С ЗАПАСОМ ПРОЧНОСТИ

Рубрика «Академия в лицах» появилась в нашей газете лишь несколько лет назад, поэтому в ней были представлены далеко не все нынешние академики и члены-корреспонденты, работающие в УрО РАН. И среди них — Э.С. Горкунов, ставший членом-корреспондентом еще в 1997 году и избранный академиком в минувшем декабре. Конечно, в Отделении Эдуарда Степановича все прекрасно знают как заместителя председателя УрО по научно-организационной работе и директора Института машиноведения. А вот о его научных исследованиях неспециалистам известно гораздо меньше. Между тем академик Э.С. Горкунов — представитель «фирменного» направления уральской академической науки, он занимается разработкой методов и приборов неразрушающего контроля материалов и диагностики ресурса машин.
Но прежде чем поговорить с Эдуардом Степановичем об этой важнейшей отрасли знания, коротко приведем некоторые сведения из его биографии.
Выпускник физического факультета Тюменского университета, Эдуард Горкунов поступил в аспирантуру Уральского госуниверситета и одновременно работал в Институте физики металлов, где его научным руководителем был член-корреспондент АН СССР Михаил Николаевич Михеев. В 1977 году вместе с большой группой сотрудников института он перехал в Ижевск, где создавался отдел ИФМ, позже преобразованный в Физико-технический институт УрО РАН. Там Эдуард Степанович прошел путь от старшего научного сотрудника, заведующего лабораторией магнитной структуроскопии до замдиректора по научной работе. В 1987 году Горкунов вернулся обратно в Институт физики металлов — уходя на пенсию, его учитель Михеев пригласил его заведовать своей лабораторией магнитного структурного анализа. В 1988 году Эдуард Степанович защитил докторскую диссертацию. В 1994 году по предложению тогдашнего председателя УрО Г.А. Месяца он возглавил ИМаш, созданный в 1986 на базе филиала Института машиноведения им. А.А. Благонравова АН СССР. В период его руководства в институте были укрупнены научные направления — сегодня их четыре — и сокращено количество лабораторий, что сделало научную работу более эффективной.
Академик Э.С. Горкунов — автор более 400 научных трудов, в том числе 9 книг и 34 патентов, лауреат Государственной премии РФ в области науки и техники, премии правительства РФ, премии НТО «Машпром» Удмуртской АССР, премии имени члена-корреспондента М.Н. Михеева президиума УрО РАН.

