До 30-х годов в СССР и за рубежом все стальные конструкции и изделия изготовляли с клепаными соединениями. Применение клепки, хотя и вызывало необходимость преодоления многих технических затруднений, обеспечивало получение прочных и плотных соединений. Вследствие этого клепка в то время играла роль основного технологического процесса в производстве металлоконструкций. В клепаном исполнении изготовляли металлоконструкции не только для мелких изделий, но и для весьма крупных объектов (например, судов, мостов, кранов, резервуаров, котлов, сосудов, трубопроводов, промышленных и гражданских сооружений).

Эксперименты, проведенные в 20-х годах в Дальневосточном политехническом институте В. П. Вологдиным и его сотрудниками, а также исследования, выполненные в Лаборатории электросварки АН УССР Е. О. Патовом и его сотрудниками, по применению сварки в металлических конструкциях, дали положительные результаты. Обсуждение результатов этих работ на съездах работников автогенной промышленности в 1929—1932 гг. и в печати интенсифицировало процесс внедрения электросварки в производство металлических конструкций.

В этот печальный период были установлены основные преимущества сварных конструкций по сравнению с клепаными. Применение сварки позволяло получить значительную (10—25%) экономию металла за счет устранения ослабления элементов конструкций отверстиями и более рациональных форм их сварных узлов и соединений. Достигалось также значительное упрощение и ускорение производства работ, так как отпадала необходимость во многих

мелких вспомогательных деталях, упрощалась разметка, исключалась операция пробивки и рассверловки отверстий. Сокращались расходы на технологическое оборудование и значительно повышалась степень использования производственной площади цехов по сравнению с клепкой. Сварочный процесс, несмотря на присущие ему недостатки, оказался гигиеничнее клепки. Он избавил рабочих от заболевания глухотой.

Несмотря на относительно невысокие механические свойства металла шва в соединениях, выполнявшихся в то время электродами с меловым покрытием, конструкции, работавшие под статическими нагрузками, почти не имели разрушений. Сварные конструкции в те годы изготавливали из стали марок Ст. 2 и Ст. 3. При их расчете на прочность допускались напряжения: в основном металле 120—140 МПа, в сварных швах 72 МПа при сжатии, 48 МПа при растяжении, 38 МПа при срезе. Нередко для сварных швов принимались и более высокие допускаемые напряжения [11, 39].

В 30-е годы зародились и сформировались основные научно-исследовательские центры пашей страны по сварным металлоконструкциям; полное развитие они получили после окончания Великой Отечественной войны. Научные исследования по данному направлению сосредоточились в Институте инженерных исследовании Научно-технического комитета (НТК) Народного комиссариата путой сообщения (НКПС) (Г. А. Николаев), впоследствии преобразованном в Центральный институт строительства НКПС (ЦИС) (Г. А. Николаев, И. И. Моисеев, В. И. Возняк, П. В. Мальцев и др.) [9, 12]; в Центральном научно-исследовательском институте промышленных сооружений(ЦНИПС) (Б. Н. Дучинский, Б. Г. Абрикосов и др.), в Сварочном комбинате Оргаметалла (П. Н. Левин, С. 3. Штерлипг), преобразованном в отдел сварки Центрального научно-исследовательского института технологии машиностроения (Е.М. Кузмак, К. В. Любавскпй, Г. А. Николаеви др.), в Ленинградском политехническом институте (Н. О. Окерблом и др.)и в Институте электросварки АН УССР(Е. О. Патон, Б. Н. Горбунов, В. В. Шеверницкий, А. В. Дятлов, Н. И. Козловский и др.).

Screenshot_76

Работоспособность сварных конструкций

В начале 30-х годов в большинстве исследовательских центров и заводских лабораторий изучали преимущественно механические свойства сварных соединений, свариваемых из низкоуглеродистых сталей, как правило, с ионизирующими покрытиями электродов. Прочностные свойства металла сварных соединений характеризовались удовлетворительным значением предела прочности— 320—400 МПа. Пластические свойства металла шва в сварных соединениях оказывались невысокими углы загиба при разрушении редко превышали 30—35°, а ударная вязкость металла сварных швов при низких и высоких температурах не превышала100 кДж/м2. Ряд экспериментов устанавливал влияние низкой температуры сварки на механические свойства сварных соединений [39]. В эти же годы было обращено внимание на большое значение ударной вязкости металла шва, и исследователи приступили изысканию путей ее повышения [8].

