Admin

Неразрушающий контроль на страже безопасности движения

Основные методы неразрушаюшего контроля деталей и узлов тягового подвижного состава

М.Ю. ГЕРАСИМОВ, начальник сектора неразрушающего контроля и технической диагностики,
В.Э. РЫНДИНА, конструктор сектора неразрушающего контроля и технической диагностики, Проектно-кострукторское бюро локомотивного хозяйства — филиал ОАО «РЖД

Ответственность ОАО «РЖД» за безопасность перевозок, как владельца инфраструктуры и перевозчика, установлена Федеральным законом «О железнодорожном транспорте в Российской Федерации» и Правилами технической эксплуатации железных дорог.

Важнейшей составляющей в обеспечении безопасности движения поездов является неразрушающий контроль (далее — НК) деталей подвижного состава и элементов инфраструктуры, направленный на своевременное выявление недопустимых эксплуатационных дефектов, способных стать причиной транспортного происшествия вплоть до крушения, а также перерыва в движении поездов. Экономическая составляющая работы системы НК в локомотивном хозяйстве, главным образом, связана с сокращением затрат на неплановые ремонты и простои локомотивов, а также на компенсацию ущерба в результате транспортных происшествий.
Одним из важнейших направлений повышения безопасности движения и экономической эффективности работы локомотивного хозяйства является дальнейшее развитие системы НК ответственных узлов и деталей тягового подвижного состава и, в первую очередь, ходовых частей, состояние которых напрямую связано с безопасностью движения.


Неразрушающий контроль — это контроль надежности основных рабочих свойств и параметров объекта или отдельных его эле-ментов/узлов, не требующий выведения объекта из работы либо его демонтажа.
Основным отличием и безусловным преимуществом неразрушающего контроля от других видов диагностики является возможность оценить параметры и рабочие свойства объекта, используя способы контроля, которые не предусматривают остановку работы всей системы, демонтажа, вырезки образцов. Исследование проводится непосредственно в условиях эксплуатации. Это позволяет частично исключить материальные и временное затраты, повысить надежность контролируемого объекта.
Благодаря неразрушающему контролю выявляются опасные и мелкие дефекты: заводские браки, внутренние напряжения, трещины, микропоры, пустоты, расслоения, включения и многие другие, вызванные, в том числе, процессами коррозии.
Своевременное обнаружение дефектов эксплуатационного (усталостного) и заводского происхождения в ответственных деталях железнодорожного подвижного состава позволяет обеспечить безопасность движения и приносит огромный экономический эффект. Очень важно, что методы НК, в отличие от разрушающего контроля, могут быть применены ко всей партии выпускаемых или ремонтируемых изделий, а также в процессе их эксплуатации. Кроме обнаружения дефектов, методы НК могут применяться для измерения толщины стенок изделий, толщины покрытий, а также для контроля структуры и состава вещества.

Система НК в локомотивном хозяйстве ОАО «РЖД» базируется на взаимодействии исполнителей (персонала и организаций), методов и реализующих их средств НК применительно к конкретным деталям тягового подвижного состава.
Для проведения НК деталей и узлов тягового подвижного состава используется специальное оборудование — дефектоскопы. Основной задачей этой группы оборудования является определение наличия или отсутствия в контролируемом изделии дефектов.
Качество проведения неразрушающего контроля определяется его достоверностью. Достоверный контроль изделий обеспечивается в том случае, если технический персонал обладает необходимыми знаниями основ физических процессов, происходящих при выполнении операций контроля, а также навыками проведения этих операций и расшифровки их результатов.
Среди различных видов НК на железнодорожном транспорте наиболее широкое распространение получили:

• магнитный;
• вихретоковый;
• акустический (ультразвуковой).

