Admin

Неразрушающий контроль деталей локомотивов: перспективы развития и совершенствования

В рамках работы по созданию «Стратегии развития неразрушающего контроля деталей железнодорожного подвижного состава ОАО «РЖД» до 2010 г.» по поручению вице-президента — главного инженера Компании В.А. Гапановича специалистами Департамента локомотивного хозяйства (ЦТ) подготовлен проект совершенствования этой системы для тягового подвижного состава

КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМЫ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ

Неразрушающий контроль (НК) ответственных деталей локомотивов является важной частью в обеспечении безопасности движения поездов. Экономическая составляющая работы системы НК в основном связана с сокращением затрат на неплановые ремонты и простои локомотивов благодаря своевременному выявлению недопустимых эксплуатационных дефектов.

В рамках действующей системы планово-предупредительного ремонта тягового подвижного состава (ТПС) наибольшие объемы НК сосредоточены на предприятиях, осуществляющих текущий в объеме ТР-3 и средний ремонты локомотивов (рис. 1).

В условиях депо НК ежегодно подвергают более 4,5 млн. ответственных деталей локомотивов. В 2006 г. среднесетевой уровень отбраковки деталей составил 1,04 %, что свидетельствует о положительной динамике в развитии системы НК и ее стабильной работе в последние годы (рис. 2).

Сегодня этой работой занимаются 670 дефектоскопистов, из которых более половины имеют среднее специальное или среднее техническое, а в ряде случаев и высшее образование, стаж более пяти лет и квалификацию V — VI разряда (по ЕТКС). К началу 2006 г. 162 специалиста (24 %) сертифицированы на 1-й и 2-й уровни по различным методам контроля в соответствии с требованиями ПР 32.113.

Высокие требования к квалификации дефектоскопистов обусловлены тем, что подавляющий объем НК в депо проводят вручную. Это влечет за собой определенную степень зависимости результатов контроля от квалификации дефектоскописта и приводит к большой трудоемкости контрольных операций.

Для НК в депо сети созданы более 900 специальных рабочих мест, ведется их сертификация Однако из-за отсутствия единых требований организация и техническая оснащенность рабочих мест по НК существенно зависят от конкретных условий и общей организации технологического процесса ремонта в различных депо.

НК деталей локомотивов, как известно, ведется с применением магнитопорошкового, ультразвукового и вихре-токового методов. Перед проведением контроля все детали подлежат визуальному осмотру с целью выявления грубых эксплуатационных дефектов. При осмотре бракуют около 8 % от общего числа забракованных деталей. Это свидетельствует о том, что подавляющее большинство дефектов, возникающих в деталях локомотивов, составляют трещины с малым раскрытием (менее 100 мкм), которые не могут быть выявлены визуально и требуют применения инструментальных методов контроля.

Парк инструментальных средств НК в локомотивном хозяйстве сегодня насчитывает свыше 3 тыс. дефектоскопов в том числе 22,1 % — ультразвуковых, 63 7 % — магнитопорошковых и 14,2 % — вихретоковых (рис 3). Используемые дефектоскопы обладают достаточно высокими техническими характеристиками, в отдельных случаях превосходят зарубежные аналоги, но значительно уступают им по уровню механизации и дизайну. При этом велика номенклатура типов используемых приборов, насчитывающая более 20 наименований, что существенно затрудняет их техническое обслуживание и обучение дефектоскопистов.


Из используемых методов НК наиболее низкая эффективность у магнитопорошкового контроля. С использованием этих дефектоскопов (63,7 % приборного парка) контролируют всего 46 % деталей. К тому же, данный метод не позволяет вы являть внутренние дефекты и контролировать закрытые поверхности. Используемые технологии отличаются высокой трудоемкостью и энергопотреблением, полной зависимостью от «человеческого фактора» и невозможностью документирования результатов. При этом стоимость магнитопорошковых дефектоскопов в ряде случаев превосходит стоимость ультразвуковых и вихретоковых приборов.

