В Институте электросварки на протяжении многих лет проводились исследования прочности сварных конструкций из труб. Совместно с Научно-исследовательским и проектным институтом "Укрпроектстальконструкция" разработаны проекты и технологии строительства, успешно реализованные при возведении уникальных телевизионных башен в Киеве, Санкт-Петербурге, Ереване, Тбилиси, Витебске, Харькове.
Большой интерес к проблемам сварки соединений из труб объясняется интенсивным освоением мирового континентального шельфа и необходимостью широкомасштабного строительства морских стационарных платформ добычи нефти и газа. В Институте электросварки проводятся исследования прочности трубчатых сварных соединений при циклической нагрузке, разрабатываются специальные методики расчета усталости сварных соединений, создан ряд нормативных документов, которые регламентируют проектирование морских сооружений.
Еще одним примером удачного использования трубчатых сварных конструкций является длиннопролетная кровля Международного выставочного центра в Киеве. К выдающимся сварным конструкциям следует отнести также величественный монумент "Родина-мать" в Киеве.
Во вступительной статье "Життєвий i творчий шлях Бориса Євгеновича Патона" к "Бiблiографiï президента НАН Украïни академiка НАН Украïни Б. Є. Патона" говорится том, что в последние годы Б. Е. Патон уделяет особое внимание проблеме оценки прочности конструкций, имеющих эксплуатационные дефекты, определению и продлению их остаточного ресурса. Он является инициатором и научным руководителем целевой научно-технической программы "Проблемы ресурса и безопасной эксплуатации конструкций, сооружений и машин".
К выполнению этой программы привлечены многие академические и отраслевые институты, вузы, большое количество промышленных предприятий. В процессе выполнения программы получены важные научно-технические и практические результаты по созданию методологических основ, технологий, методов и средств для оценки и продления ресурса конструкций. Они являются важным вкладом в формирование научно-технических аспектов инженерно-технической культуры и дают новый инструментарий для решения проблем безопасной эксплуатации объектов ответственного назначения.
При непосредственном участии Бориса Евгеньевича Патона широкое развитие получили работы по акустоэмиссионной диагностике. Этим методом уже проведена диагностика технического состояния более тысячи промышленных объектов. Впервые в Украине созданы системы непрерывного мониторинга сварных конструкций, к которым предъявляются повышенные требования по безопасности их эксплуатации.
С начала 1970-х годов под руководством Бориса Евгеньевича стало развиваться новое направление: создание сварочных роботов – промышленных манипуляторов, способных заменить сварщика при выполнении повторяющихся операций. По этой теме издана обобщающая монография "Промышленные роботы для сварки" (1977).
Одновременно с изучением сварочных процессов и технологий в Институте электросварки на протяжении многих лет проводятся исследования по материаловедению. Разрабатываются новые конструкционные материалы, технологии их производства, исследуется связь "состав – структура – свойства" относительно материалов разного назначения. Институт стал мощным материаловедческим центром, в нем уже много лет работает научный отдел физико-химических исследований свойств материалов.
Особенно велик личный вклад Бориса Патона в развитие отечественной металлургии: он основал три новых металлургических направления.
В 1954 году Б. Е. Патон возглавил исследования по использованию электрошлакового процесса для улучшения качества металлов и сплавов. В результате возникло принципиально новое направление в металлургии – электрошлаковый переплав, – в короткий срок получившее широкое применение и мировое признание. Лицензии на этот процесс приобрели фирмы многих стран мира. Он используется для повышения свойств жаропрочных, нержавеющих, инструментальных, шарикоподшипниковых и других сталей и специальных сплавов.
Работы в области электрошлаковых технологий обобщены в монографиях под редакцией Б. Е. Патона – "Электрошлаковые печи" (1976), "Электрошлаковый металл" (1981), а также в монографии Бориса Евгеньевича с соавторами "Электрошлаковое литье" (1980) и в других изданиях.
В 1959 году под руководством Бориса Патона были начаты работы по рафинированию металлов и сплавов с помощью электронного луча. Электронно-лучевая плавка оказалась эффективным способом повышения качества специальных сталей и сплавов на основе никеля и железа, эффективным технологическим процессом получения особо чистых ниобия, титана и многих сплавов на их основе.
