацеленные на использование сварочных процессов для создания слоистых (композитных) материалов. В те годы Б. Е. Патон с сотрудниками обнаружил неизвестное ранее явление: окисленная поверхность металла при иагреве без доступа к ней воздуха самопроизвольно очищается. Интереснейшее физическое явление легло в основу автовакуумной сварки давлением, которая теперь широко используется для получения так называемых армированных квазимонолитных (АКМ) и квазислоистых материалов (КСМ) с уникальным комплексом физико-механических и служебных свойств.

Развитие этих работ, а также проводимых в институте в течение многих лет исследований по наплавке и нанесению покрытий позволяет говорить о становлении еще одного — в дополнение к сварке и спецэлектрометаллургии, третьего научного направления: создании методами сварочной технологии принципиально новых конструкционных металлических и неметаллических материалов.

К числу разработок Института электросварки, принесших широкую известность отечественной технике, следует отнести сварку в невесомости в глубоком вакууме, то есть сварку в космосе, и сварку под водой — в морских и океанских глубинах.

Известно, что первый в истории эксперимент, связанный с выполнением сварочных работ в космосе, осуществили космонавты Валерий Кубасов и Георгий Шонин в 1969 году на борту космического корабля «Союз-6» с помощью установки «Вулкан», разработанной и изготовленной в ИЭС. Уже в наши дни космические эксперименты нанесения различных покрытий выполняются с помощью устройства «Испаритель», тоже созданного в Институте электросварки.

Конечная цель сварочной технологии — создание надежных, работоспособных конструкций. Именно поэтому в институте традиционно занимаются проблемами прочности и расчета сварных конструкций, а также их оптимизацией и рационализацией. Прекрасное оснащение лабораторий позволило выдвинуть принципиально новые идеи, связанные с решением этого круга задач. После тщательной проверки ряд методик широко внедрен в практику проектно-конструкторских организаций страны, получил признание и за рубежом.

Комплексный подход к решению не только крупных проблем, но и отдельных, пусть не всегда очень важных на первый взгляд задач был и на протяжении полувека остается характерным для патоновского института. Поэтому и удалось добиться серьезных успехов по столь широкому кругу направлений научно-практической деятельности: в разработке электродов для ручной дуговой сварки, порошковых проволок, флюсов, газовых смесей для механизированных видов сварки. Здесь всегда занимались и занимаются весьма широким комплексом вопросов организации массового производства сварочных материалов. То же относится и к решению задач в области специальной электрометаллургии.

Располагая всем необходимым — лабораториями, в которых рождаются и проверяются новые идеи; конструкторским бюро, где эти идеи впервые воплощаются в конкретные устройства, аппараты, установки; мастерскими и даже опытными заводами, где изготовляются и проверяются в деле новые конструкции и новые технологии, Институт электросварки в минимальные сроки решает все новые, с годами усложняющиеся задачи.

Для деятельности коллектива Института электросварки характерна верность традициям, заложенным еще Евгением Оскаровичем Патоном. Это целеустремленность и настойчивость в достижении цели, гибкость, мобильность, умение идти на оправданный риск при поиске и принятии решений, умение принимать ответственность на себя. Но главное — это тесная связь с практикой, с производством, постоянная готовность браться даже за задачи, кажущиеся поначалу неразрешимыми, но в реализации которых заинтересовано народное хозяйство страны.

Хотя схема построения всего сложного научно-технического комплекса, каким теперь стал Институт электросварки, остается неизменной на протяжении десятилетий (лаборатория — конструкторское бюро — опытный завод), внутренняя структура его непрестанно трансформируется. Так, в начале 60-х годов, когда потребовалось в короткие сроки создать прогрессивные технологии сварки сталей и сплавов для различных условий работы — от глубокого холода и вакуума до сверхвысоких температур и давлений,— основные подразделения института строились по видам материалов, классам сталей, цветных металлов и сплавов. Одновременно действовали лаборатории, задачей которых было создание новых способов сварки независимо от типа и класса свариваемых материалов. По мере изменения задач и целей меняется и внутренняя структура института, создаются новые отделы и лаборатории. Исчерпавшая себя тематика закрывается, а выполнившие свою миссию подразделения упраздняются.

Институт электросварки развивается по интенсивному пути. Здесь научились «воевать не числом, а умением», решать крупные задачи народнохозяйственного значения относительно малыми силами в минимальные сроки.

В институте давно действует правило: каждая разработка должна выполняться на уровне изобретения Характерная цифра — только в области электрошлаковой технологии институт имеет почти тысячу патентных грамот в промышленно развитых капиталистических странах. Сильная патентная защита, несомненный приоритет патоновских разработок — отличная база для лицензирования советских изобретений за рубежом. Только за последние годы проданы десятки лицензий на разработки в области электрошлакового переплава, контактной сварки в такие страны, как США, Япония, ФРГ, и многие другие. Это помогает институту оснащать свои лаборатории самым современным оборудованием, регулярно обновлять его.

Институт электросварки им. Е. О, Патона — головной и в деле координации деятельности исследовательских организаций стран социалистического содружества, ведущих работы в этой области. В рамках СЭВ создан координационный центр способствующий наиболее эффективному сов местному использованию всего потенциала национальных институтов в области сварки и специальной электрометаллургии (электрошлаковой технологии). При институте уже много лет функционируют постоянные курсы ООН повышения квалификации специалистов по сварке из развивающихся стран.

Многие разработки института удостоены Ленинских и Государственных премий СССР и УССР, премий Совета Министров СССР, именных премий Е. О. Патона. За слуги коллектива Института электросварки отмечены орденами Ленина, Октябрьской Революции и Трудового Красного Знамени.

Сегодня Институт электросварки — это научно-технический комплекс, в состав которого, помимо научных подразделений, входят Опытное конструкторско-технологическое бюро, экспериментальное производство и три опытных завода — сварочного оборудования, сварочных материалов и специальной электрометаллургии. Создан уникальный не только в стране, но и в мире комплекс, обладающий огромным потенциалом, оснащенный первоклассным оборудованием.

Золотой фонд Института электросварки — это, конечно, его кадры. Здесь трудятся более 8500 человек, в том числе 11 членов Академии наук СССР и УССР, более 50 докторов и почти 350 кандидатов наук, сотни исследователей, экспериментаторов, конструкторов, прекрасных, высококвалифицированных рабочих, мастеров и инженеров. Патоновский коллектив — отличная школа для молодых ученых многих специальностей. Со времен Евгения Оскаровича Патона здесь любят молодежь, заботливо растят ее, создают все возможности для творчества.

Законом деятельности коллектива патоновцев было и остается сочетание фундаментальных теоретических и экспериментальных исследований, создание на их основе принципиально новых технологий, способных преобразовывать материальное производство, укреплять экономическую и оборонную мощь страны.

Лауреат Ленинской и Государственных премий СССР и УССР академик АН УССР Б. Медовар, Наука и жизнь, 1985 год.