книги / Техническая диагностика остаточного ресурса и безопасности

4.4.4.5.Учет характеристик трещиностойкости при оценке

ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА И БЕЗОПАСНОСТИ

ПРЕДИСЛОВИЕ

Главная проблема мирового сообщества - обеспечение планетарной, регио­ нальной, национальной, городской, районной, местной, объектовой безопасно­ сти. Очевидно, что ее достижение невозможно без применения информацион­ ных методов и средств технической диагностики (ТД) и неразрушающего кон­ троля (НК). В серии настоящих учебных пособий даны основополагающие оп­ ределения по этой проблеме.

Технический контроль (ТК) - проверка соответствия объекта контроля (ОК) установленным техническим требованиям. Как правило, он состоит из двух этапов: получения первичной информации о состоянии ОК и сопоставления ее с установленными нормами, относящимися к определению прочности, ресурса, живучести и безопасности.

Неразрушающий контроль (НК) является составной частью технического контроля и определяется как метод, при котором не должна быть нарушена при­ годность ОК к применению с соблюдением требований безопасности.

В задачу НК входит выявление возможных отклонений от установленных технических характеристик ОК. Такими отклонениями могут быть дефекты типа нарушений сплошности, изменение структуры и физико-механических свойств материала, размеров покрытий, соединений и т.п. Конечным результатом НК является регистрация всех обнаруженных отклонений и количественная оценка их параметров (координат, размеров и формы дефектов, величин, зависящих от физико-механических характеристик материала). Отбраковка негодных изделий проводится на основе заранее установленных норм.

Дефектоскопия - направление НК по определению дефектов в основном типа нарушения сплошности материала с помощью проникающих физических полей и химических веществ.

Интроскопия - направление НК и ТД, связанное с визуализацией физиче­ ских полей, прошедших или отраженных от ОК, для определения дефектов ма­ териала и состояния конструкции. В условиях эксплуатации ОК наиболее часто появляются дефекты усталости, коррозии, эрозии и др.

Техническая диагностика - область знаний, охватывающая теорию, мето­ ды и средства определения технического состояния объектов.

Измерение - нахождение физической величины опытным путем с помо­ щью специальных технических средств.

Испытание - экспериментальное определение, количественных и качественных характеристик объекта в результате воздействий повреждающих факторов при его функционировании. В процессе производства и особенно при эксплуатации сложных ОК (самолетов, турбин, ракетных комплексов, атомных станций и других крупных сооружений) требуется оценка их технического состояния и остаточного ресурса безопасной эксплуатации. Для этого необходим постоянный мониторинг и наличие

методик и стандартов по определению остаточного ресурса и риска эксплуатации изделий на основе экспериментальных и теоретических статистических данных.

Распознавание источников и причин повреждений, отказов и аварий, а также постановку диагноза для начала и продления эксплуатации осуществляют по извест­ ным методикам и проверенным рекомендациям посредством анализа диагностиче­ скихданных, лабораторных, аппаратурных, химических исследований и расчетов.

ТД является высшим уровнем ТК и дает ответ на главнейшие вопросы: когда должна быть прекращена эксплуатация изделия и что необходимо сделать для ее продления? При проведении ТД в качестве основного средства получения информации о состоянии ОК служит ТК, основанный на результатах измерений

ииспытаний. Разница между ТД и ТК состоит в следующем:

-ТК применяется в основном для измерения параметров материалов, дета­ лей и узлов конструкции; тогда как объектами ТД являются более сложные агре­ гаты и механизмы, для которых необходимо определять остаточный ресурс и риск эксплуатации;

-при проведении ТК характер и размеры допустимых дефектов регламен­ тированы заранее установленными нормами, а при ТД результаты анализируют­ ся с учетом влияния дефектов на работоспособность ОК в соответствии с кон­ кретными методиками, программами и стандартами по расчету остаточного ре­ сурса и риска эксплуатации на основании данных ТК.

Следует отметить важную роль методов и средств механических испытаний материалов для определения их прочностных характеристик. Существует боль­ шая номенклатура измерительной техники для электрических величин, давле­ ния, времени, расхода, уровня и т.п.; она подробно изложена в других томах учебных пособий настоящей серии.

