Разработаны планарные потенциометрические сенсоры, чувствительные к цефалоспориновым антибиотикам — цефуроксиму и цефотаксиму. В качестве электродно-активных компонентов использованы ассоциаты тетрадециламмония с комплексными соединениями серебро (I)-цефуроксим (цефотаксим). Интервалы линейности электродных функций для немодифицированных сенсоров — 1 · 10^–5 (1 · 10^–4) – 1 · 10^–2 моль/л, угловые коэффициенты — 46 ± 6 мВ/pC, время отклика — 40 с. Показана роль магнитных наночастиц Fe₃O₄ и хлорида цетилпиридиния (ЦПХ) в улучшении электроаналитических свойств сенсоров в растворах цефуроксима и цефотаксима. Найдены оптимальные соотношения модификаторов в углеродсодержащих чернилах (Fe₃O₄:ЦПХ = 1:2,5). Определены основные электроаналитические характеристики модифицированных сенсоров: введение в углеродсодержащие чернила бинарной смеси магнитных наночастиц и хлорида цетилпиридиния приводит к снижению предела обнаружения цефуроксима и цефотаксима до 1 · 10^–6 (1 · 10^–7 моль/л), увеличению угловых коэффициентов (55 ± 3 мВ/pC) и интервалов линейности электродных функций (1 · 10^–6 – 1 · 10^–2 моль/л), снижению времени отклика до 26 – 30 с. Адсорбция ПАВ на границе раздела фаз обеспечивает стабильность суспензии наночастиц и позволяет провести концентрирование молекул аналита. Электростатические и гидрофобные взаимодействия с ПАВ увеличивают растворимость органических соединений. Показано применение модифицированных «screen-printed» сенсоров для определения цефуроксима и цефотаксима в лекарственных препаратах и модельных водных растворах с внесенными добавками антибиотиков.

Изготовлены образцы модифицированных сорбционно-активными материалами блочно-порозных систем, различающиеся материалом основы (алюминий марки АД1 и сталь марки Х20Н80) и порозностью (0,6 и 0,75). Перед нанесением слоя сорбционно-активного материала на поверхности блочного образца был сформирован адсорбционный слой путем химического (для алюминия) и термического (для стали) оксидирования. В качестве модификаторов использовали активный уголь БАУ, Полисорб-1 и полиметилсилоксан как связующий компонент. При исследовании морфологии поверхности установлено, что наиболее равномерное распределение частиц сорбционно-активного материала наблюдается для Полисорба-1 на стальной поверхности. Для сравнения сорбционных характеристик полученных сорбционных систем при концентрировании летучих органических соединений были оценены степени извлечения при концентрировании и десорбции с использованием стандартной газовой смеси гексана с концентрацией 0,7 мг/л. Степени извлечения для исследуемых образцов сопоставимы с порошкообразными сорбентами и различаются в зависимости от массы нанесенного сорбционно-активного материала. Установлено, что наибольшие степени извлечения (61 %) достигнуты для образцов сорбционных систем с нанесенными на поверхность Полисорбом-1 и полиметилсилоксаном, так как оба вещества проявляют сорбционную активность по отношению к летучим органическим соединениям. При пятикратном использовании образцов сорбционных систем показано, что снижения степени извлечения при сорбции и десорбции не происходит, что говорит об эффективности их многократного использования.

Методом инструментального нейтронно-активационного анализа (ИНАА) с использованием оригинальной установки с радионуклидным источником нейтронов на основе ²⁵²Cf определены Au, Sc, La, Sm, Eu и Dy на уровне, сопоставимом с их кларковыми содержаниями, в графитоносных породах юга Дальнего Востока. Ключевым преимуществом ИНАА при анализе труднорастворимых углеродсодержащих материалов является недеструктивный характер метода. Предлагаемый методический подход позволяет обойтись без сложной процедуры разложения образца, отделения аналита и связанных с этим проблем (загрязнение и потери). Показано отсутствие значимого влияния содержащегося в образцах углерода на результаты ИНАА при внесении в зону активации до 300 см³ вещества с содержанием не менее 87 % масс. углерода. Для определяемых элементов рассчитан предел обнаружения: подтверждена возможность определения Sc, La, Sm, Eu, Dy в природных высокоуглеродистых объектах содержания на уровне ниже кларка. Не выявлено значимой зависимости результатов ИНАА от плотности и крупности исследуемых образцов. Сравнение результатов определения стратегически важных металлов в графитоносных метаморфических породах юга Дальнего Востока для двух различных вариантов ИНАА (реакторного и с радионуклидным источником ²⁵²Cf) показало, что данные, полученные нами с калифорниевым источником для большинства определяемых элементов хорошо согласуются с результатами, которые были получены ранее с использованием реактора ВВР-М в Петербургском институте ядерной физики им. Б. П. Константинова. При этом возможность облучения образцов объемом 50 – 100 см³ обеспечивает высокую представительность пробы при активации изотопом ²⁵²Cf. Метод ИНАА с радионуклидным источником ²⁵²Cf пригоден для анализа углеродсодержащих материалов на содержание микроэлементов, определение которых затруднено вследствие сложной пробоподготовки и необходимости отделения аналита.

