Основные принципы работы неразрушающего контроля
Специалисты Департамента локомотивного хозяйства (ЦТ) МПС России и соответствующих служб дорог постоянно совершенствуют систему неразрушающего контроля (НК) узлов и деталей тягового подвижного состава, направленную на оснащение ремонтных предприятий новыми средствами НК, внедрение современных методик. Работы ведутся в соответствии с «Программой развития и внедрения технологий и средств неразрушающего контроля в локомотивном хозяйстве до 2005 г.».
Однако, как свидетельствуют проверки, на местах не до конца разобрались с принципами НК, и на сетевых школах к руководителям ЦТ МПС, ведущим специалистам ВНИИЖТа, ПКБ ЦТ нередко обращаются с различными вопросами. В предлагаемом материале подробно рассказывается об основных направлениях развития средств и методов НК локомотивов и моторвагонного подвижного состава (МВПС).
ДЕФЕКТОСКОПЫ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА
НК деталей в депо проводят с применением магнитопорошковых, ультразвуковых и вихретоковых дефектоскопов — всего более 60 наименований. Однако 36,1 % применяемых дефектоскопов морально устарели и выработали свой ресурс. Для их замены в 1999 — 2000 гг. локомотивным депо поставлено 375 ед. средств НК, в том числе ультразвуковых—87, магнитопорошковых — 202, вихретоковых—86; в 2001 г. — 278 ед.
В депо должны применяться дефектоскопы и установки, которые прошли эксплуатационные и приемочные испытания по программам и методикам, утвержденным ЦТ МПС. В последние годы разработаны и подлежат внедрению следующие современные средства магнитопорошкового и вихре-токового контроля:
- устройство УМДЗ для магнитного дефектоскопирования прямозубых и косозубых шестерен и ведомых зубчатых колес тяговых редукторов локомотивов и МВПС;
- установки ТПС 9706 и УМДП-01 для магнитного дефектоскопирования свободных колец подшипников буксового узла (диаметр контролируемых колец соответственно от 100 до 400 мм и от 160 до 240 мм);
- вихретоковый дефектоскоп ВД-20НФ для контроля цилиндрических и сферических роликов подшипников буксовых узлов локомотивов (диаметр контролируемых роликов — от 18 до 80 мм, длина — от 18 до 60 мм);
- малогабаритный электромагнит для магнитопорошко-вого контроля труднодоступных участков крупногабаритных деталей и деталей сложной формы.
При контроле цилиндрических роликов диаметром от 24 до 56 мм и длиной от 24 до 58 мм вихретоковый дефектоскоп ВД-20НФ заменяет дефектоскопы ВД-19НФ и ВД-13НФ более ранней разработки, при этом ВД-20НФ контролирует также ролики других тмпоразмеров, в том числе сферические.
Для проверки дефектоскопов и режима намагничивания деталей при их магнитопорошковом контроле следует применять портативные измерители магнитной индукции или напряженности магнитного поля — миллитесламетры типа ТП2-2У или ИМП-2. Необходимо оснастить все депо программируемым ультразвуковым дефектоскопом типа УД2-102, обеспечивающим запоминание рабочих режимов и выводы результатов на ПЭВМ и регистрирующие устройства. Также следует приобрести комплект специализированных ультразвуковых преобразователей ПКРУ для дефектоскопирования элементов колесно-редукторного узла локомотивов и МВПС.
Однако обновление технических средств НК в депо ведется медленно и применяются дефектоскопы с техническими характеристиками, не соответствующими требованиям.
СТАНДАРТНЫЕ ОБРАЗЦЫ ПРЕДПРИЯТИЙ
Стандартные образцы предприятий (СОП) применяются для проверки работоспособности и настройки ультразвуковых, вихретоковых и магнитопорошковых дефектоскопов перед проведением контроля деталей. Они должны быть аттестованы в соответствии с правилами по метрологии ПР 32.140—99 «Метрологическое обеспечение. Стандартные образцы предприятия отрасли. Порядок разработки, аттестации, регистрации, утверждения, контроля и надзора». Типы СОП необходимо зарегистрировать в отраслевом реестре средств измерений, допущенных к применению на железнодорожном транспорте.
Каждый должен иметь паспорт с указанием его основных метрологических и технических характеристик.
СОП для ультразвукового контроля представляют собой контролируемые детали с моделями дефектов и могут быть изготовлены в депо. ЦТ МПС разослал на дороги формы паспортов с эскизами СОП, а также программы и методики аттестации зарегистрированных в отраслевом реестре МПС основных типов СОП для ультразвукового контроля деталей. В паспорте указываются регистрационный номер СОП, который включает коды детали и серии подвижного состава, порядковый номер и год изготовления.
Аттестацию СОП для ультразвукового контроля осуществляет метролог предприятия, имеющий право проведения линейных измерений. Свидетельство об аттестации СОП оформляется по форме, приведенной в инструкции по ультразвуковому контролю деталей локомотивов и МВПС конкретной серии, подписывается лицом, проводившим аттестацию СОП (метрологом), и главным инженером предприятия-изготовителя.
