Роль математического моделирования в решении актуальных задач неразрушающего контроля

Abstract

Анализ проблем с обеспечением эксплуатационной безопасности объектов энергетики, трубопроводного транспорта, авиации приводит к выводу о необходимости совершенствования методологии проектирования диагностических систем. Методология должна опираться на современные технологии, предусматривающие, в первую очередь, использование адекватных математических моделей процедур электромагнитного, ультразвукового, теплового, рентгеновского контроля, а также эффективных алгоритмов анализа эксплуатационных данных. Компьютерное численное моделирование дает возможность инженеру детально исследовать характер взаимодействия поля/излучения с контролируемым изделием, судить о достоинствах конкретного метода контроля и его ограничениях, выбрать наилучшие условия организации диагностической процедуры, грамотно спроектировать конструкцию преобразователя в конкретной задаче, а также обоснованно задать программу анализа сигналов и принятия решения. Роль математического моделирования продемонстрирована на решении трех актуальных задач неразрушающего контроля. Первая задача относится к использованию строгой математической модели при проектировании системы обработки данных внутритрубного магнитного дефектоскопа для контроля магистральных трубопроводов. Вторая актуальная задача – проектирование системы обнаружения и классификации дефектов теплообменных труб парогенераторов по результатам многочастотного вихретокового контроля. Третья задача – определение кривой вероятности обнаружения дефектов в сварных швах при ультразвуковом контроле с помощью фазированной решетки. Analysis of problems with ensuring the operational safety of energy facilities, pipeline transport, and aviation leads to the conclusion that it is necessary to improve the methodology for designing diagnostic systems. The methodology should be based on modern technologies, providing, first of all, the use of adequate mathematical models of electromagnetic, ultrasonic, thermal, x-ray testing procedures, as well as effective algorithms for analyzing operational data. Computer numerical simulation enables the engineer to study in detail the nature of field/radiation interaction with the controlled product, judge the merits of a particular method of testing and its limitations, choose the best conditions for organizing diagnostic procedure, competently design of transducer in a particular task, and also reasonably set a program for analyzing signals and decision making. The role of mathematical modeling is demonstrated by solving three topical problems of nondestructive testing. The first task relates to the use of rigorous mathematical model in the design of data processing system for in-line magnetic flaw detector for monitoring main pipelines. The second urgent task is the design of a system for detecting and classifying defects in heat exchange tubes of steam generators based on the results of multifrequency eddy current testing. The third task is to determine the probability curve for detecting defects in welds during ultrasonic testing using a phased array.