Экспертиза материалов и изделий из них
Судебная экспертиза материалов – это исследование материалов, изделий, конструкций и их элементов, которые по тем или иным причинам разрушились (деформировались) или работают неустойчиво, вне заданных конструктором собственных параметров. Последствием такой работы может стать материальный ущерб, причинение травмы человеку или даже массовая гибель людей. Любая техника, потребительские товары, медицинские приборы, сооружения, промышленное оборудование и даже простые ручные инструменты могут стать причиной расследования по обстоятельствам, вызвавшим травмы или имущественный ущерб.
Подобная экспертиза наиболее востребована в гражданском судопроизводстве, хотя может быть назначена и при ведении уголовных дел. Цель судебных инженерных изысканий – найти причину отказа, с тем чтобы повысить надежность изделия или помочь суду в определении факторов, способствовавших или ставших причиной аварии.
Большинство техногенных аварий подлежат исследованию с привлечением судебных экспертов, компетентных в применении инженерно-технологических методов исследования и имеющих фундаментальные знания в области материаловедения. Железнодорожные аварии, авиационные происшествия и некоторые автомобильные аварии расследуются судебными экспертами с инженерным образованием и знанием о свойствах материалов.
Наиболее важное значение для любого вида инженерной экспертизы является процесс изучения и сбора данных, связанный с материалами изделий, конструкций и их компонентов, которые стали неисправными. Процесс включает в себя осмотры, сбор сведений, измерения, разработку моделей, получение образцов продукции и проведение экспериментов. Часто тестирование и измерения проводятся в собственной независимой лаборатории или сторонней авторитетной беспристрастной лаборатории.
Анализ последствий отказов проводится на систематической основе с изучением всех жизненных циклов создания изделия – анализ производственных и сборочных процессов, анализ примененных составных компонентов изделия, изучение машин, вовлеченных в процесс создания изделия, оценка допустимости применения тех или иных методов на раннем этапе проектирования. Все эти этапы анализа проводятся на основании первоначальных, как правило, документально оформленных отчетах об отказе.
Существуют общие термины в среде криминалистов и судебных экспертов-инженеров, такие как место осмотра, целостность объекта экспертизы и допустимость методов исследования. Обе дисциплины широко используют технические средства при проведении судебного исследования - оптические и электронные микроскопы, например. Они также широко используют методы спектроскопии (инфракрасного, ультрафиолетового и ядерного магнитного резонанса) для изучения критически важных для дела объектов. Рентгеновские лучи или нейтроны также могут быть применены в изучении плотных материалов для выявления внутренних дефектов перед проведением исследования с разрушением. Часто, однако, хватает просто визуального осмотра, чтобы выявить причину конкретной проблемы.
Выбранные методы исследования в зависимости от материал могут быть различны.
Металлы и сплавы. Химический состав металла и сплава может быть получен с помощью рентгенофлуоресцентного анализа. Микроструктура металла может быть изучена с помощью получения срезов их полировки с последующим изучением их под микроскопом после воздействия травильных растворов. Металлография является обычным методом для изучения микроструктуры металлов, но также может быть применена и при изучении керамики, стекла и полимеров. Имеющиеся методы анализа структуры, трещины и разломов могут дать ответ на вопрос об их причине образования – перегрузка или усталостный отказ изделия. Физические свойства металлов и сплавов изучаются, как правило, по образцам установленной формы.
Керамика и стекло. Жесткие изделия, такие как керамическая посуда и ветровые стекла могут быть изучены с использованием тех же методов, используемых при анализе металлов. Излом поверхности таких материалов содержит в себе особо ценную информацию. Такие дефекты как инородные частицы часто могут быть причиной образования трещины. Причина разрушения устанавливается с помощью применения фрактографических методов.
Полимеры. Полимеры могут быть изучены с помощью ядерно-магнитного резонанса и ультрафиолетовой спектрометрии. В случае наличие исходного полимерного материала в виде гранул из него могут быть отлиты образцы, по которым устанавливаются их физические свойства. Разрушенные изделия могут быть изучены с помощью фрактографии или макросъемки и оптической микроскопии. Хотя полимеры, как правило, обладают совершенно отличными от металлов и керамики свойствами, они также восприимчивы к отказу от механической перегрузки, усталости и коррозионного растрескивания.
Эластомеры. Резиновые изделия часто являются критически важными в безопасности машин, так что их неисправность может часто привести к несчастным случаям или утрате работоспособности машины. Дефекты эластомеров могут быть рассмотрены с помощью методов, используемых при исследовании полимеров, хотя это и более трудно, в случае когда образец вулканизирован.
При исследовании материалов и для восстановления последовательности событий в случае аварий могут применяться также и трасологические методы исследования. Например, след механического сдавливания на элементе металлоконструкции с рельефом от следообразующей детали может указывать на непосредственную причину ее разрушения.