Результаты проведенных исследований послужили основой для разработки нормативных документов по проектированию и изготовлению сварных узлов металлоконструкций ответственного назначения. Созданы новые типы высокоэффективных сварных строительных конструкций, пролетные строения автодорожных и железнодорожных мостов, тяжело нагруженные конструкции горно-металлургического комплекса, уникальные конструкции преобразуемого объема и многие другие.
Результатом исследований и разработок в области строительных сварных конструкций, выполненных учеными Института электросварки, стало создание ряда выдающихся сооружений. К ним, прежде всего, относится уникальный цельносварной мост им. Е. О. Патона через Днепр. Принципы, подходы и конструктивно-технологические решения, которые были отработаны при его создании, открыли дорогу широкому использованию сварки в мостостроении.
Опыт строительства моста им. Е. О. Патона был использован при сооружении мостов через Днепр: Южного, Московского, Гаванского, автодорожного и железнодорожного, а также Подольско-Воскресенского мостового перехода в Киеве и мостов в Днепропетровске и Запорожье, моста через реку Смотрич в Каменце-Подольском.
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».