Олег ГАЛКИН,

Что мы обычно делаем со сломанными вещами? Какие-то чиним. Какие-то выбрасываем. Но иногда важно бывает узнать, почему они сломались. Особенно когда речь идет не о банальных наручных часах, а о механизмах, от исправности которых зависят финансовое благосостояние, здоровье и даже порой жизни людей. Тогда их несут к специалистам. Как проходит экспертиза подобных вещей, корреспонденту TUT.BY рассказали в Центре исследований и испытаний материалов, который входит в состав Института порошковой металлургии НАН Беларуси.

Исследовательский центр занимает целый этаж здания института. Комплекс используемого оборудования насчитывает более 35 приборов как импортного, так и отечественного производства. Одни с легкостью помещаются на письменном столе, другие по габаритам могут посоревноваться со шкафами. На них проходят испытания, анализируются и чуть ли не раскладываются на атомы все возможные металлы, сплавы, керамические, композиционные и другие неорганические материалы, а также изделия из них. За экспертизой сюда обращаются такие организации, как Минздрав, прокуратура, МВД, ГТК и Общество защиты прав потребителей. Казалось бы, зачем простым потребителям выяснять твердость или пористость приобретенных металлоконструкций? Приведу простейший пример: когда в квартире вдруг выходит из строя водопроводная система и начинает заливать кипятком соседей, то можно просто вытащить из кармана пачку денег и возместить нанесенный им ущерб. А можно попробовать выяснить, почему такое произошло. И если выяснится, что причиной аварии стала некачественная труба или кривые руки монтажников, то платить по счетам придется уже непосредственным ее виновникам…
 
“Подобные лаборатории существуют при многих заводах, - рассказывает заведующая отделением “Исследования и испытания материалов” при Институте порошковой металлургии, кандидат технических наук Людмила Маркова, - но они все, как правило, аккредитованы только на свою продукцию. Мы же выдаем заключения на любые изделия и любые изделия из металлов и неорганических материалов, поскольку аккредитованы на техническую компетентность и независимость. Кроме того, наше заключение является окончательным для судебных органов”.
 
Все начинается с подготовки образцов к исследованиям. Режут, шлифуют и полируют изделия вот на таком оборудовании.
 

 
Потом приступают к выяснению вопроса, что произошло с материалом в процессе различных нагрузок, воздействий и т. д. Вот на этой испытательной машине, к примеру, изделия растягивают, сжимают и сгибают, определяя предел прочности металла.
 

 
С помощью такой штуковины определяют микротвердость материалов. Изображенный на фотографии прибор - швейцарского происхождения.
 

 
Этот микроскоп позволяет рассмотреть структуру материала с увеличением до 50 тысяч раз. На нем проводятся исследования поверхностей и изломов, делается экспрессная оценка элементного состава, составляется картина распределения элементов. Старомодная приборная панель со встроенными мониторами свидетельствует о том, что прибор был сконструирован в далеких 1980-х. Производитель – английская компания Oxford Instruments.
 

 
А вот так выглядит сканирующий электронный микроскоп высокого разрешения, один из мощнейших в республике. В отличие от предыдущего, обладает миллионократным увеличением. Его разрешающая способность – 1,5 нм (для сравнения: толщина человеческого волоса составляет от 40 000 до 110 000 нанометров), поэтому на нем можно проводить исследования вплоть до наномасштабных. Изготовлен он был 2007 году чешской фирмой Tescan. Некоторое установленное на нем оборудование английского производства.
 

 
Рентгенофлуоресцентный спектрометр. Используется для определения химического состава материала. В ходе анализа элементного состава по традиционной методике от объекта “отщипывается” кусочек, который затем подвергается растворению, сжиганию и прочим деструктивным манипуляциям. Этот же прибор позволяет определять химсостав материалов, не подвергая их разрушению. Достаточно лишь просто положить изучаемый предмет в контейнер. С помощью подобных приборов определяют, в частности, степень износа двигателей. Дело в том, что в процессе эксплуатации двигателя в машинное масло попадают частицы металла, из которого он сделан. По количеству этих частиц в масле и определяют его износ.
 

 
Атомно-эмиссионный спектрометр с индуктивно-связанной плазмой. Тоже предназначен для определения химсостава, только теперь уже с помощью разрушающего метода. Преимущество его по сравнению с щадящим заключается в том, что он обладает более высокой точностью. Если у рентгенофлуоресцентного анализатора предел обнаружения концентрации элементов составляет 10-3 %, то чувствительность атомно-эмиссионного спектрометра составляет 10-6 %. Кстати, изготовлен он в Беларуси, и, по словам Людмилы Марковой, по своим характеристикам не уступает иностранным аналогам. Создавался этот аппарат в стенах ЗАО “Спектроскопические системы”.
 

