Развитие методов неразрушающего контроля имеет для современной промышленности особое значение: она остро заинтересована в контроле качества продукции без разрушения готовых изделий и без остановки производственного процесса. Разработки ученых Института неразрушающего контроля (ИНК) Томского политехнического университета направлены на создание не имеющего мировых аналогов томографического комплекса, с помощью которого можно находить дефекты в изделиях из самых различных материалов: от металлов до полимеров.
ТПУ сегодня по праву является одним из лидеров в области создания технологий и приборов неразрушающего контроля. Обычно подобные комплексы имеют узкий профиль: они ориентированы на какой-либо один метод диагностики или на конкретный тип материалов. Политехники намерены создать универсальный многопрофильный томографический комплекс, который объединит наработки и достижения, а также огромный опыт отечественных ученых в развитии практически всех методов неразрушающего контроля. Для поиска брака в изделиях авиационной, автомобильной, космической и других промышленных отраслей новый томографический комплекс будет использовать радиационный, ультразвуковой, электромагнитный и тепловой методы.
— В комплексе мы объединим различные методы томографического контроля, — поясняет директор Института неразрушающего контроля ТПУ Валерий Бориков. — Но нашим заказчикам будем предлагать именно тот набор, который оптимально подходит под их производственные потребности: такой индивидуальный подход. На своей аппаратуре мы проведем предварительные испытания и определим методы, которые позволят заказчику наиболее эффективно выявлять дефекты в изделиях. Далее — изготовим для него установку, обеспечивающую применение лишь этих методов контроля.
В ходе реализации проекта “Технологии и комплексы томографического неразрушающего контроля нового поколения” ученые ИНК создадут новые технологии неразрушающего контроля с использованием бетатронов (ускорителей электронов), акустико-электромагнитных, тепловых и ультразвуковых методов и систем. На их основе будет изготовлен экспериментальный образец комплексного томографа. Кроме того, с помощью нового программного обеспечения, разработанного специально для томографа, можно будет создавать 2D- и 3D-изображения, отражающие дефекты в изделиях из металлов, полупроводников, диэлектриков, гетерогенных и композиционных материалов.
Институт неразрушающего контроля ТПУ первым создал и в настоящее время вводит в эксплуатацию радиационные томографические комплексы для поиска дефектов в промышленных изделиях и досмотра крупногабаритных грузов. В основе этих томографов бетатроны — ускорители электронов. Здесь ученые ТПУ являются монополистами: новая томографическая установка позволяет получать изображения, которые дадут ответы на вопросы: есть ли дефект внутри изделия и где именно он расположен? Такой метод диагностики найдет большой спрос в литейной промышленности, уверены ученые.
— Нашим основным конкурентом в области неразрушающего радиационного контроля является американская компания “General Electric”, поставляющая оборудование на европейский и российский рынки, — рассказал директор ИНК. — Мы предлагаем томографы по цене в разы ниже, чем у зарубежных производителей. Уверен, что сможем “побороться” с ними по цене и по качеству. Наше конкурентное преимущество — уникальность используемых методов контроля и новейшие модели бетатронов, которые постоянно совершенствуются как по размеру, так и по уровню разрешения.
Ультразвуковая дефектоскопия, или ультразвуковая диагностика дефектов в металлах и полимерах, — один из самых популярных методов неразрушающего контроля, основанный на исследовании процесса распространения ультразвуковых колебаний в изделиях. В этой области политехники владеют ноу-хау по созданию скоростной электроники и алгоритмов обработки информации, полученной в результате ультразвукового контроля.
Совместно с коллегами из Фраунгоферовского института неразрушающих методов контроля (Германия) ученые ТПУ проводят ультразвуковые исследования по обнаружению дефектов в углепластиках — современных сверхпрочных и легких материалах из углеродного волокна и полимерных смол. Углепластики широко применяются при изготовлении легких, но прочных деталей, заменяя собой металлы, и используются сегодня во многих изделиях: от частей космических кораблей и самолетов до удочек и корпусов мобильных телефонов. Исследования выполняют в Международной научно-образовательной лаборатории неразрушающего контроля ТПУ под научным руководством профессора Ханса-Михаэля Кренинга.