В исследованиях тех лет обстоятельно интересовались механическими свойствами металла шва в соединениях, выполнявшихся газовой сваркой. Сопоставление механических свойств сварных соединений, выполненных дуговой и газовой сваркой, в то время было не в пользу дуговой сварки. Однако неоспоримые экономические преимущества, обусловленные простотой процесса сварочными деформациями в сравнении с газовой сваркой, способствовали быстрому расширению области применения дуговой сварки. Исследования в области контактной сварки ограничивались преимущественно изучением прочности соединений арматуры железобетона и конструкции, создаваемых в автомобиле- и тракторостроении. Контактные машины были маломощными и однообразными по типажу. В рассматриваемые годы актуальными были задачи, связанные с восстановлением и повышением работоспособности клепаных металлических конструкций. В связи с этим исследователи уделяли большое внимание изучению работы комбинированных клепан о-сварных соединений применительно к узлам мостовых ферм, продольным и поперечным балкам проезжей части и прикреплениями связей. В Институте электросварки АН УССР Е. О. Патоном, В. В. Шеверницким [9, 31] и ЦИС НКПС установлены положения о том, что где разрушающее усилие в комбинированном соединении; — разрушающее усилие в соединении с заклепками; 8е — в соединении со

сварными швами. Применительно к этой задаче изучались свойства «сварочной стали», выплавляемой в пудлин-говых печах и применявшейся в старых мостах. Из-за недостаточной пластичности этой стали и расслаивания нередко имели место хрупкие разрушения

[14, 32]. Недостаток пластичности стали отрицательно проявлялся при усилении сваркой одного из железнодорожных мостов на Горьковской линии. Несмотря па экономическую эффективность, усиление сваркой старых мостов не получило широкого распространения.

В начале 30-х годов в СССР проведены теоретические разработки по распределению напряжений в сварных соединениях под статической нагрузкой. В ЦИС НКПС теоретическим путем задача распределения напряжений в лобовых швах с треугольными очертаниями [9]. Трудами ученых Дальневосточного политехнического института [5] дан анализ напряжений во фланговых и комбинированных швах также методом теории упругости. Попытка уточнения расчетных методов применением положений сопротивления материалов сделана Л. М. Шершенером [42] и А. П. Филипповым [41]. Расширение области применения к, сварки обусловило изучение распределения напряжений в поясных швах балок, работающих под сосредоточенной силой и в накладках, перекрывающих & стыки балок. Эти исследования показали наличие в сварных соединениях концентраторов напряжений значительной величины. Последующими работами доказана их безопасность при пластичесних условиях работы (Г. А. Николаев). Несколько позднее С. А. Данилов к разработал методы определения напряжений в сварных соединениях разного к вида при работе в области пластических деформаций. Вследствие их сложности и затруднительности экспериментального подтверждения они но получили применения в практике. Распределение напряжений в швах изучали с применением методов фотоупругости (Прокофьева-Михайловская и др.). Однако возможности этого метода, имевшиеся в то время, не позволяли получить существенных для практики результатов. Рядом исследователей изучалось влияние па прочность сварных соединений с фланговыми швами длины и величины катода швов [6, 34], а также непроваров в швах (Б. Н. Дучипский). В проведенном исследовании установлено благотворное влияние пластических деформаций па выравнивание распределения напряжений за пре- делами текучести металла. Был проведон ряд экспериментов по изучению прочности соединений, перекрытых с накладками с лобовыми и фланговыми  швами [37, 14]. Указанные эксперименты показали целесообразность комбинированных швов по сравнению с фланговыми. В ИЭС им. Е. О. Патона проведен широкий комплекс исследований прочности элементов сварных конструкций: сварных балок из трех листов [22]; стыков сварных балок [26]; рациональных систем стержней из двух уголков [30]; прикреплений продольных балок к поперечным [24]; различных типов ферм с целью определения наиболее экономичных [23]; испытания сварных широкополых балок (ЦНИПС); устойчивости колонн П-образного сечения, прикреплений балок к стойкам [11]. Указанные испытания подтвердили рациональность сварных соединений.

Институт электросварки, ЦНИПС, ЦИС НКПС организовали обширный цикл испытаний сварных объектов. Опытным путем определялись напряжения, прогибы под нагрузкой, а также остаточные напряжения. Отдельные объекты доводились до полного разрушения с целью изучения действительной работы сварных конструкций и сопоставления их с клепаными по прочности, жесткости и коэффициентам запаса. Фермы со сварными узлами имели прогибы на 20—46% меньше клепаных. Были испытаны перекрытия из решетчатых балок (Институт электросварки,

Е. О. Патон и В. В. Шеверницкий [35]), исследованы на прочность сварная цистерна (ЦИС НКПС, Н. И. Максимов), 25-метровый пассажирский вагон [39], резервуары гидропневматического водоснабжения [39], производилось также опытное строительство ряда конструкций на заводе.

Все испытания указанных элементов конструкций при статических нагружениях не изменно подтверждали достаточно хорошую работу сварных соединений. Часто конструкции разрушались в результате потери общей или местной устойчивости элементов (стойки), при скручивании (балки), в результате образования больших пластических деформаций (балки, фермы), при которых искажались формы изделий, что делало невозможным их дальнейшую эксплуатацию. Все это вселяло уверенность в правильности принятого решения о замене всех клепаных конструкций, работающих при статических нагрузках, сварными.

Проводилось специальное изучение пластических деформаций в сварных конструкциях [ 1 ], разрабатывались рациональные методы усиления конструкций промышленных зданий, работающих под статической нагрузкой (В. В. Нагорный), проводились испытания сварных ферм (Л. Г. Молчанова).

В 30-х годах выполнен комплекс исследований по изучению остаточных сварочных напряжений. Выявлены основные особенности взаимодействия остаточных напряжений с напряжениями от внешних нагрузок и влияние их на несущую способность конструкций. В Институте электросварки обобщены зарубежные работы по сварочным напряжениям [7] и проведен большой комплекс экспериментов по определению собственных напряжений и их влияния на прочность (Е. О. Па- топ, Б. Н. Горбунов, Д. И. Бернштейн (38]). В результате этих исследований показана ненужность операций термической обработки сварных конструкций, в частности мостовых. Экспериментальные исследования по определению остаточных папряжений балок проводились Л. А. Гликманом и Д. И. Грековым [4]. В работах показана очень большая величина остаточных напряжений, возникающих в сварных швах балок из низкоуглеродистой стали.

Н. С. Лейкин [10] предвосхитил работы Бюлера и Лемана (Германия), рассмотрев процессы образования температурных и остаточных напряжений при осесимметричном нагреве плит с Учетом упругих и пластических деформаций. Значительный интерес представляют результаты многолетних исследований В. П. Вологдина по изучению остаточных деформаций судовых конструкций, которые он обобщил в монографии [2].

Исследования по определению напряженных состояний и деформаций при наплавке валиков на кромки пластин проведены в Ленинградском политехническом институте Н. О. Окербломом. В ЦНИИТМАШ Г. А. Николаевым [15] во второй половине 30-х годов проведены исследования деформаций при сварке элементов конструкций, разработан метод определения остаточных деформаций с помощью «усадочных усилий» в зонах пластичности с учетом технологических процессов и влияния отпуска. Изучены также остаточные напряжения, возникающие при сварке труб (ЦНИИТМАШ) [13]. Все эти исследования подтвердили, что при пластических формах разрушений остаточные напряжения, достигающие от, не снижают несущей способности сварных конструкций.

Одновременно с изучением сварочных напряжений многими исследователями экспериментально изучались остаточные деформации, вызываемые нагревом при сварке конструкций. Эти работы позволили классифицировать сварочные деформации в стержневых и листовых конструкциях и наметить пути их определения приближенными расчетными методами [18, 20]. Коробление тонколистовых конструкций при контактной точечной сварке изучалось Н. Н. Рыкалиным и др. [15].

