Admin

Вихретоковый контроль поверхности боковых граней рельсов

ЛЕБЕДЕВ С.П., АО «ЕВРАЗ НТМК», Управление технического контроля, заместитель руководителя службы дефектоскопии, СЛОВЦОВА Е.М., АО «ЕВРАЗ НТМК», Управление технического контроля, руководитель службы дефектоскопии, САВИЧЕВ С.В., АО «ЕВРАЗ НТМК»,
Управление технического контроля, ведущий инженер-технолог службы дефектоскопии

Дефектоскопия играет ключевую роль в обеспечении высокого качества продукции. С помощью неразрушающего контроля обнаруживают дефекты, которые не выявляются визуальным осмотром и могут привести к непредвиденным сбоям, авариям, катастрофам. Обнаруженные дефекты подвергаются металлографическому исследованию для определения причин их возникновения, что позволяет скорректировать (усовершенствовать) технологию производства.


Особое внимание уделяется неразрушающему контролю рельсов — важному элементу пути. Необходимость выявления в рельсах при их изготовлении как внутренних дефектов методами ультразвукового контроля, так и поверхностных дефектов вихретоковым методом, обеспечивает безопасное и надежное движение поездов. В целях улучшения контроля качества в АО «ЕВРАЗ НТМК» более 10 лет назад было решено автоматизировать неразрушающий контроль рельсов при их изготовлении.
Автоматизированная линия неразрушающего контроля рельсов (ЛНКР), изготовленных по ГОСТ Р 51685, эксплуатируется в АО «ЕВРАЗ НТМК» с 2013 г. Она смонтирована в рельсобалочном цехе и включает в себя три установки не-разрушаюшего контроля (НК):
установка вихретокового контроля (ВТК) качества поверхности рельсов — для выявления дефектов поверхности головки и основания подошвы;
ультразвуковая установка — для выявления дефектов макроструктуры и несплошностей в области головки, шейки и средней части подошвы импульсным эхо-методом с иммерсионным акустическим контактом;
ультразвуковая бесконтактная магнитоакустическая установка — для выявления несплошностей и дефектов макроструктуры в области головки и шейки зеркально-теневым методом.
Полный цикл контроля рельса на ЛНКР также включает в себя:

• прохождение ворот безопасности — для определения возможности безопасной задачи рельса в Л НКР в целях проведения неразрушающего контроля;
• очистку поверхности от окалины — для механического удаления отслаивающейся окалины с поверхности рельса чистящими щетками;
• цифровой визуальный контроль (DVS) — для автоматического фотографирования поверхности рельса в зонах предполагаемого дефекта по результатам ВТК;
• маркировку с помощью автоматических краскоот-метчиков, подтверждающую прохождение рельсом контроля на ЛНКР.

Почти за 10 лет эксплуатации некоторые станции ЛНКР модернизировали. В 2016 г. реконструкции подверглась ультразвуковая установка с иммерсионным акустическим контактом.

В 2021 г. практически полностью заменили установку ВТК рельсов из-за недостатков, приводящих к снижению отношения сигнал—шум и значительному увеличению перебраковки. Несмотря на предпринятые специалистами АО «ЕВРАЗ НТМК» меры, которые заключались в дополнительной стабилизации рельса и понижении скорости входа рельса в станцию, оставшееся количество индикаций на бездефектных участках составляло от 5 до 20 на один рельс длиной 25 м.
В настоящее время установка ВТК, смонтированная взамен старой, внесена в Госреестр СИ, прошла поверку, заводские и функциональные испытания. В 2021 г. Она запущена в промышленную эксплуатацию. В результате уровень перебраковки составляет менее 5 %; 100-процентное выявление недопустимых дефектов по всей длине рельса, за исключением неконтролируемых зон — не более 200 мм переднего и 70 мм заднего концов рельса.
В соответствии с ГОСТ Р 51685 ВТК подвергается поверхность катания головки в зоне ±24 мм от вертикальной оси рельса и нижняя (опорная) поверхность подошвы рельсов, за исключением неконтролируемых зон, длина которых не превышает 5 мм плоской части подошвы с каждой стороны.

