| Начало, становление и развитие практической сварка взрывом |
|
|
|
Начало, становление и развитие практической сварка взрывом Первухин Л.Б., д.т.н., проф., генеральный директор ООО "Битруб Интернэшнл" Посвящается незабвенной памяти моих учителей: В начале 60-х годов прошлого столетия в Институте гидродинамики впервые в СССР было получено соединение сваркой взрывом, это было принципиально новое использование энергии взрыва не для разрушения в горном и военном деле, а для сварки, получения неразъёмных соединений. Результаты были опубликованы в журнале «Сварочное производство» в № 5 1962 г. В США уже в 1965 г. начали производить сваркой взрывом биметаллы и сегодня компания ДМС (DMC) является одним из основных производителей биметалла в мире этим методом. Исследования этого интересного процесса были начаты во многих научных центрах СССР: Институте гидродинамики СО АН, Институте электросварки им. Е.О. Патона, Волгоградском Политехническом институте, ЦНИИ КМ "Прометей", МИСИС и многих других. Проводились научные конференции и симпозиумы, на которых в основном представлялись результаты научных исследований, а результатов о практическом применении этого процесса было мало. Разработкой и внедрением сварки взрывом для промышленного производства биметалла и биметаллических заготовок в 1963 г. начали в Алтайском научно-исследовательском институте технологии машиностроения (АНИТИМ, г. Барнаул). Впечатляющие результаты этих работ приведены ниже. Статистические данные
Защищено диссертаций:
Награды:
Публикации:
Изобретения:
1. Начало 1963–1969 гг. Сварка взрывом в АНИТИМе начиналась так: в 1963 году молодой заведующий отделом в отделе механизации и автоматизации Борис Давыдович Цемахович в журнале "Сварочное производство" (№ 5, 1962 г.) прочитал статью В. С. Седых, А. А. Дерибаса и др. "Сварка взрывом" и загорелся идеей экспериментально опробовать сварку взрывом для соединения труб. Первый опыт был проведен им с участием техника Ю. И. Апаликова и главного технолога Алтайвзрывпрома Л.И. Парфёнова в заброшенном овощехранилище около склада ВВ в районе старого аэропорта. После взрыва долго искали образец и нашли только маленький кусочек соединенных взрывом металлов. Этот образец показал, что взрывом можно соединять металлы, но без серьёзной проработки успеха не добиться. С этого образца в АНИТИМе начались исследования по сварке металлов взрывом. Для проведения экспериментов нужно было решить ряд проблем, связанных с использованием ВВ, местом проведения экспериментов и где применить этот процесс. Борис Давыдович благодаря своей напористости, инженерной изобретательности и авантюризму в сжатые сроки решил эти проблемы. Была разработана и установлена прямо в работающем цехе взрывная камера на 0,25 кг ВВ, достигнута договорённость с трестом "Алтайвзрывпром" о проведении специалистами треста взрывов в камере, начаты эксперименты по сварке взрывом на открытой площадке в Сухом логу. Безусловно, без поддержки директора института Б. А. Баринова и начальника отдела Х. Я. Тейтельбаума эти работы не были бы проведены. В 1964 году группа из трёх человек пополнилась практикантом-дипломником АПИ Леонидом Борисовичем Первухиным Ему было поручено разработать проект взрывной вакуумируемой камеры на 5 кг ВВ. Проект был разработан. С территории ТЭЦ-2 был привезен трактором на листе железа корпус фильтра, который и стал на 20 лет взрывной камерой. Следует отметить, что проектировал Борис Давыдович, а практикант только чертил. В конце года был заключен договор с ЛМЗ и начались интенсивные эксперименты по созданию технологии плакирования взрывом лопастей гидротурбин. Опубликованных данных по технологии сварки взрывом не было, это помогло найти ряд оригинальных и простых решений ("жеребейки" для выдерживания сварочного зазора на крупногабаритных листах и металлическая дробь для опоры, которые затем были запатентованы в США, Франции, Германии, Швеции). Борис Давыдович в 1966 году со второй попытки поступил в заочную аспирантуру ЦНИИТМАШ. Работа по созданию технологии плакирования лопастей гидротурбин шла тяжело, литые лопасти криволинейной формы нужно было частично плакировать нержавеющей сталью. При сварке взрывом образовывались трещины, правильнее сказать лопасти разрушались. Положение было критическим мы не успели к изготовлению лопастей рабочих колёс Братской ГЭС. Борис Давыдович поехал к академику М. А. Лаврентьеву, который стоял у истоков сварки взрывом в СССР. Когда он рассказывал о проблемах по разрушению лопастей, присутствовавший здесь же академик Б. В. Войцеховский подошёл к доске нарисовал сечение лопасти и снизу приставил магнитики и сказал, ударная волна пройдёт тело лопасти и перейдёт в магнитики, они отвалятся и унесут с собой ударную волну, тем самым предотвратят разрушение. Это навело на мысль использовать в качестве опоры для лопастей гидротурбин металлическую стальную дробь, которая по насыпной плотности близка к стали и будет отводить ударные волны. Были проведены эксперименты, разработана конструкция опоры и успешно плакированы одна лопасть Братской ГЭС и лопасти рабочих колёс гидролтурбин № 11 и № 12 Красноярской ГЭС (рисунок 1), которые работают по настоящее время.
