Неразрушающий контроль: проблемы и решения
Прошедшая в Санкт-Петербурге III научно-практическая конференция высветила немало проблему касающихся неразрушающего контроля (НК) на железнодорожном транспорте. Ее участники детально обсудили вопросы совершенствования средств и методов дефектоскопии ответственных узлов и деталей подвижного состава. Как подчеркивали докладчики, а их было очень много, НК — один из важнейших элементов обеспечения безопасности движения поездов. Повышение эффективности системы НК особенно актуально в условиях реформирования железнодорожной отрасли.
Основные задачи и пути их решения в области НК были изложены в докладе, представленном Департаментом технической политики МПС.
Неразрушающим контролем (НК) деталей и узлов локомотивов и моторвагонного подвижного состава (МВПС) сегодня заняты более 700 дефектоскопистов и инженерно-технических работников. Система НК ответственных деталей подвижного состава включает в себя ультразвуковой, магнитопорошковый и вихретоковый методы контроля. Его основной объем выполняется ручными средствами. В локомотивном хозяйстве задействовано более 2 тыс. дефектоскопов (рис. 1). Только в 2001 г. средствами НК проверено 2 млн. деталей локомотивов и МВПС. По выявленным дефектам забраковано 30 тыс. деталей.
Основными причинами пропуска дефектов при контроле подвижного состава являются: недостаточно четкая организация работы на предприятиях, нарушение технологии НК, применение средств, не соответствующих современным требованиям, а также низкий уровень профессиональной подготовки дефектоскопистов.
В докладе отмечено слишком большое количество типов дефектоскопов и соответствующих установок, применяемых для контроля деталей подвижного состава. Например, ультразвуковых дефектоскопов — 3 типа, магнитопорошковых — 7, вихре-токовых — 5. У этих приборов много авторов-разработчиков, но нет единого хозяина, что приводит к дублированию средств НК.
Здоровая конкуренция между организациями-производителями базовых моделей дефектоскопов позволит ограничить их цены и приведет к совершенствованию технических характеристик. Такой подход реализован Департаментом локомотивного хозяйства (ЦТ) МПС, где, наряду с микропроцессорным ультразвуковым дефектоскопом УД2-102 «Пеленг», с 2002 г. внедряется дефектоскоп УД2-70.
Руководителям предприятий следует иметь в виду, что более трети применяемых в отрасли приборов морально и физически устарели. Например, 48 % магнитопорошковых дефектоскопов, используемых в локомотивном хозяйстве, имеют срок службы более 15 лет (рис. 2). На дорогах зачастую применяют снятые с производства устаревшие модели магнитопорошковых и ультразвуковых дефектоскопов, например, типов ДКМ, ДГС, ДГЗ и УЗД-64. Для их замены и оснащения предприятий современными средствами НК на дороги поставляется большое количество современных приборов, что соответствует Программе повышения безопасности движения в 1999 — 2002 гг. и Программе переоснащения базовых депо в 2002 г.
Существующие системы характеризуются обширной номенклатурой и сложной формой большинства проверяемых деталей локомотивов и МВПС, что влечет за собой чрезмерное разнообразие методов и средств НК. Отрицательное влияние оказывают сложность автоматизации процессов, преобладающая роль ручного контроля. Как следствие, это требует большого штата дефектоскопистов. В ближайшее время необходимо максимально доработать требования к браковочным нормативам с учетом степени ответственности деталей в условиях действующей системы технического обслуживания и ремонта тягового подвижного состава (ТПС).
В настоящее время специалисты департаментов МПС планомерно совершенствуют систему НК. Определены и основные направления. Это разработка нормативной и технологической документации по НК узлов и деталей, новых средств НК, учебно-методических материалов для подготовки и повышения квалификации кадров.
В последние годы предприятия локомотивного хозяйства интенсивно оснащаются новой дефектоскопической аппаратурой. В частности, положительно зарекомендовали себя вихретоковые дефектоскопы ВД-12НФМ и ВД-113.5, микропроцессорные ультразвуковые дефектоскопы УД2-102 и УД2-70.
