Сборник тезисов докладов 3-й Международной конференции по компьютерной томографии 978-5-9907248-0-8



Скачать 315.6 Kb.
Pdf просмотр
страница1/3
Дата14.02.2017
Размер315.6 Kb.
Просмотров750
Скачиваний0
ТипСборник
  1   2   3

7–8 апреля 2015 года
Москва, Владимир
Рентгеноскопия и компьютерная томография
Сборник тезисов докладов
3-й Международной конференции по компьютерной томографии

978-5-9907248-0-8 616-073.756.8:004(082)
51.23я43

СОДЕРЖАНИЕ
I. ПЛЕНАРНАЯ ЧАСТЬ
5
Проникающая способность рентгеновского излучения
И. А. Проказов, СИ. Румянцев
5
Компьютерная томография в материаловедении возможности и перспективы
Е. С. Прусов
10
Применение компьютерной томографии для решения задач нефтегазовой отрасли
Д. В. Корост, ГМ. Герке, МВ. Карсанина, ДР. Гилязетдинова,
Р. А. Хамидуллин
12
II. МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И МЕТАЛЛООБРАБОТКА
16
Приветственное слово председателя секции Материаловедение и металлообработка Е. С. Прусова
16
Анализ критериев образования усадочной пористости в отливках из алюминиевых сплавов
Н. С. Ларичев, ОМ. Савохина
17
Возможности метода рентгеновской компьютерной томографии при проведении контроля изделий из углеродных композиционных материалов
Д. В. Ярцев, В. А. Воронцов
20
Исследование несплошностей в сварных швах
Е. В. Федичкина, Ю. В. Крылов
22
Опыт применения компьютерной томографии при контроле качества отливок и полуфабрикатов
Е. С. Прусов, В. А. Копытов
24
Место рентгеновской флуоресцентной томографии среди 3D неразрушающих технологий контроля успехи и неудачи на пути развития метода
М. В. Чукалина, Д. П. Николаев, А. В. Бузмаков, ДА. Золотов,
В. Е. Асадчиков, ЕЮ. Терещенко, В. Е. Прун, АС. Ингачева
26
III. НЕФТЬ, ГАЗ, ГЕОЛОГИЯ
28
Приветственное слово председателя секции Нефть, газ, геология Д. В. Короста
28
Использование рентгеновской томографии при изучении структуры искусственных образцов
В. И. Исаев, АР. Ликутов, К. Ю. Шепель
29

4
Содержание
Применение компьютерной томографии в области исследования морских и озерных осадков
Д. Р. Гилязетдинова, Д. В. Корост
31
Применение рентгеноконтрастных агентов для микротомографического исследования образцов горных пород
О. А. Ковалева, ДА. Коробков, ИВ. Якимчук
33
Исследование сохранности палеонтологических объектов с помощью рентгеновской микротомографии (на примере брахиопод)
А. В. Пахневич
35
Применение РКТ при изучении головоногих моллюсков и конодонтов
Е. О. Стаценко, А. М. Фазлиахметов, ОП. Шиловский
38
Исследования карбонатных пород на разных масштабах методом рентгеновской компьютерной томографии
Д. Р. Гилязетдинова, КМ. Герке, Р. А. Хамидуллин, Д. В. Корост,
М. В. Карсанина, ИО. Баюк
42
Выбор оптимального шага расчета пустотных характеристик каверзности) карбонатных пород методами рентгеновской компьютерной томографии
С. Ю. Филимонов, МВ. Шалдыбин, Ю. М. Лопушняк
45
IV. ЭЛЕКТРОНИКА
48
Воздействие рентгеновского излучения на электронные устройства и компоненты
И. А. Проказов, СИ. Румянцев
48

7
Сборник тезисов докладов
Поправка по форме
При оценке проникающей способности рентгеновского излучения необходимо принимать во внимание форму образца.
Ниже приведены примеры формул для оценки суммарной длины участков оси рабочего пучка в материале контролируемого объекта.
Образец
Пример: труба 50×8 мм
Детектор
Источник
L
min
= 2s
L
min
= 16 мм s
s
L
max
= 37 мм
R
r
L
R
r
Rs
s
max
2 2 2 2
2 2
Детектор
L
min
= 16 мм
L
max
= 50,9 мм
Источник
Образец
Пример: труба 50×8 мм
L
min
= 2s
s a
s
L
a
a s
s
a s
max
(
)
2 2
Экспериментальная оценка
Для проверки теоретической оценки проникающей способности излучения целесообразно провести экспериментальную оценку на эталонном образце либо (предпочтительно) на образце заказчика (т. к. теоретические выкладки не учитывают вклад фильтров, устанавливаемых на выходном окне трубки, настроек детектора, формы образца, жесткости излучения и т. п.).

