Введение. Состояние здоровья населения зависит от эколого-гигиенического благополучия территории. В местах с развитой нефтедобычей происходит длительное воздействие загрязняющих веществ на организм человека, что в итоге влечет за собой возникновение различных заболеваний. Об этом свидетельствуют отечественные и зарубежные исследования. На территории Иркутской области такие исследования не проводились. Поэтому целью данной работы являлась оценка влияния процессов нефтедобычи на заболеваемость населения нефтедобывающих районов Иркутской области.

Материалы и методы. Исходными материалами послужили статистические показатели общей и первичной заболеваемости населения Иркутской области за период с 2016 по 2019 годы, размещенные на сайте медицинской статистики. В расчете неканцерогенного риска использовали данные экологического мониторинга нефтедобывающей компании по среднесуточным концентрациям загрязняющих веществ в районах нефтедобычи.

Результаты исследования. Показано, что районы нефтедобычи отличаются крайне высокими показателями заболеваемости со стороны систем органов дыхания, кровообращения, пищеварения, мочевыделения, костно-мышечной системы, а также по патологиях внутриутробного развития плода, при родах и в послеродовом периоде. Показатели младенческой смертности на данных территориях почти в четыре раза превышают соответствующие средние показатели по Иркутской области. Расчет неканцерогенного риска также показал превышение над принятыми в России допустимыми значениями.

Обсуждение и заключения. Результаты проведенного анализа свидетельствуют о неблагоприятной медико-демографической ситуации на обсуждаемых территориях. Выраженное превышение заболеваемости по представленным группам болезней в районах нефтепромысла, по сравнению с территориями, взятыми для сравнения, отражает возможное влияние загрязненности окружающей среды на здоровье населения. Показана связь роста младенческой смертности с началом промышленного освоения углеводородных месторождений этих мест. Вклад нефтедобывающих компаний в социально-экономическое развитие регионов, включая софинансирование медицинской помощи населению, могло бы частично компенсировать негативное влияние промышленных процессов.

Введение. При исследовании проблемы воздействия на людей и инфраструктуру населенных пунктов негативных факторов, возникающих при взрывах на заправочных станциях, зачастую применяется вероятностный подход. Ограничение данного подхода состоит в том, что при его реализации понятие загроможденности окружающего пространства не отражает соотношения между площадью застройки и общей площадью, подверженной воздействию ударной волны. Поэтому данная статья посвящена вопросам разработки и обоснования подхода к оценке последствий взрывов топливно-воздушных смесей (ТВС) с учётом особенностей застройки населённых пунктов. Целью работы явилась разработка подхода для оценки последствий взрывов топливно-воздушных смесей с учетом особенностей застройки. Решение данной проблемы будет способствовать принятию решений для разработки эффективных защитных мероприятий для окружающих объектов.

Материалы и методы. Авторами проведён аналитический обзор результатов исследований в изучаемой области и существующих подходов к оценке последствий взрывов на автомобильных заправочных станциях (АЗС), газозаправочных станциях (АГЗС), исходя из конкретных условий их расположения на территории населённых пунктов.

Результаты исследования. Разработан подход для оценки последствий взрывов топливно-воздушных смесей с учетом особенностей застройки. Выявлены основные причины, виды аварий со взрывом на АЗС и масштабы их последствий. Наряду с теоретическим обоснованием рассматриваемого вопроса, авторами приведено подробное описание применённой методики исследования, а также характеристика объектов исследования с учётом их месторасположения. При расчете последствий взрывов топливно-воздушных смесей впервые предложено использовать коэффициент плотности застройки, равный отношению площади существующих объектов к общей площади территории, подверженной воздействию ударной волны. Данный подход обосновывает необходимость применения дополнительных защитных мероприятий в районах расположения заправочных станций. Подробно описаны использованные методы анализа с обоснованием достоверности результатов измерений.

Обсуждение и заключения. Применение предлагаемого в статье подхода для расчета последствий взрыва топливно-воздушных смесей с учетом величины плотности застройки даёт возможность контролировать расположение и уровень риска от возможных взрывов на заправочных станциях в условиях реальной обстановки. Предлагаемый подход к расчету последствий позволяет оперативно в реальном масштабе времени и в соответствии с существующей обстановкой в районе расположения АЗС оценивать возможные риски и планировать конкретные мероприятия по их минимизации.

