Несчастные случаи на производстве. Каждый год их жертвами становятся в Европе около 6 из 100 тысяч работников. Такие данные приводятся в докладе Европейского фонда по улучшению условий жизни и труда. Проблему часто связывают с дефектами в структуре огромных промышленных комплексов или транспортных систем.
Выявление этих дефектов — непростая задача, поскольку они зачастую невидимы для человеческого глаза. Как же найти точные и надёжные способы увидеть невидимое, чтобы предотвратить новые драмы?
Первым делом мы отправляемся в Мадрид, столицу Испании. Здесь исследователи изучают состояние сопла, крайне важного компонента ядерного реактора, в котором они пытаются обнаружить мельчайшие дефекты. Через сопло подаётся поток воды, которая охлаждает реактор.
«Это внутренняя поверхность оболочки, – говорит координатор проекта. – Внутри неё – ядерный реактор. Вот здесь расположено сопло, которое нам нужно проверить. В этом сварочном шве имеется ряд дефектов, которые либо настолько малы, что их не увидеть невооруженным глазом, либо находятся в глубине».
Тем временем в Германии, в Гамбурге в рамках другого исследовательского проекта учёные работают над аналогичной задачей. Они стремятся обнаружить невидимые дефект в ключевых деталях кораблей, построенных на этой верфи. «Здесь вы видите стабилизаторы курса, – говорит этот инженер, – они служат для того, чтобы уменьшить на больших судах качку в открытом море, и сделать путешествие более комфортабельным».
Мы возвращаемся в Мадрид, где учёным, как они считают, удалось найти способ проверки состояния сопла, выполненного из низкоуглеродистой стали. Для этого будет использован ультразвук. «Для проверки сопла требуется роботизированная система, – поясняет координатор, – потому что оно расположено в зоне высокой радиации». «Операторам требуется всего лишь две или три минуты, чтобы установить робота на сопле. Он закрепляется. И затем операторы смогут покинуть эту зону, которая отделена бетонной стеной. Поэтому они не подвергнутся воздействию радиации из реактора».
В Гамбурге проблема стоит иначе, и она требует других решений. Здесь исследователи проводят испытания нового прототипа цифровой рентгенографической системы, чтобы увидеть, то, что не различимо невооруженным глазом.
«Следует определить, имеются ли пузырьки воздуха внутри отлитого из чугуна стабилизатора. Эти пузырьки могут нарушить его функционирование, они представляют определённый риск, стабилизатор может даже сломаться. Для того, чтобы их выявить, мы применяем высокоэнергетическую цифровую рентгенографию».
Мы снова в Мадриде. Роботизированная рука посылает ультразвуковые импульсы. Дефекты структуры выявляются, измеряются и систематизируются в реальном времени.
«Используя эти данные, мы можем выявить любые дефекты, а затем их классифицировать. Внутри материала могут быть трещины, пористость или другие изъяны. Вот это, к примеру, трещина. Её высота 21 миллиметр, а длина 44 миллиметра. Довольно большая трещина. Мы направим эту информацию оператору электростанции, конечному пользователю этой технологии. И они сделают все расчеты. Им предстоит решить, должна ли быть эта трещина устранена немедленно. Возможно, они решат подождать до следующей инспекции, чтобы увидеть, не увеличилась ли трещина».
В Гамбурге цифровая рентгеновская установка может быть использована для обследования практически любой части судна, а также ряда промышленных установок верфи.
«Сейчас мы направляем излучение через стабилизатор. С другой его стороны мы разместили систему записи цифровых данных, это совершенно новое оборудование. Оно очень чувствительное, что сокращает время облучения для получения ясного изображения внутренней структуры обследуемого объекта. Цифровая рентгенография гораздо более эффективна, чем классическая».
Результаты исследований, осуществлённые на верфи, затем анализируются в Берлине, в научно-исследовательском институте, который участвовал в разработке оборудования. Специалисты говорят, что довольны не только высокой производительностью, но и его экологическими характеристиками.
«Цифровая рентгенография позволила отказаться от использования химических веществ, рентгеновских пластин, а также от особых требований к местам хранения данных. Все эти ограничения были доведены до уровня работы в обычном офисе, где все данные хранятся в цифровом виде на электронных носителях».
Оба метода успешно прошли испытания. А какое мнение у конечных пользователей? В Мадриде инженер Карлос Гавилан контролирует проверку компонентов сопла ядерных реакторов.
«Благодаря этому методу, мы повысили точность наблюдений за соплом ядерных реакторов. Это означает, что наши расчёты их срока службы также станут гораздо более точными. Кроме того, наблюдающего робота можно установить очень быстро, поэтому наши работники получат при этом гораздо меньшие дозы облучения».
«В будущем людям и вовсе не придётся заниматься установкой робота. В этом, пожалуй, и состоит наша конечная цель».
Мы снова в Гамбурге, где директор верфи уже предлагает возможные пути будущего использования оборудования, которое было здесь испытано: «Возьмём, например, этот подъёмный механизм позади меня. Прежде мы могли на нём обнаружить лишь поверхностные дефекты или трещины Теперь, благодаря цифровой рентгенографии, мы собираемся обследовать его внутреннюю структуру на предмет возможных изъянов. И это большое преимущество с экономической точки зрения. Классический рентгенографический контроль позволял выявить лишь дефекты, связанные с эксплуатацией. Цифровая рентгенография позволит нам предотвратить нежелательные структурные изъяны ещё в ходе сборки. Предвидение возможных дефектов структуры поможет снизить затраты на техническое обслуживание».
По словам учёных, это лишь кончик айсберга, который составляют инновационные системы мониторинга нового поколения. Они вскоре позволят видеть то, что не видно, и делать это быстрее, точнее, в режиме реального времени и более экологически чистым способом.