На рис. 1 представлена обобщенная структурная схема взаимосвязей ТД, ТК с измерениями и испытаниями, в которой перечислены основные задачи в области обеспечения медицинской, техногенной, экологической и антитеррористической безопасности с учетом объектов контроля каждого направления:

-медицинская диагностика - для человека;

-экологическая диагностика - для окружающей среды: Земли, атмосферы и гидросферы;

-технологическая диагностика - для разработки, производства, эксплуатации

ихранения продукции, включая объекты гражданского и оборонного назначения;

-антитеррористическая диагностика - для предупреждения и раскрытия преступлений, терактов, обнаружения оружия, взрывчатых веществ, наркотиков, фальшивых банкнот.

Очень важно целенаправленно проводить переход к единым международ­ ным системам сертификации персонала, единым программам обучения и атте­ стации, на единые международные правила, учебники, справочники, стандарты

ит.п., обеспечивая непрерывность этого процесса.

ТД и НК предусматривают прежде всего крупномасштабное увеличение ко­ личества диагностических операций и технологий для достижения различных видов безопасности, что в свою очередь требует глубоко интегрированной меж­ дународной кооперации разработок и производства технических средств и ин­ формационных технологий.

10 ПРЕДИСЛОВИЕ

Бурно развиваются методы и средства антитеррористической диагностики (миноискатели, рентгеновские флюороскопические и телевизионные системы, приборы ночного видения, криминалистические инфракрасные и ультрафиоле­ товые комплексы, наносекундные нейтронные и спектрометрические ядернофизические установки для контроля взрывчатых веществ и др.). Номенклатура приборов в этом направлении превышает 1000 типов.

В области медицинской диагностики следует отметить достижения рентге­ новской флюрографии, ультразвуковой, ядерно-магниторезонансной, компью­ терной, радиационной томографии, тепловидения, химического и структурного анализа вещества и сотен других методик, методов и технологий.

При диагностике приходится считаться с тем, что в потенциально опасные системы техносферы входит комплекс «человек-объект-среда». При этом все указанные направления используют одни и те же физические и химические ме­ тоды диагностирования, ставят перед собой идентичные цели развития: расши­ рение диапазонов измерения в нано-, микро- и макрообластях; повышение чув­ ствительности, точности, производительности, плотности хранения данных; ис­ пользование всех видов излучений и эффектов, кремниевых и других микро­ схем, био- и нанотехнологий, квантовых вычислений, обработки многомерных изображений и т.д.

Главным остается дальнейшая интеллектуализация диагностических опера­ ций, переход на обязательное определение остаточного ресурса и рисков экс­ плуатации технически и экологически опасных объектов, составление банков и баз данных дефектов, аварий, наблюдаемых объектов и их особенностей и свя­ занных с ними статистических измерений физических полей и химического со­ става вещества. ТД и НК связаны с развитием систем космического, авиацион­ ного, морского и автомобильного мониторинга, минимизацией влияния обслу­ живающего персонала на принятие конечного решения, а также с применением полного спектра методов и средств электрометрии, интроскопии, виброметрии, измерения размеров, температуры, давления, массы, времени и других характе­ ристик для интегрированных систем ТД и НК и диагностирования безопасности в широком диапазоне их использования. В табл. 1 приведены основные физиче­ ские методы, которые применяют для медицинской, экологической, техногенной и антитеррористической диагностики с ориентировочными объемами продаж в России применительно к объектам и выполняемым задачам.

Для систем ТД и НК используют:

-единство измерений в международной системе единиц СИ;

-объективность (верность) в рамках допустимой неопределенности ТД и НК;

-соблюдение международно признанных и действующих систем качества;

-соблюдение прозрачных процедур проверки компетентности персонала. Приборы ТД и НК подлежат стандартизации и техническому регулирова­

нию, они должны иметь оценку соответствия, которая прямым или косвенным образом связана с констатацией выполнения наиболее важных для общества за­ дач. Производители ТД и НК должны иметь сертификат соответствия на свою продукцию и материалы, быть конкурентоспособными, воплощая девиз: «Одно средство, одно испытание - признание везде».