Obrabotka Metallov. 2016 no. 4(73)

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 4 (73) 2016 7 технология промышленности (табл. 1) за последние три года можно увидеть рост объема производства стеклопластика в России, несмотря на экономи- ческие проблемы. Т а б л и ц а 1 Объем производства стеклопластика в России (по данным Росстата и исследованиям ID-Marketing) Год 2013 2014 2015 Объем рынка РФ, млрд руб. 275,8 322,6 408,7 Рост, % – 14,51 21,07 сурса и контроль качества изделий из композитов в настоящее время актуальны и востребованы. Целью экспериментальных исследований является разработка программно-аппаратного комплекса для выявления внутренних дефек- тов в деталях из композиционных материалов и определение остаточного ресурса инженерных конструкций с помощью ультразвукового сиг- нала. Методика экспериментального исследования Структура композиционных материалов ха- рактеризуется степенью неоднородности, кото- рая зависит от наличия дефектов, образующихся в процессе переработки материала в изделии, дефектов исходного сырья и дефектов, возника- ющих во время эксплуатации. Преобладающее влияние на качество материала оказывают на- следственные и технологические дефекты, раз- вивающиеся и (или) образующиеся из-за несо- блюдения режимов подготовки исходного сырья, состояния технологического оборудования, на- рушения технологических регламентов (режим нагревания, охлаждения, давление, скорость протяжки). К основным дефектам, возникаю- щим в структуре композиционных материалов, можно отнести следующие: смещение, поворот и коробление отдельных слоев армирующего материала; поверхностное вздутие, расслоение, коробление; повышенная пористость, трещины, раковины, неравномерность усадки материалов; снижение адгезии связующего и наполнителя и другие (рис. 1, а – в ) [7–9]. Эти дефекты приводят к тому, что в исходном материале изделия появ- ляются участки со значительным расхождени- ем физико-механических свойств, а это ведет к возникновению внутренних остаточных напря- жений и нарушению ориентации армирующих волокон, которые провоцируют появление кон- центраторов напряжений и т. п. Своевременное выявление данных дефектов и прогнозирование остаточного ресурса инже- нерных конструкций позволит избежать разгер- метизации деталей и инженерных конструкций, экологических проблем при разрушении трубо- проводов. Невыявленные внутренние дефек- ты могут привести не только к значительным экономическим потерям, загрязнению окру- Для современных инженерных конструкций и ответственных деталей использование стекло- пластика дает возможность повысить стойкость к коррозии и агрессивным химическим средам в 3–5 раз, уменьшить массу изделия, а также уве- личить прочность и долговечность [1–3]. В настоящее время на многих производствен- ных предприятиях существуют детали, которые успешно изготавливаются из пластичных мате- риалов. Такие детали условно можно разделить на следующие группы: тела вращения 67% (валы 26 %, втулки 20 %, диски с отверстиями 17 % и без отверстий – 4 %), корпусные 30 % и прочие 3 %. Композиты используются для качественной замены металлов в машиностроении и приборо- строении (38…45 %), газо- и нефтехимии для из- готовления установок, труб (25…30 %), корпусов в судо- и авиастроении (15…24 %) [4–6]. В нефтегазовой промышленности широко используются трубы из композиционных ма- териалов, таких как стеклопластик. Однако, по данным министерства природных ресурсов и экологии России и регионального отделения «Гринпис», потери нефти и нефтепродуктов за счет аварийных ситуаций, в частности спрово- цированных наличием дефектов, колеблются от 17 до 20 млн т ежегодно, что составляет около 7 % объема добываемой в России нефти. При стоимости 1 т нефти 150…200 долл. ущерб в экономике России, не считая экологического, со- ставляет 3…4 млрд долл. Только на территории Ханты-Мансийского АО ежегодно на землю по- падает до 2 млн т нефти вследствие значительно- го износа внутрипромысловых трубопроводов с частотой 1,5…2,0 разрыва на 1 км. Таким образом, исследования, направленные на выявление дефектов, оценку остаточного ре-