История создания комплекса
Государственная программа развития высоких технологий
2010 год стал поворотным моментом для отечественной промышленной диагностики. Правительство Российской Федерации выпустило Постановление №218 от 09.04.2010, которое запустило масштабную программу поддержки кооперации между вузами и производственными организациями. Цель амбициозная — создание высокотехнологичных производств внутри страны.
В рамках этого проекта заключили Договор № 13.G25.31.0052. Перед разработчиками поставили конкретную задачу: создать прибор для неразрушающего контроля и диагностики конструкционных материалов. Речь шла о промышленном оборудовании, которое работает в экстремальных условиях.
Так появился СОЛВЕР Пайп — специализированный аппаратно-программный комплекс на базе атомно-силового микроскопа.
Преимущества атомно-силовой микроскопии
Сравнение с традиционными методами диагностики
Атомно-силовая микроскопия (АСМ) — это не просто очередной метод исследования. Технология кардинально отличается от оптической микроскопии, рентгенографии и ультразвуковой дефектоскопии. Причем отличия в лучшую сторону.
Скажу прямо: АСМ дает то, что другие методы дать не могут. Нанометровое разрешение при работе с реальными промышленными объектами — это серьезно.
| Метод диагностики | Разрешение | Стоимость | Мобильность | Требования |
|---|---|---|---|---|
| Оптическая микроскопия | Микрометровое | Низкая | Высокая | Минимальные |
| Электронная микроскопия | Нанометровое | Высокая | Низкая | Вакуум, сложное оборудование |
| Рентгенография | Микрометровое | Средняя | Средняя | Защита от излучения |
| Ультразвуковая дефектоскопия | Миллиметровое | Низкая | Высокая | Контактная жидкость |
| АСМ (СОЛВЕР Пайп) | Нанометровое | Средняя | Высокая | Минимальные |
Конкретные преимущества технологии
- Компактность оборудования. В отличие от электронных микроскопов, не нужна вакуумная техника. А это экономия места и денег.
- Диапазон увеличений шире, чем у оптических микроскопов. Можно исследовать структуру не только на микроуровне, но и в нанометровом диапазоне. Несколько нанометров — реальность.
- АСМ-изображения металлов и сплавов информативнее оптических. Количественных характеристик получается больше.
- Цифровая матрица данных. Обработка методами математической статистики и распознавания образов — без проблем.
- Одновременное измерение твердости и исследование наноструктуры. На одних и тех же участках! Это открывает новые возможности.
- Перспектива стандартизации методов неразрушающего контроля на научной основе. Отраслевые нормы устарели, нужен новый подход.
Звучит убедительно, правда?
Технические характеристики комплекса
Конструкция и принцип работы
Рис. 1 Прототип атомно-силового микроскопа СОЛВЕР Пайп
СОЛВЕР Пайп — это автоматизированная платформа с перемещением измерительного узла по трем осям X-Y-Z. Не просто микроскоп, а целая система.
Рис. 2 Пример крепления прибора на трубе
Крепление реализовано через ремни. Прибор фиксируется на цилиндрических объектах диаметром от 120 мм до нескольких метров. И на плоских поверхностях тоже. Под любым углом — без ограничений.
Поворотный механизм измерительного узла обеспечивает перпендикулярную установку зонда к исследуемому образцу. Это критически важно для точности измерений.
Дополнительные возможности
Небольшие габариты — большое преимущество. Прибор можно использовать в лаборатории для исследования большеразмерных образцов. Универсальность в действии.
Модуль видеокамеры ускоряет работу. Быстро выбираешь место исследования, визуально контролируешь процесс. Значительное оптическое увеличение помогает сопоставить АСМ-данные с привычными оптическими изображениями.
Есть интересная функция: несколько АСМ-изображений объединяются в одно. Получается изображение размером с оптическую микроскопию, но с нанометровым разрешением. Лучшее из двух миров.
Трехмерные массивы данных позволяют измерять объекты по трем координатам. Объемная информация вместо плоской картинки.
Рис. 3 Пример крепления прибора на роторе турбины
Области применения
Промышленные объекты для диагностики
Аппаратно-программный комплекс СОЛВЕР Пайп создавали для крупногабаритных промышленных объектов. И он справляется.
| Тип объекта | Примеры | Задачи диагностики |
|---|---|---|
| Трубопроводы | Нефтегазовые магистрали | Контроль коррозии, дефектов сварных швов |
| Металлоконструкции | Опоры, фермы, каркасы | Оценка усталости металла, трещины |
| Турбинное оборудование | Роторы паровых турбин | Исследование зон с дефектами материала |
| Химические реакторы | Емкости, сосуды | Контроль состояния после эксплуатации |
| Сосуды под давлением | Резервуары, баллоны | Проверка целостности стенок |
Направления исследований
Возможности комплекса широкие. Вот основные направления:
- Контроль качества выпускаемых материалов. На производстве это必须.
- Диагностика материалов после длительной эксплуатации в экстремальных условиях. Реальная жизнь оборудования.
- Исследование зеренной структуры металла. Тип, размер, форма зерен — полная информация.
- Определение локальной микротвердости. Точечно, на конкретных участках.
- Определение термической предыстории металла. Что происходило с материалом?
- Выявление дефектов структуры (коррозия, например).
- Диагностика сварных швов. Слабое место многих конструкций.
Отрасли промышленности
Использование СОЛВЕР Пайп при регламентных испытаниях и плановой замене оборудования позволяет перейти на практически безаварийный режим работы. Это факт.
Где это актуально:
- Нефтегазовая промышленность — трубопроводы, резервуары
- Химическая промышленность — реакторы, емкости
- Энергетическая промышленность — турбины, котлы
- Металлургическая промышленность — прокатное оборудование
- Машиностроение — ответственные детали и узлы
И это далеко не полный список.
Результаты испытаний
Международные тесты
Теория теорией, а практика — это другое. Прибор прошел реальные испытания. И не одно.
Первое в мире испытание АСМ для прямого неразрушающего контроля трубопроводов в производственных условиях провели на нефтеперерабатывающем заводе Raffineria di Roma в Италии. Масштабный тест.
Результат? Сканирующий зондовый микроскоп показал себя как современное и перспективное средство диагностики. Дефекты в материалах металлоконструкций обнаруживаются быстро и информативно. Задачи промышленной дефектоскопии решаются эффективно.
Рис. 4 Пример результата исследования
Испытания в Польше
Следующий этап — завод по ремонту паровых турбин в Польше. Уровень сложности вырос.
Прибор впервые работал на образцах такого класса, как ротор паровой турбины. Задача: выявить и исследовать зоны с дефектами материала.
Результаты прекрасные. Подтверждена возможность работы на нестандартных образцах. Это важно.
Участие в выставках и конференциях
Многократное участие в выставках, конференциях и отраслевых совещаниях показывает интерес к АСМ СОЛВЕР Пайп. Востребованность в отраслевых исследованиях налицо.
Проверено временем и практикой.
Перспективы внедрения
Удаленный мониторинг состояния
А вот это интересно. Если оснастить АСМ-комплексами труднодоступные и отдаленные промышленные объекты, появляется возможность мониторинга без присутствия человека.
Удаленный доступ — и вы контролируете состояние важных технологических объектов. Безопасно. Эффективно. Современнно.
Стандартизация методов контроля
Возможность одновременного исследования структуры и измерения твердости ставит задачу стандартизации методов неразрушающего определения механических свойств металлов и сплавов.
На более глубокой научной основе, чем в действующих отраслевых нормах. Это следующий шаг развития технологии.
Дальнейшее развитие
Технология АСМ для промышленной диагностики только набирает обороты. Потенциал огромный.
Представьте: безаварийная работа предприятий, своевременное выявление дефектов, экономия на ремонтах и простоях. Выгода очевидна.
СОЛВЕР Пайп — это не просто прибор. Это инструмент для перехода на новый уровень промышленной безопасности и эффективности.
ЗАО «НТИ»
Адрес: Россия, Москва
Зеленоград, корпус 100
Тел. (495) 9135737, (499) 7357777
Факс (495) 9135739, (499) 735 6410
Сайт: www.nanotechinstruments.com
"