Группа, которая занималась сваркой взрывом, состояла из Апаликова Ю. И. и Первухина Л. Б. и только весной 1968 года в группу пришёл Геннадий Анатольевич Вольферц, имевший диплом инженера-сварщика, однако в сентябре того же года он был призван в армию на 2 года. Летом нам, двум молодым специалистам, было поручено провести плакирование взрывом трубных решёток размерами 124(120+4)×2000×4000 мм. Работы проводились около рабочего посёлка Горняк в степи при температуре более 30 °С. Мы с энтузиазмом взялись за работу, собрали листы, разложили заряд из зерногранулита 80/20 и стали на жаре ждать взрывников, которые приехали только через 4 часа. Провели взрыв, подходим к листам, а они не приварились вообще. Что нам сказал директор АНИТИМа Б. А. Баринов по этому случаю не описать. Через много лет мы узнали из опубликованных материалов исследований, проведённых в Институте проблем химической физики, что взрыв аммиачно-селитренных ВВ может происходить в виде детонации или самораспространяющегося взрывного процесса, скорость протекания процесса при котором в два раза меньше, а энергии выделяется в 4 раза меньше, чем при детонации. Наша неудача была связана с обезвоживанием ВВ на палящем солнце. Поворотным пунктом в становлении сварки взрывом в АНИТИМе стал 1969 год. Институт стал головным в области тары и упаковки. Б. Д. Цемахович был назначен заместителем директора по этому направлению. Была создана лаборатория спецсварки под его руководством. Заведующим сектором в лаборатории стал Юрий Алексеевич Конон, работавший до этого начальником конструкторского бюро. С этого момента закончился начальный этап зарождения сварки взрывом в АНИТИМе, и начал формироваться коллектив полноценного отдела сварки взрывом, тогда ещё лаборатории спецсварки. Сварку взрывом признали в институте. 2. Становление 1970–1978 гг. Из армии вернулся Геннадий Анатольевич Вольферц, был принят на работу Евгений Борисович Первухин. Затем пришли сразу три молодых специалиста Владимир Михайлович Андрианов, Виктор Александрович Мальцев, Виктор Васильевич Митрошкин, окончившие Алтайский политехнический институт по специальности "Технология и оборудование сварочного производства". Мы сразу определили направление их работы В. А. Мальцев – взрывные камеры, В. В. Митрошкин – опоры, В. М. Андрианов – антифрикционные биметалл для подшипников скольжения. В этот период были проведены важные работы: создана технология плакирования крупногабаритных листов ответственного назначения, по которой были плакированы листы для изготовления оборудования Билибинской АЭС на Барнаульском котельном заводе (рисунок 2), уникальные трубные решётки весом 40 т на Уралхиммаше и др. Внедрение наших разработок проходило непосредственно на предприятиях страны на временных площадках в карьерах, поэтому мы месяцами бывали в командировках. Результаты этих работ обобщены в диссертационной работе Л. Б. Первухина. Однако эти внедрение наших разработок было произведено на предприятиях тяжёлого, энергетического и химическом машиностроении, а руководство института требовало проведение работ в сельхозмашиностроении, к которому относился АНИТИМ.