Отличительными особенностями, затрудняющими организацию и проведение НК в локомотивном хозяйстве являются значительная номенклатура типов контролируемых деталей, превышающая 80 наименований и сложная их геометрическая форма Наибольшей трудоемкостью и сложностью механизации процессов контроля обладают зубчатые колеса, шестерни, коробчатые и спицевые колесные центры, элементы автосцепных устройств, коленчатые валы и другие детали локомотивов.

Если учесть, что в течение 2005 г. (а также за предыдущие 12 лет) были единичные случаи изломов деталей локомотивов в пути следования из-за наличия дефектов, можно сделать вывод: действующая система НК в целом обеспечивает безопасность движения поездов, но требует серьезного совершенствования, особенно в вопросах экономической эффективности.

РАЗВИТИЕ СИСТЕМЫ НК ДО 2010 г.

Основной целью развития системы НК в локомотивном хозяйстве является создание к 2010 г. экономически сбалансированного комплекса технических средств и технологий НК деталей ТПС при ремонте, обеспечивающего безопасность движения и позволяющего:

уменьшить трудоемкость и повысить достоверность контроля;

осуществлять автоматическое документирование результатов контроля наиболее ответственных деталей и узлов;

проводить мониторинг состояния узлов и деталей локомотивов, корректировку технологии изготовления и ремонта, условий эксплуатации деталей по результатам контроля;

повысить экономическую эффективность работы локомотивного парка за счет уменьшения объемов непланового ремонта, времени простоя ТПС на ремонте, снижения затрат на содержание самой системы НК.


Учитывая необходимость постоянного обеспечения безопасности движения, реформировать систему НК необходимо планомерно и постепенно, без перерывов и сбоев в работе системы контроля. Ее развитие в локомотивном хозяйстве неразрывно связано с решением вопросов приемочного контроля на заводах-изготовителях и контроля деталей при капитальном ремонте на заводах Желдорреммаш, которые выходят за рамки ЦТ ОАО «РЖД». Поэтому реформирование системы является составной частью комплекса работ в области НК деталей подвижного состава, проводимой под руководством Департамента технической политики ОАО «РЖД».

В дальнейшей работе по развитию и реформированию системы НК деталей локомотивов целесообразно выделить четыре направления:

повышение эффективности действующей системы (2006 — 2007 гг.);

разработка механизированных и автоматизированных средств контроля (2007 — 2009 гг.);

создание систем автоматического документирования результатов НК и мониторинга технического состояния деталей и узлов локомотивов (2007 — 2010 гг.);

организация испытательного центра, сертификация технических средств, технологий и персонала по НК (2007 — 2010 гг.).

Структурная схема основных этапов реформирования системы НК показана в таблице.


Повышение эффективности. Основными целями в этом направлении являются повышение эффективности действующей системы НК и создание нормативной, методической и метрологической базы для дальнейшей механизации и автоматизации процессов контроля. Результат должен быть достигнут без разработки новых технических средств, эа счет создания новых технологий, сокращения объемов магнитопорошкового контроля, типов применяемых дефектоскопов и образцов (СОП).

В первую очередь необходимо:

♦ уменьшить объемы магнитопорошкового контроля за счет увеличения объемов ультразвукового и вихретокового контроля и разработки соответствующих технологий;

♦ упростить и удешевить метрологическое обеспечение НК, в том числе отменить ежегодную поверку намагничивающих устройств, представляющих собой несколько витков медного провода и ничего общего не имеющих со средствами измерения;

♦ сократить номенклатуру типов применяемых дефектоскопов;

♦ разработать нормативный документ, регламентирующий проведение визуально-оптического контроля узлов и деталей локомотивов (особенно для обслуживания и ремонтов в объемах ТР-1, ТР-2);

4 более эффективно использовать имеющиеся микропроцессорные дефектоскопы, объединив их в локальные сети на рабочих местах НК;

♦ систематизировать статистические данные по результатам НК деталей локомотивов, т.е. создать основу для разработки системы мониторинга;

♦ пересмотреть действующие инструкции по НК.