СОП для выявления способности магнитных индикаторов представляют собой пластину или брусок прямоугольного либо круглого сечения с поверхностными искусственными дефектами. А при вихретоковом контроле они имеют поверхностные искусственные дефекты заданной глубины. Расстояние между двумя соседними дефектами на поверхности СОП должно быть не менее 15 мм.
При контроле деталей из неферромагнитного материала настройка вихретокового дефектоскопа должна проводиться с помощью СОП, изготовленного из материала этой детали. При контроле внутренних углов, пазов и других деталей сложной формы СОП должны быть изготовлены из фрагмента (или материала) детали с сохранением формы и размеров зоны контроля. СОП для настройки вихретоковых дефектоскопов для контроля роликов и латунных сепараторов подшипников буксового узла представляют собой эти детали с искусственными дефектами.
МАГНИТНЫЕ ИНДИКАТОРЫ
До настоящего времени в депо применяли магнитные порошки типов ПЖВ5-71 и ПЖВ5-160 по ГОСТ 9489, предназначенные для нанесения на детали соответственно мокрым и сухим способами. При этом в качестве дисперсионной среды использовали технические масла и их смеси с дизельным топливом или керосином. Теперь появилась возможность использовать новые магнитные индикаторы обладающие высокой чувствительностью, которые выпускаются и поставляются потребителям в виде магнитных порошков для сухого способа нанесения или концентратов магнитных суспензий (KMC) — черных, цветных и люминесцентных.
KMC содержат мелкие магнитные частицы, суспензии на их основе обладают высокой чувствительностью и экономичны. Они предназначены для приготовления водных суспензий, поэтому кроме магнитных частиц содержат смачивающие, антикоагулирующие и антикоррозионные добавки.
Водные магнитные суспензии на основе KMC следует применять при контроле деталей, которые подвергаются машинной мойке. При этом наиболее загрязненные участки для обезжиривания следует протирать ветошью, смоченной в суспензии. Водные суспензии легко наносятся на детали с помощью бытовых распылителей, что невозмож но при использовании масляных на основе магнитных порошков с крупными частицами, например, ПЖВ5-71.
При контроле деталей с масляными загрязнениями, которые плохо поддаются очистке, следует использовать суспензии на основе смеси трансформаторного масла с дизельным топливом или керосином. Сухие магнитные порошки применяют при контроле деталей с необработанной поверхностью, когда магнитопорошковым методом выявляются грубые дефекты.
Магнитный порошок должен обеспечивать необходимый контраст с поверхностью детали поэтому при ее контроле с обработанной светлой поверхностью применяют черный магнитный порошок или KMC при контроле деталей с необработанной темной поверхностью — цветные или люминесцентные магнитные индикаторы.
Во ВНИИЖТе провели сравнительные испытания магнитных индикаторов отечественных и зарубежных фирм. К работе по НК рекомендованы магнитные индикаторы фирмы «Circle Systems Company Inc.», обладающие достаточно высокой чувствительностью, образующие ярко окрашенный индикаторный рисунок как на обработанной, так и на необработанной поверхностях контролируемых деталей. При этом для приготовления 1 л водной суспензии требуется от 4 до 12 г KMC, что существенно меньше расхода аналогичного KMC отечественного производства типа «Диагма» (от 20 до 40 г на 1 л воды). Объясняется это тем, что зарубежные магнитные индикаторы имеют меньший размер частиц и обладают более высокими светоколористическими свойствами.
НОРМАТИВНЫЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ
В связи с внедрением на железнодорожном транспорте средств и методик НК разработаны новые инструкции. Так, в ноябре 2000 г. введены в действие и направлены на сеть дорог инструкции по ультразвуковому контролю деталей на базе программируемого дефектоскопа УД2-102. Предусмотрено введение в энергонезависимую память дефектоскопа УД2-102 «Пеленг» банка данных, содержащего 96 типовых вариантов (основных режимов контроля), реализующих все необходимые методики и схемы. При вводе дефектоскопа в эксплуатацию необходимо выбрать типовые варианты, соответствующие номенклатуре контролируемых деталей, определить уровни браковочной чувствительности, зависящие от используемых пьезоэлектрических преобразователей (ПЭП), и занести созданные настройки в память дефектоскопа под конкретным номером.
Необходимо вызвать из памяти дефектоскопа нужную настройку и просканировать контролируемую деталь. На экране появляется текстовая подсказка с указанием наименования контролируемой детали, типа и зоны установки ПЭП, а также стандартного образца для определения уровня браковочной чувствительности. При появлении в зоне контроля эхо-сигнала с уровнем, превышающим браковочную чувствительность, срабатывает звуковая сигнализация, а в верхней части экрана отображаются координаты предполагаемого дефекта в миллиметрах и величина превышения браковочного уровня в децибелах
Программная версия 4.1, используемая для контроля деталей локомотивов, позволяет накапливать в памяти дефектоскопа до 100 протоколов контроля с дефектограммами в виде А-развертки, которые затем могут быть непосредственно перенесены в память ПЭВМ и далее распечатаны на принтере и сохранены в виде файлов. С марта 2001 г. на дороги поставляют дефектоскопы УД2-102 с программной версией 4.3.1, охватывающей более широкую номенклатуру деталей и содержащей до 120 типовых вариантов.
