• Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона
    Національної академії наук України

    Відділ №11 «Відділ фізико-металургійних процесів і електротермії високоміцних сталей»

    Савицький Михайло Михайлович

    Завідувач відділу, доктор технічних наук, академік Української академії наук, старший науковий  співробітник, лауреат премії Ради Міністрів СРСР за роботу в галузі будівництва енергоблоків АЕС

    Склад підрозділу

    Загальна чисельність працівників 17, у тому числі:

    • 3 доктора наук;
    • 3 кандидата наук;
    • 2 молодих вчених.
    1. 1
      Савицький Михайло Михайлович

      Завідувач відділу

      Тел./факс:  +38 044 200 17 39

      Тел.: +38 044 205 23 76,   +38 044 205 24 73

      Е-mail: sam@paton.kiev.ua

       

    2. 2
      Ващенко Володимир Миколайович

      Заступник завідувача відділу

      тел. +38 044 205 25 52

       

    3. 3
      Савицький Олександр Михайлович

      Завідувач лабораторії “Зварювання високоміцних сталей”, кандидат технічних наук,
      старший науковий співробітник

      Tел.: +380 44 205 23 21

      E-mail: sam@paton.kiev.ua

    4. 4
      Римар Сергій Володимирович

      Завідувач лабораторією “Електротермії”,
      доктор технічних наук,
      старший науковий співробітник

      Тел.: +38 044 205 26 38, +38 044 205 24 38,
      +38 044 206 13 88

      Е-mail: elmag@paton.kiev.ua

    5. 5
      Письменний Олександр Семенович

      Провідний науковий співробітник,
      доктор технічних наук,професор,
      старший науковий співробітник.

      Tел.: +38 044 200 60 89

    6. 6
      Пантелеймонов Євген Олександрович

      Старший науковий співробітник,
      кандидат технічних наук,
      старший науковий співробітник.

      Tел.: +38 044 205 23 09, +38 044 205 23 66

    7. 7
      Прокоф'єв Олексій Сергійович

      Старший науковий співробітник, кандидат технічних наук.

      Tел.: +380 44 205 20 69

    8. 8
      Полухін Володимир Васильович

      Науковий співробітник.

      Tел.: +380 44 205 22 61

    Заснований у 1948 році. Він є першим та унікальним  в галузі зварювання високоміцних (σв≤2200МПа) сталей. До моменту розпаду СРСР відділ був провідним науковим  підрозділом  по зварюванню в системі ВПК СРСР. Основні напрямки: ракетобудування, авіабудування, ядерна енергетика, ємності великої місткості і високого тиску, суднобудування.  Першим керівником  відділу був видатний вчений доктор технічних наук, професор, член-кореспондент АН УРСР Арсеній Мартинович Макара. Під його керівництвом започатковані і розвивались електронно-променеве зварювання, зварювання броньових сталей, зварювання   гартівних сталей аустенітними дротами, які згодом були виділені в окремі відділи.

    +380 44 200-17-39
    sam@paton.kiev.ua
    СТРУКТУРА ВІДДІЛУ

    Лабораторія  «Зварювання високоміцних сталей».

    Фундаментальні та прикладні дослідження фізико-металургійних процесів та структурних перетворень при зварюванні концентрованими джерелами нагріву високоміцних сталей для отримання заданих структури і властивостей металу зварних з’єднань

    1. Вивчення закономірностей фазових перетворень при дуговому зварюванні нелегованих і легованих вуглецевих стале з вмістом вуглецю до 0,8% в умовах дозованого тепловкладення і швидкісних нагрівів (до 5000оС/с):

    – дослідження впливу дозованого тепловкладення на закономірності фазових перетворень, рівень гомогенності аустеніту і кінетику його розпаду;

    – вивчення закономірностей взаємного впливу теплової потужності дуги і швидкості зварювання на швидкості нагріву і охолодження в ЗТВ зварних з’єднань;

    – дослідження особливостей формування теплового бар’єру та його впливу на кристалізацію металу шва, тепловий стан металу ЗТВ та їх структуру і властивості;

    – дослідження впливу дозованого тепловкладення при зварюванні та різних типів термообробки на якість та працездатність зварних з’єднань.