Политех находится на передовых позициях и в области тепловых методов контроля: томография при помощи тепловизионных методов впервые появилась именно в ТПУ. Автором первого патента стал заведующий лабораторией тепловых методов контроля доктор технических наук Владимир Вавилов.
— Сегодня для нагрева исследуемого объекта мы используем не только оптическое, но и ультразвуковое излучение, — говорит директор ИНК ТПУ Валерий Бориков. — Информация, полученная тепловизором, преобразуется в объемную картинку, позволяющую обнаружить структурные дефекты, например, в сотовых панелях космических аппаратов, самолетов и вертолетов.
Еще одно направление в томографии — электромагнитная дефектоскопия. Этот метод начал развивать еще профессор Александр Акимович Воробьев, который был ректором Томского политехнического с 1944 по 1970 год. Работа современного дефектоскопа основана на регистрации изменений вторичного электромагнитного поля.
— Любое механическое воздействие вызывает электромагнитные волны, — поясняет директор ИНК. — По отклику этих волн можно судить о дефектах в объекте.
Чаще всего электромагнитную томографию используют для поиска брака в строительных материалах — железобетонных конструкциях, кирпиче.
Перспективы для внедрения многопрофильного томографа как в России, так и за рубежом широки. В настоящее время отдельные его составляющие — созданные в ТПУ установки — уже используются в Германии, Китае, Бразилии и других
странах.
— Например, досмотровые комплексы, созданные при участии ТПУ, используют на границе между Сингапуром и Малайзией для таможенного досмотра грузовых контейнеров, — продолжает директор ИНК. — Хорошо показали они себя и в России: именно с их помощью проверяли автомобили в сочинском порту во время Зимних Олимпийских игр.
Продолжается плодотворное сотрудничество с такими крупными партнерами, как Федеральное космическое агентство и компания “Газпром”. На базе Института неразрушающего контроля проводят испытания электронных компонентов спутников для НПО “Полюс”. Цель испытаний — продлить срок службы космических объектов с 10 до 15 лет. Электронные платы располагают на специальных стендах и подвергают радиационному облучению, максимально близкому к космическому. Такие испытания дают представление о том, сколь долго прослужит тот или иной электронный компонент в реальных условиях космоса.
Еще одна передовая технология политехников взята на вооружение нефтяниками и газовиками: это акустический течеискатель — прибор для контроля качества сварных швов и поиска протечек трубопроводов. На сегодняшний день большая партия таких приборов отправлена на нефтепровод “Восточная Сибирь — Тихий океан”.
— Наша разработка способна искать и диагностировать скрытые протечки в запорной арматуре, — объяснил Валерий Бориков. — Благодаря ей прямо в полевых условиях можно оценить качество сварки и найти дефекты в трубе. В отличие от рентгеновской съемки, где необходимо дополнительное время на проявку снимков.
Стоит отметить, что область применения многопрофильного томографа политехников весьма обширна. Не случайно этот мегапроект реализуется сразу в рамках трех кластеров ТПУ: “Безопасная среда обитания”, “Медицинская инженерия” и “Когнитивные системы и телекоммуникации”. Уникальный томограф поможет ученым Института природных ресурсов, Института физики высоких технологий и Физико-технического института ТПУ в реализации их инновационных проектов.
Партнеры мегапроекта
Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики (Россия)
Фраунгоферовский институт неразрушающих методов контроля (Германия)
Компания “Power Scan” (Китай)
Компания “I-Deal Techno-logies GmbH” (Германия)
Лариса БОГОМАЗОВА
Фото Валерия КАСАТКИНА
Нет комментариев