Работы в сельхозмашиностроении мы начали с подшипников скольжения для верхней головки шатуна двигателя внутреннего сгорания. Ю. А. Конон поступил в заочную аспирантуру НАТИ. Затем начали исследования по созданию биметалла для рабочих органов почвообрабатывающих машин и трёхслойного коррозионностойкого листа для машин внесения удобрений. Для привлечения новых сотрудников было начато сотрудничество с кафедрой сварки АПИ, студенты у нас проходили производственную и преддипломную практику, а мы отбирали наиболее способных для работы у нас. В лабораторию были приняты Николай Фёдорович Курмаев, Сергей Григорьевич Цыбочкин, Александр Анатольевич Бердыченко, Надежда Леонтьевна Эйдукайтене, Владимир Георгиевич Пинаев, Виктор Васильевич Гурков, Владимир Яковлевич Борин, Любовь Андреевна Вишнякова и др. Мы с Юрием Алексеевичем Кононом разделили обязанности: он занимается взаимодействием лаборатории с руководством института и другими организациями, а я – организацией работ в лаборатории. Для формирования дружного работоспособного коллектива важно было создать соответствующую творческую атмосферу, которая включала совместное проведение экспериментальных работ, как правило, тяжёлых и грязных (рисунок 3), обсуждение результатов на семинарах, семьями собирались на празднование Нового года, 7-го ноября, 1-го Мая, выезжали на природу. Мы были молоды и открыты, всё знали о семьях сотрудников, о их заботах и чаяниях. Лаборатория долго не имела своего помещения мы сидели в отделе снабжения, у химиков и только по завершению строительства нового корпуса института нам дали большую комнату. Особое внимание уделялось созданию экспериментальной базы. Мы получили право самостоятельно вести взрывные работы, оформили склад взрывчатых веществ, все ведущие сотрудники получили "Единые книжки взрывника". Е. Б. Первухин окончил курсы, дающие право ответственного ведения взрывных работ и стал руководителем взрывных работ в институте. Владимир Дмитриенко стал первым штатным взрывником.
Объёмы экспериментальных работ росли, увеличивались массы зарядов ВВ и в Сухом Логу мы уже не могли вести взрывные работы. С вертолёта была найдена площадка на землях Повалихинского совхоза около с. Казачий, которая на долгие годы стала основной не только для экспериментов, но и для изготовления двухслойных листов по заказу Барнаульского котельного завода. В любое время года мы проводили работы на полигоне, иногда неделями жили там в палатках. Борису Давыдовичу удалось приобрести для нас автомастерскую, которую мы назвали "Ласточка", водителем был принят Александр Николаевич Парахин. "Ласточка" использовалась не только для работы, но и для выезда с семьями за город для отдыха, за грибами. Своих автомобилей кроме Бориса Давыдовича до 1974 года ни у кого не было. Несмотря на всю романтику полигонных работ мы понимали, что качественно эксперименты лучше проводить во взрывных камерах. Родилась идея построить взрывную камеру на 50 кг ВВ и исследовать её напряжённо-деформированное состояние с целью перенесения работ по сварке взрывом в цеховые условия. А. С. Гельман изыскал деньги на её сооружение и фонды на шаровой газгольдер. Нужно было изыскать площадку за городом для её установки. Такая площадка была найдена на территории заброшенной бригады Повалихинского совхоза, где имелось три полуразрушенных домика (один кирпичный, два деревянных). Удалось работы по созданию загородной экспериментальной базы и корпуса на территории института включить в проект базы новых материалов и получить финансирование. Мы с энтузиазмом взялись за приведение в порядок домиков своими силами под руководством отца В. В. Митрошкина Василия Сергеевича. Территорию обнесли забором, был сооружён полуподземный склад взрывчатых материалов на 23 т, пробурена скважина для воды, отсыпана дорога 2 км и силами треста "Сибметаллургмонтаж" была смонтирована взрывная камера диаметром 10,5 м с загрузочным люком, который закрывался байонетом (рисунок 4). Проект камеры разработал В. Я. Борин. В проекте был целый ряд оригинальных решений: подъём камеры на воздушной подушке, эжекторная вентиляция, опора для экспериментов на автомобильных покрышках и т. п.