— Уважаемый Эдуард Степанович, в чем специфика вашей отрасли знания?
— Исследования в области неразрушающего контроля находятся на стыке физики магнитных явлений, материаловедения и приборостроения. Ведь наша конечная цель — создать приборы для оценки фактического состояния изделий и элементов конструкций и определения ресурса ответственных объектов техники. Однако этому предшествуют фундаментальные исследования процессов перемагничивания и установление их связи со структурным состоянием, химическим и фазовыми составами, прочностными характеристиками материалов и изделий.
Я традиционно разрабатывал методы контроля качества термической обработки металлургической продукции. Между магнитными свойствами  ферромагнитных сплавов и сталей и структурно-фазовыми изменениями в них при различных упрочняющих обработках (объемной и поверхностной термической обработке) есть закономерные связи. В ферромагнитных материалах существуют домены — области, намагниченные до насыщения. Под действием магнитного поля домены смещаются, и их границы как бы «ощупывают» дефекты структуры металла. По взаимодействию доменных границ с дефектами можно судить о прочностных характеристиках изделия.
На основе фундаментальных результатов были разработаны многочисленные методики контроля и большая серия приборов: структуроскопы, измерители магнитных полей и регистрации содержания магнитных фаз, магнитоизмерительные комплексы и автоматизированные комплексы контроля дефектов чугунного литья и определения ферромагнитных примесей в неферромагнитных сыпучих материалах.
— Где используются разработанные вами методики и приборы?
— Прежде всего на металлургических и машиностроительных предприятиях, например, на Уральском электромеханическом заводе — для контроля прочностных характеристик термически обработанных изделий, на Верхне-Салдинском МПО — для определения ферромагнитных включений в титановой лигатуре и обнаружения дефектов сплошности в чугунном и стальном литье.      
Сейчас мы развиваем новое научное направление, включающее оценку поврежденности металлов и разработку методов расчета остаточного ресурса элементов конструкций. Их прочностные характеристики определяются неразрушающими физическими методами.
Любая вещь функционирует в течение определенного времени, затем старится, приходит в негодность. Поэтому так важно определять ее остаточный ресурс, особенно если речь идет об элементах конструкций потенциально опасных объектов. А таких на территории России насчитывается около 100 тысяч, из которых 1500 ядерных, около 3000 химических и биологических. Наш портативный измерительно-вычислительный комплекс использовался на ПО «Маяк» для обследования термонапряженного состояния и запаса прочности аппарата радиохимического производства. Мы установили, что механические характеристики металла «рубашки» радиохимического аппарата за время эксплуатации практически не изменились.
Особого внимания требуют ответственные изделия техники, сроки эксплуатации или хранения которых продлены сверх установленных. Мы провели цикл исследований по оценке остаточного ресурса материалов при проведении периодических контрольных испытаний оболочечных и силовых элементов конструкций баллистических ракет ПЛ в Государственном ракетном центре ГРЦ им. академика В.П. Макеева (г. Миасс).
— К потенциально опасным объектам относятся также трубопроводы. Занимаются ли специалисты вашего профиля проблемой обеспечения их безаварийной эксплуатации?
— Безусловно. Сегодня разработке методик и приборов неразрушающего контроля состояния трубопроводов уделяется огромное внимание. Затрачиваемые на эти цели средства доходят до 40% стоимости трубопровода. Но эти затраты оправданны, поскольку на нефте- и газопроводах ежегодно происходят тысячи крупных аварий. Отдельные участки эксплуатируются уже более 60 лет. Между тем требования к качеству металла, из которого изготавливаются трубы, меняются очень быстро. В 1950-е годы диаметр труб газо- и нефтепроводов составлял 820 мм, а давление внутри трубы — 55 атм, сейчас — соответственно 1420 мм и 120 атм. Трубопроводы часто проходят по территориям с низкими температурами, а также в сеймически опасных регионах. Трубы должны переносить сейсмические нагрузки, обладать коррозионной стойкостью, трещинностойкостью, хладоустойчивостью и т.д.  На Севере большинство аварий трубопроводов происходит из-за низкого качества сварных соединений. Наша задача — разработать методы контроля свойств шва и околошовной зоны. Сегодня специалисты по неразрушающему контролю могут моделировать различные воздействия на трубу (сжатие, растяжение, кручение, внутреннее давление). Можно прогнозировать, что произойдет с металлом в течение длительного времени, определить, можно ли восстановить или «залечить» этот металл.
Жесткие требования предъявляются к материалам трубопроводов, которые проходят по дну морей. Уже функционирует магистральный газопровод  между Россией и Германией «Северный поток» протяженностью 1200 км, проходящий по дну Балтийского моря. Готовится строительство газопровода «Южный поток» длиной 3600 километров, который пройдет в Западную Европу через Черное море и Балканы. Длина участка, проходящего по дну Черного моря из Анапы в Румынию и Болгарию, — 900 км. Причем трубы, проходящие по дну Черного моря, где глубина достигает 2 250 м — это  гораздо больше, чем в Балтийском, — должны быть более прочными, чтобы выдержать давление воды, и более устойчивыми к действию сероводорода, содержание которого в Черном море очень высоко.
Наши разработки широко используются для контроля качества металла, из которого изготавливаются трубы, в том числе в рамках договора о сотрудничестве с Трубной металлургической компанией, в котором принимают участие Институт машиноведения и еще несколько институтов Уральского и Сибирского отделений РАН.
— И еще один вопрос вам как заместителю председателя Отделения, курирующему имущественный комплекс УрО и приобретение оборудования. Что ждет институты в текущем году?
— К сожалению, сумма на покупку научного оборудования в 2012 будет на 130 миллионов рублей меньше, чем в 2011 — прошлый год был в этом отношении исключительно удачным. Зато есть хорошие новости в плане обеспечения жильем сотрудников УрО. В этом году приобретено служебное жилье для молодых ученых в большинстве научных центров Отделения, продолжится выдача жилищных сертификатов. Приносит определенные плоды и сотрудничество по инвестиционным проектам с БСК-54, ЗАО «Кронверк» и корпорацией «Атомстройкомплекс». В 2013 году на строительство и приобретение жилья УрО будет выделено 155 млн рублей, в 2014 еще чуть больше. Так что перспективы есть.

Беседовала
Е. ПОНИЗОВКИНА
Фото С. НОВИКОВА