8
Рентгеноскопия и компьютерная томография
В качестве экспериментального (эталонного) образца для томо-
графии рекомендуется изготовить отливки цилиндрической формы из алюминия диаметром 115 мм, 155 мм, 175 мм, 195 мм, 215 мм, высотой не более 200 мм.
А также для более плотного материала — из стали диаметром 30 мм,
35 мм, 45 мм, 55 мм, 65 мм, высотой не более 200 мм.
Для оценки точности измерений предлагается сделать отверстие по центральной оси цилиндра диаметром 5 мм.
В качестве экспериментального (эталонного) образца для рентгено-
скопии рекомендуется изготовить ступенчатые отливки с переменной толщиной (из алюминия — толщиной 115 мм, 155 мм, 175 мм, 195 мм,
215 мм, из стали — толщиной 30 мм, 35 мм, 45 мм, 55 мм, 65 мм).
За ступеньками размещается эталонный тестовый образец IQI (с высоким атомным номером. По различимости особенностей на тесте IQI можно судить о просвечиваемости образцов и различимости деталей.

9
Сборник тезисов докладов
Эталонные образцы
1 2
3 4
Результаты испытаний
Результатом испытаний будут являться:
для образцов № 1 и № 2 — томограммы образцов, выполненных
1) при различных значениях анодного напряжения (рекомендуемые диапазоны 10–100 кВ 100–180 кВ 200–250 кВ 200–300 кВ
300–450 кВ);
для образцов № 3 и № 4 — снимки образцов, выполненных при
2) различных значениях анодного напряжения (рекомендуемые диапазоны 10–100 кВ 100–180 кВ 200–250 кВ 200–300 кВ
300–450 кВ).
Основным критерием пригодности метода для исследования образцов заданной радиационной толщины должна считаться возможность решить задачи пользователя при инспекции материала заданной толщины, будь то дефектоскопия или проведение геометрических измерений.

10
Рентгеноскопия и компьютерная томография
КОМПЬЮТЕРНАЯ ТОМОГРАФИЯ В МАТЕРИАЛОВЕДЕНИИ ВОЗМОЖНОСТИ И ПЕРСПЕКТИВЫ
Е. С. Прусов,
Владимирский государственный университет
им. А. Г. и Н. Г. Столетовых, г. Владимир
E-mail: eprusov@mail.ru
Материаловедение в настоящее время является одной из наиболее интенсивно развивающихся отраслей знания. Создание и активное освоение новых методов исследований обусловливает появление новых научных направлений, одним из которых стало трехмерное материало-
ведение (3D Materials Science). Методологический инструментарий трехмерного материаловедения составляют сбор и обработка данных, их визуализация и количественный анализа также моделирование структуры материалов [1]. В качестве экспериментальной базы для получения исходных данных успешно используется рентгеновская компьютерная томография, применение которой для трехмерного анализа материалов и изделий стало одним из наиболее значимых факторов, способствующих в последние годы быстрому развитию этого направления материа- ловедения.
Растущий интерес к применению методов компьютерной томографии в материаловедении связан с созданием целых классов новых функциональных и конструкционных материалов, большинство из которых являются структурно неоднородными. Примерами могут служить композиционные материалы на металлической, полимерной, керамической и других основах, пористые и порошковые материалы, функционально- градиентные материалы и многие другие. Гетерогенная структура обусловливает возможность появления специфических видов дефектов, многие из которых являются скрытыми, например смещение волокон, их неправильная ориентация или объемная доля, расслоение, пористость, неравномерность распределения структурных составляющих, трещины и повреждения в материале матрицы и др.
Дефектоскопия изделий из таких материалов может представлять значительные сложности, поэтому разработка новых материалов и технологических процессов их получения неразрывно связана с необходимостью совершенствования методов количественного неразрушающего контроля. Применение традиционных качественных методик (визуальный контроль, рентгеновская радиография, ультразвук и др) далеко не всегда позволяет полноценно охарактеризовать дефекты в изделиях из функциональных материалов. Решить эти проблемы можно с помощью компьютерной томографии, позволяющей с прецизионной точностью определить размер и расположение пустот, инородных включений,