В этот же период исследования сварочных напряжений и деформаций получили широкое развитие за рубежом. Экспериментально изучали работоспособность и деформативность простейших типов соединений и элементов сварных конструкций. Работу комбинированных клепано-сварных соединений изучали Фрейлих, Бирет, Кайзер (Германия); распределение напряжений в швах — Солякьян, Хоппе, температурные напряжения и деформации — Лотмап, Мализиус, Мис (Германия). Были рекомендованы способы расчета сварных соединений Дюстеном (Бельгия), Мак-Кибеном (СГОА), Стефаном Бриля (Польша), Гильбертом, Фишем, Коммерелем (Германия) и т. д. Указанные методы расчета опубликованы несколько позднее, нежели в СССР. Большое количество работ но вопросам прочности сварных соединений и образования в них остаточных напряжений и деформации проведено в США [14, Исследования в области сварных металлоконструкций проводились параллельно с изучением теории сварочных процессов, а также различных видов подготовки к сварке изделий и применения различных приемов и режимов наложения сварных швов. Все исследования сварных конструкций проводились с учетом технологического процесса. В свою очередь, достоинства технологического процесса изготовления конструкций проверялись экспериментом на работоспособность сварных соединений.

Отличительной чертой развития сварки в СССР в 30-е годы явилось её смелое внедрение в народное хозяйство. Советские специалисты впервые в мировой практике отказались при строительстве гигантов индустрии от клепаных конструкций. Сварными изготовлялись стропильные фермы, колонны, резервуары, мачты, трубопроводы на строительстве Уралмашзавода, Дпепро- строя, Азовстали, Запорожстали, Магнитогорского и Кузнецкого металлургических комбинатов, Новокраматорского завода и многих других. На Азовстали с помощью сварки были изготовлены исключительные по своему весу и габаритам колонны тяжелых металлургических цехов, не имевшие себе равных в мировой практике. На Кузнецком металлургическом комбинате сваривали колонны длиной 25 м в форме сварных двутавров, стропильные фермы пролетом 24,8 м, рабочие площадки с применением сварных балок пролетом 13,6 м. По сравнению с клепаными конструкциями экономия металла составляла 15% [39]. На строительстве Днепрогэса им. В. И. Ленина

сварными изготовляли конструкции щитов затворов, мачт лилий передачи высотой до 15 м. С 1934 г. «Союз-стальмост» начал серийный выпуск сварных балок пролетами 5—15 м и весом 2,5—7,5 т. В тот период стыки перекрывали прямоугольными п ромбическими накладками [39], ненужность которых впоследствии была доказана многочисленными экспериментами.

В резолюции XVII конференции ВКП(б), состоявшейся в январе—феврале 1932 г., специально отмечена необходимость замены клепаных конструкций сварными с целью экономии металла *.

В тот период применение сварки в металлоконструкциях за рубежом, хотя п началось несколько раньше, развивалось медленнее, нежели у нас. Развитие сварки сдерживалось наличием цехов для производства клепки, переоборудование которых было неэкономично. В США сварка развивалась преимущественно в результате стремления электротехнических фирм найти сбыт своему оборудованию. Строились металлические каркасы зданий, соединения элементов делались комбинированными с применением сварных швов и болтов; процент наплавленного металла был очень низок. Но уже в начале 30-х годов были построены здания высотой до 20 этажей в Нью-Йорке, Техасе, Бостоне со сварными металлоконструкциями. В Бельгии сваривали антенные мачты высотой 85 м, перекрытия зданий в Брюсселе пролетом 40 м бескаркасной системы. Крупные конструкции сварены в Лейпциге, Аахене и т. д. (Германия).

В 1933—1934 гг. Гинстальмост (С. А. Ильясович и др.) проводил изыскания форм конструкций, соответствующих требованиям сварочного процесса. В частности, при проектирова- типовых мартеновских цехов изыскивалось рациональное оформление сварных элементов и их узлов, обеспечивающее минимальное количество наплавленного металла в швах, разрабатывались способы уменьшения остаточных деформаций. Отыскание рациональных форм позволило сократить вес металлоконструкций, упростить процессы изготовления, в том числе сборку.