Для контроля агрессивности эксплуатационных условий нефтегазовых объектов и обеспечения их безопасной и надежной работы применяют различные методы коррозионного мониторинга. Один из них — анализ образующихся продуктов коррозии и других осадков и отложений для получения данных об их составе. В работе представлены результаты исследования осадков при определении механизмов и причин возникновения коррозионных процессов с последующей выработкой мер по устранению факторов их развития. Исследовали состав осадков, образующихся на объектах газового комплекса. Неорганические соединения и элементный состав анализировали методами рентгеновской дифракции и сканирующей электронной микроскопии. Выявлено, что в составе осадков присутствует элементарная сера, свидетельствующая о наличии в системе опасных серосодержащих соединений (например, H₂S). С помощью ИК-спектроскопии и хроматомасс-спектрометрии определены органические составляющие осадков, образующихся при приготовлении раствора ингибитора коррозии в метаноле. Показано, что причина их образования — присутствие в растворе нефтяных углеводородов. При анализе осадков, формирующихся внутри трубы для транспортировки воды, установлено, что в их состав входят оксиды и гидроксиоксиды железа. Вместе с тем в местах сквозного дефекта на наружной поверхности трубы образуются продукты коррозии, состоящие из гидроксидов Fe(II) или Fe(III) с прослойками анионов и молекул воды — так называемая «зеленая ржавчина». Нестойкие в условиях эксплуатации такие осадки не способны обеспечить защиту стальной поверхности от коррозии. Полученные результаты могут быть использованы при проведении коррозионного мониторинга на газовых объектах для идентификации факторов коррозии, влияющих на образование осадков и отложений.

Сталь S690QL предназначена для сварных тяжело нагруженных конструкций: грузоподъемных стрел, траверсов, прицепов тяжеловозов и др. В работе представлены результаты исследования механических свойств и микроструктуры стали S690QL отечественного и зарубежного производства и вязких свойств сварных образцов при разных температурах. Использовали методы эмиссионной атомной спектроскопии, испытаний на растяжение и ударную вязкость, микроструктурного анализа. Твердость определяли методом Виккерса. Установлено, что химический состав обеих сталей практически идентичен. Значения ударной вязкости образцов из отечественной S690QL превышают показатели зарубежной. Особенно это касается металла, не подвергнутого сварочным процессам (ударная вязкость для российской стали в этой зоне составила 200 Дж/см² при –40 °C, что превышает ударную вязкость для зарубежной стали в той же зоне почти на 80 %). Определены температуры хрупко-вязкого перехода для зон сварных соединений из российской S690QL. У зон наплавленного металла и термического влияния эта температура составила –40 °C. Во всех зонах сварного шва контрольных сварных соединений стали обоих производств обладают схожей микроструктурой. Твердость в исследуемых образцах имеет близкие значения и схожесть изменения по зонам сварных соединений. Полученные результаты могут быть использованы в машиностроении при сертификации и проектировании сварных конструкций прежде всего для арктической зоны.

Высоковольтный источник питания наряду с рентгеновской трубкой — один из основных узлов рентгеновских аппаратов, широко применяемых для исследования структуры материалов, оценки внутреннего строения деталей узлов и механизмов, неразрушающего контроля технологических операций. При этом в аппаратах моноблочного типа рентгеновская трубка и питающее устройство находятся в одном общем корпусе — моноблоке, в кабельных рентгеновский излучатель с трубкой и питающее устройство соединяются между собой высоковольтным кабелем. В работе представлены результаты исследования по созданию высоковольтного стабилизированного источника питания рентгеновских трубок в составе аппарата кабельного типа. Приведены электрические схемы и конструкция источника на основе инверторного преобразователя напряжения, построенного на силовых биполярных транзисторах по схеме полного моста. Регулировка выходного напряжения и мощности источника осуществляется посредством ШИМ-модуляции выпрямленного сетевого напряжения, подаваемого на первичную обмотку высоковольтного трансформатора. Применение твердотельного компаунда повышенной теплопроводности позволило ограничиться принудительным воздушным охлаждением источника и разместить его конструкцию в габаритах стандарта Rack Mount (форм-фактор 4U). Опыт эксплуатации источника питания в условиях крупного промышленного предприятия показал, что по своим электрическим и массогабаритным параметрам источник может с успехом использоваться в рентгеновских установках для контроля структуры материалов.