11
Сборник тезисов докладов области с пониженной плотностью, трещины и другие несплошности. Получаемая при этом информация используется при разработке основных направлений совершенствования технологии производства материалов и изделий из них.
Аналитические возможности компьютерной томографии позволяют использовать ее не только для неразрушающего контроля, но и для трехмерной визуализации структуры новых материалов, что позволяет наряду с выявлением неоднородностей и других дефектов установить характер распределения и размеры различных структурных составляющих, их форму, количество и др. Например, возможность достижения заданного уровня свойств в композиционных материалах зависит от таких структурно-морфологических факторов, как объемная доля, дисперсность, форма и распределение армирующей фазы [2]. Компьютерная томография позволяет наметить эффективные направления оптимизации структуры композитов на основе управления технологическими параметрами их получения, предоставляя необходимые данные для поиска решений по обеспечению минимальной пористости, заданного пространственного распределения и объемной доли армирующей фазы. В настоящее время исследования в этом направлении проводятся совместными усилиями специалистов компании «Остек-СМТ» и ученых кафедры Литейные процессы и конструкционные материалы Владимирского государственного университета.
Значительный научный и практический интерес представляет использование томографии при изучении строения жидких металлов и сплавов, процессов зарождения и роста кристаллов, образования различных литейных дефектов в режиме реального времени. Уникальность метода при решении этих задач состоит в возможности дать качественную и количественную оценку объемной эволюции твердой и жидкой фаз в процессе кристаллизации, охарактеризовать усадочные явления и формирование дендритной структуры.
Перспективы дальнейшего расширения использования томографических методов в практике материаловедческих исследований во многом будут обусловлены повышением скорости получения изображений и пространственной разрешающей способности рентгеновских томографов, а также совершенствованием алгоритмов обработки и анализа трехмерных данных.
Библиографический список
Lewis A. C., Howe D.
1.
// JOM, 2014, Vol. 66, No. 4, р. 670.
Prusov E. S.
2.
// Machines, Technologies, Materials, 2014, Iss.1, р. 11.

12
Рентгеноскопия и компьютерная томография
ПРИМЕНЕНИЕ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТОМОГРАФИИ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ
Д. В. Корост
1
, ГМ. Герке
2
, МВ. Карсанина
3,4
,
Д. Р. Гилязетдинова
1
, Р. А. Хамидуллин
1
,
1
геологический факультет МГУ имени МВ. Ломоносова, г. Москва
2
CSIRO Land and Water, Australia,
3
Институт динамики геосфер РАН, г. Москва
4
ООО «Эйр Технолоджи», Москва
E-mail: dkorost@mail.ru
Сегодня, спустя почти 10 лет после первых попыток найти место технологии в комплексе изучения кернового материала и скважинных флюидов, можно суверенностью говорить, что компьютерная томография стала неотъемлемыми надежным инструментом в комплексе лабораторных методов исследований. Десятки лабораторий и центров являются обладателями современных аппаратных комплексов. Число же пользователей данных КТ давно перестало быть объектом штучных подсчетов.
Обсуждая направления применения КТ в нефтегазовой отрасли (речь прежде всего идет о задачах геологоразведки и частично разработки, сложно определить однозначные тенденции и направления развития. Но связано это прежде всего с динамикой самой отрасли, выдвигающей на повестку дня все новые и новые задачи, требующие высокотехнологичных решений. В связи с чем актуальным видится обсуждение текущих тенденций, основанных в нашем случае на собственном опыте производственных и научных задач, решаемых в течение последних лет.
Внедрение аппаратурных комплексов, ориентированных на работу с крупноразмерными образцами, заметно активизировало интерес науки и промышленности к работе с полноразмерным керновым
Риc. 1. Примеры текстурных особенностей донных отложений озера Байкал, выделяемых поданным КТ

13
Сборник тезисов докладов материалом. КТ используется как для изучения скважинных материалов (увязка керна со скважинными имейджерами, выявление систем трещиноватости, изучение текстурных особенностей разрезов, выбор участков для отбора образцов на детальные лабораторные исследования и т. д, таки для исследования слабоконсолидированных образцов донных грунтов (рис. 1) и почв.
Относительно задач микроуровня стоит отметить все более активное привлечение КТ для оценки качества образцов. Очевидно, что все транспортные свойства, определяемые на керне (проницаемость, электропроводность, акустические свойства и т. п, чувствительны к сте- реологическому соотношению компонентов (минеральных компонент и пористости) породы. При этом сколько-нибудь серьезного контроля при выборе образцов на специальные исследования (многофазная фильтрация, formation damage test и др, как правило, не производится. На практике же мы зачастую сталкиваемся стем, что получаемые нами в лаборатории данные не вписываются в рамки ожидаемых или сколько-нибудь предсказуемых результатов. Причиной этого, как показывает все нарастающая статистика, являются вовсе не погрешности лабораторных замеров, а качество и свойства самих образцов. Ярким примером тому является изменение внутреннего строения, а следовательно, и свойств отдельных образцов входе теста по определению влияния на пласт технических жидкостей (formation damage test) (рис. Модель пустотного пространства. attenuation
, %
0 4
8 12 16 20 40 60 80 100 120 Модель пустотного пространства. attenuation
, %
0 4
8 12 16 20 40 60 80 100 120 Рис. 2. Планшеты составных образцов (рентгеноплотностные срезы в трех осях, кривые расчетной пористости и стереологические модели пустотного пространства) до (слева) и после (справа) воздействия на них моделями буровых растворов. Заметно изменение в строении верхнего цилиндра