Контроль головки рельса обеспечивается 10 вихретоковыми преобразователями (ВТП) Т1-Т10 диаметром 10 мм, расположенными в три ряда для охвата всей зоны контроля. Контроль подошвы рельса осуществляется 30 ВТП В1-В30, также расположенными в три ряда (рис. 1).
Механизмы подвода сканеров к рельсу обеспечивают постоянный зазор между ВТП и поверхностью рельса. Установка ВТК выявляет продольные и поперечные модели поверхностных дефектов размером 1,0x20,0x0,5 мм (глубина, длина, ширина).

Инновацией установки ВТК стало внедрение в 2022 г. модуля ВТК поверхности боковых граней головки рельса (рис. 2), хотя данный контроль не регламентирован ГОСТ Р 51685. Этот модуль позволяет исключить пропуск дефектов в зонах боковых граней.
Контроль боковых граней головки обеспечивается 16 ВТП: LSI—LS8 слева и RSI—RS8 справа (см. рис. 1). Постоянный зазор между ВТП и поверхностью боковых граней достигается за счет уникальной конструкции модуля (рис. 3). При заходе рельса в модуль головка рельса нажимает на ролик, механически связанный с боковыми сканерами головки, которые прижимаются к боковым граням до выхода рельса из модуля.

Для настройки и проверки чувствительности изготовили настроечный образец с искусственными дефектами, выполненными в виде поперечных и продольных пропилов на боковых гранях головки рельса.
Модернизировали также систему краскоотметки. Отметки разделили по зонам контроля. Дополнительно установили три краскоотметчика. По результатам ВТК на рельс наносятся отметки дефектности в месте обнаружения дефекта с отклонением по длине не более 100 мм. Отметка ОД1 наносится на поверхность катания головки при срабатывании ВТП сканера головки, ОД2 — на перо подошвы при срабатывании ВТП сканера подошвы, ОДЗ и ОД4 — соответственно на левую и правую боковые грани головки при срабатывании ВТП сканера модуля контроля боковых граней головки. Отметка ФК (факт контроля) наносится на заднем конце на шейке рельса (рис. 4).
Ввод в эксплуатацию установки ВТК рельсов затянулся почти на два года в связи с пандемией. Однако в итоге в составе ЛНКР рельсобалочного цеха АО «ЕВРАЗ НТМК» появилась уникальная установка контроля поверхности рельсов, включая поверхность боковых граней головки, с высокой производительностью и низким уровнем перебраковки.
АО «ЕВРАЗ НТМК» — одно из крупнейших предприятий по выпуску металлопроката железнодорожного назначения. Контроль качества выпускаемой продукции (рельсы, колеса, бандажи, центры колесные, профили для вагоностроения, профили для пути), в том числе с применением неразрушающего контроля, является одним из приоритетных направлений.


С постепенным увеличением объемов производства металлопроката железнодорожного назначения неразрушающий контроль продукции автоматизировали. В колесобандажном цехе действуют автоматизированные линии неразрушающего контроля железнодорожных колес, центров и бандажей, в рельсобалочном цехе — ЛНКР.
Совершенствование контроля выпускаемой продукции АО «ЕВРАЗ НТМК» имеет важное значение: в соответствии с самыми современными разработками в области дефектоскопии постоянно улучшаются технологии производства, модернизируются системы контроля качества.

Список источников

1. ГОСТ Р 51685-2013. Рельсы железнодорожные. Общие технические условия. Введ. 01.07.2014. Изм. 24.02.2016 М.: Стандартинформ, 2014.
2. ТИ 102—П.С—316-2022. Вихретоковый контроль качества рельсов.

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК