Транспортная газета Евразия Вести

Разделы:

 Свежий номер
 Подшивка
 Материалы
 Новости
 О газете
 Редакция
 Подписка

 Консалтинг
 Лицензирование
 Сертификация
 Юридические
 услуги

 Партнеры
 Ресурсы сети
 Реклама на сайте

Поиск:


 

НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ


Версия для печати
Обсудить в форуме

Волны приносят веру в надежность пути

Огромная протяженность железных дорог России, проложенных в разных широтах и часовых поясах, – это не только огромное благо, но и огромная тяжесть ответственности и труда множества людей по содержанию этой сети дорог в рабочем и безопасном для движения состоянии. Увеличение скорости движения, веса поездов в значительной степени увеличивают нагрузку на железнодорожное полотно, требуют от специалистов-железнодорожников постоянного контроля за состоянием рельсового пути. На помощь им приходят новые технологии, позволяющие с наибольшей точностью определить имеющийся дефект и принять незамедлительные меры к его устранению. Компания «Акустические Контрольные Системы» является разработчиком и производителем аппаратуры для контроля изделий из металлов, керамики, композитов, искусственного и природного камня. О том, как решаются сегодня проблемы, связанные с проверкой состояния рельсового пути, мы попросили рассказать Генерального директора ООО «АКС» доктора технических наук Андрея Анатольевича Самокрутова.

Специалисты ДЦД МЖД знакомятся с прибором АКР1224 (фото И. Максимова)
А.К. Гурвич (справа), А.А. Самокрутов и И.П. Максимова (фото И. Максимова)
Для решения этой проблемы созданы и широко используются мобильные, механизированные и ручные средства дефектоскопии, в первую очередь ультразвуковые (УЗ). Однако при контроле рельсового пути имеется ряд дефектоскопических задач, решение которых либо невозможно, либо весьма трудоемко при использовании существующих средств и методик. Это контроль при отрицательных температурах, вторичный контроль участков, сомнительных по показаниям мобильных средств дефектоскопии, контроль рельсов в покилометровом запасе без перекантовки и очистки, контроль стрелочных переводов, периодический контроль на участках с высокой интенсивностью движения.

Решение этих задач возможно с использованием ультразвукового низкочастотного волноводного метода контроля.

Этот метод основан на эффекте распространения низкочастотных (20– 100 кГц) акустических колебаний вдоль рельса на большие расстояния (до 50 метров). Если импульс ультразвуковых волн, распространяясь от точки возбуждения вдоль рельса, встречает на своем пути внутреннюю трещину, полость, расслоение или другое нарушение сплошности металла, то часть энергии волн отражается в обратном направлении и регистрируется приемным преобразователем. По времени задержки определяют расстояние вдоль рельса от места установки преобразователя до дефектной области, а по амплитуде сигнала судят о размере дефекта.

Важной особенностью волноводного распространения ультразвука является то, что интенсивность отраженной ультразвуковой волны определяется соотношением размеров дефекта с поперечными размерами волновода. Поэтому в волноводах обеспечивается обнаружение дефектов, размеры которых во много раз меньше длин волн ультразвука.

Особенностью рельса как объекта контроля УЗ волноводным методом является то, что головка, шейка и подошва рельса акустически слабо связаны между собой. Поэтому эти три элемента рельса контролируются независимо.

Практическое применение волноводного эхо-метода для контроля рельсов началось в первой половине 80-х годов прошлого века. Тогда в НИИ Мостов ЛИИЖТ (ныне ПГУПС, г. Санкт-Петербург) под руководством и непосредственном участии доктора технических наук, профессора А.К. Гурвича были разработаны приборы «Поиск-4» и позже «УДС1-22». Для излучения и приема ультразвуковых импульсов в этих приборах использовался раздельно-совмещенный наклонный пьезопреобразователь с рабочей частотой 100 кГц. В процессе контроля преобразователь устанавливали на боковую поверхность головки рельса, на шейку или на каждое из перьев подошвы и по цифровому индикатору определяли расстояние до ближайшего дефекта в соответствующей части рельса. В качестве контактной смазки применяли солидол или тавот. В 1987–1988 годах была выпущена партия этих приборов. Однако по ряду причин данный прибор не получил широкого распространения.

В настоящее время повышение требований к безопасности движения вызвало новую волну интереса к УЗ-низкочастотному методу контроля рельсов. В 2003 году по инициативе А.К. Гурвича в компании «Акустические Контрольные Системы (ООО «АКС») были выполнены исследования по развитию этого направления. Научный потенциал компании, опыт исследований в областях физики ультразвука, создания УЗ-низкочастотных преобразователей и антенных решеток на их основе, радиотехнических методов обработки сигналов и при использования прогрессивных технологических решений позволили разработать новый дефектоскоп со значительно лучшими, чем у прототипа, техническими характеристиками. Прибору был присвоен индекс АКР1224.

Одно из главных достоинств нового прибора – сухой акустический контакт благодаря применению преобразователей с сухим точечным контактом (СТК). Это решение устранило необходимость использования контактной жидкости, что автоматически позволяет работать в условиях низких температур и не зачищать поверхность при контроле.

Дефектоскоп АКР1224 состоит из электронного блока и антенного устройства, построенного с использованием 12 преобразователей с СТК. В процессе контроля оператор устанавливает антенное устройство на рельс в выбранном месте, а на экране электронного блока наблюдает принятые сигналы. Время измерения в одном положении составляет несколько секунд. От антенного устройства уходят ультразвуковые волны в нужном оператору направлении и, возвращаясь, приносят информацию о любых нарушениях металла рельса, об их размерах и дальности расположения. Нужная направленность достигается за счет электронной фазировки сигналов, получаемых от каждого из 12-ти преобразователей, входящих в состав антенного устройства.

