Испытание на прочность

В минувшем году научный сотрудник лаборатории магнитного структурного анализа Института физики металлов УрО РАН кандидат технических наук Алексей Сташков стал обладателем сразу двух грантов: «молодежного» гранта президента РФ за разработку метода контроля стадии предразрушения стальных конструкций по магнитным и акустическим параметрам и гранта президиума УрО РАН для молодых ученых по инновационным проектам. Такая финансовая поддержка очень весома и, как показывает практика общения с учеными, для человека интеллектуального труда является дополнительным стимулом дальнейшей плодотворной работы. Мой первый вопрос Алексею Сташкову был традиционным:


 

    – Почему вы выбрали профессию ученого?

    – Будущее место работы я выбрал еще до окончания вуза. Студентом старших курсов физико-технического факультета УГТУ-УПИ (ныне УрФУ им. Б.Н. Ельцина) я занимался научными исследованиями в ИФМ. После защиты диплома поступил в аспирантуру и начал работать в лаборатории магнитного структурного анализа. Почему занялся наукой, а не пошел, как сокурсники, на предприятие инженером, сказать сложно. Наверное, привлекли творчество, возможность поиска нестандартных подходов к решению известных и новых задач. И, конечно, хотелось работать в дружном коллективе, с которым я успел к тому времени немного познакомиться.

    Разработка методов неразрушающего контроля (НК) и диагностики — одно из направлений деятельности нашего института. Сегодня эти методы применяются для обеспечения техногенной безопасности, в медицине, в антитеррористической диагностике. Традиционно сотрудники нашей лаборатории занимаются разработкой магнитных методов и средств контроля деталей, конструкций и сооружений, изготовленных из сталей и сплавов различного химического состава и подверженных различного рода термическим обработкам, упрочняющим воздействиям, упругим и пластическим деформациям. Моя диссертация была посвящена применению комплекса магнитных характеристик для контроля объемного и поверхностного термического упрочнения стальных изделий. Сейчас больше внимания уделяем вопросам контроля упругих и пластических деформаций ответственных деталей и конструкций.
 

— Какие конкретно изделия вы «испытываете на прочность»?
 

— Мы разрабатываем методику контроля состояния материала стальных изделий и сооружений (подъемных кранов, конструкций зданий, продуктопроводов). Аварии и поломки этих объектов могут привести к человеческим жертвам и огромным материальным потерям. Поэтому предотвращение или предупреждение таких ситуаций является важным аспектом обеспечения безопасности в целом. На первом этапе решения этой задачи нам нужно найти или выбрать магнитные параметры, чувствительные к структурным изменениям, к уровню приложенных и остаточных напряжений.
 

— То есть именно напряженно-деформированное состояние приводит к разрушению изделия?
 

— И да, и нет. Напряженно-деформированное состояние определяется совокупностью внутренних напряжений и деформаций. Они могут быть следствием внешних воздействий. Как правило, упругие деформации не страшны и вполне естественны. Здание живет своей жизнью, можно сказать, «дышит». Стадия предразрушения может наступить, например, когда прикладывают статическую нагрузку, близкую к пределу прочности материала, и вопрос уже в том, сколько времени пройдет до полного разрушения изделия. Деформируя и разрушая модельные образцы, мы наблюдали зависимость ряда интересующих нас параметров от степени деформации, например, дифференциальной магнитной проницаемости и выявили некоторые интересные закономерности и особенности.
 

— В названии вашей работы фигурируют не только магнитные параметры, о которых мы сейчас говорили, но и акустические. Какую роль они играют?
 

— Используя акустические методы контроля, можно отследить, не возникают ли в материале микродефекты, которые могут быть концентраторами механических напряжений. В лаборатории акустических методов, сотрудники которой совместно с нами работают над этой темой, есть акустический микроскоп, частотный диапазон которого намного больше применяемой на сегодняшний день дефектоскопической аппаратуры. Он позволяет обнаружить дефекты как на поверхности изделий, так и на небольшой глубине. Применение комплексного подхода позволяет продвинуться в исследованиях и обеспечить большую надежность метода.
 

— В теории все ясно, а как вы планируете реализовать ваши методы на практике?
 

— Мы разрабатываем не только методику, но и средства неразрушающего контроля. Постоянно ведется работа по совершенствованию давно известного прибора—коэрцитиметра. Разрабатываются опытные образцы мобильных структуроскопов, они способны измерять целый ряд параметров, имеют разные по назначению первичные преобразователи и пригодны для работы в полевых условиях.
 

— Перспективы ваших разработок выглядят многообещающе. Возможно ли в будущем предугадать, например, разрушение здания или газопровода?
 

— Отслеживание состояния ответственных объектов, где это возможно, должно вестись с помощью систем мониторинга. И такие системы есть. Мы разрабатываем новые методики, способные дополнить уже известные, для увеличения достоверности контроля. Предварительно определив магнитные свойства материала до начала эксплуатации, можно в дальнейшем проверить, насколько изменились эти параметры в процессе эксплуатации, подвергался ли объект контроля деформации. Эти данные могут помочь экспертным организациям в принятии верного решения: продолжить эксплуатацию или произвести ремонт.
 

— Чем вы собираетесь заниматься в дальнейшем?
 

— Прежде всего контролем изделий, подвергающихся циклическим нагрузкам. Многоцикловая усталость возникает после многократных знакопеременных, в основном упругих, деформаций, в результате чего металл разрушается. Условно принимают, что это явление наблюдается при числе циклов более 50 000. Самый простой пример — попеременное сжатие и растяжение образца. Наша задача — выявить параметры контроля, которые позволили бы фиксировать изменения в материале при многоцикловой усталости. Типичные примеры изделий, которые испытывают многоцикловую усталость, — всевозможные валы вращения, детали механизмов, турбин и труб.
 

— Существуют ли отечественные или зарубежные аналоги ваших разработок?
 

— Мы обмениваемся опытом с коллегами, которые решают подобные задачи в других институтах, например в Физико-техническом институте в Ижевске, проводим совместные конференции, семинары. Есть контакты и с Белорусской академией наук. Что касается аналогов приборных разработок, то на международных выставках ничего подобного не встречал. За рубежом, безусловно, занимаются схожими проблемами, но у каждого свои оригинальные подходы их решения.
 

— Сегодня молодежь, что называется, не рвется в науку. Особенно невысока привлекательность научной карьеры в России. Как, по-вашему, можно повлиять на эту ситуацию?
 

— Что касается оттока талантливых студентов за границу, то здесь каждый волен выбирать. Видимо, чувством патриотизма обладает далеко не каждый. Мы читаем лекции, проводим экскурсии и конференции для студентов вузов, в частности кафедры физических методов и приборов контроля качества и диагностики физико-технического факультета УрФУ, которая имеет филиал в ИФМ. Кстати, я выпускник именно этой кафедры. Работа с молодежью дает положительный эффект, и проводить ее нужно путем привлечения студентов к выполнению совместных научных работ. Увеличению численности талантливой молодежи в науке помогает и создание научно-образовательных центров (НОЦ) при академических институтах.
 

Беседовала М. БЫЧКОВА
Фото С.НОВИКОВА