Уникальные томографы

| 1027

Ученые Института неразрушающего контроля ТПУ работают над созданием не имеющего мировых аналогов томографического комплекса, который способен определить есть ли дефект в готовом изделии, не разбирая его.  Томограф, разработанный политехниками умеет искать дефекты в различных материалах: от металлов до полимеров. Исследования проводятся в рамках проекта «Технологии и комплексы томографического неразрушающего контроля нового поколения». 

Быть впереди конкурентов

Развитие методов неразрушающего контроля имеет колоссальное значение для современной промышленности. Производство заинтересовано в контроле качества продукции без разрушения готовых изделий и без остановки производственного процесса. Новый томографический комплекс будет использовать радиационный, ультразвуковой, электромагнитный и тепловой методы для поиска брака в изделиях авиационной, автомобильной, космической и других промышленных отраслей.

Сегодня ТПУ по праву является одним из лидеров в области неразрушающего контроля. Хотя в мире существуют несколько всемирно известных R&D центров, занимающихся развитием томографических методов неразрушающего контроля. В чем же уникальность разработки ТПУ? Дело в том, что обычно подобные центры имеют узкий профиль и ориентированы на какой-либо один метод диагностики или на конкретный тип материалов.

Политехники же создадут универсальный многопрофильный томографический комплекс, который объединит огромный опыт и достижения наших ученых в развитии практически всех методов неразрушающего контроля.

— В комплексе мы соединим различные методы томографического контроля, — поясняет Валерий Бориков, директор ИНК. — Но нашим заказчикам мы будем предлагать лишь тот набор, который оптимально подойдет именно под их производственные потребности. То есть на своей аппаратуре мы проведем испытания и определим методы, наиболее эффективно определяющие дефекты в изделиях заказчика. Дальше мы изготовим для нашего партнера установку, использующую лишь эти методы контроля. Так что подход будет индивидуальный.

В результате 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- картинки, отражающие дефекты в изделиях из металлов, полупроводников, диэлектриков, гетерогенных и композиционных материалов.

Ноу-хау от политехников

— Мы стараемся всегда идти впереди, — говорит Валерий Николаевич. — Практически по всем методам неразрушающей диагностики мы являемся лидерами — обладателями уникальных технологий и оборудования.

Так, Институт неразрушающего контроля первым создал и в настоящее время вводит в эксплуатацию радиационные томографические комплексы для поиска дефектов в промышленности и досмотра крупногабаритных грузов. В основе этих томографов — бетатроны — ускорители электронов. Здесь наши ученые 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.

— Нашим основным конкурентом в области неразрушающего радиационного контроля является американская компания «General Electric», поставляющая оборудование и на европейский, и на российский рынки, — рассказал директор ИНК. — Уверен, что мы сможем конкурировать с ними и по цене, и по качеству.

Мы предлагаем томографы по цене в разы ниже, чем у наших конкурентов. 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 распространенных 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 ученые ТПУ проводят ультразвуковые исследования по обнаружению дефектов в углепластиках. Это современные сверхпрочные и легкие материалы из углеродного волокна и полимерных смол. Углепластики широко используются при изготовлении легких, но прочных деталей, заменяя собой металлы. Углепластики сегодня есть 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 Владимир Вавилов, доктор технических наук, заведующий лабораторией тепловых методов контроля.

— В этой области мы находимся впереди всего мира, — делится Валерий Бориков. — Сегодня для нагрева исследуемого объекта мы используем не только оптическое, но и ультразвуковое излучение. 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, находящихся в объекте.

Чаще всего электромагнитную томографию используют для поиска брака в строительных материалах — железобетонных конструкциях, кирпиче.

Передовые разработки для нефтегазового комплекса и космоса

Перспективы для внедрения многопрофильного томографа как в России, так и за рубежом многообещающие. 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, — говорит директор ИНК. — Они хорошо показали 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 (Роскосмос) 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 представления о том, сколько прослужит тот или иной электронный компонент в реальных условиях космоса.

Еще одна передовая технология политехников взята нефтяниками и газовиками на вооружение — это акустический течеискатель — прибор для контроля качества сварных швов и поиска протечек на трубопроводах. На сегодняшний день большая партия этих приборов отправлена на нефтепровод «Восточная Сибирь — Тихий океан».

— Наша разработка способна диагностировать, искать 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 в реализации их инновационных проектов.

Справка:

В рамках Программы повышения конкурентоспособности Томского политехнического университета среди ведущих мировых научно-образовательных центров был дан старт сразу нескольким крупным проектам — мегапреоктам, соответствующим кластерам созданного в ТПУ сетевого междисциплинарного центра превосходства в области ресурсоэффективности: «Медицинская инженерия», «Устойчивая энергетика», «Безопасная среда обитания», «Ресурсы планеты», «Когнитивные системы и телекоммуникации» и «Социально-гуманитарные технологии инженерной деятельности».