В те годы было мало специалистов по проектированию сварных конструкций. Поэтому большинство конструкций изготовляли по проектам, предназначенным для клепки. С начала 30-х годов в проектных организациях и на строительных площадках начали создавать специализированные проектные группы, предложившие новое конструктивное оформление и новые способы сборки.

Большое значение имел перевод на сварку листовых конструкций: емкостей, трубопроводов, цистерн, башен и т.п. Еще в 1934г. в Жданове сооружен сварной резервуар емкостью 6000 м3 : ври высоких расчетных напряжениях: 100 МПа при сжатии, 90 МПа при растяжении и 72 МПа при срезе. Крыша поддерживалась центральной и кольцевыми колоннами. В днище было предусмотрено окаймляющее сегментное кольцо. Корпус резервуара с днищем соединен внутренним кольцевым угол- ком. От указанных типов конструкций на основе экспериментов впоследствии отказались. Все швы корпуса сваривались встык. Сварными изготовляли также гидропневматические аккумуляторы системы А. А. Рожновского для водоснабжения на железнодорожном транспорте (ЦИС НКПС, В. И. Возняк, А. А. Ерохин). На основе проведенных испытаний были изготовлены серии аккумуляторов емкостью в десятки и сотни кубических метров.

Перевод с клепки на сварку емкое- те* ярко подчеркивал преимущества сварных соединений. Оболочковые конструкции испытывают растягивающий из напряжения, поэтому отсутствие в них ослаблений заклепочными отверстиями позволяло получить значительную экономию металла при сварке до 25% и более.

Рис. 6.1. Сварной резервуар завода им, Ильича, изготовленный в 1934 г.

Кроме того, обеспечивалась плотность соединений. Во время испытаний в ЦНИИТМАШ в середине 30-х годов баков диаметром 1500 мм до разрушения при образовании в конструкциях пластических деформаций была установлена течь клепаных швов; сварные баки разрушались по сварным соединениям. После 1945 г. работы

В. И. Кандеева и Е. Л. Котляра во ВНИИстройнефть способствовали быстрому переводу постройки резервуаров с клепки па сварку. Замена клепаных нахлесточных соединений в резервуарах сварными стыковыми способствовала выравниванию жесткостей по высоте корпусов, устраняла концентрацию напряжений и повышала работоспособность объектов. Эксперименты, проведенные в СССР, подтвердили ненужность постановки на стыковых швах накладок Хэпа, применявшихся в тот период в зарубежной практике. Эти накладки, утяжелявшие изделия, не только не улучшали, но напротив, ухудшали условия распределения напряжений в стыках, например в конструкции резервуара, представленного на рис. 6.1.

Описанные выше преимущества применения сварки в резервуарах в полной мере относятся к конструкциям трубопроводов. Их перевод с клепки на сварку не вызывал никаких сомнений и начал осуществляться с начала 30-х годов. Безусловно целесообразным было применение сварки при прокладке трубопроводов всех видов.

Большая сеть газопроводов диаметром свыше 3 м при толщине стенок 12 мм была сварена со стыковыми соединениями на Магнитогорском металлургическом заводе. Для повышения их жесткости с наружной стороны трубы приваривали кольца из уголкового или швеллерного профиля. По длине устанавливали сварные дисковые компенсаторы, которые хорошо оправдывали себя. На том же заводе для второй доменной печи изготовлены скруберы диаметром 5,5 м из листов, сваренных встык, с Х-образной подготовкой кромок.

Еще до 1935 г. Всесоюзным автогенным трестом сварены три нефтепровода: Грозный — Туапсе; Баку — Батуми; Армавир — Никитовна. Всего сварено около 169 ООО стыков. Для труб применяли не только низкоуглеродистую, но и углеродистую сталь. Например, для трубопровода Армавир — Никитовка применена сталь с пределом прочности 660 МПа, пределом текучести 410 МПа при величине рабочего напряжения 145 МПа. На строительстве трубопроводов применяли главным образом ручную дуговую, а также газовую сварку. Энтузиасты-стахановцы выполняли сварку не только летом, но и зимой электродами с меловыми покрытиями и достигали

вполне удовлетворительного качества сварных швов [39].