Исследование причин разрушения энергетического оборудования необходимо для их устранения или ограничения, а также для разработки и совершенствования методов технической диагностики. Последняя особенно важна, так как аварии или незапланированная остановка энергетического оборудования наносят большой экономический ущерб. Стандартные методы технической диагностики при оценке остаточного ресурса оборудования включают: механические испытания вырезанных из деталей оборудования образцов, определение их химического состава, структурные исследования и фрактографию металла. Изучают как изломы специально вырезанных для механических испытаний образцов, так и поверхности разрушения, произошедшего в процессе эксплуатации. Общеизвестна опасность развития водородной хрупкости в металлах. Наличие площадок или фасеток хрупкого разрушения обычно связывают с индуцированным водородом разрушением или с водородным охрупчиванием. Прямые измерения концентрации растворенного в металлических образцах водорода стандартами не предусмотрены, поэтому диагностика развития водородной хрупкости носит лишь качественный характер. Проведенные нами исследования показывают, что стандартных подходов недостаточно для технической диагностики труб поверхностей нагрева котельного оборудования. Накопление водорода в процессе эксплуатации может не иметь видимых признаков коррозии или структурных изменений. Обнаружено, что водород и внешняя термомеханическая нагрузка индуцируют анизотропию механических и структурных свойств сталей труб поверхностей нагрева. В результате характер разрушения вырезанных из стенок труб образцов зависит от ориентации испытательных нагрузок относительно главных осей тензора напряжений эксплуатационных (рабочих) нагрузок. Полученные экспериментальные данные позволяют сделать вывод о том, что при установлении причин аварий и обследовании рабочих теплообменников в целях оценки их остаточного ресурса необходимо дополнительно проводить измерения распределения концентрации растворенного водорода в металле и механические испытания кольцевых образцов.

В современной промышленности высокими темпами внедряются аддитивные технологии (АТ), используемые для изготовления материалов и изделий. Значительный интерес представляет технология электродугового выращивания (Wire Arc Additive Manufacturing — WAAM), что обусловлено относительно малой стоимостью оборудования и наплавляемого материала, а также достаточным уровнем знания сварочных процессов. Выращивание металлических слоев и изготовление объемных деталей различной геометрической формы в данном случае осуществляется за счет наплавления проволоки. Среди наплавляемых материалов для трехмерной печати широкое распространение получили хромоникелевые стали. С учетом специфики сложных структурных и формообразующих процессов при реализации WAAM возникает необходимость в дополнительных исследованиях структуры и свойств получаемых материалов. Поэтому цель данной работы — применение современных неразрушающих методов контроля структурной деградации в процессе одноосного растяжения стали ER308LSI, полученной методом электродугового аддитивного выращивания. Проведены металлографические и магнитные исследования, а также выполнен анализ изменения микротвердости в процессе деформирования образцов, вырезанных вдоль и поперек напечатанных слоев. Проанализированы особенности этапов деградации структуры в процессе одноосного растяжения и соответствующее поведение магнитных параметров материала. Установлено, что одноосное растяжение образцов, изготовленных методом WAAM, приводит к образованию большого количества структурных дефектов в виде деформационных полос, несплошностей и микротрещин, появление которых сопровождается значительными изменениями предела текучести, микротвердости и коэрцитивной силы H_c. По полученным значениям H_c введен параметр магнитной анизотропии (A_магн), который отражает характер изменения коэрцитивной силы в образцах, вырезанных как вдоль, так и поперек направления наплавки. Однако характер таких изменений для продольно и поперечно (относительно наплавленных слоев) вырезанных образцов различен. Результаты работы могут быть применены в задачах диагностики деформированного состояния изделий, полученных по технологии WAAM.

При определении ресурса современных летательных аппаратов необходимо учитывать воздействие на конструкцию интенсивных пульсаций звукового давления — шума, создаваемого работой двигателей, турбулентности воздушной среды, изменения режимов полета и т.д. Поэтому в наземных условиях в специальных реверберационных камерах проводят испытания на акустическую прочность и усталость. В процессе проведения этих испытаний следует создать определенную спектральную плотность звукового давления, воздействующего на исследуемую конструкцию согласно утвержденным нормам. Для получения необходимого силового воздействия на конструкцию используют три типа звуковых генераторов — низкочастотные, среднечастотные и высокочастотные, каждый из которых должен создавать сигналы с требуемой спектральной плотностью и постоянной амплитудой шумового воздействия в своем диапазоне частот. В настоящее время ведется разработка высокочастотного генератора звука в диапазоне частот 600 – 2000 Гц. Цель данной работы — конструктивное совершенствование подвижного элемента клапанного узла в целях увеличения электромагнитной силы, движущей затвор клапанного узла модулятора потока газа, минимизации электромагнитных сил сопротивления движению, а также уменьшения массы подвижного элемента. Увеличение электромагнитной движущей силы достигнуто за счет применения двух электромагнитных движителей. В работе предложены конструктивные изменения, которые позволили снизить электромагнитные силы сопротивления (силы Лоренца, силы Фуко), а также уменьшить массу подвижной части клапанного узла (затвора). Данная задача решена посредством перфорации затвора в тех его частях, которые находятся в зазорах магнитопроводов электромагнитных движителей.