Admin

Дефектоскопы для вторичного контроля

А.А.МАРКОВ, С.Л.МОЛОТКОВ

Решение о наличии дефекта — за вторичным контролем

В настоящее время Департаментом пути и сооружений МПС России поставлена задача усовершенствования сложившейся системы неразрушающего контроля (НК) рельсов. Уже год, как действует «Положение о системе неразрушающего контроля рельсов и эксплуатации средств рельсовой дефектоскопии в путевом хозяйстве», предусматривающее переход на механизированные средства дефектоскопии с сокращением затрат, численности операторов при безусловном обеспечении безопасности движения поездов.

По мере оснащения дорог дефектоскопными автомотрисами и современными вагонами-дефектоскопами планируется постепенно сократить парк съемных дефектоскопов. Сегодня на сети дорог эксплуатируется около 100 единиц средств скоростного контроля рельсов: 70 магнитных и 10 ультразвуковых вагонов-дефектоскопов и 17 дефектоскопных автомотрис (АМД). К концу 1998 г. число последних увеличится до 30—35, будут введены новые совмещенные вагоны-дефектоскопы, использующие ультразвуковые и магнитные методы контроля. Каждым вагоном (автомотрисой) в месяц можно проконтролировать качество рельсов на учасках пути протяженностью 1200—4000 км.

Однако высокие скорости сканирования при контроле рельсов и воздействие на дефектоскопную аппаратуру разнообразных помех сказываются на достоверности получаемых результатов, которая, к сожалению, остается весьма низкой. Магнитные вагоны-дефектоскопы очень часто фиксируют никакого отношения не имеющие к дефектам сигналы от различных металлических предметов, лежащих вблизи рельсовой колеи. Если под искательную систему ультразвуковых средств скоростного контроля попадают частички песка и грязи, то на дефектограмме появляются сигналы, расшифровываемые оператором как эхо-сигналы от возможных дефектов. Ложные сигналы могут также возникать при смещениях и ударах искательных систем при движении.

По данным анализа результатов ультразвукового контроля нескольких вагонов-дефектоскопов, только 15—30% выписываемой при расшифровке дефектограмм информации подтверждаются натурным осмотром. Остальные «дефекты» были неправильно идентифицированы работниками вагона-дефектоскопа или были вызваны отражениями от неопасных поверхностных повреждений.

В соответствии с Положением все рельсы с импульсами от дефектов, не позволяющими определить степень их опасности по дефектограмме, подлежат натурному осмотру с помощью съемных дефектоскопов работниками вагона-дефектоскопа или участка дефектоскопии дистанции пути. При этом осматривающим рельсы, должны быть выданы фрагменты дефектограмм с привязкой к путевым знакам.

Таким образом, во многих случаях окончательное заключение о дефектности проверенного скоростными средствами контроля участка пути может быть выдано только после натурного осмотра и вторичного контроля. Поэтому достоверность принятых решений о дефектности или исправности рельсов зависит от аппаратных возможностей дефектоскопа для вторичного контроля.

Требования к средствам вторичного контроля

Вторичный контроль условно можно разделить на ряд этапов:

1) определение координаты дефектного сечения;

2) визуальный осмотр дефектного сечения;

3) воспроизведение результатов контроля, полученных скоростным средством дефектоскопии;

4) уточнение параметров дефекта, при необходимости — сканирование контролируемого сечения по всему периметру;

5) принятие решения о качестве проконтролированного сечения и документирование результатов.

Для успешного выполнения этапа 1 необходимо иметь полноценную информацию со скоростного средства дефектоскопии, позволяющую однозначно идентифицировать дефектограмму с реальным участком пути. В отдельных случаях (при выходе дефекта на поверхность) вторичный контроль завершается визуальным осмотром и оперативными мерами по ограждению дефектного участка пути (этапы 2 и 5).

В большинстве случаев требуется тщательное обследование дефектного сечения переносным ультразвуковым дефектоскопом. При этом первоначально весьма важно подтвердить показания скоростного средства контроля. Для этого необходимо воспроизвести идентичные условия проверки, выполнив сканирование по поверхности катания вдоль продольной оси рельса *с помощью ручного пьезопреобразователя (ПЭП). Причем, параметры ручного ПЭП должны быть аналогичны параметрам соответствующего резонатора искательной системы вагонов-дефектоскопов и автомотрис. Целесообразно, чтобы индикатор дефектоскопа вторичного контроля позволял получать отображение сигналов идентичное дефектограмме вагона (автомотрисы). Естественно, оператор, выполняющий вторичный контроль, должен уметь «читать» передаваемую с вагона-дефектоскопа или АМД дефектограмму и владеть элементами ее расшифровки.