Производство еще более ответственных сварных конструкций осваивалось в эти годы и в тяжелом машиностроении. Краматорские заводы изготовляли сварные тяжелые металлургические краны, большегрузные транспортеры для слитков, тележки для изложниц, прессы и т. д. Одновременно с этим сварка начала применяться в котлостроении. Целесообразность сварных соединений в котлах была очевидной. В конце 30-х годов Котлонадзор не только разрешал сварку котлов, но и стал препятствовать применению клепки вместо сварки.

С 1932 г. сварные котлы начал изготовлять завод «Парострой» в Москве (Ф. С. Резниченко и др.). В 1932 г. был изготовлен один опытный вертикальный котел, а в 1934 г.—131. Сваривали также горизонтальные котлы электродами ЛИМ. Коэффициент прочности шва принимался равным 1. Экономия в стоимости от применения сварки вертикальных котлов составляла 10,8%, горизонтальных— 5,7%. Качество швов проверялось рентгеновскими лучами, плотность — промазыванием керосином.

Сварной котел с рабочим давлением 42 атм из стали Ст. 2 диаметром 1200 мм изготовлен па заводе им. В. И. Ленина в Ленинграде (П. К. Пластинин и др.) с применением электродов ЛИМ. Временное сопротивление металла шва достигало значения этого показателя У основного металла, угол загиба образцов составлял 180°. Сварными изготовляли также прямоточные котлы системы Л. К. Рамзина на ТЭЦ в Москве. Стыки труб выполнялись контактной стыковой и газовой сваркой [39].

Одновременно с развитием сварки в котлостроении сварные соединения начали применять в металлических конструкциях химической аппаратуры. В тот период проектировщики рекомендовали в первую очередь сваривать открытую химическую аппаратуру без внутреннего давления и закрытую, работающую до давления в 1 атм при нормальной температуре, но допускали возможность в опытном порядке применения сварки при изготовлении закрытых аппаратов, работающих при температуре до 500° С при высоком внутреннем давлении, а также подверженных действию коррозии. Был сварен ряд ответственных конструкций химической аппаратуры, например, вакуумная колонна высотой [ 21,75 м, перерабатывающая концентрированными мазут в смазочные масла на I заводе им. П. А. Джапаридзе, при внутреннем диаметре 5400 мм, толщине стен [ 12 мм, вакууме 160—210 гПа и наивысшей температуре 380° С с цельносварным корпусом и стыковыми соединениями при Х-образной подготовке кромок без накладок. На заводе «Большевик» (г. Киев) был изготовлен полимеризатор диаметром 1297 мм, кругов швы которого сваривали автоматами системы Института электросварки : АН УССР [39].

Параллельно с разработкой и созданием конструкций, работающих под статическими нагрузками, в которых замена клепки сваркой не вызывала опасений, ряд научных организаций проводил исследования работы сварных соединений и объектов под переменны- ин и ударными воздействиями. Работа сварных соединений в этих условиях вызывала пристальное внимание и беспокойство. Вопросами применения сварки в конструкциях под динамическими нагрузками в первую очередь начали заниматься организации, работавшие до этого по исследованию железнодорожных мостов: Институт электросварки АН УССР, возглавляемый Е. О. Пато- ао«; Институт инженерных исследований НКПС, позднее преобразованный в ЧИС, в котором вопросы применения сварки были подняты Н. С. Стрелецким.

Работоспособность под динамической Сгрузкой исследовали разными путями: изучали ударную вязкость образцов с Учетом температуры испытаний, про- водили испытания под переменными нагрузками стандартных образцов на

усталостных машинах. Эти опыты проводились многочисленными организациями, отечественными и зарубежными. Однако особый интерес представляли испытания под динамическими нагрузками разных типов сварных соединений, целых изделий п их моделей, а также натурных объектов. В ЦИС НКПС производили испытания сварных соединений различных типов, встроенных в конструкцию сварных ферм пролетом 12 м [12], под знакопеременными нагрузками вибрационной машины. После восстановления поврежденных соединений фермы были установлены для работы в эксплуатационных условиях под нагрузкой маневровых составов.

