ТОМСК, 30 мая – РИА Томск. Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) разрабатывают первый в России комплекс, который
объединит два метода неразрушающего контроля для объектов водородной и атомной
энергетики; исследование выполняется при поддержке программы Минобрнауки России
"Приоритет 2030", сообщил РИА Томск заведующий лабораторией "Тепловой
контроль" ТПУ Владимир Вавилов.
Ранее сообщалось, что программа "Приоритет 2030" стартовала в
России в 2021 году. ТПУ вошел в нее по треку "Исследовательское лидерство"
и получил грант в размере около одного миллиарда рублей. ТПУ представил
комплексную программу развития на ближайшие 10 лет. В программе развития вуза
заложены три стратегических проекта: "Энергия будущего", "Инженерия
здоровья" и "Новое инженерное образование".
Также сообщалось, что в 2021 году в вузе прошел конкурс на поддержку
фундаментальных проектов ученых по программе "Приоритет 2030". Из
почти 100 заявок эксперты отобрали 11 научных проектов для финансирования в
2022 году.
Материалы под контролем
Томский политех широко известен своими проектами в сфере неразрушающего
контроля. Исследования по этому направлению реализуются на протяжении
десятилетий, в настоящее время – в Инженерной школе неразрушающего контроля и
безопасности ТПУ.
Под неразрушающим контролем специалисты понимают выявление структурных
дефектов в материалах без его повреждения. Дефекты, в свою очередь, – это все
то, что выходит за рамки нормативов, или, как говорят ученые, "нарушает
нормальную работоспособность материала".
© предоставила пресс-служба Томского политеха
В каких материалах появление дефектов должно контролироваться
неразрушающими методами? В металлах, неметаллах и композитах. Металлы проверяют
стандартными физическими методами: радиационным, он же – рентгеновский,
вихретоковым, ультразвуковым.
В последние десятилетия в промышленности активно используется новый тип материалов
– композиты. Например, в военных самолетах они составляют примерно 75% от общей
массы материалов. Композитами заменяют металлы во многих современных изделиях для
космической техники, судостроения, автомобилестроения.
В настоящее время активно растет применение композитов в сфере водородной
энергетики. Так, резервуары для хранения водорода изготавливаются из
углепластика – одного из самых перспективных композиционных материалов, который
отличается прочностью, легкостью, антикоррозионными свойствами и так далее.
Развитие композитов поставило перед промышленностью и учеными вопрос поиска
и контроля дефектов в этих материалах. Как правило, контроль осуществляется
ультразвуковым методом. Однако у него есть определенные недостатки. Во-первых,
в большинстве случаев это контактный метод, то есть ультразвуковой излучатель и
аппаратура регистрации должны физически контактировать с объектом контроля. Это
не всегда удобно, если проверяются объекты большого размера.
Во-вторых, ультразвуковой метод не подходит для поиска некоторых видов
дефектов, например, тех, которые расположены близко к поверхности и находятся в
так называемой "мертвой зоне".
Еще один метод проверки композитов – тепловой (инфракрасный). Он в какой-то
мере восполняет недостатки ультразвукового метода, но при этом также имеет свои
минусы.
Выгода объединения
Оба метода исследуются в двух разных лабораториях ТПУ – международной
лаборатории неразрушающего контроля и лаборатории теплового контроля. Их ученые
решили создать единый универсальный комплекс для неразрушающего контроля
композитов, используемых в водородной и атомной энергетике.
"Год назад наши лаборатории нашли точки соприкосновения, –
рассказывает заведующий лабораторией "Тепловой контроль" ТПУ Владимир
Вавилов. – К нам в Школу попадают образцы для исследований, в том числе из
водородной энергетики. И когда стали контролировать – одна лаборатория
попробовала, что у нее получится, потом передала в другую – обнаружили, что
контроль, который не получается ультразвуком, получается тепловым методом. И
наоборот".
По его словам, цель проекта – объединение преимуществ и компенсирование
недостатков обоих методов. Исследования по этому направлению вошли в число тех,
что получили финансирование на 2022 год по программе "Приоритет 2030".
Ученые проведут базовые экспериментальные эксперименты на композиционных
материалах – эта работа уже в процессе.
"Исследования станут фундаментом для создания в следующем году
роботизированного комплекса, в котором будет реализовано два метода контроля.
Он будет востребован предприятиями, развивающими водородную энергетику", –
продолжает ученый.
Вавилов добавляет, что в России не существует аналогичного комплекса,
объединяющего ультразвуковой и инфракрасный методы для поиска дефектов в
композитах. После создания нужного оборудования ученые намерены предлагать его
не только в сфере водородной энергетики, но и других отраслях, например, в
авиастроении.