    1. Розробка методів керування тепловкладенням при дуговому зварюванні нелегованих і легованих вуглецевих сталей з вмістом вуглецю до 0,8%:

    – вивчення металургійних процесів в малих об’ємах розплавленого металу при локальному дозованому тепловкладенні:

    – дослідження впливу активуючих флюсів на металургійні процеси в зварювальній ванні;

    – розробка і дослідження методів керування процесами кристалізації металу зварювальної ванни.

    1. Розробка технологій і обладнання для дугового нелегованих і легованих вуглецевих сталей з вмістом вуглецю до 0,8%.
    2. Розробка нових комбінацій металопластикових матеріалів для поверхневого зміцнення зварних виробів:

    – розробка та дослідження властивостей нових комбінацій різномодульних матеріалів для створення легких комбінованих конструкцій;

    – дослідження працездатності комбінованих конструкцій в умовах різних типів навантажень та в різних робочих середовищах.

    1. Розробка технологій і обладнання для орбітального зварювання трубопроводів різного призначення, в тому числі трубопроводів АЕС.
    2. Розробка технологій і обладнання для зварювання спіральношовних труб.

    Лабораторія «Електротермії»

    1. Дослідження електротермічних, електромагнітних і термодеформаційних процесів при високочастотному і індукційному нагріві та зварюванні під тиском.
    2. Розвиток удосконалених технологій індукційного нагріву, розробка нових процесів зварювання під тиском на основі результатів цих досліджень.
    3. Процеси електротермії, електротехніки, теплотехніки, електромеханіки.

    Група технічного забезпечення – підпорядкована заступнику керівника відділу.

    Вирішення поточних питань  по забезпеченню і організації наукових досліджень відділу.

    Розробка та затвердження нормативної та норматив-технічної документації.

    РЕСУРСИ ВІДДІЛУ

    Відділ має сучасне зварювальне обладнання для проведення технологічних досліджень в області зварювання  і електротермічної обробки широкого спектру сталей в тому числі і високоміцних (σв≤2200МПа).

    У відділі розроблено  і виготовлено лабораторне обладнання для  формування в зварних з’єднаннях сталей, схильних до загартування, високошвидісних  термічних циклів та пульсуючих термічних циклів, що забезпечують отримання якісних зварних з’єднань без підігріву  неаустентними  зварювальними матеріалами.

    Відділ також забезпечений лабораторним обладнанням для виготовлення активуючих флюсів, отримання якісних зварних з’єднань неповоротних стиків трубопроводів товщиною до 6 мм без присадкового дроту, та з присадковим дротом при  товщинах понад  6мм.

    У відділі обладнана лабораторія для проведення випробувань  балонів високого тиску  на статичну міцність і циклічну  довговічність.

    На даний момент у відділі    проводяться роботи по доопрацюванню конструкції лабораторного обладнання для формування зовнішніх силових оболонок комбінованих балонів високого тиску.

    НАЙВАЖЛИВІШІ ДОСЯГНЕННЯ

    2016–2017 рр. Вивчені особливості формування теплового бар’єру в зварних з’єднаннях вуглецевих сталей. Після завершення аустенізації метал має мінімальну теплопровідність та максимальну теплоємність і є бар’єром на шляху поширення тепла від більш нагрітого до менш нагрітого. Показано, що в зварному з’єднанні тепловий бар’єр це ділянка металу навколо зварювальної ванни, вихідна структура якої зазнає аустенізації. На стадії нагріву він відіграє позитивну роль, локалізуючи тепло в зоні зварювання, а на стадії охолодження – негативну, перешкоджаючи відводу тепла із ванни в основний метал. Це є причиною утворення тріщин та крихкості металу внаслідок перегріву. Результати досліджень опубліковані.