Именно на решение вышеуказанных задач были направлены работы в области НК деталей локомотивов в 2006 г. К ним относятся:

корректировка перечней деталей локомотивов, подлежащих НК;

разработка регламента технической оснащенности рабочих мест;

проведение рейтинга средств НК и выделение 12 типов наиболее эффективных дефектоскопов;

разработка методик ультразвукового контроля элементов колесных пар взамен магнитопорошкового и технологии ультразвукового контроля полых осей;

разработка основных технических требований для комплексного механизированного стенда по НК колесных пар электровозов серии ВЛ с применением метода акустической голографии;

испытания и доработка акустико-эмиссионной системы для контроля воздушных резервуаров;

испытания и внедрение ультразвукового (УД-4Т) и вихретокового (ВД-70) микропроцессорных дефектоскопов с расширенными техническими возможностями (увеличение объема собственной памяти, документирование результатов, возможность фиксирования объемов контроля);

разработка специализированных ультразвуковых преобразователей для контроля зубчатых колес и шестерен;

ежеквартальная систематизация статистических данных по результатам контроля деталей локомотивов и ежегодный анализ работы системы НК.

Специалистами рассмотрены технические предложения по созданию технических средств (сканеров, датчиков пути, серверов) и программного обеспечения для объединения в локальную сеть микропроцессорных дефектоскопов на рабочих местах НК, а также системы технического мониторинга деталей локомотивов по результатам НК и стенда акустико-эмиссионного контроля литых деталей автосцепных устройств

На текущий год запланировано создать следующие методики:

► НК деталей электровозов ЭП1;

► ультразвукового контроля коленчатых валов локомотивов взамен магнитопорошкового;

► НК деталей дизелей иэ немагнитных материалов;

► настройки ультразвуковых дефектоскопов на базе серийно выпускаемого государственного стандартного образца взамен СОП;

► проверки магнитопорошковых приборов на базе универсального образца взамен СОП;

► испытания модернизированного магнитопорошкового дефектоскопа взамен МД-12ПШ;

► визуального контроля деталей локомотивов при ремонте.

По результатам вышеуказанных работ необходима корректировка действующих инструкций для НК деталей локомотивов.

Выполнение намеченного позволит к началу 2008 г. существенно повысить эффективность действующей системы НК и создать базу для ее дальнейшего реформирования.

Особо следует подчеркнуть, что внедрение новых методов, средств и технологий НК должно осуществляться планомерно и постепенно, параллельно с организацией технического обслуживания и ремонта аппаратуры, обучения и повышения квалификации персонала в депо. При переоснащении приборного парка крайне нежелательно увеличивать номенклатуру используемых дефектоскопов, т.е. внедрение новых приборов должно сопровождаться исключением иэ инвентаря морально и физически устаревших.
В то же время, минимальная номенклатура средств НК будет определяться в условиях конкуренции между организациями-разработчиками. Оптимальным будет применение двух-трех наименований однотипных приборов, что позволит сдерживать рост цен и наиболее эффективно проводить модернизацию дефектоскопов.

- Разработка механизированных и автоматизированных средств НК. В этом направлении необходимы повышение достоверности и снижение трудоемкости контроля за счет механизации (автоматизации) операций.

Применение автоматизированных или автоматических средств позволяет кардинально повысить достоверность контроля и снизить его трудоемкость. Однако окупаемость таких средств может быть достигнута только при их постоянном использовании в большом потоке однотипных деталей.

Учитывая существенные конструктивные отличия основных узлов и деталей различных типов локомотивов, а также относительно небольшой объем контроля в депо, создание универсальных автоматизированных или автоматических средств НК в локомотивном хозяйстве труднореализуемо и экономически нецелесообразно.

Основным направлением дальнейшего развития технических средств НК должно стать создание механизированных установок с комплексным использованием различных методов контроля и автоматическим документированием результатов, т.е. типовых комплексных рабочих мест.

При этом часть контрольных операций можно выполнять вручную, а автоматизация должна, в основном, затрагивать фиксирование объема и документирование результатов контроля детали или узла в целом. В качестве аппаратной части подобных стендов следует максимально использовать имеющиеся микропроцессорные дефектоскопы, объединенные в локальную сеть. Проектировать механизированные стенды следует по модульному принципу.

