1 стр. из 1

Неразрушающий контроль (НК) — эффективное, а в ряде случаев и единственно возможное средство, предотвращающее чрезвычайные ситуации на железнодорожном транспорте вследствие изломов рельсов.

Для их выявления на сети железных дорог страны в настоящее время широко используются съемные ультразвуковые двухниточные дефектоскопы. Вместе с тем низкая производительность контроля, осуществляемого с помощью таких средств, его зависимость от человеческого фактора обусловили необходимость создания мобильных средств ультразвуковой дефектоскопии. В этой связи с 1993г. в НПП «ВИГОР» впервые в России было разработано и началось промышленное производство дефектоскопных автомотрис различных функциональных решений с учетом климатических и эксплуатационных условий их работы. В результате за истекший период изготовлено и введено в эксплуатацию свыше 50 автомотрис одиннадцати конструктивных вариантов.

Всего на 2003г. на сети железных дорог России использовалось более 4 тыс. съемных и 70 мобильных (автомотрисы, вагоны-дефектоскопы) средств ультразвукового неразрушающего контроля (НК) рельсов. Ими ежегодно в путевом хозяйстве страны контролируется свыше 4 млн. км пути и 3 млн. сварных стыков, только за этот год на железных дорогах, по данным ЦП МПС России, обнаружено 44232 шт. остродефектных рельсов (ОДР). Однако вероятность обнаружения дефекта за один проход составляет всего 0,5, поэтому указанная эффективность достигается за счет высокой, в ряде случаев избыточной частоты контроля рельсового пути (от 24 до 60 раз в год одних и тех же участков).

Из анализа данных контроля рельсов следует, что в них наиболее часто обнаруживаются дефекты 21го кода (39% от общего их числа). Значительно количество выявляемых дефектов кода 30Г (24%) и несколько меньше — дефектов 53го кода (8%). Дефекты 26го кода составляют всего 6%, 24го кода — 5%, 52-го кода — 3% и дефекты кодов 55, 38, 30В и 27 — по 2%. На все остальные типы приходится примерно 7% обнаруженных дефектов. Приведенная статистика демонстрирует современные возможности аппаратуры и работы служб НК, но не фактическое наличие в рельсах дефектов определенного кода. Наряду с обнаруженными, о последнем в некоторой степени можно судить по статистике дефектов, приведших к разрушению рельсов.

Всего в 2003г. произошло 174 излома рельсов (0,39% по сравнению с числом обнаруженных ОДР). И здесь уже статистика оказалась иной. Выяснилось, что после проведения НК современными средствами и удаления рельсов с обнаруженными в них ОДР наиболее опасными в смысле разрушения оказались дефекты 69го кода (коррозия подошвы рельсов, 31%), которые существующей аппаратурой практически не фиксировались. За ними следуют дефекты 21го кода (16%), которые, несмотря на высокую частоту их обнаружения, тем не менее, в значительном количестве не регистрируются. За 11% аварий несут ответственность дефекты 56-го кода, за 9% — 53-го кода и за 7% — дефекты 66-го кода.

В целом можно констатировать, что современной аппаратурой наиболее уверенно обнаруживаются дефекты кодов 30Г, 26, 38, 30В и 27. На их долю пришлось 36% всех выявленных дефектов и практически отсутствовали изломы по их вине. Хуже обнаруживаются дефекты, расположенные в подошве — коды 69, 66 и 60. Таким образом, область рельса, в которой располагаются ОДР (но обнаруживаются они ненадежно), еще достаточно велика. И это указывает на требуемое направление дальнейшего совершенствования аппаратуры и средств НК рельсов.

С другой стороны, столь низкая возможность обнаружения потенциально опасных дефектов в рельсах при однократном контроле их в пути съемными, а тем более мобильными средствами ультразвуковой дефектоскопии, обусловливается, прежде всего, отсутствием надежного акустического «жидкостного» контакта между преобразователями и материалом рельса. Кроме того, уровень стабильности этого контакта весьма критичен к скорости сканирования (контроля) рельсов. Проблема обеспечения необходимой надежности ультразвукового контроля (УЗК) рельсов в условиях их эксплуатации мобильными средствами может быть решена при переходе на бесконтактные («сухие») способы возбуждения и приема упругих колебаний в рельсе.

