В России разработана уникальная методика прогнозирования скрытых дефектов ПАТ

Ученые пермского политехнического университета (ПНИПУ) разработали специальную компьютерную программу, которая не ищет дефекты в уже изготовленных изделиях, а заранее прогнозирует их возможное появление.

Глобальная сеть трубопроводов, доставляющая ресурсы по всему миру, проложена под землей и морями. При этом стальные трубы подвержены коррозии и требуют дорогого обслуживания и несут риск аварий. Альтернативой стали конструкции из армированного пластика (ПАТ) — легкие, стойкие к ржавчине и более долговечные. В мире подобные изделия наиболее распространены в США, Канаде и на Ближнем Востоке.

В России их внедрение также активно развивается, и к 2030 году строительство трубопроводов из ПАТ в стране может увеличиться более чем в два раза. Главные угрозы для армированного пластика невидимы: это могут быть непроклеенные участки между слоями, неравномерное распределение стекловолокна или микротрещины в самом пластике. Обычными методами, которые работают для металла, эти дефекты не обнаружить.

Решение предложили ученые ПНИПУ, которые разработали специальную компьютерную программу. Система не ищет дефекты в уже изготовленных трубах, а способна смоделировать виртуальную копию будущей трубы и точно рассчитать, возникнут ли в ней опасные напряжения, где и при каких условиях.

Доцент кафедры «Вычислительная математика, механика и биомеханика» вуза, кандидат технических наук Ляйсан Сахабутдинова рассказала «Свободной Прессе», что работа алгоритма разбита на три шага, соответствующих этапам реального производства. Сначала инженеры вводят в систему все исходные данные из проекта разработки: значения будущей трубы — содержание стекловолокна от 10% до 65%, угол укладки волокон и количество слоев, свойства связующего вещества, технологическую температуру процесса.

«На основе этих параметров программа рассчитывает фундаментальные технические показатели будущей трубы — ее прочность, жесткость или упругость, а также поведение при растяжении, сжатии или нагреве. Далее программа начинает послойно собирать трубу с заданными параметрами, рассчитывая те самые опасные внутренние напряжения, которые могут остаться в материале после производства», — пояснила собеседник издания.

Наконец, трубу проверяют на прочность. На нее подают такое же давление, как в реальном нефтепроводе. Алгоритм анализирует поведение материала в реальных условиях с учетом остаточных технологических напряжений. Для точного расчета компьютер разбивает трубу на миллионы мелких частей и проверяет, что происходит с каждой из них под нагрузкой.

Доцент кафедры «Вычислительная математика, механика и биомеханика» ПНИПУ, заведующий лабораторией цифрового инжиниринга машиностроительных процессов и производств Анна Каменских уточнила «СП», что многие существующие исследования анализируют поведение труб только под эксплуатационной нагрузкой.

То есть, проверяют, что происходит с готовым изделием, когда по нему уже пускают нефть или газ под давлением.

«Наша методика работает гораздо глубже. С самого начала учитывает не только то, что происходит с трубой во время ее работы, но и то, что возникло в ней на этапе производства», — подчеркнула исследователь.

Ранее ученым ПНИПУ удалось построить экспериментальную хижину для Арктики и доказать ее высокие теплоизоляционные свойства и долговечность.