В последние годы успешно развивается электронно-лучевая технология получения слитков титана. Разработаны новые высокопрочные титановые сплавы Т-80 и Т-100, легированные алюминием, цирконием, ниобием, железом. Они технологичны, хорошо свариваются, имеют высокие показатели сопротивления усталости. Получен сплав Т-110, который предполагается использовать при строительстве самолетов АН-148. Создана гамма многоцелевых промышленных электронно-лучевых установок с промежуточной емкостью. Многие из них не имеют аналогов в мировой практике. В Институте электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины развито мощное производство слитков титана и сплавов на его основе.
Под руководством Бориса Евгеньевича создан способ, оборудование и технологии плазменно-дугового переплава металлов и сплавов. Работы в этой области нашли отражение в монографиях, изданных под редакцией Б. Е. Патона, – "Плазменно-дуговой переплав" (1974), "Водород и азот в металлах при плазменной плавке" (1989).
Борис Евгеньевич щедро раздает оригинальные идеи своим сотрудникам. Автор многих изобретений, он, будучи неординарно мыслящим изобретателем, вдохновляет своим примером возглавляемый им коллектив, активизирует его деятельность в поисках нетрадиционных решений, добиваясь выдающихся результатов.
За большие заслуги в области изобретательской деятельности Б. Е. Патон удостоен почетной награды "Заслуженный изобретатель СССР".
В Институте электросварки успешно развиваются исследования в области пайки металлов и сплавов. Разработаны научные основы вакуумной пайки конструкций из нержавеющих сталей различных классов, созданы оригинальные припои для пайки изделий из жаропрочных никелевых сплавов, технологические процессы и припои для пайки перспективных материалов.
Новые технологии пайки широко применяются в производстве авиационных двигателей, в космической и буровой технике.
В послевоенные годы в СССР были открыты гигантские месторождения нефти и газа. В основном они находились в Средней Азии, Западной Сибири, на Северном Урале и других отдаленных районах. Для транспортировки нефти и газа в западные регионы СССР и за рубеж предусматривалось строительство мощных магистральных газо– и нефтетранспортных систем. В те годы перед Патоном была поставлена задача облегчить условия труда сварщиков, механизировав и автоматизировав процесс сварки труб, и таким образом повысить темпы строительства и качество сварных соединений.
Под руководством Бориса Евгеньевича в Институте электросварки были созданы уникальные оригинальные технологии и оборудование для контактной сварки оплавлением неповоротных стыков труб – комплексы "Север". Они широко использовались при строительстве магистральных трубопроводов из сталей различной прочности.
Более 70 тыс. км трубопроводов было сварено с помощью контактной сварки, в том числе около 6 тыс. км мощного газопровода в условиях Крайнего Севера. Была создана также оригинальная система автоматической сварки неповоротных стыков труб самозащитной порошковой проволокой с принудительным формированием шва – комплекс "Стык". Разработки в области технологии сварки, оборудования и порошковых проволок защищены патентами многих стран мира.
Институт электросварки им. Е. О. Патона организовал производство комплексов "Стык" на Каховском заводе электросварочного оборудования, а специализированных порошковых проволок – на Опытном заводе сварочных материалов ИЭС им. Е. О. Патона и на Череповецком сталепрокатном заводе. Были открыты региональные школы по обучению сварщиков-операторов и подготовке инженерного персонала.
С помощью этой технологии построено свыше 10 тыс. км магистральных газо– и нефтепроводов из труб большого диаметра, среди которых газопроводы "Дружба", "Средняя Азия – Центр", "Уренгой – Помары – Ужгород", "Хива – Бейнеу", "Шебелинка – Измаил", "Ямал – Западная граница", "Ямал – Поволжье", а также нефтепроводы и продуктопроводы.
Профессор Николай Константинович Байбаков, крупнейший ученый в области нефтегазового комплекса страны, который в годы войны был наркомом нефтяной промышленности и затем более 22 лет председателем Госплана СССР, так говорил о Патоне: "Борис Евгеньевич Патон как президент Академии наук Украины, как директор Института электросварки им. Е. О. Патона оказал огромное влияние на прогресс нефтегазового строительства, развитие нефтяной и газовой промышленности бывшего Советского Союза… При его непосредственном участии формировалось отечественное производство электросварных труб… Бесспорно его приоритетное влияние на формирование всей сварочной политики в нефтегазовом комплексе… Большой вклад вносит Б. Е. Патон в определение важнейшего параметра трубопроводов – остаточного ресурса… Самое важное, что все эти технологии, оборудование, сварочные материалы доводились до самого широкого внедрения… Не меньше делается и по перспективным технологиям, решению научных и инженерных проблем трубопроводных систем нового поколения, которые будут сооружаться в XXI веке".