АКУСТИЧЕСКИЙ ВИД НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ

Акустический вид (далее — ультразвуковой) неразрушающего контроля основан на регистрации параметров упругих волн, возникающих или возбуждаемых в объекте. Этот вид контроля применим ко всем материалам, достаточно хорошо проводящим акустические волны: металлам, пластмассам, керамике, бетону и т.д. Возбуждение и прием ультразвуковых волн в различных материалах осуществляется путем преобразования электрических колебаний в ультразвуковые и обратно — ультразвуковые в электрические — с помощью пьезоэлектрических преобразователей (ПЭП).
С помощью дефектоскопа и пьезоэлектрического преобразователя в объект контроля вводятся упругие колебания с частотой свыше 20 кГц, исходя от излучателя, преломляясь в призме, входят в объект контроля, преломляясь еще раз на границе раздела, и далее отражаются от дефектов — при их наличии, или донной поверхности объекта контроля — при отсутствии дефектов.
Ультразвуковой контроль ответственных деталей тягового подвижного состава (рис. 1) во многих случаях позволяет сократить расходы на проведение ремонта путем значительного сокращения объемов монтажных и демонтажных работ. Этот метод незаменим при проведении контроля, например, подступичных частей и буксовых шеек колесных пар в сборе с колесными центрами и насаженными кольцами подшипников.

МАГНИТНЫЙ ВИД НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ

Магнитный вид неразрушающего контроля выполняют с использованием магнитопорошкового метода НК. Магнитопорошковый метод применяется для выявления дефектов в деталях, изготовленных из ферромагнитных материалов (сталь, чугун), т.е. материалов, которые способны существенно изменять свои магнитные характеристики под воздействием внешнего магнитного поля.
Магнитопорошковый метод неразрушающего контроля позволяет выявлять трещины, поры, расслоения и инородные включения, недоступные для визуального и измерительного контроля. Данный метод основан на выявлении магнитных полей рассеяния, возникающих над дефектами в детали при ее намагничивании, с использованием в качестве индикатора ферромагнитного порошка или магнитной суспензии. Этот метод среди других методов магнитного контроля нашел наибольшее применение (рис. 2).
На железнодорожном транспорте магнитопорошковому контролю подвергают следующие объекты подвижного состава:

• оси всех типов колесных пар, как в сборе, так и в свободном состоянии;
• свободные кольца подшипников качения;
• детали ударно-тягового и тормозного оборудования;
• Ф рамы тележек;
• шкворни;
• детали дизеля;
• детали тягового электродвигателя и т.п.

Примерно 80 % всех подлежащих контролю деталей из ферромагнитных материалов проверяется именно магнитопорошковым методом. Высокая чувствительность, универсальность, относительно низкая трудоемкость контроля и простота — все это обеспечило ему широкое применение.

ВИХРЕТОКОВЫЙ ВИД НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ

Вихретоковый вид неразрушающего контроля основан на анализе взаимодействия электромагнитного поля вихретокового преобразователя с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых в контролируемом объекте.
В этом методе используется эффект воздействия вихревых токов, возбуждаемых в проводящем образце, на электрические параметры преобразователя.
Вихревые токи — это токи, возникающие в замкнутом контуре при изменении магнитного потока.
Его применяют только для контроля изделий из электропроводящих материалов (металлы, сплавы, графит, полупроводники). Вихревые токи возбуждают в объекте с помощью преобразователя в виде катушки индуктивности, питаемой переменным или импульсным током (рис. 3). Приемным преобразователем (измерителем) служит та же или другая катушка.
Интенсивность и распределение вихревых токов в объекте зависят от его геометрических размеров, электрических и магнитных свойств материала, от наличия в материале нарушений сплошности, взаимного расположения преобразователя и объекта, т.е. от многих параметров.


К числу главных достоинств вихретокового метода следует отнести его универсальность и широкие функциональные возможности, которые до настоящего времени еще не до конца использованы.
Помимо вышеуказанных распространенных методов НК, в локомотивном комплексе также применяются:
капиллярный метод контроля; радиационный метод контроля;
'Ъ визуально-оптический метод контроля.
Как бы ни был совершенен тот или иной метод НК, он не обеспечивает в полной мере решения задач по обнаружению дефектов любого типа или вида даже в одном объекте контроля. Поэтому для контроля ответственных деталей тягового подвижного состава с целью большей глубины и полноты контроля применяют систему неразрушающего контроля, представляющую совокупность одного или нескольких методов (вариантов методов). Например, ось колесной пары контролируют как магнитопорошковым методом, так и ультразвуковым.
Любой метод неразрушающего контроля подразумевает выявление определенного вида дефектов. При контроле дефект может быть выявлен или пропущен. Выявление дефекта рассматривается как случайное событие, вероятность наступления которого зависит от множества факторов: размера и ориентации дефекта, глубины его залегания, надежности дефектоскопической аппаратуры, квалификации оператора и др.


