CC BY
8
О ДЕЯТЕЛЬНОСТИ АККРЕДИТОВАННОМ ИСПЫТАТЕЛЬНОЙ ЛАБОРАТОРИИ
ИФТПС СО РАН
Николай Иннокентьевич Голиков,
кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник отдела технологий сварки и металлургии Института физико-технических проблем Севера им. В. П. Ларионова Сибирского отделения РАН (ИФТПС СО РАН), лауреат премии им. В. П. Ларионова Государственного собрания (Ил Тумэн) в области науки и техники, г. Якутск
Михаил Михайлович Сидоров,
кандидат технических наук, научный сотрудник отдела технологий сварки и металлургии ИФТПС СО РАН, лауреат премии им. В. П. Ларионова Государственного собрания (Ил Тумэн) в области науки и техники, г. Якутск
В 2011 г в Институте физико-технических проблем Севера им. В. П. Ларионова Сибирского отделения Российской академии наук (ИФТПС СО РАН) была создана и аккредитована испытательная лаборатория разрушающих и других видов испытаний (ЛРИ), отвечающая требованиям СДА-15-2009 и ГОСТ Р ИСО/МЭК 17025-2009. Основное назначение лаборатории заключается в проведении испытаний образцов металлических изделий на соответствие параметрам, установленным в нормативных документах. В область аккредитации лаборатории включено более 20 ГОСТов на методы испытаний и разработаны соответствующие процедуры их выполнения.
Лаборатория состоит из трёх групп: механических испытаний, спектрального анализа, а также металлографии и фрактодиагностики.
Н. И. Голиков, М. М. Сидоров
Группа механических испытаний занимается получением достоверных данных о физико-механических характеристиках сталей и сплавов на основе железа при проведении механических испытаний (табл. 1; рис. 1, 2).
Специалисты группы спектрального анализа определяют химический (элементный) состав сталей и сплавов с помощью фотоэлектрического спектрального анализа по ГОСТ 18895-97, а также устанавливают соответствие химического состава металлопродукции нормам, заявленным в сертификате (рис. 3).
При определении марки стали спектральный анализ проводится в комплексе с механическими испытаниями на статическое растяжение. Бывают случаи, когда две различные марки стали имеют практически одинаковый химический состав элементов, но различные механические
Рис. 1. Состав группы механических испытаний материалов.
Стоят (слева направо): к.т.н., науч. сотр. М. М. Сидоров, инженеры Е. М. Максимова, Р. П. Тихонов, С. В. Семёнов; сидят: руководитель группы механических испытаний Н. М. Литвинцев и к.т.н., начальник лаборатории Н. И. Голиков
Таблица 1
Виды испытаний, проводимых специалистами первой группы, и соответствующая нормативная документация
Методы испытаний Нормативные документы
Статические испытания на растяжение металлических изделий и их сварных соединений в интервале температур от -60 до +20 °С ГОСТ 1497-84, ГОСТ 6996-66, ГОСТ 11150-84, ГОСТ 11701-84, ГОСТ 10446-80, ГОСТ 10006-80
Статические испытания на изгиб металлических изделий и их сварных соединений ГОСТ 14019-2003 (ИСО 7438-85), ГОСТ 69996-66, РД 03-495-02
Испытания на ударный изгиб при комнатной и пониженных температурах ГОСТ 9454-78, ГОСТ 6996-66
Измерение твёрдости металла по Бринеллю, Виккерсу и Роквеллу ГОСТ 9012-59, ГОСТ 2999-75, ГОСТ Р ИСО 6507-1, 4-2009, ГОСТ 9013-59
Рис. 2. Механическое испытание образца на статическое растяжение:
а - процесс проведения испытания на универсальной электромеханической машине Zwick Z600; б - образец, установленный на захват испытательной машиной
Рис. 3. Сотрудники группы спектрального анализа:
С. Н. Махарова, к.т.н., руководитель группы (слева) и Е. С. Оконешникова, инженер
характеристики. Это связано с тем, что для изменения свойств сплавов путём микролегирования вводятся в малых количествах тугоплавкие металлы и их смеси. При микролегировании обычно добавляется до 0,1 % легирующих компонентов. Легирующий элемент способен менять зернистость стали, выводить из неё ненужные примеси. При этом повышается прокаливаемость или хладостойкость сталей. Разные механические свойства сталей также связаны с их обработкой, что существенно изменяет их прочностные свойства.
Гоуппа металлографии и фрактодиагности-ки ИФТПС СО РАН многие годы занимается анализом разрушений сварных конструкций и отказов техники, эксплуатируемой в суровых северных условиях, а также исследованиями хрупких, вязких, смешанных изломов разрушений при статических, динамических нагрузках и усталостных изломов при переменных нагрузках. Проведение подобных исследований является достаточно сложным и длительным процессом. Очень многое в этом случае зависит от компетенции и профессионализма исследователя (рис. 4). Накопленный опыт позволяет специалистам группы металлографии и фрактодиагностики проводить тонкие исследования макро- и микроструктуры металлов и сплавов, изучать удельную поверхность раздела и объёмное соотношение структурных составляющих, а также изломы металлических материалов. Применяемые методы исследований и соответствующая нормативная документация приведены в табл. 2.