В этой связи в настоящее время одним из важнейших направлений работ по совершенствованию средств неразрушающего УЗК рельсов является создание способов бесконтактного возбуждения и приема упругих волн в рельсе посредством электромагнитно-акустических преобразователей (ЭМАП). Их отличительные особенности заключаются в способности возбуждать и регистрировать ультразвуковые объемные (продольной SV-поляризации) волны по нормали и под углом к поверхности, а также поверхностные волны (Рэлея) без применения контактной жидкости. С помощью ЭМАП открывается возможность контролировать рельсы при наличии воздушного зазора между ЭМАП и поверхностью рельса в широком диапазоне температур и скоростей сканирования. Однако этот способ оказался недостаточно проработанным, поэтому, несмотря на известные его преимущества, до настоящего времени в практике УЗК он используется редко. В связи с изложенным в НПП «ВИГОР» была развернута научно-исследовательская работа, направленная на разработку научных и конструкторских решений по созданию ЭМАП с заданными характеристиками. В результате ее проведения выяснилось, что работа современных ЭМАП зависит от такого большого числа параметров, что без серьезной теоретической проработки, за исключением прямых и рэлеевских SV-поляризованных преобразователей, сконструировать хороший ЭМАП практически невозможно. При конструировании наклонных преобразователей сравнительно просто заставить их работать под углами 35–40°, но при этом кроме рабочего возникают паразитные лепестки направленности под углами 5–10, 15 и 22°, амплитуды которых не только соизмеримы с главным, но зачастую превосходят них, особенно при работе с большими зазорами. И это обстоятельство в существенной мере повышает принимаемые преобразователями акустические помехи, способствует возникновению ложных отбраковок, а также понижает реальную чувствительность контроля. Еще большие трудности возникают при конструировании ЭМАП с большими углами излучения-приема (55–65°), а также преобразователей SH-поляризованных волн, в которых частицы среды колеблются в плоскости поверхности контроля.

В результате выполненных исследований в НПП «ВИГОР» удалось разработать научные принципы и создать ЭМАПы, надежно работающие под требуемыми углами, сигналы от которых обладают различной поляризацией. При этом один и тот же преобразователь, если он возбуждается различными импульсными сигналами с разной частотой заполнения, способен излучать сигналы как под углом 35°, так и 60°. Причем сигналы их, излучаемые и принимаемыми под углами, существенно отличными от рабочих, в них незначительны. Это обстоятельство позволяет создавать аппаратуру НК рельсов, чувствительность которой не только не уступает используемой в современных съемных дефектоскопах, но зачастую превосходит их.

Разработанная в НПП «ВИГОР» автоматизированная установка УД-ЭМА-РCП-01 с применением ЭМА-преобразователей предназначена для контроля старогодных рельсов на РСП типа Р50, Р65, размеры, материал и состав которых соответствуют ГОСТ 717475, ГОСТ 816175, ГОСТ 1621077 и ГОСТ 2418287. Она является механизированной системой ультразвуковой диагностики рельсов с использованием эхо-импульсного, зеркального, теневого и зеркально-теневого методов контроля при бесконтактном способе ввода и приема сигналов.

Табл. 1. Основные технические характеристики установки

Для устойчивой работы бесконтактных систем контроля на НПП «ВИГОР» с применением ЭМА-преобразователей разработан специальный Программно-аппаратный комплекс УД-ЭМА-РСП. Он обеспечивает надежную автоматизированную работу всех узлов установки, ее автоматики и системы получения, обработки, анализа и хранения информации. Может применяться не только для мобильных средств НК, но также для создания установок для контроля колесных пар подвижного состава, применяемых как на движущихся поездах, так и на ремонтных предприятиях железнодорожного транспорта. Это позволяет автоматизировать как сам процесс измерений, так и систему обработки информации, ее обработки, хранения и передачи. Комплекс несложен в обслуживании благодаря соответствующему программному обеспечению и простоте конструкции.

Подача рельсов на контроль в установке осуществляется в ручном и автоматическом режимах. По материалам контроля выдается и остается в памяти следующая информация:
 - номер, ФИО мастера и оператора текущей смены, текущее время контроля;
 - номер контролируемого рельса (пре­дусмотрена автоматическая и ручная нумерация контролируемых рельсов);
 - количество дефектов и их местоположение в рельсе (расстояние от начала рельса);
 - дефектограммы получаемых от ЭМАП сигналов в виде В-разверток (при этом контрастность цвета пропорциональна амплитуде сигнала);
 - отметка дефектных сечений (вертикальные синие линии в верхней половине экрана) с автоматическим срабатыванием звуковой сигнализации при нахождения дефекта.
 