Следующим этапом является детальный анализ дефектного сечения — прозвучивание дефекта со всех возможных плоскостей сканирования. Например, поперечные трещины в головке рельса (дефект 21.1-2) иногда выявляют лучше с ее боковой поверхности, чем с поверхности катания. Может потребоваться озвучивание преобразователем с параметрами, отличными от ПЭП скоростного средства. При этом необходимо измерять условные размеры, глубину залегания и минимальную условную чувствительность, при которой еще обнаруживается искомый дефект. Сравнивая эти показатели с допустимыми, принимают соответствующее решение. Важно, чтобы на дефектоскопе, которым выполняют вторичный контроль, можно было оперативно перенастроить параметры при смене преобразователя и с достаточной для практики точностью измерить условные размеры дефекта.

Несмотря на то, что магнитный вагон-дефектоскоп обнаруживает поперечные трещины в головке рельсов значительных размеров (превышающие 25—35% площади головки), в некоторых случаях при вторичном контроле с помощью ультразвуковых дефектоскопов они не подтверждаются. Объясняется это тем, что при эхо-методе упругие колебания, отражаясь от зеркальной поверхности трещины, практически не возвращаются на при-емо-излучающую пьезопластину. Если дефект не обнаруживается эхо-методом, то целесообразно применять зеркальный метод ультразвукового контроля. Для этого необходимы два наклонных ПЭП, установленные на определенном расстоянии друг от друга и развернутые в сторону рабочей грани головки рельса. Поэтому прибор вторичного контроля должен работать и по зеркальному методу.

На заключительном этапе вторичного контроля, независимо от того, подтвержден дефект или нет, необходимо иметь объективный документ контроля — дефектограмму с цифровыми характеристиками дефекта, зафиксированную в электронной памяти или распечатанную на бумаге.

Специфика вторичного контроля предъявляет определенные требования к используемому для этих целей дефектоскопу. Таким образом, дефектоскопы для вторичного контроля рельсов должны удовлетворять следующим основным требованиям: возможность воспроизведения контроля, проведенного скоростным средством (т.е. подключение ПЭП с такими же параметрами) при идентичной индикации сигналов (развертка типа «В»);

получение максимальной информации о дефектном сечении, включая глубину залегания дефекта, амплитуду эхо-сигнала, расстояние от точки ввода до проекции дефекта на поверхность рельса и условные размеры при традиционной индикации сигналов (развертки типа «А»);

уточнение результатов зеркальным методом контроля, используя ПЭП с другими углами ввода или подключая специализированные ПЭП;

запоминание и документирование результатов контроля.

Кроме того дефектоскоп должен работать как при ярком освещении, так и в затемнении, в широком диапазоне температур, быть автономным, компактным, иметь малые массу и потребляемую мощность. В связи с сокращением номенклатуры средств ультразвукового контроля путевого хозяйства рассматриваемый дефектоскоп должен использоваться также при контроле сварных стыков в пути и на рельсосварочных предприятиях.

Возможности переносных дефектоскопов

В настоящее время для вторичного контроля, в первую очередь, используют ультразвуковые дефектоскопы с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ) типа ДУК-ббП(М) и РЕЛЬС-6, широко применяемые для проверки сварных стыков и отдельных сечений рельсов. В 1997 г. началось внедрение нового дефектоскопа типа РДМ-3, имеющего аналоговую и цифровую индикацию на ЭЛТ и предназначенного для того же, что и первые два. К сожалению, его функциональные возможности не намного выше.

В отдельных случаях при вторичном контроле можно использовать ультразвуковые дефектоскопы типа УД2-12. Но этот прибор работает только при положительных температурах воздуха, не имеет необходимых пыле- и влагозащиты и весьма сложен в управлении (имеет около 50 органов управления). Все это значительно сужает область его применения на железнодорожном транспорте.

Большинство ультразвуковых вагонов-дефек-тоскопов и все дефектоскопные автомотрисы ведут контроль шейки рельса и продолжение ее в головку и подошву прямым (угол ввода 0е) раздельно-совмещенным (PC) ПЭП. Дефектоскопы ДУК-ббП(М) и РЕЛЬС-6 работают по эхо-методу только прямым совмещенным ПЭП, причем возможность подключения PC-ПЭП для подтверждения, например, дефектов ЗОГ.1-2 в виде продольных горизонтальных трещин в головке рельса у дефектоскопа РЕЛЬС-6 отсутствует.

Контроль головки рельса отечественные скоростные средства выполняют совмещенными ПЭП с углом ввода ультразвуковых колебаний (УЗК) 55— 60е. Использовать глубиномер для этих целей может только один из перечисленных дефектоскопов УД2-12, но в его комплект (так же, как и в комплекты всех других дефектоскопов) ПЭП с требуемым углом ввода не входят.