При существующей на сегодняшней день системе НК, Проектно-конструкторское бюро локомотивного хозяйства (ПКБ ЦТ) является одной из основных организаций, ведущих вопросы методологии и технологического обеспечения НК. На ПКБ ЦТ возложены функции по экспертизе и согласованию соответствующих нормативных и технологических документов, поступающих как от Департамента технической политики, Дирекции тяги, АО «ВНИИЖТ» (головная организация в области НК в ОАО «РЖД»), так и от сторонних организаций.
Помимо указанных выше функций, ПКБ ЦТ осуществляет разработку документации (правила, инструкции, технологические карты), участвует в функциональных и приемочных испытаниях средств НК, разрабатывает ежегодные анализы состояния НК в локомотивном хозяйстве, проводит целевые проверки локомотиворемонтных предприятий по вопросам соблюдения технологии.

Другими основными участниками системы, помимо Департамента технической политики, выполняющего организационнораспорядительные функции, являются сервисные компании — ООО «ЛокоТех», ООО «СТМ-Сервис» и ООО «Милорем-Сервис», которым функции по ремонту тягового подвижного состава, включающие и неразрушающий контроль, были переданы ОАО «РЖД» 1 июля 2014 г.

СОСТОЯНИЕ СИСТЕМЫ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ В ЛОКОМОТИВНОМ КОМПЛЕКСЕ

Данные анализа ПКБ ЦТ за период, прошедший с момента перехода на сервисное обслуживание локомотивов, позволяют привести статистическую информацию о состоянии и функционировании системы НК, а также сделать определенные выводы и предложения по её развитию.



Ежегодно в депо подвергаются неразрушающему контролю в среднем около 5 млн деталей локомотивов (более 25 серий электровозов и 20 серий тепловозов, что в общем итоге составляет более 120 наименований контролируемых деталей), из них ежегодно бракуется около 21 тыс. деталей (рис. 4).

ПЕРСОНАЛ, ЗАНЯТЫЙ ПРОВЕДЕНИЕМ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ

К проведению неразрушающего контроля допускается персонал, сертифицированный на I, II или III уровень квалификации по определенному методу контроля, в соответствии с требованиями ГОСТ Р ИСО 9712-2019 «Контроль неразрушающий. Квалификация и сертификация персонала». На начало 2022 г. общее количество персонала, занятого проведением НК в сервисных локомотивных депо (СЛД) составило 570 человек.
СРЕДСТВА НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ
В настоящее время в сервисных локомотивных депо насчитывается порядка
2832 ед. средств НК — дефектоскопов и намагничивающих устройств. Распределение средств НК по методам контроля выглядит следующим образом:

• > ультразвуковые — 562 ед. (19,8 % от общего количества средств НК);
• > магнитопорошковые — 1834 ед. (64,8 % от общего количества средств НК);
• > вихретоковые — 436 ед. (15,4 % от общего количества средств НК).
• На рис. 5 представлены основные производители средств неразрушающего контроля.

ОРГАНИЗАЦИОННО-РАСПОРЯДИТЕЛЬНАЯ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ
ПО НЕРАЗРУШАЮЩЕМУ КОНТРОЛЮ

В настоящее время в локомотивном хозяйстве в области неразрушающего контроля действует порядка 50 организационно-распорядительных и технологических документов, которые, в свою очередь, устанавливают требования по проведению неразрушающего контроля деталей локомотивов основных серий локомотивов собственности ОАО «РЖД». Данные документы в полном объеме описывают технологию проведения неразрушающего контроля деталей и узлов локомотивов.
При существующей на сегодняшней день нормативной базе имеется проблема в части действия ряда устаревшей документации по неразрушающему контролю, в которой встречаются несоответствия современным требованиям в связи с вводом в действие новых ГОСТ. Сложность отмены данных документов заключается в том, что эти документы были разработаны еще МПС РФ. Для их отмены Департаментом технической политики ОАО «РЖД» совместно с Дирекцией тяги и ПКБ ЦТ была организована, и уже ведется, работа по отмене устаревших документов по методу «регуляторной гильотины».
В целом, состояние системы НК в локомотивном хозяйстве следует признать удовлетворительным. Имеются все необходимое оборудование по НК, а также организационно-распорядительная документация по дефектоскопии. Проблемы в системе НК локомотивного комплекса в основном возникают из-за человеческого фактора, на разрешение которых в настоящее время принимается ряд мер, которые нацелены на повышение исполнительской дисциплины.

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК

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