Большое внимание уделяет Борис Патон и реализации достижений современной науки и техники в практической медицине.
В 1990-х годах он предложил использовать методы сварки для соединения живых тканей и организовал творческий коллектив ученых ИЭС им. Е. О. Патона, Института хирургии и трансплантологии им. А. А. Шалимова АМН Украины, центрального госпиталя СБУ и других медицинских учреждений. Это сотрудничество позволило создать новый способ соединения (сварки) мягких тканей. Этот способ не требует введения в организм чуждых ему материалов и позволяет заметно сократить потери крови при операции, время операций и нахождения больного под наркозом. Врачи нескольких клиник разработали методики применения нового способа при различных видах хирургического вмешательства.
Процесс сварки живых тканей в последние годы совершенствовался и развивался. Были исследованы свойства тканей различных органов человека после операций, создана новая сварочная техника и методы управления процессом сварки, экспериментально определены электрофизические свойства биологической ткани и прочность сварных соединений. Ученые разработали источник питания аппарата электрическим током с автоматической системой управления, а также инструменты для сварки различных видов биологических тканей.
Новые образцы оборудования успешно прошли проверку в медицинских учреждениях.
Борис Евгеньевич так вспоминал о том, что же именно побудило его заняться медицинскими проблемами: "Я как раз в этот день прилетел из Крыма с празднования 70-летнего юбилея "Артека" и поломал ногу. С этой операцией закончились мои водно-лыжные увлечения, теннис тоже отпал, и я перешел на плавание". Перед выпиской из больницы Борис Евгеньевич спросил хирургов, чем они резали его кость. И был поражен ответом: "Механической пилой". Появившись в институте, Борис Евгеньевич пригласил нескольких ближайших сотрудников и поставил задачу: "Давайте попробуем резать кость лазером". Попробовали – получилось!
Сначала была создана аппаратура для резки тканей и остановки внутривенных кровотечений и разработана методика плазменной сварки живых тканей кишечника и желудка, а также способ соединения краев ран паренхиматозных органов.
В хирургической операции по методу академика Патона сварочным материалом является альбумин – межклеточный белок. Части ткани соединяют, накладывают сварочный материал и воздействуют слабым электрическим током. Белок нагревается до температуры 65–70 градусов и коагулирует. Таким образом альбумин соединяет место разреза. Процесс почти бескровный. Шов – идеальный. Через 90 дней он исчезает вовсе.
Главные инструменты хирурга-электросварщика – зажим и пинцет с проводами, которые подключаются к компьютеру. Это и есть сварочный аппарат. В него заложена специальная программа и, прежде чем приступить к сварке, хирург вносит в компьютер параметры операции. Потому что одно дело – сварить стенку желудка и совсем другое – печень. Для разных тканей нужна разная сила тока.
Комплекс работ по сварке живых тканей, выполненный под руководством Патона и при его активном творческом участии, удостоен Государственной премии Украины в области науки и техники.
Исключительная организованность и четкое планирование своего времени позволяют Борису Евгеньевичу активно работать одновременно над несколькими темами. Большую часть рабочего времени он проводит с сотрудниками в режиме "мозгового штурма", в выходные дни много читает, просматривает иностранные и отечественные журналы, готовит конкретные поручения сотрудникам института, которые потом обсуждаются на совещаниях у директора.
Как правило, Борис Патон отдыхает в Крыму и там определенное время посвящает генерированию новых идей, подготовке конкретных задач для Института электросварки и других институтов НАН Украины, аппарату Президиума НАН Украины. В академических кругах эти его задания получили название "морские волны". После отпуска все поручения "морских волн" обсуждаются, готовятся плановые задания на ближайшее время, на полгода и на перспективу.
Борис Патон старается поддерживать каждого молодого сотрудника Института электросварки, любит работать с ними, непосредственно общается с теми, в ком видит будущее института. Большинство ведущих ученых, работающих с ним многие годы, считают его своим учителем и успешно воплощают в жизнь принципы, утвердившиеся в патоновской школе.
Борис Евгеньевич руководит специализированными советами по защите докторских и кандидатских диссертаций, посвященных решению проблем сварки и родственных процессов, автоматизации процессов управления, металловедения и термической обработки металлов, металлургии черных, цветных металлов и специальных сплавов, диагностики материалов и конструкций. За время работы советов сотрудниками ИЭС было защищено более 130 докторских и около 700 кандидатских диссертаций. В институте, возглавляемом Б. Е. Патоном, за этот период выросли сотни талантливых ученых, инженеров.
