Чем живёт российский рынок дефектоскопов?
Аварии на нефтепроводах — одни из самых драматичных экологических катастроф. Помимо вреда окружающей среде, это ещё и большие убытки для добывающих компаний. При должном контроле и уходе риск аварии можно если не полностью устранить, то свести к минимуму.
Неслучайно неразрушающий контроль является необходимой составляющей как при строительстве, так и при экспертизе промышленной безопасности. Для этого используются различные приборы, но возглавляют список профильных решений дефектоскопы. О том, какие задачи сейчас решают отечественные производители, читайте в нашем материале.
С точностью до микрометров
Какие же именно изъяны можно определить с помощью дефектоскопов? Как поясняет инженер ООО «Спектрофлэш» Владимир Орлов, все дефекты сварных соединений перечислены в ГОСТ Р ИСО 6520-1-2012. Речь идёт о трещинах, полостях, порах, шлаковых включениях, несплавлениях и непроварах.
«Что касается точности (рассмотрим ультразвуковой (УЗК) и радиографический контроль (РК) как самые востребованные и дополняющие друг друга методы), то РК позволяет найти дефекты, например поры, вплоть до 50 мкм, а УЗК до 0,5-0,7 мм», — комментирует исполнительный директор лаборатории неразрушающего контроля и диагностики ООО «СМСЛ» (ГК «Неразрушающий контроль») Степан Костарев.
В свою очередь, в ООО «Спектрофлэш» отмечают, что минимальный размер эталона для радиографического контроля — 00 мкм. Конечно, не каждый прибор на такое способен. Но для начала стоит задуматься, насколько такое оборудование нужно.
«В требования к объекту закладывается определённый класс качества. Соответственно, под этот класс нужно выбирать дефектоскоп. Так, например, импульсные дефектоскопы не позволяют получать снимки лучше класса 2. Есть, конечно, такая вещь, как искусство рентгенографии, где мастер может «выжать» превосходный результат даже из не самых лучших инструментов, но в общем случае это класс 2.
Однако для большого количества объектов этого класса вполне достаточно. Взамен потребитель получает более лёгкий, простой и более дешёвый прибор, чем если бы он закладывался на получение высшего качества. Приборы с постоянным напряжением на трубке уже позволяют уверенно получать снимки класса 1, но они дороже, имеют большие габариты, требуют более аккуратного обращения», — объясняет Владимир Орлов.
Главное, что современные достижения дефектоскопии позволяют решать самые сложные задачи. А дальше уже сами компании могут выбирать, за что они готовы заплатить.
Дефектоскопы разные нужны
Существует несколько разновидностей неразрушающего контроля. В каждом случае принцип действия прибора будет отличаться.
«Радиационный и акустический методы используют рентгеновское / гамма-излучение и акустические волны для выявления дефектов на всей толщине детали. Магнитный метод пригоден только для ферромагнетиков и выявляет лишь поверхностные и подповерхностные дефекты за счёт изменения магнитного поля в детали. Вихретоковый метод подходит уже для любых металлов, наводит вихревые токи и регистрирует изменения магнитного поля, на которое влияет наличие дефектов.
Электрический — индикаторный метод, позволяющий обнаружить дефект (но не измерить его) изоляционного покрытия на проводящем основании, т. е. изоляция на трубе. Капиллярный метод (контроль проникающими веществами) способен выявить только поверхностные дефекты за счёт набора специальных жидкостей.
Оптический метод — по сути, это ВИК, но с использованием микроскопов для лучшего визуального поиска деталей либо эндоскопов для контроля труднодоступных областей. Тепловой контроль позволяет фиксировать утечки газов, следить за состоянием температуры технологических объектов (там, где нельзя установить датчики), увидеть дефекты линий передач, трансформаторов, заметить пожары и т. д.», — перечисляет Степан Костарев.
Отчего же зависит выбор прибора в каждом конкретном случае? По словам директора лаборатории «СМСЛ», конкретный выбор методов определяется нормативной и проектной документацией на объекте. Однако есть и общие принципы.
«Сначала идут визуальные методы для поиска видимых глазу дефектов, затем подключают методы для поиска скрытых дефектов на поверхности и под поверхностью (капиллярный, магнитный, вихретоковый). Если дефекты не обнаружены, то далее идут в ход те методы, которые позволяют проводить контроль в «глубине» детали», — объясняет Степан Костарев.
Конечно, описать особенности всех этих методов на нескольких страницах не получится, этой теме посвящены целые книги.
В то же время задачу упрощает тот факт, что в полевых условиях, по словам Владимира Орлова, используют преимущественно радиографический и ультразвуковой методы неразрушающего контроля.