Для контроля шейки и ее проекции в подошву в ультразвуковых вагонах-дефектоскопах и автомотрисах-дефектоскопах предназначены наклонные ПЭП с углом ввода УЗК 38° с расширенной диаграммой направленности. Перенастроив глубиномер для данного случая, можно использовать дефектоскоп УД2-12, а также (при угле ввода 40°) дефектоскоп ДУК-ббП(М).

Если при контроле болтовых отверстий (описанными выше наклонными ПЭП) обнаружен дефект 53.1, то на экране одновременно появляются два эхо-сигнала (от стенки болтового отверстия и трещины). В данном случае контроль возможен только визуально (по экрану ЭЛТ дефектоскопа), ибо система звуковой индикации в перечисленных дефектоскопах не рассчитана на выделение двух одновременно присутствующих во временной зоне селекции эхо-сигналов.

Как уже было сказано, в спорных случаях, когда о наличии или отсутствии дефекта однозначно сказать нельзя, на практике применяют специальные схемы прозвучивания, другие методы контроля, а также ПЭП с отличающимися (от типовых) углами ввода ультразвуковых колебаний. Например, иногда для контроля головки рельса используют ПЭП с углом ввода 70° (применяемого за рубежом, а также на Северной и Калининградской дорогах) или систему из двух ПЭП, включенных по раздельной схеме, с углами прозвучивания 65е (схема рекомендована ВНИИЖТ). Для подтверждения дефекта в головке рельса часто целесообразно применять зеркальный метод контроля. Для контроля болтовых отверстий эффективно использование ПЭП с углом ввода 41—49е (имеющего расширенную двухлепестковую диаграмму направленности).

Таким образом, при контроле различных сечений рельса оператору приходится использовать несколько типов ПЭП. При этом кроме упомянутой перенастройки глубиномера необходимо под каждый тип ПЭП настраивать условную чувствительность и длительность развертки дефектоскопа. Эти операции весьма продолжительны по времени, а иногда и трудновыполнимы на линии, что также негативно сказывается на достоверности результатов вторичного контроля.

И еще весьма важная особенность вторичного контроля дефектоскопами с ЭЛТ заключается в том, что на экран выводится обычная импульсная, так называемая развертка типа «А». В то же время вид дефектограммы скоростного средства контроля представляет собой развертку типа «В», представляющую собой зависимость времени распространения отраженных сигналов от расстояния (пройденного вагоном или автомотрисой). Формы подачи информации в виде разверток типов «А» и «В» настолько различны, что линейные операторы при вторичном контроле и анализе дефектоподобных сечений не могут однозначно сопоставить фрагмент развертки типа «В» (входящий в Ведомость контроля, например, распечатки системы САРОС) с получаемыми на экране ЭЛТ дефектоскопа отраженными сигналами в виде развертки типа «А».

Проанализировав особенности эксплуатируемых приборов вторичного контроля, можно сделать следующие выводы:

для подтверждения дефе кто подобных сечений рельса в комплектах приборов отсутствуют многие необходимые ПЭП и соответствующие шкалы для определения координат, невозможно использовать глубиномер (для определения координат дефекта или других отражателей) и звуковую индикацию;

заложенный механизм срабатывания звуковых индикаторов приборов не учитывает используемые методы контроля. При этом, имеющиеся в рельсах дефекты могут быть не обнаружены и не подтверждены при вторичном осмотре;

применяемые индикаторы дефектоскопов не позволяют сопоставлять дефектограммы с вагонов-дефектоскопов (фрагменты разверток типа «В») с результатами вторичного контроля с помощью переносных дефектоскопов;

приборы не позволяют получать объективный документ,свидетельствующий о выполнении вторичного контроля дефектного участка и фиксирующий параметры обнаруженного дефекта.

Указанные недостатки присущи и однониточным дефектоскопам с ограниченными функциональными возможностями (по существу — дефектоскопам-индикаторам) типа УРДО-3, УДС-41 и РДМ-1, поэтому они тем более не могут обеспечить требуемую достоверность контроля.

Дефектоскоп для вторичного контроля должен удовлетворять вполне определенным и специфичным требованиям, изложенным в данной работе. Эти требования положены в основу нового ультразвукового дефектоскопа типа АВИКОН-02Р, разработанного АО «Радиоавионика» по заказу Департамента пути и сооружений МПС. Опытный образец дефектоскопа успешно прошел эксплуатационные испытания на дистанциях пути и в РСП Октябрьской дороги.

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК

Если у вас возникли вопросы по работе сайте - пишите на почту admin@scbist.com

СЦБот

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Путь и путевое хозяйство".

Перенес: Admin