На экране прибора эхо-сигналы от возможных дефектов рельса отображаются в привычном любому дефектоскописту виде. Дополнительно отображаются результаты измерения дальности дефектов и амплитуда эхо-сигналов. Максимальная дальность, на которую рассчитан прибор, – 30 метров. При необходимости ее можно увеличить. Наименьший обнаруживаемый дефект приблизительно соответствует уменьшению на 5% площади поперечного сечения головки, шейки или подошвы рельса.

Перед выходом на контроль следует только откалибровать прибор на опорный уровень сигнала на лабораторном образце рельса и установить требуемую чувствительность к дефектам. А в поле никаких подготовительных работ вести не нужно: только устанавливать антенное устройство на рельс, наблюдать эхо-сигналы и, если нужно, записывать их в память прибора. Для прижима и удержания антенного устройства на рельсе используются магнитные фиксаторы. Смазывать рельс солидолом не требуется. Поэтому в морозную погоду вполне можно работать, причем контроль может вести один человек.

Где же АКР1224 следует использовать? В первую очередь – при уточнении мест расположения дефектов в рельсах после контроля пути мобильными средствами. АКР1224 позволяет это сделать с ошибкой меньше 10 см. Найденный дефект можно приблизительно оценить по величине и характеру нарушения сплошности металла. Трещины в сварных стыках и низкое качество сварки также можно обнаружить.

На железнодорожных переездах с помощью АКР1224 можно провести контроль рельсов без остановки движения автотранспорта, поскольку дефекты обнаруживаются дистанционно. И в других случаях, где доступ к любому месту рельса невозможен или затруднен, например, на стрелочных переводах или в «кривых» участках пути АКР1224 также будет полезен.

Рельсы покилометрового запаса не нужно разбирать, переворачивать и очищать от грязи для проверки на дефектность. В старогодных рельсах перед сваркой их в плеть с помощью АКР1224 можно найти трещины в головке и забраковать дефектные образцы.

Еще одно применение АКР1224 – это поиск «северных» дефектов в головке рельса, названных так по причине их возникновения в рельсах, проложенных преимущественно в северных широтах. По сути – это два дефекта: расслоение, параллельное поверхности катания, и расположенная под ним поперечная трещина в головке. Опасность заключается в том, что поперечная трещина не обнаруживается классическими высокочастотными дефектоскопами, поскольку экранируется менее опасным поверхностным дефектом, и, вырастая до критических размеров, приводит к излому рельса. Для волноводного дефектоскопа обнаружение подобного типа дефектов не составляет проблемы. Кроме того, как показали экспериментальные проверки, АКР1224 уверенно обнаруживает в головке рельса и отдельные протяженные дефекты, параллельные поверхности катания.

Сегодня АКР1224 «выходит» на дороги страны. Уже созданы и совершенствуются методики работы с ним в разных ситуациях, отрабатывается технология контроля и оцениваются реальные возможности применения прибора. В этой важной работе задействованы усилия специалистов ПГУПС, представителей Московской, Октябрьской, Северной и ряда других железных дорог России.

Но разработчиков прибора продолжают волновать не только достигнутые параметры прибора и метода, но и до сих пор до конца не исследованные возможности и связанные с ними практические задачи дефектоскопии рельсов.

Одна из них – это поиск коррозии и усталостных трещин подошвы. Эти дефекты другими средствами очень трудно обнаружить. В то время как они, даже в начальной стадии развития, иногда приводят к изломам рельсов с тяжелыми последствиями. Созданный дефектоскоп потенциально способен решить эту задачу: ультразвуковые волны реагируют на все нарушения структуры металла подошвы.

Другое направление совершенствования прибора – совмещение в одном корпусе низкочастотного и высокочастотного УЗ-дефектоскопов. Это поможет не только обнаружить, но и классифицировать дефект одним прибором, что существенно упростит работу дефектоскопистов.

Специалисты компании «Акустические Контрольные Системы» постоянно работают над совершенствованием своих изделий и надеются, что их старания совместно с усилиями специалистов ОАО «РЖД» помогут сделать российские железные дороги еще более надежными и безопасными.

© Евразия Вести IV 2005







IV 2005

Евразия Вести IV 2005

Ространснадзор – стратегия стабильности и безопасности на транспорте

Тарифная политика - взгляд в будущее

Законодательное обеспечение развития отрасли

Повышение эффективности применения средств в дефектоскопии рельсов

Перспективы вторичного неразрушающего контроля

Заводская инспекция – вчера, сегодня…

АО «Электровозостроитель» приглашает к сотрудничеству

Они везли победу на запад!

Охрана труда в период реформирования

Человек и безопасность движения

Световозвращающая спецодежда: правильный выбор

Обучение – гарантия безопасности

Freight Russia 2005

Челябинские бульдозеры для восстановительных поездов

ОАО «Российские железные дороги» - сложная техногенная система

Демонтаж металлических мостовых пролетов методом направленной энергии взрыва

Европейский стандарт «Трансмаша»

Ведомственная охрана: надежность в развитии

PDF-формат



 

Copyright © 2003-2016 "Евразия Вести"
Разработка: интернет-студия "ОРИЕНС"

Евразия Вести