Рентген и ультразвук: возможности и ограничения
Именно с их помощью можно заглянуть «внутрь» изделия. Поэтому приборы на основе рентгена или ультразвука используют в нефтегазовой отрасли. При этом у каждого из этих способов есть как свои достоинства, так и недостатки.
«К плюсам радиационного контроля относят высокую производительность, нетребовательность к подготовке поверхности, достаточно прозрачную интерпретацию результатов контроля, широкий диапазон толщин и диаметров труб и, что немаловажно, большое активное сообщество дефектоскопистов», — перечисляет Владимир Орлов.
В то же время рентген остаётся рентгеном. А это означает, что требуются дополнительные меры по обеспечению радиационной безопасности. Нужно обучить персонал, закупить камеры радиационной защиты, свинцовые экраны, получить лицензию, обеспечить целый комплекс мер по контролю радиационной обстановки, определению опасных зон. И если речь идёт о производственном цехе или жилой зоне, откуда удалить людей проблематично, то вариант с радиационным контролем лучше не рассматривать.
Ещё один важный фактор при использовании радиационного контроля — это возможность получить доступ к обеим сторонам изучаемого объекта.
«Как осуществляется контроль? С одной стороны трубы помещается источник рентгеновского излучения, с другой — по диаметру — приёмник (рентгеновская плёнка или цифровой детектор). Всё, как в кабинете флюорографии, где в роли трубы — вы, только вместо вашего скелета на снимке будет видна структура сварного шва. Естественно, что если нет возможности разместить детектор, то использовать радиографический контроль невозможно», — объясняет Владимир Орлов.
В свою очередь, ультразвук позволяет контролировать объекты, имея доступ только с одной стороны. Такой метод безопасен для оператора и гражданских лиц. Это делает его безальтернативным для использования в густонаселённой местности.
Впрочем, есть у ультразвукового контроля свои недостатки и ограничения. Так, на портале «Дефектоскопист» (defektoskopist.ru) отмечают, что в первую очередь это высокий уровень шумов и помех, особенно при контроле материалов с крупнозернистой структурой и высоким коэффициентом затухания. Во-вторых, неоднородность акустических свойств, которая часто встречается при ультразвуковом контроле стальных труб большого диаметра. Далее идут сложность интерпретации сигналов и сильная зависимость от квалификации персонала.
«Контролируемый объект прозвучивается не тонким лучом, а объёмным пучком, звуковое давление в котором распределено неравномерно и который расширяется с расстоянием. При ультразвуковом контроле сварных соединений, особенно тонкостенных, и центральный луч, и боковые лучи могут «цеплять» тот же валик усиления, что может вводить оператора в заблуждение. Дефектоскопист УК должен иметь достаточно знаний и опыта, чтобы верно интерпретировать сигналы на развёртке и не допускать ни недобраковки, ни перебраковки», — читаем в статье «Ультразвуковой контроль эхометодом и его основные параметры» на портале «Дефектоскопист».
Наконец, стоит учитывать относительно низкую точность при оценке реальных размеров дефектов, необходимость зачищать поверхность и использовать специальную контактную жидкость. Притом, что для ультразвукового контроля при повышенных температурах нужны специальные гели
и смазки, способные выдерживать температуры в 250–350 °С.
Также для получения должного эффекта при использовании ультразвукового дефектоскопа нужны набор датчиков и стандартных образцов, отмечает Владимир Орлов.
Однако даже сама постановка вопроса, «какой из приборов лучше», будет неточной, объясняют эксперты. Рынок приборов неразрушающего контроля в этом отношении сформировался, и в ближайшее время не стоит ожидать на нём серьёзных перемен. Так что производители радиационных и ультразвуковых дефектоскопов имеют своих покупателей.
Через тернии к импортозамещению на рынке дефектоскопов
При этом структура рынка за последние два года претерпела серьёзные изменения — был заметно скорректирован состав игроков. По некоторым оценкам доля иностранных производителей дефектоскопов до начала 2022 года достигала 35-40%. Так, если взять отдельный сегмент рынка — ультразвуковые дефектоскопы, то здесь в топ-5 в 2021 года входили исключительно зарубежные компании. Но после ужесточения санкций российский рынок де-факто покинули Olympus, Bruker, Thermo Fisher, Elcometer, General Electric, AGFA, Kodak, перечисляет руководитель Единого центра неразрушающего контроля Даниел Ротарь в своём интервью порталу «Дефектоскопист» в конце 2022 года.
Готовы ли российские компании заменить ушедшие бренды? Опрошенные нами эксперты настроены в целом оптимистично. Тем более что иностранцы не предлагали чего-то уникального. Как говорится, «не боги горшки обжигают».