    2017 р. Встановлено, що формування структури зварних з’єднань вуглецевих сталей починається на стадії нагріву, в міжкритичному інтервалі (Ас1 – Ас3) відразу після перегріву вище Ас1. Тут, в залежності від концентрації надлишкових фаз одночасно розвиваються процеси утворення зерен, їх зростання і гомогенізації аустеніту. У міру завершеності дифузійного перетворення в інтервалі температур Ас1 – Аr3 визначаються рівень гомогенності аустеніту, його стійкість і період інертності розпаду, від яких залежить кінетика структурних перетворень на стадії охолодження. На цій основі розроблено метод керування кінетикою формування структури в зварних з’єднаннях вуглецевих сталей. Він заснований на регулюванні рівня гомогенності аустеніту і періоду інертності його розпаду і  забезпечує формування в металі зварних з’єднань структур, які є наслідком γ→α-перетворення в проміжній і дифузійній областях

    2018 р. Встановлено, що хоча зниження погонної енергії зварювання призводить до одночасного підвищення швидкостей нагріву і охолодження зварного з’єднання, але з огляду на те, що швидкості нагріву перевершують швидкості охолодження на кілька порядків, їх позитивний вплив на кінетику розпаду переохолодженого аустеніту поступово зростає, долаючи негативний вплив швидкостей охолодження. В результаті у міру збільшення середніх швидкостей нагріву до 4000-5000оС/срозпад переохолодженого аустеніту поступово зміщується в область підвищених температур із збільшенням в бейнітно-мартенситній суміші процентного вмісту бейніту до 50-80%.

    2019 р. Досліджено вплив активуючих флюсів на екологічні показники і продуктивність дугового зварювання в захисних газах. Встановлено, що активація фізико-хімічних процесів в дузі підвищує 2-4 рази продуктивність і екологічну чистоту зварювання в захисних газах. Кількість шкідливих виділень зменшуються в 2-7 разів, а в деяких випадках – до 30 разів порівняно з традиційними процесами.

    2019-2020 рр. Створено дослідний зразок електротермічної мобільної установки для виконання прискореної індукційної термічної обробки з витримкою нагріву для нормалізації металу з покращенням його структури поперечних зварних стиків залізничних рейок, виконаних контактним зварюванням.

    Розроблені методи математичного моделювання розповсюдження електромагнітних і теплових полів при індукційному нагріві металевих виробів різної форми.

    Запропоновано метод фізичного моделювання процесів індукційного нагріву на зразках малої форми з застосовуванням критеріїв подібності для знаходження оптимальних режимів термічної обробки з дослідженням структурних перетворень металу для подальшого перенесення цих режимів на реальні масштабні об’єкти нагріву, що дозволяє значно скоротити ресурси при пошуку найбільш сприятливих режимів термічної обробки.

    ВІДЗНАКИ НАУКОВИХ СПІВРОБІТНИКІВ

    Премія Ради Міністрів СРСР за роботу в галузі будівництва енергоблоків АЕС:  д.т.н., академік Української академії наук, с.н.с. Савицький М.М.

    Премія Ради Міністрів СРСР за роботу в галузі виробництва зварних труб: д.т.н., професор, с.н.с. Письменний О.С.

    Державна премія України в галузі науки і техніки за цикл робіт в розвитку теорії, розробки та впровадження технологій виробництва тонкостінної довгомірної металопродукції: д.т.н., професор, с.н.с.  Письменний О.С.

    Медаль «Ветеран Праці»: д.т.н., академік Української академії наук, с.н.с. Савицький М.М.

    Медаль «В пам’ять 1500-річчя  Києва»: д.т.н., академік Української академії наук, с.н. с. Савицький М.М.; д.т.н., професор, с.н.с. Письменний О.С.

    Грамота Верховної ради України «За заслуги перед Українським народом»: д.т.н., академік Української академії наук, с.н. с. Савицький М.М.