Контроль деталей и узлов локомотивов различных серий должен обеспечиваться путем замены модулей подвески аппаратуры, без изменения базовой конструкции в целом. Уровень механизации, а следовательно, и стоимость стендов, необходимо сбалансировать с объемом ремонта в депо. При этом документирование результатов контроля будет осуществляться автоматически, независимо от уровня механизации технических средств НК.

Автоматизация процессов НК деталей локомотивов возможна в следующих областях:

автоматизированный ультразвуковой контроль бандажей колесных пар, а также автоматизированное измерение геометрических размеров бандажей при движении локомотива на малой скорости;

- автоматизированный акустико-эмиссионный контроль тяговых хомутов и корпусов автосцепных устройств;

- автоматизированный акустико-эмиссионный контроль воздушных резервуаров локомотивов.

В 2007 г. по этому целевому направлению предусмотрено выполнить следующие работы:

- введение в опытную эксплуатацию автоматизированного стенда для ультразвукового контроля бандажей на ходу поезда;

- разработка измерительного модуля для определения геометрических размеров бандажей на ходу поезда;

- создание опытного образца комплексного механизированного стенда для НК колесных пар электровозов серии ВЛ с применением метода акустической голографии;

- создание опытного образца акустико-эмиссионного стенда для контроля литых деталей автосцепных устройств;

- организация и проведение испытаний стенда для магнитопорошкового контроля свободных колец подшипников с документированием результатов;

- разработка опытного образца вихретокового модуля для контроля зубчатых колес и шестерен на базе многоканальных преобразователей;

- разработка элементов механизации рабочих мест НК для депо со средним объемом ремонта.

В период 2008 — 2009 гг. по данному целевому направлению основными задачами будут проведение испытаний и внедрение механизированных и автоматизированных стендов, а также модернизация базовых стендов для обеспечения НК деталей локомотивов различных серии.

Реализация намеченного позволит к началу 2010 г. создать экономически сбалансированный комплекс механизированных технических средств НК, позволяющий повысить достоверность контроля и снизить его трудоемкость.

- Создание систем автоматического документирования результатов НК и мониторинга технического состояния деталей и узлов локомотивов. Основные цели в этом направлении — повышение достоверности контроля и экономической эффективности работы локомотивов за счет мониторинга состояния наиболее ответственных узлов и деталей.

Для достижения поставленной цели в области документирования результатов НК необходимо обеспечить совместимость имеющихся и вновь вводимых средств НК при считывании данных, ввести датчики перемещения для фиксирования объемов проведенного контроля, разработать технические средства (серверы) и программное обеспечение, позволяющее объединить данные различных дефектоскопов в единый электронный протокол НК детали или узла. При этом документировать результаты нужно как при проверке бездефектных, так и деталей с дефектами Задача мониторинга может быть решена путем создания многоуровневой (рабочие места НК депо, дорога, сеть) базы данных содержащей дополнительную информацию об изготовителях деталей, сроках службы и др

Необходимым условием является разработка классификатора характерных дефектов деталей локомотивов с введением кодировки дефектов. Для обеспечения эффективной «обратной связи» результатов НК с процессами изготовления и ремонта деталей необходимо проведение металлографических исследований и определение причин возникновения дефектов.

По данному целевому направлению в 2007 г. планируется разработка:

технических требовании к программному обеспечению микропроцессорных дефектоскопов используемых для НК деталей локомотивов, и соответствующая корректировка программного обеспечения используемых дефектоскопов;

технических средств и программного обеспечения для объединения в локальную сеть микропроцессорных дефектоскопов на рабочих местах НК;

классификатора характерных дефектов деталей локомотивов с системой кодировки дефектов;

технических требований к многоуровневой (депо, дорога, сеть) базе данных и системе мониторинга состояния деталей по результатам НК.

В период 2008 — 2010 гг по данному направлению необходимо организовать:

разработку многоуровневой базы данных результатов НК и ее поэтапное внедрение;

поэтапное внедрение локальных сетей дефектоскопов на рабочих местах НК;

металлографическую экспертизу характерных дефектов деталей локомотивов для определения причин их возникновения.