В связи с внедрением новых средств НК деталей магнитопорошковым и вихретоковым методами на места направлены документы, утвержденные ЦТ МПС. В депо должны быть разработаны технологические карты НК деталей Кстати в декабре 2002 г. заканчивается срок действия следующих инструкций:
по ультразвуковому контролю осей поддерживающих колесных пар дизель-поездов Д, Д1 на локомотиворемонт-ных заводах и в депо, № 263ЦТтеп, 1975 г.;
по ультразвуковой дефектоскопии сверленных осей колесных пар тепловозов ТЭП60, ТЭП70 и ТЭП75 при ремонте на заводах и в депо без расформирования колесных пар, № ЦТтеп-67-82, 1982 г.;
по ультразвуковой дефектоскопии сверленных осей колесных пар электровозов ЧС6, ЧС200 на заводах в депо и в колесных мастерских, 1984 г
КВАЛИФИКАЦИЯ ПЕРСОНАЛА
Важнейшим фактором, влияющим на эффективность системы НК, является уровень квалификации дефектоскопистов. На Северной, Восточно-Сибирской, Свердловской и Западно-Сибирской дорогах созданы учебные центры для профессиональной подготовки дефектоскопистов. Заканчивается подготовка к аккредитации учебных центров на Московской, Октябрьской, Северной, Горьковской, Забайкальской и Северо-Кавказской дорогах.
Разработаны учебные планы и программы для профессиональной подготовки дефектоскопистов по основным методам НК узлов и деталей в соответствии с требованиями Единого тарифно-квалификационного справочника рабочих профессий (ЕТКС).
Сегодня в депо дефектоскописты IV и V разрядов составляют 77,9 % от общего числа, VI разряда — лишь 9,8 %. Ультразвуковой контроль деталей колесно-редукторного узла должны проводить дефектоскописты, имеющие V или VI разряды. Для работы с автоматизированными дефектоскопами типа УД2-102 со встроенным программным обеспечением и компьютеризированным документированием результатов контроля требуются дефектоскописты VI разряда со среднетехническим образованием.
Число дефектоскопистов II, III и IV разрядов, осуществляющих ультразвуковой контроль деталей колесных пар, составляет 42,6 % от общего числа (Северо-Кавказская, Юго-Восточная, Свердловская, Южно-Уральская, Красноярская, Восточно-Сибирская и Забайкальская дороги). Зачастую они направляются в учебные центры и технические школы, не связанные с железнодорожной тематикой. Так, на Забайкальской дороге дефектоскописты, в основном, проходят обучение в депо, где отсутствуют современные средства и технологии контроля. А руководители депо Горьковской, Куйбышевской, Свердловской и Красноярской дорог самоустранились от повышения квалификации дефектоскопистов, нарушают сроки периодичности учебы.
Подготовка специалистов в дорожных технических школах проводится по упрощенной схеме, отсутствует необходимая учебно-лабораторная база, оснащенная профильной нормативной документацией, современными дефектоскопами, образцами деталей с характерными дефектами. Проверками установлено, что в период отсутствия дефектоскописта не проводится НК деталей. В этом случае должен быть работник (техник по замерам, бригадир или слесарь), прошедший соответствующую подготовку.
В настоящее время сертификация дефектоскопистов на 1 -й и 2-й уровни добровольная. Лица ответственные за НК, и дефектоскописты могут пройти сертификацию на 2-й уровень квалификации по магнитному и ультразвуковому методам НК в аттестационных центрах «Путь» (г. Санкт-Петербург), «СертмНК» (г. Москва), «Физприбор» (г. Екатеринбург), при СГУПС (г. Новосибирск) и др.
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
Учитывая важность проведения НК узлов и деталей локомотивов и МВПС для обеспечения безопасности движения поездов, необходимо в каждом депо принять меры по устранению недостатков. По результатам проверки специалисты и руководители обязаны составить акт, содержащий сведения о наличии инструкций по НК и технологических карт, о техническом состоянии средств НК, СОП для настройки дефектоскопов, объеме выполняемых работ (месячная программа ремонта локомотивов, перечень контролируемых деталей), уровне квалификации дефектоскопистов, правильности оформления журналов с результатами контроля, выводы о замеченных недостатках и рекомендации по их устранению.
Кандидаты технических наук В.А. ИЛЬИН, Г. Г. ГАЗИЗОВА, инженеры В.Ф. КОРНЕТОВ, Н.Е. МАРКИНА, г. Москва
