Неразрушающий контроль
Неразрушающий контроль - контроль надёжности основных рабочих свойств и параметров объекта или отдельных его элементов/узлов, не требующий выведения объекта из работы либо его демонтажа.
ТПУ
В Томске работы по неразрушающим методам контроля велись еще в пятидесятых годах, в 1947 г. в Томском политехническом институте был запущен бетатрон. Ректор ТПИ Воробьев Александр Акимович и первый директор НИИ электронной интроскопии Горбунов Владимир Иванович при открытии института сориентировали сотрудников на развитие различных методов неразрушающего контроля: радиационных, акустических, тепловых и т.д. институт разрабатывал много приборов для контроля, которые были востребованы предприятиями топливно-энергетического комплекса. Было организовано сотрудничество с фирмами из Англии, Германии, США, Японии, Китаем. На каком-то этапе возникли проблемы с сервисным обслуживанием приборов ввиду сложности конструкции бетатрона. После долгих поисков "Техснабэкспорт" нашел за рубежом фирму-посредника "Джон Маклеод Электроникс". Впоследствии были найдены покупатели и осуществлялось сервисное обслуживание. Два узла бетатрона - пульт управления и блок питания - изготавливались в Англии по отечественной разработке, а излучатель - самую трудоемкую и сложную часть бетатрона - в Томске.
Впоследствии в НИИ электронной интроскопии продолжалась разработка новых технологий. Шло совершенствование ускорителей, улучшение их массогабаритных показателей, мощности дозы излучения, размеров фокусного пятна. Проводились и были завершены опытно-конструкторские работы по созданию контрольно-измерительных комплексов для измерения параметров буровых растворов и станций наземного контроля процесса цементирования нефтяных и газовых скважин.
Мировое признание получили работы области инфракрасной термографии и томографии. Возобновились исследования по радиационным испытаниям (электризация, радиационная стойкость) материалов, применяемых на искусственных спутниках Земли. Были созданы новые системы очистки - озонаторы. Одна из них успешно была внедрена на очистных сооружениях Ханты-Мансийска.
В ТПУ разрабатывались и производились медицинские бетатроны для лучевой терапии. Так, малогабаритные бетатроны с выведенным электронным пучком работают в Томске. Один из них был установлен в клинике Савиных СибГМУ и применяется при лечении поверхностных злокачественных и доброкачественных образований. Второй бетатрон был установлен в НИИ онкологии непосредственно в операционной. Его применяют для интрооперационной терапии электронным пучком. Третий бетатрон с энергией 10 МэВ был передан в распоряжение медиков НИИ онкологии для терапии электронным пучком.
Востребованность подобных установок в науке и промышленности сразу же стала очевидной. За последние бетатроны ТПУ удачно удалось перепрофилировать в средства неразрушающего контроля на производстве (для промышленной томографии). К примеру, если рентгеновские установки «видят» сталь вглубь до 60 мм максимум, то бетатрон – до 300 мм. И до сих пор наш университет является единственным в мире производителем таких малогабаритных ускорителей.
Потребность в бетатронах есть у заводов, изготавливающих химические реакторы, сосуды большого диаметра, котлы. Большой объем установок поставляется на предприятия ВПК. В связи с угрозой терроризма активна стала и другая ниша применения бетатронов – досмотровое оборудование. Аппараты с томскими бетатронами можно увидеть везде: от сингапурской таможни до олимпийских объектов в Сочи.
Производство малогабаритных бетатронов позволило Томскому политехническому университету в 2015 году получить золотую медаль национальной премии «Экспортер года» и войти в число 20 предприятий-лидеров по объему экспорта технического оборудования.
Из конкретных результатов на сегодня можно выделить разработку радиационного томографа для крупногабаритных объектов с разрешением 100 мкм. Уже заключены договора на поставку томографических систем и бетатронов для ведущих российских (ПАО «Газпром», ГК «Росатом») и зарубежных (I-Deal Technologies GmbH, Innotech Systems Pvt. Ltd., Powevscan Company Limited, JME Ltd, Pan Asiatic Technologies Sdn. Bhd, Smiths Heimann GmbH, United Pioneer Technology Co., Ltd) компаний.
