Нелегок труд строителей газопроводов в суровых северных условиях. Но теперь на смену ручной сварке пришла автоматизированная контактная. Электрический агрегат, который осуществляет процесс сварки, движется внутри труб. Таким образом, сварку можно вести при любых погодных условиях, что важно для Крайнего Севера. Производительность труда увеличивается в 6—8 раз. Сегодня агрегат «Север» (он создан Институтом электросварки имени Е. О. Патона Академии наук УССР совместно с организациями Миннефтегазстроя) работает с производительностью шесть стыков в час. При сварке трубы диаметром 1420 миллиметров весь цикл составляет 8—10 минут. Не случаен повышенный интерес, проявляемый к нашему агрегату за рубежом. Лицензии на советскую технологию и оборудование для контактной сварки стыков трубопроводов приобрели крупные западные фирмы, в том числе фирмы США.
Наконец, третий пример — искусственный клапан человеческого сердца. Он тоже выполнен сваркой, на этот раз микроплазменной.
Эти примеры, иллюстрирующие громадный диапазон возможностей сварки, говорят и о том, что современные конструкции, современные машины просто невозможно создавать без ее применения. Ныне она шагнула и в океан и в космос.
Мы располагаем сейчас всем необходимым для выполнения сварки под водой, разделительной резки и наплавки металлических конструкций. Созданные у нас в последние годы технология и оборудование позволяют проводить механизированные сварочные работы на глубинах 100 и более метров. Это становится особенно важным в связи с освоением богатств континентального шельфа.
Относительно сварки в космосе скажу лишь, что мы ушли далеко вперед с того времени, когда осенью 1969 года первый в мире сварщик-космонавт В. Кубасов проводил с участием нашего института свои широко известные первые технологические опыты на космическом корабле «Союз-6» с помощью установки «Вулкан». Давая это название (Вулкан тоже бог огня и покровитель кузнечного ремесла, но у древних римлян), мы как бы свидетельствовали: советские ученые приняли эстафету своего замечательного соотечественника, изобретателя электродуговой сварки. Сейчас на станции «Салют-6», помимо сварки, освоено электронно-лучевое напыление металлов, а также их плавка. Эти процессы необходимы при создании в космосе уникальных производств.
Велик послужной список сварки, представляющей собой сегодня целую сумму технологий. В нем крупнейший в Европе цельносварной автодорожный мост имени Е. О. Патона через Днепр в Киеве, корпуса атомных ледоколов «Ленин», «Арктика», «Сибирь», цельносварные телевизионные башни высотой 316 метров в Ленинграде и 300 метров в Киеве, самый мощный в мире газопровод «Дружба» (Оренбург — Западная граница) протяженностью 2750 километров, кожухи домен-гигантов объемом 5 тысяч кубометров, воздушные лайнеры и космические корабли, цехи КамАЗа, тяжелые металлургические краны, поднимающие до 350 тонн, колеса и валы мощнейших гидротурбин...
Здесь названы лишь некоторые уникальные сооружения, созданные с помощью сварки. Перечисление всего того, что делается с ее участием, составило бы целую книгу.
Триумф сварки несомненен: невозможно, наверное, назвать отрасль промышленности, которая обходится без нее. Трудно даже представить себе, что совсем, в сущности, недавно человечество не владело такой технологией.
Но этим не исчерпывается исключительное значение сварки в развитии техники. Как всякая фундаментальная технология, она замечательна еще и тем, что положила начало целому ряду новых прогрессивных процессов.
О двух технологиях, рожденных на основе сварки и играющих революционную роль в развитии нашей экономики, в ускорении научно-технического прогресса, и пойдет речь.
Стремясь подчеркнуть значение наиболее выдающихся достижений человеческого разума, XX век называют и атомным, и космическим, и веком полимеров, веком автоматизации, веком электроники... Но если характеризовать эпоху по главному ее материалу (начало этой традиции положил около 150 лет назад датский археолог К. Томсен; вспомните — каменный век, бронзовый, железный), то наше время, бесспорно, следует именовать веком металла. Ведь именно он, и в первую очередь сталь, остается важнейшим конструкционным материалом техники. Видимо, и в обозримом будущем первенство останется за ним.