     

    Ювілейна Почесна грамота Президії  Національної академії наук: д.т.н., с.н.с. Римар С.В.; к.т.н., с.н.с. Савицький О.М.; к.т.н., с.н.с. Пантелеймонов Є.О.; к.т.н. Прокоф’єв О.С.; Ващенко В.М.; Бойко Ф.С.

     

    ВИКЛАДАЦЬКА ДІЯЛЬНІСТЬ

    1. Савицький Михайло Михайлович,  д.т.н., академік Української академії наук, с.н.с.

    1995-1999 рр. та 2001-2006 рр. – член експертної ради ВАК України.

    2012-2017 рр. – член спеціалізованої вченої ради Д38.060.02 при Миколаївському Національного університету кораблебудування імені адмірала Макарова.

    Керівництво підготовкою аспіранта Шкрабалюка Ю.М.

    Постійне співпробітництво з Univtrsity Mtditerrantan Podgorica (Чорногорія).

    2. Римар Сергій Володимирович, д.т.н.,  с.н.с.

    член спеціалізованої вченої ради Д 26.187.03 при Інституті електродинаміки НАН України за спеціальностями: 05.09.01 «Електричні машини і апарати», 05.14.02 «Електричні станції, мережі і системи

    3. Савицький Олександр Михайлович, к.т.н., с.н.с. з 2011 р. голова ДЕК за спеціальністю 5.05050401 «Зварювальне виробництво» денного відділення Дніпровського технікуму зварювання та електроніки імені Є.О. Патона МОН України. Постійне співпробітництво з Univtrsity Mtditerrantan Podgorica (Чорногорія).

    4. Прокоф’єв Олексій Сергійович, к.т.н., викладання зварювальних дисциплін у ДВНЗ «Київський механіко-технологічний Коледж», голова ДЕК.

    ПОТОЧНІ ПРОЕКТИ

    1. Розробка способів забезпечення рівноміиності з’єднань комплекснолегованих сталей мартенситного класу з міцністю до 2000 МПа за рахунок отримання заданих структури і властивостей при зварюванні і електротермічній обробці. Державний реєстраційний № 0117U001183 (30.12.16)
    2. Дослідження закономірностей поліморфних перетворень і зміни теплофізичних параметрів в металі зварних з’єднань сталей з міцністю до 2000МПа в умовах локального швидкісного теплового впливу при зварюванні і електротермічній обробці, розробка  принципів керування структуроутворенням в зоні  концентрації  тепла і її параметрами. Державний реєстраційний № 0118U100478 (10.12.2018)
    3. Розроблення технологічного комплексу для виготовлення легких металопластикових балонів високого тиску для накопичення, зберігання і використання водню. Державний реєстраційний № 0119U102024 (11.06.2019)

    ПЕРСПЕКТИВНІ РОЗРОБКИ

    Основні сфери досліджень:

    – дослідження закономірностей впливу активуючих флюсів на металургійні процеси в краплі і зварювальній ванні, умови кристалізації рідкого металу, тепловий стан зварних з’єднань вуглецевих сталей, особливості утворення і існування теплового бар’єру;

    – вивчення впливу теплофізичних показників сталей різних класів на енергоємність дугового зварювання в захисних газах, хімічний склад і технологічні властивості активуючих флюсів.

    – розробку нових високоміцних композиційних матеріалів, дослідження їх технологічних і експлуатаційних властивостей, створення технологій зміцнення конструкцій для експлуатації в умовах екстремального навантаження;

    – дослідження екологічно чистої технології і розробка обладнання для швидкісного індукційного нагріву металевих виробів для нормалізації і закалювання металу, в тому числі зварних швів виробів із високоміцних сталей;

    – розвиток екологічно чистої технології зварювання металів в твердій фазі під тиском і використанням активуючих речовин із застосуванням індукційного нагріву зони зварювання.