«На сегодняшний день отечественное ультразвуковое оборудование отличается высоким качеством, и при решении стандартных задач нет необходимости смотреть в сторону Востока или Запада. Есть хорошие примеры реализации технологий TOFD и ФАР, которые мы используем в своей работе. С рентгеновским оборудованием сложнее: техническое обслуживание и ремонт в последнее время затруднены», — добавляет Степан Костарев.
С тем, что иностранцы не предлагали на рынке ничего такого, чего не могли бы изготовить российские компании, согласен и Владимир Орлов. По его словам, основной «фишкой» иностранных приборов была более высокая надёжность: керамические рентгеновские трубки, хорошая элементная база, высокая мощность излучения, длительный режим работы.
А российская аппаратура исторически больше ориентировалась на сравнительно маломощные малогабаритные приборы. Российские предприятия могут нарастить мощности — непреодолимых препятствий наши эксперты здесь не видят. Но сказать, что путь к импортозамещению устлан розами, конечно, нельзя.
«Можно выделить две основные проблемы. Во-первых, производители комплектующих изделий не всегда готовы удовлетворить возросший спрос, а отсутствующие в России аналоги сложно приобретатель из-за логистических трудностей. Всё это увеличивает сроки производства. Во-вторых, пока западные вендоры держали свою область рынка, в России не производили аналоги их приборов — просто было невыгодно.
Сейчас ниша освободилась, но невозможно одномоментно выпустить на рынок большое количество новых образцов продукции, их тестирование и постановка на производство требуют времени. Есть большая вероятность, что рынок будет быстрее занят продукцией КНР, и отечественное производство опять окажется невостребованным», — рассуждает Владимир Орлов.
Даниел Ротарь добавляет к этому высокую волатильность курса рубля, дорогие кредиты, отсутствие российской элементной базы, дефицит кадров, бюрократические барьеры в виде сложных процедур по сертификации оборудования и внесения его в различные государственные и отраслевые реестры. При этом руководитель Единого центра неразрушающего контроля считает, что пока рано говорить о масштабной экспансии азиатских производителей. Подспорьем для российских производителей, по его мнению, может стать и исторически сложившееся недоверие российских технических специалистов к оборудованию из Китая, Индии, Вьетнама.
Чего не хватает для стопроцентной локализации?
Итак, одной из ключевых проблем видится нехватка комплектующих для производства дефектоскопов. В целом российские производители добились серьёзных успехов в деле локализации. Само производство находится в РФ, весь цикл от проектирования до постановки на производство и последующего сопровождения и модернизации осуществляется силами собственных инженеров. Где-то уже удалось избавиться от зависимости и в части поставок импортных деталей, но, кое-где ещё остаются слабые места.
«В целом импортозамещение в области оборудования неразрушающего контроля покрывает примерно 70% наших задач, и этого достаточно для стабильной работы лаборатории. Из уникальных решений, которым нет качественной отечественной замены, относится рентгеновская плёнка. На сегодняшний день мы используем только западную плёнку», — рассказывает исполнительный директор лаборатории ООО «СМСЛ».
«Наше производство локализовано в достаточно большой степени, но не полностью. Самые критичные узлы: рентгеновская трубка, разрядники — тоже отечественные, в том числе единственная в России металлокерамическая импульсная трубка. В прошлом году мы с помощью коллег из АО «СПКБ Техно» заместили немецкий кабель для сервоприводов на отечественный, причём с лучшими характеристиками», — добавляет Владимир Орлов.
Однако пока полностью отказаться от иностранных комплектующих не получается, констатирует инженер ООО «Спектрофлэш». На то есть несколько причин.
Во-первых, некоторые вещи, например малогабаритные высоковольтные диоды и конденсаторы с нужными характеристиками, в России либо не производят, либо цена на них «кусается». Вот и получается, что выгоднее переориентироваться на импорт из дружественных стран.
Во-вторых, стабильность качества комплектующих европейских фирм в некоторых случаях всё ещё выше, чем у российских аналогов.
«В результате эту проблему приходится решать за счёт усложнения процедуры входного контроля и/или дополнительной обработки, что, увы, неизбежно сказывается на стоимости продукции», — говорит Владимир Орлов.
Вот и получается, что российские производители дефектоскопов многое делают для локализации своего производства, но добиться стопроцентного показателя не получится без развития сопутствующих отраслей, в первую очередь радиоэлектронной промышленности. Наилучшим решением стало бы создание профильной государственной программы, считает представитель ООО «Спектрофлэш». Особенно если учесть, что радиоэлектронная продукция нужна не только в приборах неразрушающего контроля, а ещё во многих отраслях промышленности.
