INTERVIEW

S profesorem Jaroslavem Němcem,

laureátem Národní ceny České hlavy

ZDROJ: Magazín Plyn 2/05

Profesor Ing. Jaroslav Němec, DrSc., který je dobře znám české odborné plynárenské veřejnosti jako zakladatel české školy lomové mechaniky a mimo jiné i jako autor knihy „Pevnost a životnost potrubí vysokotlakých tranzitních plynovodů", převzal 25. listopadu 2004 z rukou premiéra Stanislava Grosse Národní cenu v anketě Česká hlava za celoživotní práci, zejména v oboru materiálového inženýrství, jehož byl u nás průkopníkem.

Vedle jiných poct byl jmenován také čestným členem Českého plynárenského svazu za své zásluhy o technický rozvoj plynárenství.

Pane profesore, blahopřeji Vám k významnému ocenění, kterého se Vám dostalo, jistě i jménem všech našich čtenářů. Jak jste se vlastně k materiálovému inženýrství dostal?

Už jako mladý inženýr, když jsem měl na starosti vývoj v konstrukční kanceláři v největším pražském podniku, v ČKD, jsem si uvědomil, že se mění úloha vědců, kteří pracují v technických vědách. Ukázalo se, že už nejde jen o to, jak kvalitně je výrobek v průmyslové technologii vyroben, jaké má vlastnosti a jaké má takříkajíc perspektivní poslání. Začalo se uvažovat o tom, jak dlouho jej bude možno bez závad a velkých investic provozovat, jakou bude mít životnost. A v tom okamžiku už nešlo jen o to, zda má materiál dobrou pevnost nebo okamžitou deformační odolnost, ale především o to, jak je odolný proti stárnutí, proti únavě, proti koroznímu napadení atd. Čili najednou se začalo ukazovat, že budoucnost bude mít ten, kdo dokáže výrobek udělat tak, aby sloužil nejen po dobu, kterou předpokládal projektant, ale i déle.

A to zřejmě platí i pro plynovody - ty však mají jistě svá specifika...

Plynovody musí sloužit desítky let. Takový vysokotlaký plynovod se staví sice na třicet let, ale zároveň se jaksi předpokládá nebo doufá, že by mohl sloužit i déle. A to je složitá záležitost, protože v provozu na něj působí mnoho nepříznivých faktorů: kolísáním se mění tlak a do hry tu vstupuje dynamický efekt, který vede k opakovanému namáhání a k únavě materiálu. Pak je tu koroze, a to nejenom plošná, nýbrž i koroze pod napětím. Proto je třeba vytvořit plynovod tak, aby bylo možno se spolehnout na to, že bude sloužit dobře a bez havárií.

A to je jeden z nejtěžších úkolů vůbec, protože plynovody vedou osídlenými oblastmi, pod komunikacemi, a tam všude se pohybují lidé. Navíc je plyn stlačen na vysoké tlaky, a tudíž má v sobě akumulovánu obrovskou energii. Dále je třeba si uvědomit, že tloušťka stěny potrubí musí být volena tak, aby nebyla předimenzována, protože tlustostěnná trubka by byla drahá a nikdo by nezaplatil její výrobu. A konečně: jde o velké roury, které nelze vyrábět jako bezešvé, a proto se musejí svařovat. A teď si představte, že na každém úseku plynovodu je spousta svarů, svarové spoje jsou prakticky na každém metru plynovodu - a každý svářeč vám poví, že není možno každý svar udělat stoprocentně bez vad - takže tam mohou být i vady. Některé jsou nevýznamné, ale mohou tam být také trhlinky, které se pak v provozu rozšiřují, a to už je opravdu vážná věc.

l když je potrubí dobře izolováno, tak vždycky vzniknou místa - to je koneckonců otázka statistická, v nichž může docházet k plošné korozi, která pak zeslabuje tloušťku stěny.

A jsou-li tam trhlinky, pak do nich vniká korozní médium a velmi rychle narušuje obranu proti šíření trhlin.

Pane profesore, svou prací v oblasti materiálového inženýrství jste si vysloužil označení „lékař technických děr. Jestli tomu dobře rozumím, pak jste byl vždycky pozván, až když to někde „hořelo", zkrátka když bylo zle, ať už šlo o mosty, lokomotivy či o atomovou elektrárnu... Takhle jste se dostal i ke spolupráci s plynárenstvím?

Vlastně ano, i když je to řečeno samozřejmě zjednodušeně. K tomu označení mé osoby asi přispěla knížka nazvaná „5 minut do katastrofy... zavolejte profesora Němce".