    Цілі відділу передбачають розробку:

    – методів керування процесами в зварювальній ванні, кінетикою її кристалізації та процесом утворення і ліквідації теплового бар’єру, технологій зварювання та обладнання для їх реалізації.

    – технологічних засобів мінімізації енергоємності дугового зварювання в захисних газах і активуючих флюсів для зварювання плавким електродом, а також технологій і обладнання з програмним керуванням зварювальних процесів.

    – технологій і обладнання для зварювання однотипними матеріалами сталей схильних до загартування з керованими процесами поліморфних перетворень, формування структури і властивостей металу зварних з’єднань.

    – технологій і обладнання для поверхневого нетермічного зміцнення конструкцій з низькою металоємністю для експлуатації в умовах екстремального навантаження;

    – технології високочастотного зварювання та термічної обробки металевих виробів і зварних швів.

    – електротермічної мобільної установки з прискореної індукційної термічної обробки зварних з’єднань;

    – індукційного зварювання оплавленням і в твердій фазі з прикладанням тиску (пресування і автопресування) із застосуванням активуючих речовин труб, фланців, стрижнів, і виробів з поперечним перерізом складної форми.

    – методів математичного і фізичного моделювання розповсюдження електромагнітних і теплових полів при індукційному нагріві металевих виробів.

     

    Потенціалом розвитку результатів досліджень і розробок є їх застосування у наступних галузях: ракето- та авіабудуванні, енергетиці, суднобудуванні, сількогосподарському машинобудуванні, підприємствах оборонпрому, машинобудуванні, тонкостінні спірально шовні труби затребувані в шахтному та комунальному господарстві, на залізниці, газотранспортній галузі, в теплоенергетиці і комунальному господарстві

    ПУБЛІКАЦІЇ

    Патенти (вибрані)

    1. Пат. №111243 Україна, МПК B23K 9/095, B23K 9/16, B23K 9/18, B23K 9/23, B23K 35/22. Спосіб нанесення активуючого флюсу / М.М. Савицький, О.М. Савицький, В.М. Ващенко.; заявники і патентовласники М.М. Савицький, О.М. Савицький, В.М. Ващенко,. № а 2014 05950; заявл. 02.06.2014; опубл. 11.04.2016, Бюл. №7.
    2. Пат. №112892 Україна, МПК F16L 9/12, F16L 9/147, F16L 15/00, F16L 21/06, F16L 47/06, В32B 1/08, В21D 49/00, В29C 63/04. Комбінована труба високого тиску / М.М. Савицький, О.М. Савицький, В.М. Ващенко, І.А. Коровін.; заявник і патентовласник інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України. № а 2014 02988; заявл. 24.03.2014; опубл. 10.01.2017, Бюл. №1.

    Статті (вибрані)

