Електрозварювання в суднобудуванні

Нагадаємо еволюцію способів з'єднання металевих деталей. Спочатку їх пов'язували між собою, в VIII в. до н. е. з'явилася і зварювання, розділилася згодом на ливарну і ковальську. Приблизно в V ст. до н. е. почали застосовувати клепку, яка існує і зараз. У суднобудуванні клепка почала застосовуватися з 80-х років XVIII ст. З метою збільшення міцності з'єднань окремі деталі корпуса судна в першій третині XX ст. кріпилися шістьма рядами заклепок. У тих же цілях була впроваджена пневматична та гідравлічна клепки, але подальші можливості збільшення міцності клепаних з'єднань були повністю вичерпані.

Ще раз підкреслимо, що відносна фортеця заклепувального з'єднання, що має отвір для заклепок, не може перевищувати 80%; в звичайних суднових клепаних швах вона не вище 65%.

В результаті розвитку електротехніки був створений новий спосіб нероз'ємного з'єднання металів - електричне зварювання, вперше застосована в 1867 році американець Томсоном. Розроблений ним метод зварювання металів зараз називається контактним. У 1881 р а не в 1882 р як вважалося раніше, російським винахідником Н. Н. Бенардосом був запропонований новий спосіб електричного зварювання - електричною дугою.

Правда, при цьому способі, названому їм «Електрогефест», використовувалися вугільні електроди, а честь винаходу металлоелектродной зварювання електричною дугою (1886 г.) належить російському електротехніку Н. Г. Славянову. В останньому випадку металевий електрод служив як для підтримки горіння електричної дуги, так і для отримання з нього розплавленого металу, необхідного для утворення шва. Свій винахід Славянов назвав «електричної відливанням металів».

Цей вид зварювання, званий тепер електродугової зварюванням, з існуючих зараз більше 60 тільки основних способів зварювання набув найбільшого поширення в суднобудуванні, де вона має найвищу ефективність.

Принципово новий процес нероз'ємного з'єднання металів, при якому зварювані частини нагріваються і розплавляються дуговим розрядом, призвів до повного перетворення технології суднобудування, її вдосконалення і прискореного розвитку. Цей метод увійшов у вжиток після розробки в 1902 р шведом Оскаром Кьyoллбергом електродів з покриттям, які дозволяють формувати шов в автоматично захищених від атмосфери умовах, а також сповільнювати його охолодження.

Електрозварювання завоювала широку популярність після ремонту американцями підірваних своїми командами німецьких судів, затриманих в Америці під час першої світової війни. Менш ніж через півроку за допомогою електрозварювання всі ці судна були відремонтовані і введені в експлуатацію.

Хроніка перших дослідів по застосуванню електрозварювання для побудови корпусів суден наступна: 1915 р.- робочий катер довжиною 12,8 м (США), в якому клепаним було тільки кріплення обшивки до форштевню і кіля; 1917 р.- баржа довжиною 38,2 м (Англія); 1920 р.- портове судно «САФ № 4» довжиною 20 м (Франція).

Цей теплохід експлуатувався як каботажне судно і, випробувавши всі труднощі морської роботи, заслужив репутацію «непотоплюваного». При цьому зварні шви, навіть в зовнішній обшивці (вм'ята листи її не замінює, а виправляти), показали велику міцність і виняткову водонепроникність. Згодом плаває під іменами «Каріа», «Шіен» і «Кедрос» судно затонуло після переходу через Атлантику у Тихоокеанського узбережжя Мексики в результаті зіткнення з пароплавом.

У військовому кораблебудуванні електрозварювання, як і століттям раніше залізо, визнання отримала трохи пізніше. Першими США побудували в 1927 р корабель Берегової охорони «Нортленд». У 1929-1930 рр. з частковим застосуванням зварювання створені два американських крейсера типу «Солт Лейк Сіті» водотоннажністю 9,1 тис. т, а в 1933 р у флоті США з'являється суцільнозварна підводний човен «Кашалот» водотоннажністю 1,6 тис. т. У тому ж році вступив в лад згадуваний вище німецький «кишеньковий» лінкор «Дойчланд», корпус якого був суцільнозварним.

Електрозварювання в суднобудуванні

Носова край суцільнозварного атомохода «Росія» (1985р.)

У суднобудуванні з самого його зародження до наших днів конструктори і проектувальники прагнуть зменшити масу корпусу судів. Вирішальну роль в цьому зіграла, звичайно, електрозварювання. Завдяки її застосуванню маса корпусів суден зменшилася на 15-20%, а в окремих випадках і на 30%. Крім того, зменшилися і терміни будівництва суден. Неперевершений рекорд був поставлений під час другої світової війни при серійному будівництві американських суховантажних суден типу «Ліберті» дедвейтом 10,7 тис. Т і довжиною 130,6 м. Так, на будівництво,

випробування і здачу (від моменту закладки кіля до виходу в море) одного з таких судів - «Роберта Е. Перрі» - пішло всього шість діб!

У великотоннажному суднобудуванні зварювання не відразу витіснила клепку: тільки в кінці 1960-х рр. суднобудівники відмовилися від клепки так званих бар'єрних швів - вузлів з'єднання ширстрека з палубним стрингером. Ймовірно, останнім зі сталевих суцільноклепані судів був побудований в Англії в 1959 р корабель охорони рибних промислів «Норна» тоннажем 580 рег. т.

Про найбільшому з судів клепаной конструкції - лайнері «куіі Елізабет» - говорилося на самому початку книги. Цей лайнер більш ніж в 8 разів поступається за водотоннажністю зварному рекордсмену - танкеру «Сіуайз Джаент». Серед бойових кораблів ця різниця не така велика. Зварений гігант авіаносець «Карл Вин-сон» всього на третину важче японських лінкорів типу «Ямато» водотоннажністю 72,8 тис. Т, побудованих в 1941-1942 рр. з використанням клепки в значному обсязі (на кожен корабель було витрачено понад 6 млн. заклепок). Ця величина, ймовірно, і була рекордною для бойових кораблів.

Найстаршим суцільнозварним судном є побудований в 1921 р в Швеції паровий буксир «КМВ I» (колишній «ЕСАБГУ»). Він все ще експлуатується в порту Мальме.

Електрозварювання в суднобудуванні

Борт лайнера «Куїн Мері» - другого за величиною після «Куїн Елізабет» клепаного судна (1936р.)

Після того як була освоєна електрозварювання суднобудівних сталей, в тому числі високоміцних будь-яких товщин, створені гребний гвинт і парова турбіна, на шляху створення суднобудівниками найбільших, гігантських, колосальних кораблів вже не залишилося ніяких технічних перешкод. Потрібні були лише стимули економічного, престижного і політичного характеру, а також відповідні будівельного місця (великі стапелі або сухі будівельні доки з потужним підйомно-транспортним устаткуванням). Як буде розказано нижче, ні ті, ні інші не змусили себе чекати надто довго.

Всі найбільші сучасні кораблі побудовані в сухих доках, а з похилих стапелів спущено, наприклад, танкери типу «Івана Колокотроніс» (пр. «Європа») водотоннажністю 444 тис. Т і довжиною 370,2 м (1975- 1976 р. ФРН). Ці танкери є власниками «світового рекорду» за найбільшою спусковий масі - 57 тис. Т, що на 17 тис. Т перевищує рекорд бойових кораблів американського лінкора, «Міссурі» типу «Айова», що зійшов зі стапелів верфі «Нью-Йорк Нейві Ярд» в 1944 р