Большие экспериментальные работы по сопоставлению работоспособности сварных и клепаных ферм выполнены Е. О. Патоном и Б. Н. Горбуновым [25]. При испытаниях клепаных и сварных ферм 12 м расшатывание заклепок проявилось после 30 тыс. нагружений, разрушение сварных и клепаных ферм — после 230—250 тыс.

На Ленинградском вагоностроительном заводе им. А. Н. Егорова, а позднее па заводе «Красный Профинтерп» в Бежице испытывали клепаные и сварные рамы пассажирских, товарных нормальных и большегрузных вагонов [9]. Все испытания показали лучшую сопротивляемость переменным нагрузкам сварных конструкций по сравнению с клепаными. В клепаных рамах после двухчасовых испытаний 190 заклепок из 700 расшатались, в сварных — разрушения отсутствовали. В ЦНИИТМАШ во второй половине 30-х годов проводились опытные стендовые испытания рам тепловозов (Г. А. Николаев, В. П. Николаев и др.), давшие вполне положительные результаты.

Комплекс работ по опытному строительству мостов выполнен в начале 30-х годов ЦИС НКПС. Один из мостов был пешеходный из рельсов, второй — под железную дорогу, сваренный из двутавровых балок. Этот мост был уставов-

лен на эксплуатируемой железнодорожной линии. Повреждении во время эксплуатации но было.

Во второй половине 30-х годов большое количество экспериментальных исследований па натурных объектах по анализу образования трещин в вагонных конструкциях в процессе их эксплуатации провели Институт электросварки АН УССР (Е. О. Патон н Б. 11. Горбунов) п МВТУ им. Н. Э. Баумана (П. Н. Рыкалин и др.). Были раскрыты некоторые недостатки как в проектировании, так н в технологическом процессе. В частности, показано, что повышенно жесткости цистерн установкой диафрагм было источником образования острых концентраторов напряжении. После исправления дефектов конструкции достигнуто повышение работоспособности сварных конструкций во время эксплуатации. Ряд испытаний сварных и клепаных рам тракторных сеялок и зерновых комбайнов показал вполне удовлетворительное качество сварных конструкций [27, 29].

Большое значение для судостроения имели исследования сварного буксира в 150 л.с., фундаментов вспомогательных механизмов для траулеров Союзрыбы, буксирного парохода (Институт электросварки АН УССР 128]).

Изучение сопротивляемости па удар производилось Е. О. Патоном и другими над сварными и клепаными балками [21], а также ЦИС НКПС над вагонными конструкциями, выполненными дуговой и газовой сваркой. В ЦНИИПС (10. А. Нилендер, С. Г. Тахтамышев) было установлено, что удар в результате резкого изменения сил трения на опорах щитов плотины Днепрогэс им. В. И. Ленина был причиной образования трещин в сварных соединениях.

Призыв к применению сварных конструкций, работающих под действием динамических нагрузок, в особенности мостов, имел солидное основание. На базе проведенных экспериментов и конструктивных разработок были выпущены многочисленные печатные труды [9, 12, 33, 36].

Таким образом, ареной, где решался вопрос о степени безопасности применения сварки в конструкциях, испытывающих динамические нагрузки, были организации, связанные с мостостроением. Именно в них велись наиболее горячие дискуссии защитников развития сварки и наиболее консервативных специалистов — сторонников клепки. Применение сварки в мостостроении означало открытие широкой дороги сварке во всех конструкциях.

Большой комплекс исследований усталостной прочности, проведенный в СССР, Германии (Бернгардт, Бирет, Граф), США (Мур, Лобо, Дженингс) и других странах, подвел надежный фундамент для перехода уже в 30-х годах па сварку в машиностроении и судовых конструкциях [11, 14]. Тогда было установлено, что основной причиной, снижающей усталостную прочность, являются макроконцентраторы сварных соединений; что наиболее хорошо сопротивляются переменным нагрузкам соединения встык, а не с накладками, как это полагали металлокон- структуры, малознакомые со сварочным процессом; что остаточные напряжения далеко не всегда опасны для прочности; что термическая обработка сварных объектов, на которой часто настаивали представители старых школ, является в подавляющем большинстве случаев технически ненужной и экономически нерациональной операцией. Внедрение сварки в мостостроении открывало путь ее применению в машиностроении, автостроении, судостроении, вагоностроении и других отраслях промышленности.