Сегодня среди патоновцев немало академиков и членов-корреспондентов НАН Украины, десятки докторов и сотни кандидатов наук, много лауреатов Ленинской премии, Государственных премий СССР и Украины. Их имена известны не только в нашей стране, но и далеко за ее пределами.
Патон постоянно уделяет внимание международной деятельности Института электросварки им. Е. О. Патона и его ученых, активно сотрудничающего с Международным институтом сварки, членом которого он является с 1964 года. В работе этого научного учреждения участвуют представители более 50 наиболее развитых стран мира. Учитывая огромный вклад ИЭС в мировую сокровищницу знаний и технологий в области сварки и родственных процессов, Международный институт сварки в 2000 году учредил Международную премию имени Евгения Патона – "Eugenij PATON Prize".
Борис Евгеньевич является главным редактором журналов "Автоматическая сварка", "Специальная электрометаллургия", "Техническая диагностика и неразрушающий контроль", которые переводятся на английский язык. Это позволяет донести до мировой научно-технической общественности информацию о новых разработках и опыте применения созданных в Институте электросварки технологий, оборудования, материалов.
Одним из основных принципов, заложенных при создании института и развитых Борисом Патоном, является проведение целенаправленных фундаментальных исследований и тесная связь науки с производством. Этот принцип настойчиво воплощался в жизнь на протяжении всей почти 75-летней истории института.
Многолетняя деятельность коллектива Научно-технического комплекса "Институт электросварки им. Е. О. Патона" во главе с Б. Е. Патоном принесла институту мировую известность. Он награжден орденами Ленина, Октябрьской Революции, Трудового Красного Знамени, многие сотрудники награждены орденами и медалями СССР и Украины. Девять работ, в выполнении которых принимали участие сотрудники института, удостоены Ленинских премий СССР в области науки и техники, 24 работы – Государственных премий СССР, 34 – Государственных премий УССР и Украины.
В 1962 году Б. Е. Патон был избран действительным членом Академии наук СССР по специальности "Металлургия и технология металлов". В том же году ученые Академии наук УССР избрали его президентом Академии наук УССР (ныне Национальная академия наук Украины).
Глубокое понимание роли науки в обществе, ее целей и задач, высокий международный авторитет ученого, преданность науке, неиссякаемая энергия и высокие моральные качества, общественно-политическая деятельность, опыт руководства большим научным коллективом стали решающими аргументами при избрании Бориса Евгеньевича на пост президента Академии наук Украины. С тех пор он возглавляет эту ведущую научную организацию страны.
На этом ответственном посту еще шире раскрылся талант Бориса Патона как организатора науки. Это был непростой период в истории советской науки, когда правительство страны намеревалось передать институты АН СССР, занимающиеся развитием технических наук, в ведение отраслевых министерств. К счастью, Борис Евгеньевич сумел противостоять этому. Под его руководством была разработана новая структура Академии наук УССР, ее новый устав, направленный на наиболее рациональное использование научных сил и средств для решения фундаментальных проблем науки. По инициативе Бориса Патона и при его активной поддержке в системе Академии наук УССР были созданы десятки новых институтов и организаций, расширяющих и углубляющих исследования по наиболее важным научным направлениям.
Борис Евгеньевич стремится к тому, чтобы академические учреждения были организованы не только в Киеве, но и в других регионах страны. В 1965 году по его инициативе в Донецке был создан академический научный центр и открыт университет. Позднее были созданы научные центры АН УССР и Министерства образования и науки Украины, которые успешно действуют и до сегодняшнего дня: Западный (Львов), Южный (Одесса), Северо-Восточный (Харьков), Приднепровский (Днепропетровск) и Крымский (Симферополь). Эти центры выполняют функции региональных межотраслевых органов координации научной деятельности.
В 1963 году Б. Е. Патон был избран членом Президиума АН СССР, что дало ему возможность ознакомиться с деятельностью институтов АН СССР, изучить опыт работы Президиума академии и ее отделений. Между Борисом Евгеньевичем и президентом АН СССР академиком Мстиславом Всеволодовичем Келдышем установились доверительные деловые отношения, творческие связи, переросшие в дружбу и взаимное уважение.