Все механические испытания и исследования материалов проводятся с помощью современного импортного оборудования, которое периодически проходит метрологическое обеспечение и калибровку. Все получаемые результаты оформляются в виде протокола испытаний или отчёта об испытаниях.
Заказчиками лаборатории являются научные и учебные учреждения, промышленные компании, экспертные и строительные организации Республики Саха (Якутия), а также российские научные организации и
Таблица 2
Методы исследований, проводимых специалистами группы металлографии и фрактодиагностики
Методы исследований Нормативные документы
Определение количества неметаллических включений ГОСТ 1778-70, ГОСТ Р ИСО 4967-2009
Определение балла зерна ГОСТ 5639-82, ГОСТ 21073.0-75 -ГОСТ 21073.4-75
Определение глубины обезуглероженного слоя ГОСТ 1763-68
Определение содержания ферритной фазы ГОСТ 11878-66, ГОСТ Р 53686-2009
Определение степени сфероидизации перлита СТО 17230282.27.100.0052008, СО 153-34.17.456-2003
Анализ изломов методом стереоскопической фрактографии Р 50-54-22-887
Рис. 4. Руководитель группы металлографии и фрактодиагностики, д.т.н., проф. С. П. Яковлева
производственные предприятия, работающие и имеющие свои интересы на территории республики.
Развитие лаборатории осуществляется с обязательной метрологической аттестацией научного оборудования, внедрением менеджмента качества и расширением области аккредитации. В настоящее время планируется расширение по методам испытаний, приведённым в табл. 3.
Таблица 3
Методы испытаний, которые планируется выполнять в лаборатории в ближайшем будущем
Методы испытаний Нормативные документы
Механические статические испытания на растяжение: стали арматурной, арматурных и закладных изделий, сварных соединений арматуры и закладных изделий железобетонных конструкций на разрыв, срез, отрыв сварных соединений металлических материалов ГОСТ 12004-81, ГОСТ 10922-2012, ГОСТ Р ИСО 41362009, ГОСТ Р ИСО 51782010
Механические статические испытания прочности на сжатие ГОСТ 25.503-97
Трещиностойкость на вязкость разрушения К1С ГОСТ 25.506-85
Усталостная выносливость на усталость при растяжении-сжатии, изгибе, кручении ГОСТ 25.502-79
Измерение микротвёрдости вдавливанием алмазных наконечников ГОСТ 9450-76
Макроскопический анализ, в том числе анализ изломов сварных соединений ГОСТ 10243-75, ГОСТ 5640-68, РД 24.200.04-90, РД 03-495-02
Лаборатория разрушающих и других видов испытаний ИФТПС СО РАН на данный момент является единственным в Республике Саха (Якутия) аналитическим подразделением, проводящим комплексные исследования свойств и характеристик материалов.
За последние годы сотрудники лаборатории принимали участие в исследовании аварийных разрушений конструкций и отказов техники Севера. Заявки поступали от организаций и субъектов, понёсших материальный ущерб.
Результаты анализа фрактоди-агностики фрагментов изделий с изломами позволяют не только выявлять очаги и последовательность процессов разрушения, но и его причины (рис. 5, 6).
Помимо «аварийных» заявок на экспертизу, сотрудники лаборатории занимаются плановым техническим диагностированием длительно работающего оборудования для обнаружения повреждений и оценкой ресурса его безопасной эксплуатации в дальнейшем. Кроме того по заказам промышленных предприятий сотрудниками лаборатории осуществляется контроль качества производимой ими продукции или приобретаемого оборудования. Так, по заказу промышленной компании АО «Алмазы Анабара» были проведены исследования по входному контролю закупаемых коронок от разных производителей. По результатам исследований были выявлены коронки с лучшими характеристиками, что помогло предприятию при выборе поставщика и подготовке технического задания с требованиями по механическим свойствам, химическому составу элементов и структуре металла при входном контроле закупаемой продукции.
Сотрудники лаборатории оказывают услуги многим предприятиям Якутии, давая объективную оценку качества испытанных изделий, рекомендации по повышению качества, надёжности и безопасности продукции. Результаты этих исследований имеют существенное значение и нужны при проведении арбитражных анализов.
Создание и поддержание такой лаборатории даёт возможность для базовой организации обеспечивать высокую эффективность применения внешними поль-
Рис. 5. Оценка разрушения подъёмного механизма бульдозера и поверхности излома
Рис. 6. Излом с зоной зарождения очага разрушения сварного соединения
зователями современного исследовательского оборудования и установок за счёт увеличения их загрузки, повышать достоверность получаемых научно-исследовательских результатов, квалификацию и компетентность своих сотрудников.
Сотрудники лаборатории помогают промышленным предприятиям в решении конкретных технологических и социально-экономических задач, содействуют в разработке и внедрении новых перспективных материалов, технологий и наукоёмких продукций, связанных с потребностями производства.
Таким образом, деятельность лаборатории способствует повышению конкурентоспособности и инновационному развитию Севера, развитию фундаментальной и прикладной науки по приоритетным и стратегическим направлениям как республики, так и России в целом.
