Ученые из НИ ТПУ* создали рентгенографический комплекс для выявления дефектов в роторах газотурбинных двигателей.
Разработка выполнена по заказу АО «Объединенная двигателестроительная корпорация», сейчас комплекс готовится к приемке заказчиком и отправке на двигателестроительный завод в Рыбинске (ПАО «НПО «Сатурн»).
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.
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 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 задачу создать автоматизированный радиографический комплекс высокого пространственного разрешения, исключающий использование рентгеновской пленки.
Чтобы решить проблему размещения крупного источника излучения внутри изделия, политехники используют обратную схему просвечивания.
Источник излучения — рентгеновский аппарат — ученые оставили снаружи, а внутрь изделия помещается небольшой приемник излучения. На проверку небольшого ротора уходит около одного часа, это меньше, чем проверка пленочным методом. 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, а цифровой формат делает дефектоскопию дешевле — не нужны дорогостоящие пленки, специальные лаборатории для их проявки и реагенты.
В Томском политехническом университете 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 для данного изделия, может быть применена для контроля существенно более крупногабаритных объектов, например, корабельных и наземных газотурбинных энергетических установок.
*Национальный исследовательский Томский политехнический университет — https://tpu.ru/