Введение. В последнее время большое внимание уделяется вопросам перспективного развития специализированных пожарно-спасательных частей Федеральной противопожарной службы Государственной противопожарной службы (ФПС ГПС). В связи с этим существует потребность в разработке критериев для обоснования использования той или иной службы в составе специализированных пожарно-спасательных частей (СПСЧ). Поэтому цель данного исследования состояла в разработке математической модели для обоснования необходимости использования службы радиационной и химической защиты в составе СПСЧ в субъектах Российской Федерации.

Материалы и методы. Обоснование необходимости использования службы радиационной и химической защиты (РХЗ) в составе СПСЧ проведено с использованием теории нечетких множеств. В математической модели учитываются природно-климатические и географические особенности субъектов, показатели социального и технико-экономического развития и риски возникновения чрезвычайных ситуаций и пожаров. Также учитывается наличие сил и средств РСЧС в каждом субъекте Российской Федерации. Всего отобрано 15 показателей, характеризующих необходимость использования службы РХЗ в составе СПСЧ. Для каждого показателя определена функция желательности, которая показывает, какие значения показателя являются наиболее приемлемыми с точки зрения необходимости использования службы РХЗ в составе СПСЧ.

Результаты исследования. С использованием разработанной модели определены субъекты Российской Федерации, в которых потребность в службе РХЗ в составе СПСЧ наиболее высокая. Службу РХЗ 1-го разряда предлагается создать в Московской, Свердловской и Ростовской областях, в Красноярском и Приморском краях и в г. Санкт-Петербурге. В 21 субъекте предлагается использовать службу РХЗ 2-го разряда. В остальных субъектах предложено присвоить службе РХЗ 3-ий разряд.

Обсуждение и заключения. Разработанная с использованием теории нечетких множеств математическая модель позволит более дифференцированно подходить к созданию службы РХЗ в составе СПСЧ и повысить эффективность функционирования данной службы и СПСЧ в целом. Представленная модель может быть применена для обоснования необходимости использования других служб и групп в составе СПСЧ.

Введение. Рассматривается проблема оценки огнестойкости строительных конструкций с интумесцентной огнезащитой. Для получения достоверных результатов нужно проводить огневое испытание только после полной готовности интумесцентного покрытия на объекте. Такой подход позволит выявить низкое качество материала и предотвратить обрушение при возможном пожаре. Цель исследования — испытание экспресс-анализа интумесцентных покрытий в сравнении со стандартными методами оценки огнестойкости.

Материалы и методы. Исследовались элементы строительных конструкций, покрытые огнезащитной интумесцентной краской Defender M Solvent с различным содержанием разбавителя. Огнестойкость покрытий определяли двумя методами. Первый – экспресс-анализ. Фиксировались следующие показатели:

– общий вид пенококса (ПК);

– коэффициент вспучивания;

– прочность ПК на сжатие и на сдвиг-отрыв приграничного слоя.

Второй – стандартный подход согласно требованиям ISO 834–75 (ГОСТ 30247.0–94). Показатели:

– время достижения критической температуры;

– критический прогиб при нагревании.

Результаты исследования. Кроме заявленных выше показателей тестирование учитывало также количество разбавителя. Рассматривались коэффициент вспучивания ПК, сила сжатия ПК, предел прочности и плотность. Выявленные закономерности систематизированы в табличном виде. Полученные показатели сопоставлялись с техническими требованиями к материалу. Зафиксирован период, в течение которого стальная подложка образца достигает критической температуры. Установлено, что с увеличением этого времени повышается коэффициент вспучивания защитного слоя (ПК) и его прочности на сдвиг-отрыв. Одновременно уменьшаются значения прочности на сжатие и плотности ПК. При разбавлении интумесцентной краски сверх нормы ухудшаются параметры огнезащиты и не достигается предел огнестойкости R45. Итоги изысканий визуализированы в виде диаграмм. Они подтверждают, что экспресс-анализ позволяет обоснованно судить о пригодности или непригодности краски для огнезащиты, если требуемый предел огнестойкости – R45.

Обсуждение и заключения. В сопоставлении с результатами применения стандартных методик подтверждена эффективность методики экспресс-анализа и корректность результатов оценки интумесцентной огнезащиты. В условиях стройки экспресс-анализа ПК будет достаточно для определения качества интумесцентного огнезащитного покрытия.