Производство металла все время увеличивается. Показательно, например, что в последний довоенный год у нас выплавили 18 миллионов тонн стали, а за прошлый год — свыше 150 миллионов тонн.
Но еще быстрее растет потребность в металле, и при этом непрерывно ужесточаются требования к его качеству. Конструкторам будущих машин и механизмов нужны не просто миллионы тонн стали. Для новой техники, новых технологических процессов необходимы только высококачественные материалы с заранее заданными свойствами.
Диалектика развития техники такова, что спрос на качество металла всегда опережает возможности металлургии, и это один из главных стимулов ее прогресса. Вообще история металлургии прежде всего история борьбы за чистоту металла, за улучшение его структуры, ведь именно эти два фактора в конечном счете и определяют качество металла, а следовательно, реальность всех замыслов техники, эффективность, надежность и долговечность создаваемых машин, приборов, механизмов, сооружений.
Требование повышения чистоты и качества металлических материалов — веление времени. Чем чище сталь, чем однороднее ее структура, тем выше стойкость подшипников, больше ресурс авиационных двигателей и летательных аппаратов, дальше пробег локомотивов, надежнее гироскопы и электронные приборы, дольше срок службы буровых долот и режущего инструмента, лучше полирование нержавеющей стали, выше стойкость валиков прокатных станов и штампов и т. д. и т. п.
Чтобы сделать металл как можно чище, металлурги, кроме всех тех ухищрений, к которым они прибегают в процессе его непосредственного приготовления в самой печи, скажем, в дуговой индукционной или в конвертере, широко используют еще и различные способы вторичного рафинирования металла. Уже вне печи, как правило, в ковше, жидкий металл перед разливкой вакуумируют, обрабатывают синтетическими шлаками, продувают нейтральными газами. Это, естественно, позволяет значительно уменьшить содержание в нем газов, вредных примесей, посторонних неметаллических включений.
Но что с того, что в ковше будет получена относительно чистая сталь, если во время транспортировки ее к месту, где находится форма, в процессе разливки она снова загрязнится от взаимодействия с газами окружающей атмосферы, огнеупорными материалами ковша, с самой формой. Даже если всего этого и удастся избежать, что, конечно, требует усложнения и, соответственно, удорожания технологического процесса, на пути получения качественной отливки встает еще один весьма опасный противник: большая скорость кристаллизации металла в изложнице, форме.
В жидком металле все его составляющие, в том числе и примеси, были распределены равномерно. Но теперь при охлаждении они затвердевают не одновременно, да и сами кристаллы образуются не сразу во всем объеме, а начинают расти от стенок формы к центру отливки. В результате металл оказывается неоднородным по химическому составу, развивается ликвация, настоящий бич литейного производства. К тому же из-за неминуемой усадки металла при затвердевании и выделении газов в нем появляются поры, раковины, пузыри Со всеми этими дефектами ведут упорную борьбу. Но устранить их полностью невозможно. И ясно, что если слиток оказывается неоднородным по составу и структуре, то неоднородным будет он и по свойствам.
Итак, классической сталелитейной технологии присущ принципиальный недостаток: операции приготовления разделены операцией заливки. К тому же требуется разливка и быстрое затвердевание довольно больших масс металла. Именно с этим и связано ухудшение свойств литого металла.
Конечно, немало случаев, когда свойства такого металла удовлетворяют технику, и поэтому соответствующие детали, изделия получают непосредственно методом литья. Но чаще всего приходится отказываться от такого прямого пути. И тогда вначале отливают слиток, а затем с помощью его ковки или прокатки стараются устранить доставшуюся от литья дурную наследственность, улучшая тем самым качество металла, главным образом его прочность. И наконец, из такой деформированной заготовки — поковки или проката — изготавливают на металлорежущих станках требуемое изделие.