Для исследования напряжённо-деформированного состояния В. А. Мальцев обклеил её тензодатчиками, которые кабелями соединялись с помещением, где были установлены приборы. В результате этих уникальных исследований была разработана методика расчёта взрывных камер, которая используется и в настоящее время как формула Мальцева. У нас появилась возможность измерять скорость детонации ВВ, напряжения в корпусе опор. Это был уже другой уровень исследований. Одновременно началось строительство корпуса новых материалов, где была предусмотрена установка взрывных камер с пультом управления, складом взрывчатых материалов и механической мастерской, оборудованной станками для изготовления образцов, сварочной и газорезательной аппаратурой, обеспечение автомашинами и автокраном. К 1978 году закончился этап становления научного направления сварки взрывом. Институт стал головным в отрасли сельхозмашиностроения в области холодно-штамповочного и сварочного производства, и новых материалов. Ю. А. Конон защитил кандидатскую диссертацию. Его назначают заместителем директора по сварочному производству, а Цемаховича Б. Д. – заместителем директора по новым материалам. Перед сотрудниками стал вопрос: остаться в подчинении Ю. А. Конона или Б. Д. Цемаховича? Мы приняли решение перейти в сварочное производство. Лаборатория была преобразована в отдел сварки взрывом. 3. Развитие 1978-1990 гг. Наши достижения в области сварки взрывом получили признание в СССР и за рубежом, мы выступали с докладами на всесоюзных и международных конференциях и симпозиумах. У нас уже была куча авторских свидетельств на изобретения. Б. Д. Цемаховича, Ю. А. Конона и Л. Б. Первухина представили к званию "Заслуженный изобретатель РСФСР". Были налажены связи с ведущими институтами страны: ЦНИИчермет, ИЭС. им. Е.О. Патона, Московский институт стали и сплавов и др. В Барнауле не было диссертационных советов, поэтому сотрудники отдела поступали в заочную аспирантуру в различные институты, туда, где удавалось договориться. Не всё шло гладко, от некоторых направлений пришлось отказаться, несмотря на положительные результаты. В частности, работы по получению биметалла для подшипников скольжения и рабочаих органов почвообрабатывающих машин оказались не конкурентными с другими методами и практически были прекращены. К этому времени наметились следующие направления исследований в области сварки взрывом:
Это не полный перечень работ, сюда следует добавить работы по линии СЭВ с Институтом металлов Болгарии и Институтом высоких давлений им. Л. Ф. Верещагина. Создание новых материалов немыслимо без современной базы для исследования структуры и свойств. В институте была небольшая лаборатория, оснащённая испытательной машиной, копром для ударных испытаний, твёрдомерами и оптическим микроскопом. Рядовые исследования можно было проводить, но для исследования тонкой структуры приходилось обращаться в другие институты. При создании базы новых материалов в проект было заложено самое современное на тот момент оборудование, и эта лаборатория должна была быть у нас. После её пуска руководство института вывело её из нашего подчинения. Однако появление в АНИТИМе современного оборудования значительно расширило нашу исследовательскую базу, а три молодых сотрудника этой лаборатории в последствии стали докторами физико-математических наук. Отдел сварки взрывом расширялся пришли новые сотрудники Владимир Васильевич Цицилин, Александр Николаевич Золотарёв, Евгений Геннадьевич Веретенов, Владимир Геннадьевич Резинов, Владимир Павлович Бартенев, Николай Григорьевич Радионов, Александр Иванович Антипов и др. В отдел влилась лаборатория сварки трением. В отделе было образовано 5 лабораторий. Подготавливались и защищались кандидатские диссертации. Мы были молоды и полны сил (рисунок 5). До сих пор мы решали важные для народного хозяйства задачи, которые не требовали серийного производства. Каждая задача была по-своему уникальна. Поставленная перед коллективом задача создания трёхслойного коррозионностойкого листа для машин внесения удобрений не могла закончиться разработкой технологии его получения. Требовалось организовать его промышленное производство в объёме не менее 10 000 т в год. При этом необходимо было не только получить трёхслойную заготовку, но и прокатать её в лист толщиной 2,5–4,0 мм, произвести термообработку и отделку листа. Эта была сложная в научном и организационном плане задача. Для её решения были привлечены специалисты Института качественных сталей ЦНИИчермета во главе с к.т.н. Быковым А.А., что позволило выйти через Министерство чёрной металлургии на Челябинский металлургический комбинат. У нас эти работы были возложены на лабораторию, возглавляемую Г. А. Вольферцом. Эта работа стала темой его диссертационной работы, которую он защитил в 1982 г. Требовалось не только создать материал, но и досконально исследовать его технологические и эксплуатационные свойства. Группой инженеров-химиков, возглавляемой В. П. Гривиным, были проведены комплексные исследования коррозионной стойкости в средах минеральных удобрений и ядохимикатов в лабораторных и натурных условиях. Результаты исследований обобщены в диссертационной работе В. П. Гривина.