Всего на конец 2004г. уже находится в работе или в процессе внедрение 19 установок УД-ЭМА-РСП-01. В процессе их эксплуатации только за 10 месяцев 2004г. ими проконтролировано 791171км рельсов, в которых обнаружено 2123 ОДР и 8927 ДР. Одновременно на 3х РСП (№№2, 20 и 21) производился контроль съемными дефектоскопами. При этом оказалось, что если этими дефектоскопами в условиях РСП обнаруживалось 1,838 ОДР и 12,58 ДР на 1км старогодных рельсов, то установками УД-ЭМА-РСП 01 — уже 2,32 и 13,49 соответствующих дефектов.

Производственная эксплуатация показала, что установки бесконтактного ультразвукового контроля УД-ЭМА-РСП-01 надежно контролируют рельсы загрязненные, ржавые, покрытые наледью и маслом в условиях высоких и низких температур. В них не требуется применять контактные жидкости, не нужно проводить сложные подготовительные мероприятия, понижаются требования к величине боковых, вертикальных и наклонных смещений рельса в процессе контроля. ЭМАметод контроля обладает широкими возможностями для использования в рельсовой дефектоскопии, в том числе при диагностике их мобильными средствами скоростного контроля, при выходном контроле рельсовых плетей на РСП после сварки, а также при выходной проверке качества рельсов на предприятиях-изготовителях. То есть он способен охватить весь цикл изготовления-эксплуатации-ремонта рельсов. ЭМАП могут найти широкое применение для контроля и других объектов железнодорожного транспорта, в том числе колесных пар, элементов подвижного состава. Установки работают не хуже существующих съемных дефектоскопов, а использование в них поверхностных волн Рэлея позволяет обнаруживать дефекты не только в приповерхностном слое головки рельса, но и в ее глубине.

Кроме того, НПП «ВИГОР» является основным поставщиком на железные дороги РФ съемных дефектоскопов нового поколения для замены устаревшего парка. К началу этого года железные дороги России получили около 200 дефектоскопов для вторичного контроля и контроля стрелочных переводов РДМ-1 (М), свыше 300 дефектоскопов для контроля сварных стыков РДМ-3, более 500 дефектоскопов для сплошного контроля РДМ-2. В текущем году планируется поставить 300 дефектоскопов РДМ-1 (М), 300 дефектоскопов РДМ-3, 700 дефектоскопов РДМ-2 с регистратором.

Новое поколение съемных дефектоскопов типа РДМ создано на основе микропроцессорной техники с расширенными функциональными возможностями, позволяющими выявлять 8 новых типоразмеров дефектов, которые ранее не обнаруживались действующим парком дефектоскопов типа «ПОИСК». При этом обнаружение дефектов на 1000км проверяемого пути дефектоскопами РДМ-2 в 3–4 раза превышает этот показатель у дефектоскопов типа «ПОИСК».

В 2002г. в НПП «ВИГОР» разработаны, изготовлены и поставлены на железные дороги МПС России регистраторы результатов контроля РСД-Т, проводимого ультразвуковыми дефектоскопами УДС2-РДМ-2. Регистратор обеспечивает сплошную запись в энергонезависимую память результатов контроля для последующей их расшифровки на компьютере. В 2002г. железные дороги России получили 100 регистраторов. А в нынешнем планируется поставить еще свыше 500 регистраторов.

Электронный блок регистратора крепится к задней стенке дефектоскопа через 50-контактный разъем. На передней панели регистратора расположен 16-разрядный цифро-буквенный дисплей, ниже — клавиши управления. К дефектоскопной тележке крепится датчик путейской координаты, информация с которого о величине пройденного пути подается по соединительному кабелю на регистратор.

Для эффективного использования регистраторов необходимо оснастить участки дефектоскопии компьютерами, обучить операторов проведению контроля с регистрацией результатов контроля, проведению расшифровки дефектограмм. На базе Российской академии путей сообщения (директор — к.т.н. Л.А.Карпов) на курсах подготовки и повышения квалификации в 1997–2003гг. обучено свыше 600 специалистов.

Полная или частичная перепечатка материалов - только разрешения администрации!