Первый крупный опытный мост пролетом 45 м под железную дорогу с ездой понизу изготовлен па заводе им. И. В. Бабушкина в Днепропетровске (В. В. Дьяченко) по проекту ЦИС НКПС в 1932-1933 гг. Элементы главных ферм сконструированы из свар’ пых швеллеров (нижние пояса) и 11-

образных профилей (верхние пояса), раскосы и стойки — из прокатных швеллеров, узлы — при помощи вставок и надставок. В середине 30-х годов по проекту Мостового бюро НКПС изготовлены три пролетных строения мостов аналогичной системы па основе применявшихся ранее методов проектирования. Узлы сконструированы с накладкой. В эксплуатации эти пролетные строения имели трещины, результаты оказались хуже, нежели у первого пролетного строения. Важным достижением в это время явилось сооружение в Советском Союзе -нескольких сварных большепролетных мостов. В 1935 г. сдан в эксплуатацию сварной железнодорожный мост пролетом 45 м, самый большой в то время в мире, изготовленный по проекту Г. А. Николаева. Основные несущие элементы главных ферм были изготовлены из листов толщиной от 10 до 20 мм, а также пз прокатных профилей. В 1938 г. закончилось строительство сварного городского моста им. лейтенанта О. 10. Шмидта в Ленинграде через Неву по проекту Г. П. Передерия. По характеру конструктивного оформления, методу выполнения и габаритным размерам это сооружение явилось одним из выдающихся не только в советском, но и мировом мостостроении. Мост эксплуатируется до настоящего времени. В период с 1930 по 1940 г. во всем мире построено несколько сот сварных мостов, из которых большая часть балочной системы, в том числе: железнодорожный мост через водопад Чикопэ пролетом 42 м (США) — фермы

сварены из широкополочных двутавров; автодорожный мост пролетом 27 м У Ловича (Польша); более 15 мостов с безраскосными фермами через канал

Альберта (Бельгия), автодорожный «ост пролетом 49,2 м в Пильзене (Чехословаки я) и т. д. [12].НКПС в период 1930—1940 гг. несколько раз возвращался к вопросу изготовления сварных железнодорожных мостов, которые возводились с большой осторожностью и рассматривались как опытные. Нередко мосты изготовлялись с применением заводской сварки и монтажной клепки. Действительно, были причины, тормозившие применение сварки в мостах, особенно железнодорожных. Последние работают при интенсивных динамических нагрузках и высоких напряжениях, близких к допускаемым, нередко при низких температурах. Их элементы часто выполняют из металла большой толщины п соединяют на монтаже в трудных условиях. Это и принуждало применять клепаные монтажные соединения. В пастоящее время сварка применяется в пролетных строениях мостов вовсем мире. Дискуссия по применению сварки в мостостроении закончилась постройкой крупнейшего сварного моста им. Е. О. Патона через Днепр в Киеве после окончания Великой Отечественной войны. Параллельно с внедрением

сварки в мостостроение ее начали применять в разных областях машиностроения.

В подъемно-транспортом машиностроении сварка применялась при замене

отливок в конструкциях транспортеров, элеваторов, подъемников, эскалаторов, в корпусах редукторов, шестернях, шкивах. На заводах им. С. М. Кирова в Ленинграде и «Подъемник» в

Москве сварными изготовлялись крановые тележки, а затем и краповые мосты.

В 1933 г. завод «Подъемник») выпустил 200 кранов грузоподъемностью 5, 10, 15 т с пролетами 10—30 м всех режимов работы с применением в элементах уголков и сварных тавров. Тот же завод начал выпускать с 30-х годов грейферы; в 1934 г. их было выпущено 29 штук весом от 1,8 до 2,5 т. Сварными выпускали также боковины эскалаторов для метрополитена, каркасы ступенек с приварными втулками. Заслуживает внимания выпуск заводом им. С. М. Ки-