Дефектоскоп будущего: в каком направлении пойдёт прогресс?
Впрочем, насущные проблемы не повод отказаться от обсуждения задач завтрашнего дня. Так каким же будет дефектоскоп будущего? Сразу надо сказать, что прорывов в ближайшие годы ждать не стоит. Например, рентгеновские дефектоскопы Владимир Орлов сравнил с лампочками накаливаниям, в том смысле, что со времён первых рентгеновских аппаратов не произошло схемотехнической революции.
В связи с этим говорить стоит скорее о каких-то точечных усовершенствованиях. Вопрос, каких именно. В каком направлении будет идти прогресс?
Степан Костарев полагает, что это технологии машинного обучения, использование нейросетей. Тем более что работы в этом направлении уже ведутся.
«Внедрение таких технологий позволит ускорить анализ, например, снимков, полученных в ходе радиационного контроля, быстрее выявлять дефекты. Ещё одно интересное направление — интернет вещей (IoT). Мы для себя в качестве большой цели видим концепцию smart-лаборатории», — развивает мысль г-н Костарев.
С тем, что за «цифрой» будущее, согласен и Владимир Орлов.
«Думаю, что в ближайшем будущем основное развитие будет идти в области создания комплексов полного цикла по обнаружению дефектов: комплект из цифрового детектора, программного обеспечения для обработки и удалённой передачи результатов по сети, и набора совместимых рентгеновских аппаратов.
Очень вероятно, что нас ждёт появление очередного государственного реестра, куда будут заносить в автоматическом режиме данные об объекте, месте съёмки по геопозиционированию, времени работы, режимах просвечивания — как средство контроля за правильностью выполнения работ и последующего разбора полётов в случае ЧП», — рассуждает инженер ООО «Спектрофлэш».
Ещё одно направление развития — уменьшение габаритов прибора. Добиться этого возможно за счёт совершенствования элементной базы и использования изоляционных материалов с лучшими характеристиками. Впрочем, в условиях санкций в России вряд ли стоит ожидать заметного прогресса в этом отношении в ближайшие годы, считает Владимир Орлов. Поэтому логичнее ждать развития в области систем управления дефектоскопом.
Например, хранение в памяти режимов работы или возобновление экспозиции после перерыва, рассуждает инженер ООО «Спектрофлэш».
Итак, российский рынок дефектоскопов находится в переходном состоянии, после того как из страны ушли многие импортные бренды. И всё же «стакан наполовину полон»: критичного отставания в технологиях нет, а поставки из дружественных стран помогли решить вопрос с комплектующими.
Так что серьёзных проблем с замещением существующих импортных аналогов возникнуть не должно. Главное, нужны время и деньги. Другое дело, что нехватка дефицитных комплектующих может повлиять на темпы технологического развития и внедрение новинок. Удастся ли отечественным производителям решить эти проблемы и сколько времени на это уйдёт, покажет только время.
В 2021 году в России произвели ультразвуковых дефектоскопов на $ 7045,2 тыс. Для сравнения, объём импорта в том же году составил $ 1435,9 тыс. Больше всего приборов завезли из Китая, Германии, Украины, Великобритании и США, читаем в «Анализе рынка дефектоскопов ультразвуковых в России» от компании DISCOVERY Research Group.
Мнение экспертов
Владимир Орлов, инженер ООО «Спектрофлэш»
«Проектирование трубопровода предполагает, что расчётный срок службы будет достигнут при качественных сварных соединениях. Невыявленные дефекты — это незапланированный расходы на приостановку работы, устранение последствий аварии. То есть контроль при строительстве — это даже не про продление срока службы, сколько про надёжность и безопасность эксплуатации. Замечу, что в последнее время появились запросы на новый вид работ — контроль уровня коррозии для оценки износа трубопроводов. Применение «в лоб» выпускаемых нами приборов пока не даёт результата, но мы сейчас работаем над решением этой задачи».
Степан Костарев, исполнительный директор лаборатории неразрушающего контроля и диагностики ООО «СМСЛ» (входит в Группу компаний «Неразрушающий контроль»)
«Дефектоскопы делятся в соответствии с тем, какие поля они генерируют или регистрируют. С помощью этих приборов обнаруживаются как плоскостные, так и продольные дефекты в виде трещин, пор, включений, дефектов литья и даже дефектов на начальной стадии разрушения конструкции. Различные недостатки могут выявляться с разным успехом, например, вихретоковый дефектоскоп способен регистрировать поверхностные и подповерхностные изъяны, а с помощью ультразвуковых и рентгеновских приборов возможно определять внутренние дефекты».
Текст: Андрей Халбашкеев
