История профессии
Сварщик — профессия ответственная, почти виртуозная, от качества работы которой зависит многое — долговечность и устойчивость строительных конструкций, работа и срок службы различной техники. У профессии сварщика солидные исторические корни. Ковка и сварка металла – древнее ремесло. Более 2,5 тысяч лет назад люди уже плавили и соединяли металлы. Прообразом сварщика был кузнец. Простейшие приемы сварки были известны в 7-8-м тыс. до н.э. При изготовлении изделий из бронзы, свинца, серебра или золота применялась так называемая литейная сварка: отдельные детали укладывали в приготовленную земляную форму, нагревали и места соединений заливали заранее приготовленным расплавленным металлом. Детали из железа сваривали, нагревая их в горне, при этом места соединения проковывали; поэтому такая сварка получила название горновой ,или кузнечной.
Высокого мастерства достигли кузнецы-сварщики в изготовлении орудий труда и оружия во времена средневековья при помощи кузнечной сварки, полагаясь на опыт и интуицию, они изготовляли металл с чередующимися в определенной последовательности слоями твердой стали и мягкого железа. Многочисленные лезвия плугов и мечей были самозатачивающимися. В 18 веке возникло машинное производство. Резко возросла потребность в металлах, металлических сооружениях, средствах транспорта, механизмах, паровых машинах. Понадобились и новые, более производительные, уникальные способы соединения и ремонта металлических изделий.
В конце 18 века итальянский физик А. Вольта создал длительно работающий источник электрической энергии – вольтов столб. Это послужило толчком к применению электричества в сварке. В 1802 году русский ученый В.В. Петров открыл явление электрической дуги и доказал возможность использовать ее для расплавления металлов. В 1841-1842 годах английский ученый Дж. Джоуль и русский ученый Э.Х. Ленц независимо друг от друга сделали открытие: определили количество тепла, выделяющегося в проводнике при прохождении через него электрического тока.
Во второй половине 19 века промышленность получила новые физико-химические средства воздействия на металл, которые начали оттеснять механические инструменты. Явление электрической дуги, открытое русским ученым В.В. Петровым, стало использоваться в прожекторах и специальных лампах для освещения, приборах для выпрямления тока и управления его силой, в металлургии для нагрева и плавления металлов. Русский изобретатель Н.Н. Бенардос в 1881 году изобрел способ дуговой сварки угольным электродом и назвал его в честь древнегреческого бога-кузнеца электрогефестом. Так появилась электродуговая сварка – выдающееся изобретение 19 века. Открытие Н.Н. Бенардоса усовершенствовал его современник Н.Г. Славянов, заменив угольный электрод металлическим плавящимся. Изобретатель предложил применять шлак, который защищал свариваемый шов от попадания в него воздуха, и шов становился более прочным и надежным.
Разработкой новых источников тепла успешно занимались и химики: русский ученый Н.Н.Бекетов, французские ученые Б. Бертло и Ле Шателье. В 1903 году французские инженеры Эдмон Фуше и Шарль Пикар сконструировали первую ацетиленокислородную сварочную горелку и получили на нее патент Германии. Предложенные ими конструкции газосварочных горелок принципиально почти не изменились до настоящего времени. С 1906 года, после появления достаточно надежных конструкций ацетиленовых генераторов, началось промышленное применение ацетиленокислородной сварки для технологического оборудования, газопроводов и других конструкций. В 1911 году комиссия при Министерстве торговли и промышленности России допустила газовую сварку для изготовления паровых котлов, разрешив сварку некоторых неответственных частей котла.
Более интенсивное развитие в России газовая сварка получила в период первой мировой войны. Начиная с этого времени и вплоть до 30-х годов, газовая сварка занимает ведущее положение в сварочном производстве России, а затем и СССР. Поскольку газовая сварка в то время обеспечивала наиболее высококачественные сварные соединения, то с ее помощью выполнялись все ответственные работы. Например, все магистральные нефтепроводы и продуктопроводы в СССР в 1926-1935 годах создавались с применением газовой сварки. В 1912 году появилось толстое электродное покрытие, по существу представляющее собой обертку из синего асбеста, пропитанного жидким стеклом. Преимущество толстого покрытия заключалось в существенных добавках других составляющих, чего не было в тонком покрытии. Электроды с толстым покрытием, пропитанным жидким стеклом, нашли применение в таких важных областях промышленности, как изготовление вооружений и ремонт бойлеров кораблей. Широкое использование толстого флюсового покрытия было обусловлено еще и тем, что оно не только обеспечивало защиту от атмосферного загрязнения, но и создавало легко ионизируемые компоненты, стабилизирующие горение дуги. Этим компенсировался недостаток умения сварщика и повышался шанс получения шва без дефектов. Впервые прочность сварного шва стала равной прочности основного металла.
С внедрением в технику дуговой сварки толстопокрытых электродов появились новые способы дуговой сварки, в это же время были разработаны машины для контактной сварки, после чего на многих производствах газовая сварка постепенно начала вытесняться электрической сваркой. С увеличением использования электрической и вытеснением газовой сварки увеличилось использование кислородной резки. В 30-х годах в связи с дефицитом карбида кальция широкое распространение получила резка с использованием горючих жидкостей, сначала бензина, затем керосина, а в послевоенные годы широко стала внедряться резка с использованием пропан-бутана и природного газа. К концу 1930-х годов в США и СССР разработан способ сварки под флюсом, при котором дуга и расплавленный металл защищены оболочкой из расплавленного флюса и слоем нерасплавленных частиц гранулированного флюса. В 1940 году начата сварка дугой, возбуждаемой вольфрамовым электродом в гелии, хотя идея применения защиты дуги и наплавленного металла от атмосферного загрязнения принудительной подачей газа в зону сварки известна примерно столько же, сколько и покрытый электрод.
В 1948 году был разработан новый процесс с применением защитного газа – дуговая сварка плавящимся электродом в среде защитного газа. Примерно в 1960 году был разработан процесс сварки под флюсом несколькими электродами, при котором используют две или более сварочные проволоки, подающиеся в одну и ту же сварочную ванну. Проволоки могут быть под током либо использоваться в качестве присадки. Такой процесс позволяет увеличить скорость наплавки металла и улучшить эксплуатационную гибкость. 1960-е годы были самым важным периодом, в течение которого разработаны многие процессы сварки плавлением, отличные от вышеупомянутых, которые стали широко применяться во всем мире. В их число входит дуговая сварка порошковой проволокой в защитном газе и без него, электрогазосварка и т. д. В конце 70-х - начале 80-х годов началось освоение газолазерной резки. В то время ее считали наиболее перспективной среди всех способов термической резки. В начале 1980-х годов разработаны и начали применяться порошковые проволоки малого диаметра (1,2-1,6 мм). В начале 20 века сварка стала основным промышленным способом соединения металлических конструкций, заменив во многих случаях клепку и паяние. Процесс сварки совершенствовался и к концу 20 века для сварки стали широко использоваться другие источники энергии: плазма, лазер, взрыв и т.д.
В настоящее время сварка из вспомогательной и ремонтной операции превратилась в ведущий технологический процесс современной промышленности. Сварочная наука поднялась на такую высоту, что в состоянии справиться с разнообразными задачами. Современный мир полностью держится на металле. Без него нельзя построить высокие здания, машины, корабли. Металл применяется повсеместно: в быту, в промышленности, в строительстве. Поэтому специалист по металлу, соединяющий металлические детали в сложные конструкции при помощи электрической сварки, будет нужен всегда.