Выполнение вышеуказанных работ позволит к 2010 г. обеспечить документирование результатов НК для всех проконтролированных деталей и мониторинг технического состояния ответственных деталей и узлов локомотивов.

О Организация испытательного центра, сертификация технических средств, технологий и персонала НК. Основной целью в этом направлении является создание единого комплекса организационно технических мероприятий позволяющего обеспечить полноценные испытания новых и оценку эффективности действующих средств и технологий контроля качественно повысить квалификацию специалистов и их материальную заинтересованность.

Учитывая высокую номенклатуру деталей локомотивов, подлежащих НК, и случайный характер выявления дефектов при контроле, актуальной задачей является повышение качества испытаний средств НК. Главная цель испытаний дефектоскопов — проверка выявляемости естественных дефектов. В то же время практически невозможно обеспечить наличие в депо комплектов деталей со всеми возможными дефектами на период испытаний Выход один — создание метрологически аттестованного комплекта образцов деталей локомотивов с характерными дефектами на базе испытательного центра.

Помимо приемочных испытаний новых средств и технологий контроля, целесообразно провести сертификационные испытания имеющихся дефектоскопов и действующих технологий для выбора наиболее эффективных по параметрам выявляемое™ дефектов, надежности, трудоемкости, энергопотреблению и др.

Использование таких образцов организациями разработчиками средств и технологий НК на начальных этапах работы позволит избежать ошибок при проектировании, сократит время и трудоемкость. При этом не обязательно вводить в штат испытательного центра большую группу высококвалифицированных специалистов, которые могут быть привлечены на время проведения испытаний.

Еще одной важной задачей испытательного центра может стать приемка у исполнителей, монтаж, проведение испытаний, передача в депо и организация ремонта механизированных средств НК, так как реализовать изготовление, внедрение и обслуживание комплексных механизированных стендов сила ми одной организации весьма затруднительно.

В области обучения и сертификации специалистов по НК основной проблемой является недостаточная практи ка как преподавателей, так и учащихся, вызванная низким уровнем оснащенности учебных центров образцами и средствами контроля. Испытательный центр может быть использован как база для подготовки преподавателей, разработки и корректировки учебных программ и пособий. Практические работы по выявлению характерных дефектов различными методами НК должны стать обязательным условием сертификации специалистов.

По данному целевому направлению к началу 2007 г специалистами ЦТ ОАО «РЖД» были подготовлены учебные программы для дефектоскопистов IV — VI разрядов компьютерные обучающие программы по работе с дефектоскопом УД2-102, «НК элементов колесных пар локомотивов», «Физические основы НК» и др

На 2007 г. в этом направлении запланировано:

♦ разработать комплект документов для создания испытательного центра, проведения приемочных и сертификационных испытаний средств и технологий НК;

♦ осуществить сбор и метрологическую аттестацию деталей локомотивов с естественными дефектами, т.е. создать паспортизованные комплекты образцов, обязательные при проведении испытаний технических средств и технологий НК

♦ разработать перечни деталей локомотивов с характерными дефектами обязательных для проведения практических работ при начальном обучении повышении квалификации и сертификации специалистов НК локомотивного хозяйства

организовать на базе учебных центров периодическое проведение краткосрочных целевых курсов по настройке и техническому обслуживанию средств НК.

В 2008 — 2010 гг. по данному целевому направлению предстоит поэтапное проведение сертификационных испытаний действующих средств и технологий НК деталей локомотивов, приемочных испытаний механизированных стендов, корректировка учебных программ при подготовке, повышении квалификации и сертификации специалистов.

Всё вместе взятое позволит к 2010 г. повысить эффективность технологий и качество средств НК, сократить сроки новых разработок, добиться лучшего качества подготовки специалистов.

А.В. ПЕТРУНИН, главный инженер ЦТ ОАО «РЖД», Н.Е. МАРКИНА, главный специалист, В.Л. ЛАЗАРЕВ, главный конструктор проекта

__________________
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 "Локомотив".

Перенес: Admin