Ученые ТПУ разрабатывают комплекс для поиска дефектов в композитах
рубрика: технологии
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".
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".
Заведующий лабораторией "Тепловой контроль" ТПУ Владимир Вавилов
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".
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.
Фото предоставила пресс-служба Томского политеха