Je ovšem dáno celkovým vývojem vědy a techniky, že jsem mohl řešit věci, jejichž řešení ještě před padesáti lety nebylo vůbec myslitelné. Pokud jde o toho „lékaře technických děl": pracoval jsem v oblasti, která se týkala materiálu nejenom dokonalého, kvalitního, ale i materiálu, jehož vlastnosti začaly degradovat. A to byl i případ plynovodu, k němuž jsem byl přizván, a to případ zvlášť komplikovaný, protože potrubí bylo jednak uloženo v zemi, někdy ve velmi složitých podmínkách, ve vlhku, jednak k němu nebyl přístup, aby bylo možno zjistit, jak se trhlina v něm rozvíjí, a jednak šlo o velmi rozsáhlou konstrukci, takže indikace stavu potrubí by znamenala obrovské náklady.

Odkdy se datuje Vaše spolupráce s plynárenstvím?

Poprvé jsem byl přizván v sedmdesátých letech, když se začínal stavět tranzitní plynovod a když se mezi Prahou a Brnem zjistilo, že trubky dodávané tehdy z NDR mají ve svarech trhlinky. To se zjistilo, a jen náhodou, až když potrubí bylo položeno: bylo třeba něco opravit, odkryl se jeden ze svarů -a na zaizolovaném a položeném potrubí se našly trhliny. To bylo moc a moc špatné, protože bylo nutné dodržet termín dodávky plynu z Ruska do střední Evropy, ale oprava potrubí by znamenala vlastně položení nového potrubí, což by nikdo nezaplatil, šlo by o miliardové částky. Nevědělo se, co s tím, tak přišli za mnou, abych to vyřešil.

Že jste to vyřešil, dnes už samozřejmě víme. Jak jste při tom postupoval?

Byl to nový problém, pro jehož řešení bylo třeba sestavit celou expertní skupinu, v níž byli výpočtáři pro pevnostní výpočty, technologové svařování, diagnostici atd., a já jsem byl vedoucím tohoto týmu. A s ním jsem udělal následující pokus: vzali jsme asi dvanáctimetrový kus trubky s těmi nejhoršími trhlinami, který jsme našli na konci vykopané části plynovodu, na vojenském polygonu jsem pak nechal ten kus trubky zaslepit a zakopat do země a navrch jsme ještě dali betonové desky. Na trubku jsme předtím umístili indikátory deformací a dráty od nich vyvedli do bunkru, z něhož se pokus ovládal, a začali jsme potrubí tlakovat.

Potrubí jste tlakovali vodou?

Ne, vzduchem - rozhodl jsem se pro tlakování vzduchem proto, aby v něm byla jako v plynu uložena energie. Hákování trvalo dost dlouho, museli jsme potrubí nechávat vychladnout, neboť kritická délka trhliny závisí také na teplotě. My jsme tenkrát udržovali teplotu okolo nuly.

Když pak potrubí v noci prasklo - nebo spíš explodovalo, udělalo nečekanou spoušť: vytvořil se tam úděsný kráter a úlomky potrubí, které se rozletěly, pře-sekaly borovice v okolí, jako by to byla párátka... A to šlo jen o vzduch! Kdyby byl v potrubí plyn - raději ani nedomýšlet. Tehdy jsem si uvědomil to obrovské riziko a velkou odpovědnost.

Potrubí prasklo při vyšším tlaku, než byl tlak provozní, dokonce při vyšším tlaku, než byl zkušební tlak, a tak jsem mohl prostě říci, že potrubí je možné provozovat. Uvědomil jsem si však, že po delší době provozu, třeba během třiceti let, trhliny v potrubí budou únavou dále růst, a budou hlubší. Tím by se ovšem snižoval kritický tlak, a kdyby klesl až na tlak provozní, došlo by k havárii.

A tenkrát došlo k onomu velkému objevu...

Tenkrát jsem si uvědomil, že trhliny, aby dále nerostly, musíme zablokovat... Proto jsme potrubí rozdělili na úseky, každý úsek přetížili vodou na podstatně vyšší tlak, než je zkušební nebo provozní tlak, ale na nižší tlak, než by byl tlak, který by deformoval celé potrubí.

Princip je celkem jednoduchý: za správně zvoleného tlaku se deformace vytvoří jen v kořeni trhliny, protože tam je nejvyšší napětí, a tam se také nejdříve vytvoří plastický stav. Tím se trhlinky otupí, nebudou mít ostré čelo, nýbrž budou tupé. A když se tlak sníží, pak ta část roury, která byla dosud elastická, se chce vrátit do původního tvaru, sevře trhliny a vytvoří tam tlakové přepětí, a trhlina už se nemůže dále šířit. Je to už přes třicet let, a to potrubí dodnes funguje bezvadně.

A takhle vznikla metoda tlakové reparace, rehabilitace potrubí?