 
Используется в Центре исследования и испытания материалов также другое оборудование белорусского производства. Например, атомно-силовой микроскоп NT-206, предназначенный для исследования структуры и микромеханических свойств тонких покрытий и поверхностных слоев. В отличие от оптических микроскопов, которые создают плоскую двумерную картинку, его сканирующий зонд позволяет воссоздавать трехмерный рельеф исследуемого пространства. Разрешение микроскопа составляет от 0,1 до 0,2 нм. Разрабатывался NT-206 в ОДО “Микротестмашины”.
 

 
Или этот комплекс приборов для изучения процессов трения, износа и физико-механических свойств тонких покрытий. Он позволяет ответить на вопрос, как быстро они сотрутся или разрушатся. Является совместной разработкой Института сварки и защитных покрытий и Института порошковой металлургии.
 

 
Перечислять используемое в Центре экспертизы и исследования материалов оборудование можно долго. Более интересным будет знать, пожалуй, какое оно позволяет делать выводы? Это можно продемонстрировать на примере уже проведенных исследований. Недавно на экспертизу сюда принесли некоторые детали вертолета, разбившегося 22 октября в Поставском районе. Расследование инцидента пока еще ведется, поэтому руководитель ИЦ поделилась лишь самой общей информацией о методике изучения этих деталей.
 
“Мы проверяли, есть ли в материале какие-то посторонние включения. Есть ли усталость на поверхности излома. Или разлом произошел одномоментно. Если материал ломался постепенно, то это означает, что виновата деталь. Если одномоментно, значит, она сломалась от удара и причину аварии нужно искать в другом”, - сказала Людмила Маркова.
 
А вот как проходило другое исследование, результаты которого уже не представляет никакой тайны.
 
В ходе поисков причины разрушения кронштейна подвесного пути, были проведены: анализ элементного состава, структуры, измерение микротвердости и исследование характера излома образца этого кронштейна. Выяснилось, что структура образца в месте излома неоднородна и представляет собой серый чугун с пластинчатой формой графита. У края поверхности, на глубину местами до 4 мм (средняя глубина – 1 мм) имелся долитый слой серого чугуна. Присутствовали усадочные раковины и рыхлоты. В результате исследования поверхности излома было выявлено присутствие инородных включений в зоне разрушения кронштейна, а также следы повторной доливки чугуна. На основании полученных данных был сделан вывод, что разрушение кронштейна подвесного пути произошло из-за некачественного литья серого чугуна: неоднородной структуры, наличия усадочных раковин, рыхлот и газовой пористости.
 
Время от времени сотрудникам исследовательского центра приходится сталкиваться и с водопроводной проблематикой. Однажды ими был проведен комплекс исследований по выявлению причин разрушения вентильной головки крана. В результате были сделаны следующие выводы: прочность сечения, по которому проходило разрушение, оказалась значительно снижена как за счет геометрических размеров (толщина стенки приблизительно 1 мм), так и за счет некачественного состава материала с высокой пористостью (приблизительно 5 – 10 %). Само же разрушение головки крана произошло в результате приложения нагрузки, превышающей предел прочности данного порошкового материала. Иными словами, она оказалась тоньше и хрупче, чем нужно было по существующим стандартам качества.
 



 
В 2010 году лаборатории Центра исследований и испытаний материалов выполнили 596 подобных заказов. Помимо “разрушительных” экспертиз они проводят также сертификационные исследования, тестируют различные ноу-хау белорусских ученых, выполняют роль независимого эксперта в судебных делах. В 2009 году этот исследовательский центр был аттестован Российской государственной корпорацией "РОСНАНО" в области исследования объектов нанотехнологии. И теперь его заключения признаются в России. Европейского признания он пока еще не получил. Однако, как уверяет Людмила Маркова, причина заключается отнюдь не в том, что его уровень не соответствует европейскому.
 
“Для аккредитации в европейской системе мы по всем признакам подходим. Но только приезд экспертов, чтобы они посмотрели, как у нас идут исследования, как хранятся образцы, как ведется документация, стоит 30 тысяч евро, - поясняет руководитель исследовательского центра. - А потом, после того, как мы выполним все их рекомендации и учтем все их замечания, еще один приезд обойдется нам еще в 30 тысяч евро. Таких денег у нас нет”.
 
Тем не менее, работа с евронормами здесь ведется. В странах Евросоюза действуют очень жесткие ограничения по содержанию свинца, кадмия, хрома, висмута и прочих вредных элементов к ввозимой продукции. Поэтому прежде чем выйти на этот рынок, белорусские предприятия проверяют свой товар в соответствующих лабораториях.

Но это, как говорится уже совсем другая история… 
-50%
-16%
-35%
-5%
-28%
-10%
-60%
-35%
0068162