Введение. Обеспечение безопасных и комфортных условий труда является одной из наиболее важных задач в организации современных производственных процессов, оказывающих непосредственное влияние на производительность труда работников, травматизм и профессиональные заболевания. Несмотря на все усилия, предпринимаемые как на государственном, так и на ведомственном уровнях, современное состояние безопасности и охраны труда (БиОТ) работников промышленных предприятий в Республике Казахстан (РК) продолжает оставаться на недостаточно высоком уровне. Главной причиной производственного травматизма и профессиональных заболеваний является воздействие на работающий персонал опасных и вредных производственных факторов, одним из которых является повышенный уровень шума и вибрации от производственного оборудования. Авторы анализируют по отраслям экономики республики статистические данные о количестве случаев травматизма, их видах и причинах возникновения у работников. Рассмотрено влияние шума и вибрации на здоровье работающих, при этом установлено, что повышенный уровень шумовых и вибрационных воздействий в меньшей степени вызывает травматизм, а в большей — профессиональные заболевания. Целью данного исследования является инструментальное измерение уровня шума и вибрации на рабочих местах производственных участков машиностроительного предприятия и оценка условий труда там для выработки действенных мер по снижению вредного воздействия на здоровье работников.

Материалы и методы. В качестве базовой информации использованы статистические данные по производственному травматизму и профессиональным заболеваниям, а также результаты инструментальных измерений уровня шумовых и вибрационных воздействий на работников с использованием методик, изложенных в ГОСТ ISO 9612-2016 и ГОСТ 31319-2006 с учетом приказа министра здравоохранения Республики Казахстан от 16 февраля 2022 года № ҚР ДСМ-15 «Об утверждении гигиенических нормативов к физическим факторам, оказывающим воздействие на человека».

Результаты исследования. Результаты проведенных исследований позволили сделать вывод о том, что около 22,6 % рабочих мест на производственных участках характеризуются вредными и опасными условиями труда по уровню шумовых и вибрационных воздействий на работников.

Обсуждение и заключения. По итогам исследования был разработан план первоочередных мероприятий по снижению вредных воздействий повышенного уровня шума и вибрации на рабочих местах, а также рекомендованы особый режим труда, льготы и доплаты работникам за условия труда, не отвечающие требованиям безопасности.

Введение. На этапе проектирования технических устройств и выполнения соответствующих прочностных расчетов металлоконструкций принимаются достаточно большие запасы прочности, теоретически исключающие какие-либо отказы деталей. В действительности машины работают с частыми отказами. Интерес вызывают недиагностируемые отказы, приводящие к критическому снижению безопасности, особенно на опасных производственных объектах. Предполагается, что ранее применяемые подходы выборочного определения предельного (минимального) значения безотказности, основывающиеся на точечных оценках параметров распределения двухпараметрического закона Вейбулла, приводят к завышению расчетных показателей вероятности безотказной работы, т.е. занижению риска. Поэтому целью работы явилось рассмотрение подхода к оцениванию риска эксплуатации производственных объектов в ситуации случайного возникновения опасных и недиагностируемых отказов в системах.

Материалы и методы. В работе применялись методы оценивания безопасности технических устройств, основанные на теории вероятностей, а вероятность отказа машины определялась на основе известного метода теории надёжности. Данный метод заключается в расчете и построении функций распределения случайных величин (несущей способности и нагруженности), оказывающих влияние на возникновение отказа. Определился уровень повышения показателя надежности, приводящий к частым непрогнозируемым отказам технических устройств (машин) и снижению безопасности их эксплуатации.

Результаты. Выявлены и обоснованы признаки противоречивости прочностных расчетов, основанные на завышенных запасах прочности, в теории исключающие отказы деталей и машин в целом. Разработан и реализован новый подход к оцениванию риска эксплуатации производственных объектов в ситуации случайного возникновения опасных и недиагностируемых отказов системами безопасности. Разработан алгоритм определения трех параметров закона Вейбулла для совокупности по выборочным данным. Построены плотности распределения ресурса стрелы одноковшового экскаватора ЕК-14. Даны рекомендации по увеличению значения вероятности безотказной работы до 0,9989.

Обсуждение и заключения. Результаты проведенных исследований позволяют обосновать новый подход к оцениванию риска эксплуатации производственных объектов в случае возникновения опасных и недиагностируемых системами безопасности отказов базовых деталей, приводящих к негативным последствиям.

Введение. Эксплуатация грузоподъемных кранов является неотъемлемой частью производственных процессов. Для безаварийной работы этих механизмов необходимы определенные знания, умения и навыки, которыми должны обладать в том числе и специалисты, осуществляющие организационные и контролирующие функции на объектах, где задействованы такие краны. И здесь существует важная проблема – отсутствие обоснованной связи между уровнем освоения профессиональных компетенций и возможными аварийными ситуациями, а также различными инцидентами при эксплуатации грузоподъёмных кранов. Авторы данного исследования пытаются решить ее. Их цель в связи с этим – посредством применения нейронных сетей дать оценку вероятности возникновения аварийной ситуации при эксплуатации грузоподъемных кранов в зависимости от уровня профессиональных компетенций специалистов.