Экспериментальные работы по трёхслойному листу были успешно завершены; разработаны и согласованы в установленном порядке технические условия; изготовлены опытные партии трёхслойных заготовок, из которых прокатаны листы, проведены испытания и изготовлены машины марки РМГ-1 на заводе "Целиноградсельмаш". Встал вопрос: где серийно производить трёхслойную заготовку сваркой взрывом? Отработанную промышленную технологию можно было освоить на полигоне Орско-Халиловского и Кузнецкого металлургических комбинатов. А где отрабатывать? Нужно своё производство. Полигон на Казачьем не годился по следующим причинам: негде было готовить исходные заготовки к сварке взрывом, до Барнаула далеко около 40 км, мост, рядом строился военный городок. Мы проработали разные варианты, но не находили подходящего места. Я возвращался поездом из Новокузнецка и мне пришла мысль создать производство на Гилёвском опытно-экспериментальном заводе, который входил в состав НПО АНИТИМа, как подразделение СПКТБ. На следующий день я уже ехал в с. Гилёво. Директор завода А. Н. Шахворостов с энтузиазмом встретил моё предложение. Мы осмотрели производственное здание цеха, подковообразный каменный карьер в 1,2 км от последнего дома посёлка, заброшенный склад ВМ. Оказалось, что на заводе достаточно электрических мощностей, в 18 км железнодорожная станция Масальская и есть рабочие. Наметили примерный объём работ и оборудование, которые необходимы для производства сваркой взрывом трёхслойных заготовок. Это было в сентябре 1982 г., а весной 1983 г. завод начал производить трёхслойную заготовку по промышленной технологии. Все работы по подготовке исходных материалов выполнялись в цехе, а в карьере – только подготовка опоры, раскладка ВВ и подрыв. Эта технология была затем внедрена на Орско-Халиловском металлургическом комбинате и Кузнецком металлургическом комбинате. На трёх площадках 30 лет назад мы производили 15 тысяч т трёхслойных заготовок или 30 тысяч м2. Для сравнения крупнейший мировой производитель биметалла сваркой взрывом компания "DMC" сегодня производит 45 тысяч м2 в год. Одновременно шли научно-исследовательские работы по созданию взрывных камер, броневых материалов, инструментальных биметаллов, профилированных заготовок лопастей гидротурбин и их испытанию. Результатом этих работ было изготовление опытных и опытно-промышленных партий многослойных материалов, их внедрение на предприятиях страны, публикация научных статей, получение авторских свидетельств на изобретения и защита кандидатских диссертаций. В частности, по теме броневые материалы защитились В. К. Маслов и В. В. Цицилин, по инструментальным биметаллам В. Г. Пинаев, по взрывным камерам В. А. Мальцев, по опорам В. В. Митрошкин, по снятию взрывом напряжений со сварных швов Н. Ф. Курмаев, по антифрикционным биметаллам В. М. Андрианов, по теории сварки взрывом В. П. Бартенев и В. Г. Резинов, по биметаллу сталь-титан А. А. Бердыченко. Особо хотелось бы отметить большой вклад в становление и развитие сварки взрывом экономиста отдела Л. А. Вишняковой, а также рядовых сотрудников водителей, взрывников, сварщиков, слесарей. В конце 80-х годов отдел сварки взрывом был преобразован в Инженерный центр обработки металлов высоким давлением, в его состав включён Гилёвский опытно-экспериментальный завод (ГОЭЗ), а затем у Кузнецкого металлургического комбината был приобретён цех сварки взрывом в г. Темир-Тау. Резко возросли возможности по производству биметалла. На ГОЭЗ начались работы по сооружению промышленной взрывной камеры оригинальной конструкции, были завезены исходные материалы для производства биметалла с плакирующим слоем из азотосодержащей стали по программе СЭВ. Начаты совместно с Челябинским трубным институтом работы по созданию технологии производства трёхслойных коррозионностойких электросварных труб для нефтегазопроводов, насосно-компрессорных двухслойных труб для Тенгизнефтегаза. События 1991 года прервали наши грандиозные планы, отдел разделил судьбу научно-исследовательских организаций страны. Судьба специалистов в области сварки взрывом сложилась по-разному, но они по-прежнему дружны и всегда с теплотой вспоминают годы работы в отделе сварки взрывом. В 2001 г. мы собрались и отметили в АНИТИМе 40 лет сварке взрывом (рисунок 6).
На встречу в декабре 2014 г. пришли 30 постаревших ветеранов сварки взрывом (рисунок 7). Вспоминали былые годы, забавные случаи в полигонной жизни и конечно вспомнили тех, кто не дожил до этих дней, в первую очередь Бориса Давыдовича Цемаховича и Юрия Алексеевича Конона.
В заключение хочу отметить, что сварка взрывом стала семейным делом Первухиных в Подмосковье, в котором задействованы кроме братьев их дети и внуки. Предприятие ООО "Битруб Интернэшнл" стало крупнейшим производителем биметалла сваркой взрывом в России. Успешно идут исследования в этой области, защищаются диссертации и сооружаются взрывные камеры. |
| « Пред. |
|---|