14
Рентгеноскопия и компьютерная томография
Одной из наиболее востребованных для томографии областей исследований является мультимасштабное моделирование различных сред. Естественно, актуальной данная тематика является и для нефтегазовой отрасли. Вопросы масштабирования свойств и строения пород- коллекторов, переход от максимально информативных лабораторных образцов размером впервые см к масштабам пластов мощностью в десятки, а порой и сотни метров являются насущными со времен начала петрофизических исследований. Сегодня именно КТ видится методом, позволяющим стать основой для качественного прорыва в этой области.
Только за последние два года специалисты нашей научной группы были так или иначе вовлечены в реализацию четырех проектов в этой области. Объектом исследований являлись карбонатные коллектора (рис. 3), отложения баженовской свиты, угольные метаноносные разрезы.
Обширный комплекс лабораторных методов как основа для построения модели скважинного керна с детальностью до 50–100 нм:
CT, SEM, Pc, MIP, XRD, шлифы, ФЕС
100 мм мм мм мм
Рис. 3. Иллюстрация результатов комплекса мультимасштабных исследований строения карбонатных коллекторов
Базовым инструментом для проведения разработок в области применения КТ является вычислительный аппарат. Возможность создания собственных алгоритмов обработки данных, построения актуальных математических моделей тех или иных среди их свойств является необходимым подспорьем в области цифровой петрофизики. Как показывает практика, существующие на рынке готовые пакетные решения не всегда адаптированы к работе с таким сложным объектом, как горная порода. Многокомпонентный состав, большой спектр иерархий

15
Сборник тезисов докладов и масштабов, на которых формируются различные свойства коллекторов, различная природа взаимодействия флюидов и минеральной матрицы породы — все это в высшей степени усложняет процедуры работы с породами-коллекторами нефти и газа и требует скрупулезного и индивидуального подхода для решения каждой новой задачи.
Отдельно хотелось бы отметить, что успешное развитие и адаптация любого нового метода требуют вовлечения специалистов из широкого круга областей науки. Не исключение и применение КТ в такой специфической ив тоже время разнообразной области знаний, как нефтяная геология. Именно успешная и продуктивная командная работа геологов, физиков, математиков и программистов является залогом достижений и развития работы, которую мы делаем сегодня.

16
Рентгеноскопия и компьютерная томография. МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И МЕТАЛЛООБРАБОТКА
ПРИВЕТСТВЕННОЕ СЛОВО ПРЕДСЕДАТЕЛЯ СЕКЦИИ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И МЕТАЛЛООБРАБОТКА»
Успехи последних лет, достигнутые в области сбора трехмерной качественной и количественной информации о структуре материалов, а также в сфере ее обработки и анализа, заложили основы для зарождения и развития нового научно-практического направления в материаловедении, которое можно охарактеризовать как материаловедение вили трехмерное материаловедение. При этом именно развитие методов рентгеновской компьютерной томографии стало одним из наиболее значимых факторов становления этого направления науки о материалах.
Последние годы ознаменовались бурным интересом к этой тематике, что подтверждается проведением ряда специализированных конференций мирового уровня. Примечательно, что в нашей стране развитию этого перспективного направления способствуют усилия компании «Остек-СМТ», по инициативе которой вот уже третий год подряд мы имеем возможность обсудить последние достижения в области применения компьютерной томографии для решения актуальных научных и производственных задач. С каждым годом повышается уровень докладов, растет число участников, что позволяет суверенностью судить о росте интереса к компьютерной томографии в нашей стране и о значительном вкладе компании «Остек-СМТ» в эту положительную динамику.
Важно, что это начинание находит широкую поддержку научной общественности и вызывает большой интерес со стороны представителей ведущих промышленных предприятий и организаций страны. Так, в 2015 году секция Материаловедение и металлообработка объединила ученых и специалистов различных сфер деятельности, включая литейно- металлургическое и сварочное производства, а также технологические процессы получения функциональных и конструкционных материалов нового поколения. Выражаю уверенность, что конференция будет способствовать дальнейшему расширению объемов применения методов трехмерной компьютерной томографии в промышленности при решении задач современного машиностроения и материаловедения.
Желаю всем участникам конференции плодотворной и содержательной работы, новых творческих свершений и реализации намеченных планов!
Евгений Сергеевич Прусов,
кандидат технических наук,
доцент кафедры ЛПиКМ Владимирского
государственного университета, советник
Российской академии естественных наук

