Современные подходы к моделированию и симуляции неразрушающего контроля труб из армированного волокнами полимера: обзор

Трубы из армированного волокнами полимера (FRP) стали предпочтительной альтернативой традиционным металлическим трубопроводным системам в различных отраслях, включая химическую промышленность, судостроение и морскую отрасль, а также нефтегазовую промышленность, благодаря высокой коррозионной стойкости, значительному отношению прочности к массе и длительному сроку службы. Однако обеспечение долговременной надежности и структурной целостности труб из FRP сопряжено с серьезными трудностями, главным образом из-за их анизотропной и неоднородной природы, которая осложняет обнаружение и характеристику дефектов. Широко применяемые традиционные методы неразрушающего контроля (НК) часто не позволяют учитывать эти особенности, что обусловливает необходимость внедрения современных цифровых методов. В настоящем обзоре систематически рассматриваются последние достижения в области цифровых методов НК с особым акцентом на их применение к композиционным материалам. На основе анализа 140 рецензируемых статей, опубликованных в период с 2016 по 2024 год, показана роль численного моделирования, симуляции, машинного обучения (ML) и глубокого обучения (DL) в повышении чувствительности обнаружения дефектов, автоматизации интерпретации данных и поддержке стратегий прогнозного технического обслуживания. Показано, что численные методы, такие как метод конечных элементов (FEM) и моделирование методом Монте-Карло, повышают надежность контроля за счет виртуального моделирования дефектов и оптимизации параметров. В то же время алгоритмы ML и DL обладают значительным потенциалом для автоматизации классификации, сегментации и оценки степени тяжести дефектов, существенно сокращая время контроля и зависимость от участия человека. Несмотря на эти перспективные разработки, обзор выявляет критический пробел в данной области: современные цифровые методы пока в ограниченной степени преобразуются в решения, пригодные для эксплуатации в реальных условиях и специально адаптированные к трубопроводным системам из FRP. Уникальная структурная сложность и эксплуатационные требования к трубам из FRP обусловливают необходимость целенаправленных исследований для разработки валидированных цифровых моделей, наборов данных, специфичных для конкретных применений, и протоколов оценки, соответствующих требованиям промышленности. В обзоре представлены стратегические выводы и перспективные направления исследований, направленные на устранение этого разрыва и содействие интеграции цифровых технологий НК в реальные системы контроля труб из FRP и управления их жизненным циклом.