Материалы и методы. Для обучения нейронных сетей в качестве исходных данных использовались компетенции работников по эксплуатации грузоподъемных кранов (знания, умения и трудовые обязанности), предусмотренные профессиональным стандартом «Специалист по эксплуатации подъемных сооружений». На их основе был составлен перечень возможных инцидентов. Для целей обучения сгенерированы результаты аттестации 200 условных работников. При генерации использовался метод Монте-Карло, и данные выведены в таблицы Excel. Обучение нейронных сетей производилось на языке Python 3.10 в среде разработки PyCharm. При обучении нейронных сетей использовались открытые библиотеки Keras и TensorFlow, а также вспомогательные библиотеки представления и обработки данных (Pandas, NumPy, Scikit-learn).

Результаты исследования. В результате получен инструмент – нейронная сеть в виде исполняемого программного кода, позволяющая выполнить оценку вероятности возникновения аварийных ситуаций при эксплуатации грузоподъемных кранов посредством анализа степени владения специалистами профессиональными компетенциями. Предлагается осуществить внедрение технологий искусственного интеллекта на базе нейронных сетей с целью дать оценку знаний, умений и навыков специалистов объектов, эксплуатирующих грузоподъемные краны, как при проведении аттестации работников, так и в процессе трудовой деятельности.

Обсуждение и заключения. Основным результатом использования нейронных сетей для оценки знаний работников объектов, эксплуатирующих грузоподъемные краны, является предполагаемое снижение аварийности, что может быть обеспечено за счет своевременного выявления некомпетентного персонала на стадиях первичной аттестации и, что особенно важно, при периодических проверках знаний на основании беспристрастного анализа и оценки данных.

Введение. Нанесение функциональных покрытий на изделия, у которых эксплуатационные свойства локализованы в поверхностном слое, – это тренд в современном машиностроении и науке о материалах. Рассматриваемые в этой связи вопросы актуальны, в частности, для термобарьерных покрытий лопаток турбин паровых и газотурбинных двигателей. Стоит отдельно упомянуть материалы, которые при эксплуатации испытывают значительные тепловые нагрузки. В таком случае представляется проблемой отсутствие надежных методов прогнозирования теплофизических свойств покрытия. Основной целью работы было создание расчетно-аналитической методики для определения теплопроводности покрытий. Данный подход базируется на экспериментальных данных и учитывает структурные параметры материала.

Материалы и методы. Эксперименты проводили с лопатками высокоскоростного газотурбинного локомотивного двигателя из жаростойкого хромоникелевого сплава Inconel 713LC. С помощью вакуумной ионно-плазменной технологии наносили экспериментальное многофазное покрытие интерметаллидной системы Nb-Ti-Al толщиной около 80 мкм. В работе использовали двулучевой сканирующий электронный микроскоп Zeiss CrossBeam 340. Теплопроводность покрытий определяли по экспериментальной методике, основанной на измерении контактной разности потенциалов (КРП). Численные значения этой разности получили с помощью зеркального гальванометра с высокой чувствительностью по напряжению. Для фиксирования показаний задействовали специальный усилитель сигнала и USB-осциллограф.

Результаты исследования. Расчетный аппарат методики определения теплопроводности базируется на экспериментальных значениях ∆φ КРП:

– для основного металла (Inconel 713LC) +846 мкВ;

– для покрытия Nb-Ti-Al – 90 мкВ.

Решение задачи о распределении частиц в силовом поле с разностью потенциалов ∆φ описывается распределением Больцмана. Отталкиваясь от полученного таким образом результата, узнали:

– КРП на границе соприкасающихся металлов;

– энергию и теплопроводность уровня Ферми;

– время релаксации электрона.

Рассмотрено разнонаправленное влияние, которое размерные различия частиц второй фазы оказывают на эффективную теплопроводность. Для этого случая найдено безразмерное значение эффективной теплопроводности в направлении каждой оси и эффективная теплопроводность композита. Пористость учтена по зависимости Максвелла – Эйкена и введена в общую систему расчетов. Установлена теплопроводность Nb-Ti-Al: λ_NbTiAl = 4,76 Вт/м∙К. Таким образом, термобарьерное покрытие Nb-Ti-Al полностью отвечает своему функциональному назначению.