Развивается создание системы «машинного зрения» ультразвуковой томографии. Разработанная система позволяет идентифицировать неизвестные объекты с разрешением 200 мкм и переводом полученного массива данных в 3D-модели. Практическая апробация системы проведена на композиционных конструкционных материалах изделий холдинга «Вертолеты России».
Также разрабатывается метод безэталонной тепловой томографии, обеспечивающий эффективный неразрушающий контроль авиационных и космических материалов методом активной количественной инфракрасной термографии. А совместно с фирмой Power Scan (Китай) создается излучатель бетатрона для использования в перспективных досмотровых комплексах и технология распознавания материалов методом дуальных энергий для низкой мощности дозы с использованием малогабаритных бетатронов.
Уже проведена практическая апробация аппаратных и программных средств тепловой томографии на углерод-углеродных композиционных материалах в рамках контрактов с ООО «Солютерм» (официальный представитель корпорации Airbus в России) и ОАО «Композит». По заказу Innotech Systems Pvt. Ltd. (Индия) разработан новый бетатрон SEA-7 для нестационарного рентгеновского контроля сварных соединений на строительных площадках, стапелях, при ремонте энергетического оборудования, контроле крупногабаритного литья, контроле железобетонных опор мостов и других строительных конструкций.
Разработан ультразвуковой дефектоскоп для обнаружения дефектов в сложных композитных материалах. Промышленный образец прибора недавно был установлен на вьетнамском предприятии HSTM Vietnam construction consulting company.
Диагностический комплекс по контролю качества сварочных швов ракет, выполненных методом сварки трением с перемешиванием, уже установлен в Ракетно-космической корпорации «Энергия» им. Королева, которая планирует использовать разработанные в ТПУ технологии для создания новых космических кораблей.
Этот комплекс позволяет проводить проверку крупных объектов диаметром до пяти метров, например деталей ракет. Проект осуществляется совместно с ракетно-космической корпорацией «Энергия» и Институтом физики прочности и материаловедения СО РАН (ИФПМ).
Сейчас, помимо разработки нового поколения методов и средств неразрушающего контроля промышленных материалов, изделий и конструкций, потребуется подготовка нового поколения уникальных специалистов. Для этого уже предусмотрена реализация новой магистерской программы «Промышленная томография сложных систем» (Tomographic NDT of complex systems). Востребованность таких специалистов безусловна и объясняется широким спросом на продукцию в самых разных отраслях: авиационно-космической, военной, нефтегазовой, металлургической, в отрасли безопасности и многих других.
На ближайшие годы запланированы создание высокоскоростного ультразвукового томографа для изделий из композитных материалов сложной геометрии, разработка и создание промышленных тепловизионных томографов для изделий из композитных материалов авиационно-космического и военного назначения, разработка новых теоретических принципов безэталонной тепловой томографии, а также технологии и аппаратуры инфракрасного/теплового томографического контроля композиционных материалов с внедрением на предприятиях авиакосмического и военного профиля в России и за рубежом (Индия, Китай, Малайзия и др.).
В настоящее время в ТПУ действует Инженерная школы неразрушающего контроля и безопасности в составе 9-и подразделений:
◾ Испытательный центр;
◾ Научно-производственная лаборатория "Малогабаритные бетатроны";
◾ Научно-производственная лаборатория "Медицинская инженерия";
◾ Научно-производственная лаборатория "Радиационные системы досмотра и промышленной безопасности";
◾ Организационный отдел;
◾ Отделение контроля и диагностики;
◾ Отделение электронной инженерии;
◾ Региональный центр аттестации, контроля и диагностики;
◾ Центр промышленной томографии.
Школа является международным научно-образовательным и инновационным центром, специализирующимся на безопасности и эффективном использовании оборудования и объектов реального сектора экономики, включая космическое приборостроение и нефтегазовую отрасль.
Подготовка специалистов в Школе связана с развитием инновационных методов в области неразрушающего контроля промышленных изделий и конструкций. Активно ведется разработка компактных источников ионизирующего излучения для наноструктурного анализа материалов, томографических комплексов, космического и медицинского приборостроения, сенсорики и быстрой наноэлектроники, техносферной безопасности
Источники
1. Журнал "Томский политехник". № 10, 2004 г.
2. https://sitetpu.ru/university/structure/department/view?id=7976