Большое внимание уделяется созданию и внедрению приборов с программным обеспечением, позволяющим документировать, накапливать и анализировать результаты контроля. В настоящее время специалисты ВНИИЖТа совместно с ПКБ Департамента вагонного хозяйства МПС разрабатывают автоматизированный стенд для дефектоскопии колесных пар вагонов. Необходимо создание аналогичных стендов и для контроля колесных пар локомотивов и МВПС, осей и колес на ремонтных предприятиях и заводах-изготовителях. Это позволит создать комплексы автоматизированных средств, разработать технологии и формы документирования результатов контроля колесных пар при их изготовлении и ремонте, а также заменить действующие технологии и средства ручного контроля.
Учитывая большой контингент дефектоскопистов и инженерно-технического персонала, занятого работами в области НК, необходимо больше уделять внимания организации профессиональной подготовки и повышения квалификации кадров, а также разработке для них учебно-методических пособий. В 2001 г. во ВНИИЖТе созданы комплекты плакатов по ультразвуковому, магнитопорошковому и вихретоковому контролю деталей локомотивов и МВПС, а также учебные планы и программы для подготовки дефектоскопистов на III и IV квалификационные разряды. Департаменту учебных заведений и кадров МПС предложено организовать разработку программ для обучения дефектоскопистов V и VI разрядов. В настоящее время по заказу ЦТ МПС готовятся учебно-методические пособия по НК деталей локомотивов и МВПС.
Один из путей повышения достоверности результатов НК — совершенствование метрологического обеспечения средств контроля, которое сегодня базируется, в основном, на стандартных образцах предприятия (СОП), представляющих собой натурные детали (фрагменты) с моделями дефектов. Для настройки средств НК требуется слишком большое число таких образцов и, соответственно, возникают проблемы их приобретения (или изготовления), технического обслуживания, калибровки и хранения.
Так, на сегодняшний день число типов СОП для НК в локомотивном хозяйстве составляет более 30. Их число продолжает расти с увеличением номенклатуры контролируемых деталей. Специалистам метрологических служб отрасли и научно-исследовательских институтов необходимо активизировать работу по унификации стандартных образцов для настройки чувствительности приборов различными методами.
Для обеспечения достоверности результатов контроля требуется общий подход к организации и управлению системами НК на стадиях проектирования, изготовления, эксплуатации и ремонта технических объектов транспорта. То есть в этом направлении нужна единая политика ЦТ МПС и служб локомотивного хозяйства дорог.
В настоящее время существует недостаточная согласованность технических требований к объектам железнодорожного транспорта в части методик НК и недопустимых дефектов в нормативных и технологических документах заводов-изготовителей и ремонтных предприятий. Отмечены факты применения на заводах приборов НК, не внесенных в Реестр средств измерения, допущенных к применению на железнодорожном транспорте. Такая ситуация приводит к пропуску в эксплуатацию деталей подвижного состава с металлургическими дефектами, которые не всегда могут быть выявлены при проведении НК в депо. Ведь там ориентированы, в основном, на выявление дефектов эксплуатационного происхождения — усталостных трещин.
Сложившаяся система НК ответственных объектов железнодорожного транспорта позволяет поддерживать безопасность движения поездов, однако требуются серьезные меры по дальнейшему повышению ее эффективности. Эти меры должны быть направлены на:
обеспечение требуемой чувствительности и достоверности результатов контроля;
автоматизацию процессов для повышения производительности и улучшения условий труда дефектоскопистов;
снижение роли человека-оператора при подготовке, проведении и оценке результатов контроля;
использование средств НК как источников первичной информации для создания базы данных в общеотраслевой информационной системе об использовании средств НК на ремонтных предприятиях, а также о техническом состоянии деталей и узлов подвижного состава;
у постепенный переход от дефектоскоп и рования к техническому диагностированию для прогнозирования остаточного ресурса старогодних деталей.