17
Сборник тезисов докладов
АНАЛИЗ КРИТЕРИЕВ ОБРАЗОВАНИЯ УСАДОЧНОЙ ПОРИСТОСТИ В ОТЛИВКАХ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ
Н. С. Ларичев, ОМ. Савохина,
МГТУ им. Н.Э. Баумана, г. Москва
E-mail: larnikser@mail.ru, savokhina@mail.ru
При разработке технологии изготовления отливки перед технологом встает задача устранения или уменьшения усадочных дефектов при минимальном количестве элементов питания. Наиболее используемым методом уменьшения количества дефектов в отливке является установка прибылей для компенсации усадки. В отечественной и зарубежной технической литературе приводится большое количество методик расчета геометрии прибылей и зоны их действия. Также в помощь технологу разработан ряд пакетов программ математического моделирования литейных процессов, позволяющих определить области расположения усадочной пористости. Расчет зон вероятного расположения усадочной пористости при моделировании основан на использовании различных критериев образования пористости.
В рамках работы по исследованию критериев образования пористости были проведены численные и натурный эксперименты. Для этого была разработана геометрия пробыв которой были учтены зона питания прибыли (ЗПП) и торца (ЗПТ), значения которых взяты из технической литературы. По полученным данным было проведено компьютерное моделирование процесса затвердевания отливки в пакетах программ
Flow3D и определены места вероятного образования усадочной пористости. Индикаторами образования пористости служили результаты расчетов тепловых мешков, критическое значение критерия Нияма и разработанный на кафедре Литейные технологии критерий К. Результаты математического моделирования представлены на рис. 1–3. Критическое значение критерия Нияма для алюминиевых сплавов для К рассчитывается по формуле
K
T
K
N
1
 
, где К и К — критические значения критериев,
T — интервал затвердевания сплава. В рассматриваемом случае критическое значение критерия К = 0,012 м/с
0,5
Из анализа результатов моделирования в Flow3D видно, что вся отливка поражена пористостью ≈ 1 %. Критерий Нияма показал отсутствие пористости в углах отливки. Критерий К показал, что вся отливка поражена пористостью.

18
Рентгеноскопия и компьютерная томография
Рис. 1. Значение пористости, рассчитанной по термическому модулю Рис. 2. Значение критерия Ниямы, рассчитанного в Рис. 3. Значение критерия К, рассчитанного в Отливка была подвергнута рентгеноскопическому анализу на GE
Phoenix microme|x DXR (минимальный размер пор — 20–30 мкм. Контроль выполнен по центральной линии отливки от прибыли до торца. Результаты приведены на рис. 4. Белый цвет соответствует пористости, черные пятна — включениям. Очевидно, что вся отливка поражена мелкой пористостью.
Рис. 4. Результаты рентгеноскопического анализа

19
Сборник тезисов докладов
Следующий вид примененного контроля — компьютерная томография. Результаты представлены на рис. 5. Результаты томографии подтвердили, что вся отливка поражена мелкой пористостью. Из обработки результатов томографии следует, что процент пористости соответствует
2,19 Рис. 5. Результаты компьютерной томографии
Выводы
Критерий Нияма показал наличие в отливке областей, свободных от усадочной пористости, однако проведенные исследования на томографии показали, что вся отливка поражена пористостью.
Значение пористости, рассчитанной в пакете программ Flow3D, соответствует, в реальности — 2,19 Критерий К показал, что вся отливка будет поражена пористостью, что соответствует действительности.

Каталог: upload -> files
files -> Учебное пособие по нейрохирургии. Часть I. Краткая история нейрохирургии. Черепно-мозговая травма санкт-Петербург 2015
files -> Медиалогия как форма междисциплинарной подготовки специалистов в сфере ит
files -> Среди любителей компьютерных игр футболом увлекается каждый
files -> Публичный доклад 2015/2016 учебный год Тула 2016 ббк 74. 4 П88 Редколлегия
files -> Электронный тахеометр серии Nivo Руководство пользователя
files -> Техническое задание сувенирная продукция с нанесением логотипа «win mobile»
files -> Магистерская диссертация


Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2   3


База данных защищена авторским правом ©nethash.ru 2019
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал