Ученые Томского политехнического университета создали рентгенографический комплекс для выявления мельчайших дефектов в роторах газотурбинных двигателей современных гражданских и военных самолетов. На сегодняшний день комплекс не имеет аналогов в России. Разработка выполнена по заказу АО «Объединенная двигателестроительная корпорация», сейчас комплекс готовится к приемке заказчиком и отправке на двигателестроительный завод в Рыбинске.
Комплекс состоит из робота-манипулятора, рентгеновского аппарата, линейного приемника излучения и вращающегося стола, на котором размещаются объекты контроля. Работать комплекс может с роторами диаметром до 70 см.
В результате сканирования рентгеновскими лучами специалисты получают в цифровом виде картину сварного шва в высоком разрешении, на которой видны даже очень мелкие дефекты размером до 100 микрон. Данные архивируются и могут храниться до 20 лет.
«Ротор авиационного двигателя работает при колоссальных тепловых и механических нагрузках. Он состоит из дисков, соединенных между собой методом электронно-лучевой сварки. Это высококачественный метод, но и здесь могут быть дефекты. Самые опасные — это так называемые “непровары”, когда в металле нет соединения. В месте такого “непровара” ротор может просто разорвать, что приведет к аварии. А в авиации любая нештатная ситуация грозит катастрофой», — говорит ведущий эксперт кафедры физических методов и приборов контроля качества ТПУ, доктор технических наук Александр Чепрасов.
Традиционно роторы проверяют с помощью пленки, чувствительной к рентгеновским лучам, — ею обкладывают швы. Под воздействием излучения на пленке проявляется изображение, по которому специалисты на предприятии выявляют дефекты. Несмотря на то, что это высокоточный метод, он занимает длительное время и подходит не для всех изделий.
«Для проведения экспериментов заказчик предоставил нам ротор, который прошел процедуру неразрушающего контроля с применением рентгеновской пленки, но из-за невыявленного дефекта его разорвало на стадии испытаний.
Для некоторых изделий использование пленки является довольно трудоемкой задачей и требует значительных затрат времени. При этом внутрь изделия еще нужно поместить источник излучения, что не всегда возможно из-за размеров источника. Поэтому заказчик поставил перед нами задачу создать автоматизированный радиографический комплекс высокого пространственного разрешения, исключающий использование рентгеновской пленки», — поясняет ученый.
Чтобы решить проблему размещения крупного источника излучения внутри изделия, политехники используют обратную схему просвечивания.
«Источник излучения — рентгеновский аппарат — мы оставили снаружи, а внутрь изделия помещаем небольшой приемник излучения. На проверку небольшого по размерам ротора уходит около одного часа, это меньше, чем пленочным методом, — говорит Александр Чепрасов. — Но даже не скорость самое основное преимущество комплекса. Главное — это возможность автоматизации и перевод всего процесса на цифровой формат. Традиционные пленки просто не дают такой возможности. Кроме того, цифровой формат делает дефектоскопию дешевле — не нужны дорогостоящие пленки, специальные лаборатории для их проявки и реагенты».
На предприятии томский рентгенографический комплекс будет установлен в специализированном помещении, а персонал будет работать в безопасной операторской.
Управление радиографической установкой осуществляется с помощью программного комплекса, также разработанного политехниками.
Комплекс оснащен системой безопасности, поэтому при всех теоретически возможных нештатных ситуациях работа комплекса будет остановлена.
«Работать комплекс может буквально круглосуточно без перерывов. При этом его можно использовать для контроля не только роторов газотурбинных двигателей, он универсален. Его можно применять для неразрушающего контроля любых тонкостенных объектов диаметром до двух метров, а также изделий произвольной формы. Технология неразрушающего контроля, разработанная нами для данного изделия, может быть применена для контроля существенно более крупногабаритных объектов, например, корабельных и наземных газотурбинных энергетических установок», — добавляет ученый.
Источник: Официальный сайт ТПУ