При совершенствовании систем НК необходимо учитывать основные направления реформирования железнодорожного транспорта. В целях сокращения эксплуатационных расходов создаются региональные опорные центры, где происходит концентрация технических средств определенного типа. При этом появляется возможность автоматизации процессов, в том числе и технологических операций НК. Создание автоматизированных систем передачи и обработки информации требует унификации технических средств и методов НК, совершенствования его метрологического обеспечения.
В условиях старения техники возникает острая необходимость в оборудовании для технического диагностирования, позволяющего определять остаточный ресурс деталей, в том числе размеры и степень опасности дефектов. Сегодня активно внедряется акустико-эмиссионный метод оценки индивидуального остаточного ресурса деталей локомотивов. Разработаны методика и средства контроля.
Увеличивается объем деталей подвижного состава, восстановленных сваркой и наплавкой, а также подвергшихся упрочнению. К особенностям дефектоскопии таких деталей относится высокий уровень помех из-за неоднородности металла. В связи с этим требуется корректировка действующих руководящих документов по НК деталей и узлов подвижного состава.
С учетом того, что на предприятиях активно внедряются автоматизированные и программируемые средства НК, становится актуальной организация их ремонта, технического обслуживания и калибровки. В настоящее время решается вопрос о создании региональных (или дорожных) центров по техническому обслуживанию и метрологическому обеспечению приборов контроля.
В условиях реформирования отрасли коренным образом изменяются функции государственного технического регулирования. Для обеспечения безопасности движения поездов значительно возрастает роль государства в разработке стандартов, руководящих документов, технических регламентов, устанавливающих единые требования в части методов и средств НК, недопустимых дефектов. При этом особое внимание уделяется проведению следующих мероприятий:
сертификации объектов железнодорожного транспорта; сертификации средств НК особо ответственных деталей и узлов ТПС по показателям применения; аттестации методик НК; сертификации персонала в области НК; аккредитации подразделений (лабораторий) НК.
Решением этих вопросов занимается Департамент технической политики МПС в тесном взаимодействии с ПКБ, институтами и службами отрасли.
Применительно к
ОАО «РЖД» разрабатывается корпоративный стандарт «Системы управления качеством организаций в области неразрушающего контроля технических объектов железнодорожного транспорта», в котором должны найти отражение вопросы обеспечения и поддержания качества работ в области НК с целью обеспечения безопасности движения поездов.
а конференции выступили I десятки ученых и специалистов. Все были едины в том, что повышение эффективности систем НК в условиях реформирования отрасли должно планомерно проводиться в конкретных направлениях. В частности, разработку и внедрение автоматизированных комплексов и комплексных технологий НК, технического диагностирования с применением микропроцессорной и компьютерной техники необходимо ориентировать на:
- предпочтительное использование безразборных технологий контроля;
- самодиагностирование работоспособности, режимов контроля и поддержания их стабильности;
- измерение физических величин, связанных с нарушениями сплошности металла деталей, подлежащих контролю;
- автоматическое документирование и хранение результатов контроля, а также принятие решения о дефектной ситуации;
- использование методов и средств экспрессного и подтверждающего контроля;
- активное использование методов и средств НК, способствующих снижению затрат на подготовку, проведение и послеконтроль-ную обработку деталей;
- совершенствование метрологического обеспечения.
Необходима также разработка требований к недопустимым
дефектам с учетом степени ответственности деталей, ресурса в поврежденном состоянии, системы технического обслуживания и ремонта ТПС.
Конкретные мероприятия по повышению эффективности систем НК должны быть научно обоснованы и отражены в «Концепции и программе работ по развитию систем неразрушающего контроля рельсов и ответственных деталей подвижного состава при их изготовлении и ремонте», разрабатываемой в настоящее время специалистами ВНИИЖТа.
Н.Е. МАРКИНА, ведущий специалист ЦТ МПС,
В.А. ЕРМИШИН, спец. корр. журнала