Ano, dnes se z toho stala běžná metoda, která se používá na zestárlém potrubí v provozu, ale nejenom na něm. Nejdříve se zjistí, jestli jsou v potrubí trhlinky, to se provádí pomocí inteligentního „ježka", který nám indikuje trhliny. Dnes můžeme rehabilitovat potrubí, které pak může sloužit po skončení formálně předpokládaného období životnosti ještě dalších patnáct až dvacet let. Ale to už je ten plynovod zaplacen, a slouží nám „zadarmo".

To však nebyl konec vaší spolupráce s plynárenstvím...

Ne, už řadu let funguji jako expert pro případ, když je zle. Když se například ukáže, že potrubí je poddolované a že na něm visí spousta země, a že je proto silně namáháno. Nebo když se potrubí při protahování čisticím ježkem poškodí, například když se v kolenech vydřela nějaká drážka - pak vždycky padne otázka, zda je možné to potrubí nechat v provozu. Zatím jsem to vždycky řešil tak, abychom provoz nemuseli zastavit a abychom nemuseli například celou větev plynovodu předělat. Vždycky jsme hleděli na ekonomickou stránku věci, aby nevznikaly ztráty a aby se plyn mohl dále užívat.

Pane profesore, děkuji Vám za rozhovor a přeji Vám jistě i jménem všech našich čtenářů pevné zdraví a úspěchy v další práci! Ptal se Otto Smrček

Profesor Jaroslav Němec se narodil 15.3.1921 v Horažďovicích. Vystudoval strojní fakultu ČVUT, pracoval ve vývojové konstrukční kanceláři ČKD Praha a pak učil na Vysoké škole dopravní jako profesor. Od roku 1960 pracoval ve Škodových závodech, účastnil se výstavby naší první jaderné elektrárny a budoval experimentální základnu a pak přešel učit na Jadernou fakultu ČVUT. V r. 1979 přešel do Akademie věd jako ředitel Ústavu teoretické a aplikované mechaniky, který vedl až do roku 1987 a s nímž dodnes spolupracuje jako samostatný vědecký pracovník a expert.

Hlavním předmětem odborného zájmu profesora Jaroslava Němce byla a je mechanika a nauka o materiálu. Je průkopníkem výuky materiálového inženýrství na našich školách a položil základ teorie mezních stavů jako nového vědního oboru. Vědecký přínos profesora Němce lze charakterizovat - řečeno ovšem velmi zjednodušeně - takto:

· přispěl k objasnění představ o lomových procesech strojních součástí a ocelových konstrukcí;

· vyjádřil rychlost rozvoje únavových a korozních trhlin a stanovil prahové hodnoty podle bariér materiálu v ocelových tělesech a objasnil podstatu těchto bariér;

· objasnil význam a vliv povrchové vrstvy materiálu těles na proces porušování a životnosti;

· definoval a vyjádřil faktor velikosti těles a jeho vliv na jejich životnost;

· vypracoval metody spolehlivého prodlužování životnosti významných technických děl, jako vysokotlakých plynovodů, komponent atomových elektráren, čímž přinesl velké finanční hodnoty.

Profesor Němec je autorem tří desítek monografií, z nichž řada vyšla i v zahraničí, publikoval více než 400 článků ve vědeckých a odborných časopisech a sbornících. Jeho výzkumná a vědecká činnost byla vždy úzce spojena s potřebami průmyslové a technické praxe a dostalo se mu za ni více než stovky ocenění, například medaile Akademie věd Za zásluhy o vědu a lidstvo, doktorátu honoris causa na Univerzitě Pardubice, jmenování čestným členem ČPS, dvou Státních cen za vědu a v r. 2004 Národní ceny v rámci Českých hlav, na kterou jej navrhla Asociace strojních inženýrů. Výsledky vědecké práce profesora Němce jsou mezinárodně uznávány, o čemž svědčí například fakt, že byl pozván přednášet na zahraniční univerzity (v Japonsku a ve Švédsku), a jeho členství v prestižní mezinárodní vědecké společnosti IFC (International Conference on Fracture), jejímž byl v roce 1971 ředitelem a v roce 1975 viceprezidentem jako první vědec ze zemí tzv. Východního bloku. V roce 1984 jej IFC jmenovala svým čestným členem. Pedagogické působení profesora Němce bylo oceněno Komenského medailí.

Summary

With Professor Jaroslav Němec, ||

Laureate of the National Prize

"Czech Heads" l

The topic of the interview with Prof. Jaroslav Němec, who was awarded at the close of 2004 the national príze in the framework of the Czech Heads project, is the work of this scientist, founder of Czech fracture mechanics and material engineering, for the gas industry. Prof. Němec especially recalls the development of the method for the rehabilitation of pipelines after multi-year operation (pressure reparation).

Související

Související témata Vzdělávání, školení, poradenství