Обсуждение и заключения. Описанная в статье методика определения теплопроводности применима только к проводящим консолидированным материалам или композитам с непрерывной проводящей матрицей. Представленная работа завершает начальную стадию создания расчетно-аналитической модели прогнозирования теплопроводности материалов и покрытий. Итоги тестирования модели для материалов со сложной структурой показали ее удовлетворительную точность. Это свидетельствует о целесообразности использования двух рассмотренных элементов модели. Первый – инструментальное измерение КРП. Второй – учет особенностей структурно-фазового состояния материала. С развитием модели предполагается преодолеть ее слабые места:

– невозможность использования для определения теплопроводности непроводящих объектов;

– значительное снижение точности определения теплопроводности для материалов и покрытий с градиентной структурой.

Введение. Технология получения горячедеформированной порошковой стали является одной из самых энергозатратных в порошковой металлургии, которая включает в себя большое количество операций. Изучение влияния технологических режимов на конечные свойства детали является актуальной задачей. Разработанная научным коллективом под руководством Ю.Г. Дорофеева в конце XX века технолог ия изготовления горячедеформированных порошковых сталей на сегодняшний день является одной из главных в производстве высокоплотных изделий. Однако применение новых материалов, улучшающих механические свойства изделий, требует современного подхода к анализу качества межчастичного сращивания порошковых частиц. Установлено влияние на процесс формирования качественного межчастичного сращивания следующих технологических факторов: плотности заготовки, гранулометрического состава исходной шихты, температуры и времени выдержки заготовки при нагреве, соотношения ее размеров, скорости деформации. Целью данного исследования является анализ влияния графитсодержащего компонента на механические свойства горячедеформированных порошковых сплавов за счет формирования качественного межчастичного сращивания.

Материалы и методы. В работе использовались отечественные и зарубежные порошки производства ПАО «Северсталь» и шведской фирмы Höganäs с добавление углерода ГК-1 (ГОСТ 4404-78). Горячая штамповка осуществлялась на кривошипном прессе модели К2232 с максимальным усилием 1600 кН. Температура нагрева заготовок варьировалась в пределах 800–1200 C.

Результаты исследования. В результате проведенных экспериментов было установлено влияние продолжительности спекания на механические свойства материалов. Причиной изменения механических свойств являются локальные включения графита, которые не успели гомогенизироваться в результате длительного спекания. Разработаны технологические режимы горячей штамповки для сталей, влияющие на сохранение или разрушение предварительно сформированной контактной межчастичной поверхности.

Обсуждение и заключения. Исследования показали, что дополнительная горячая пластическая деформация способствует формированию внутрикристаллитного сращивания на всей контактной поверхности. Добавление в шихту графита способствует улучшению сращивания для легированного железного порошка и практически не сказывается при использовании легированного и нелегированного железного порошка.

Введение. Лазерная поверхностная обработка изделий машиностроения позволяет увеличить их долговечность. Однако процесс лазерного упрочнения не отличается стабильностью получаемых результатов, так как при выборе режимов и схем облучения конкретных изделий не учитываются текстурные эффекты в зонах лазерного воздействия. Это приводит к преждевременному износу и даже разрушению рабочих поверхностей облученных изделий. Поэтому целью работы явилось исследование механизма влияния строения лазерно-закаленного слоя на эксплуатационные свойства инструмента.

Материалы и методы. Материалами для данного исследования послужили инструментальные стали Р6М5 и Р18. Импульсное лазерное облучение проводилось на технологической установке «Квант-16» с плотностью мощности излучения 70–250 МВт/м². Использовались сканирующая зондовая и оптическая микроскопия, рентгеноструктурный и дюрометрический методы анализа структуры сталей. Определялись значения прочности сталей на изгиб и ударную вязкость до и после лазерной обработки.

Результаты исследования. Экспериментально доказано, что упрочнять следует участки рабочих поверхностей изделий, подверженные максимальному износу и находящиеся при эксплуатации под действием сжимающих напряжений. Показано, что текстурные эффекты в зонах лазерной обработки приводят к понижению коэффициентов трения и способствуют повышению износо- и адгезионной стойкости поверхностных слоев сталей.

Обсуждение и заключения. Результаты проведенных исследований позволяют осуществлять рациональный выбор режимов и схем поверхностной лазерной обработки изделий различного функционального назначения и гарантированно обеспечивать их работоспособность. Определены возможности повышения конструкционной прочности и свойств инструмента за счет проведения лазерного легирования поверхностных слоев сталей из порошковых покрытий и проведения после лазерного облучения стабилизирующего отпуска.