    1. 1. The influence of electric arc activation on the speed of heating and the structure of metal in welds / O.M. Savytsky, M. M.Savytsky, Yu. M. Shkrabalyuk  [and oth.]  Thermal Science. 2016.  №1.  р. 239 – 246.
    2. Savytsky А.М., Savytsky M.M., Bajic D. MIG/MAG zavanje primjenom aktivirajuceg topitelja. Zbornik radova savetovanje zavarivanje. Srebrno jezero. 2016. P. 82 – 90.
    3. Пентегов И.В., Рымар С.В., Петриенко О.И. Сокращение времени счета в методе тепловых источников Фурье. Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2017. Т. 13. № 4. С. 24-36.
    4. Савицький О.М., Савицький М.М Особливості впливу теплопровідності на схильність сталей до утворення зварних з’єднань. Металознавство та обробка металів. 2017. №3. С. 40 ‒ 45.
    5. Савицький О.М., Савицький М.М. Вплив структури на властивості зварних з’єднань сталей, схильних до загартування. Металознавство та обробка металів. №4.  С. 40 ‒ 47.
    6. Savytsky О.М., Savytsky M.M., Bajic D. Efficiеncy of the application fluxes in shielded arc welding.  Tehnicki  vjesnik. 2017.  №4.  Р. 975 – 980.
    7. Characteristics of structures within welding joints of hardened steel depending on the weld thermal cycle / A.М. Savytsky, M.M. Savytsky, D. Bajic [and oth.]   The 4th IIW South-East European  Welding Congress. 2018. P. 1-7.
    8. Panteleymonov E.A. On the problem of heat treatment of welded joints of railway rails // The Paton Welding Journal. – 2018. – № 3. – P. 36-39. doi: 10.15407/tpwj2018.03.08
    9. Influence of activators on the quality of spirally-welded pipes, produced with aplication of high-frequency welding / V.V. Polykhin, A.S. Prokofyev, D.V. Romashko, S.V. Rymar, R.S. Gubatyuk. The Paton Welding Journal. – 2018. – № 10. – P. 26-32. doi: 10.15407/tpwj2018.10.05
    10. Особливості конструкції і технології виготовлення ємностей високого тиску для акумулювання і зберігання водню / М.М. Савицький, О.М. Савицький, В.М. Ващенко, Ю.М. Шкрабалюк. Фундаментальні аспекти відновлювально-водневої енергетики і паливнокомірчаних технологій: Зб. наук. ст. Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України, 2018. Київ. С. 177-183.
    11. Influence of thermophysical properties of materials on formation conditions and quality of welded joints / Oleksandr M. Savitskyi, Mychailo M. Savitskyi, Darko Bajic. Engineering technologies in manufacturing of welded constructions and product, SBW 2019. Slavonski Brod. P. 27-36
    12. Пентегов И.В., Рымар С.В., Губатюк Р.С. Применение модернизированного метода тепловых источников Фурье в случае поперечного полосового поверхностного нагрева и охлаждения трубы . Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2019. Т. 15. № 2. С. 5-14.
    13. Gubatyuk R.S. Heat treatment of welded joints of high-strength railway rails (Review). The Paton Welding Journal. 2019. № 2. P. 41-48. doi: 10.15407/tpwj2019.02.07.
    14. Specifities of application of activating fluxes in elektrical welding in protective atmosphere / Oleksandr M. Savitskyi, Mychailo M. Savitskyi, Darko Bajic. FME Transactions. 2020. №3. p. 576-580.
    15. Development of inductors for bulk and surface heat treatment of welded butt joints of railway rails / O.S. Prokofiev, R.S. Gubatyuk, O.S. Pismennyi, S.V. Rymar, Ye.O. Panteleymonov. The Paton Welding Journal. 2020. № 5. P. 41-48. doi: 10.37434/tpwj2020.05.07
    16. Зниження додаткових втрат в обмотках силових реакторів / A.H. Hoevenaars, A.V. Lavreniuk, І.В. Пентегов, С.В. Римар, В.М. Сидорець. Технічна електродинаміка. 2020. № 4. C. 67-71. doi: 10.15407/techned2020.04.067
    17. Panteleymonov Ye.O. Double heat treatment of welded butt joints of railway rails. The Paton Welding Journal. 2020. № 9. P. 36-39. doi: 10.37434/tpwj2020.09.06
    18. Inductor for Uniform Bulk Heat Treatment of Welded Butt Joints of Railway Rails / O. Prokof’iev, R. Gubatyuk, S. Rymar, V. Sydorets, V. Kostin. Solid State Phenomena. 2020. vol. 313. Pp. 72-81. doi: 10.4028/www.scientific.net/SSP.313.72
    19. Simulation of electromagnetic and thermal fields in the process of induction heating on small specimens with the presence of welded joint of high-strength railway rails / Hubatyuk R.S., Rymar S.V., Prokofiev O.S., Kostin V.A., Didkovskyi O.V., Muzhychenko O.F. The Paton Welding Journal, 2021, no 1. pp. 40-44. doi: 10.37434/tpwj2021.01.08