Методология автоматизированного УЗК сварных стыков рельсов.. - Неразрушающий контроль | Форум Дефектоскопист
Неразрушающий контроль | Форум Дефектоскопист Territoriya_NDT
Вернуться   Неразрушающий контроль | Форум Дефектоскопист > Форум Дефектоскопист > Статьи о дефектоскопии


Старый 17.12.2012, 16:54   #1
admin
Администратор
 
Аватар для admin
 
Регистрация: 16.04.2012
Сообщений: 1,964
Благодарил(а): 53 раз(а)
Поблагодарили: 195 раз(а)
Записей в дневнике: 3
Репутация: 152
По умолчанию Методология автоматизированного УЗК сварных стыков рельсов..

Методология автоматизированного УЗК сварных стыков рельсов в пути

Об авторе

Марков Анатолий Аркадиевич
Директор НТЦ систем НК ОАО «Радиоавионика», Санкт- Петербург, д. т. н, III уровень по акустическому виду НК.


При УЗК сварных швов листов ортотропных плит на строительстве моста «Тханг-Лонг» в г. Ханое (Вьетнам) впервые был внедрен продольно-поперечный способ сканирования сварных швов, предложенный проф. А. К. Гурвичем. Первоначально соблюдение параметров сканирования и механическое перемещение ПЭП осуществлялись с помощью устройства, реализованного на базе известной газорезательной машины «Микрон». Оператор мог находиться на краю листа и наблюдать за экраном дефектоскопа и процессом перемещения ПЭП, а все операции по сканированию, соблюдению параметров сканирования (переменные шаги по мере удаления ПЭП от оси шва) и даже отметка дефектного участка шва были автоматизированы и механизированы.
Казалось бы, операторы, которым до этого приходилось вручную сканировать десятки и сотни метров шва за смену под палящим солнцем, с энтузиазмом должны были внедрять эту установку. Однако при любом удобном случае, по разным причинам они переходили на ручной контроль, оставляя установку в бездействии. Причин, по которым тормозилось внедрение установки, оказалось несколько: большой объем подготовительных работ (прокладка громоздкой направляющей, раскатка кабелей и т. п.); недостаточно высокая производительность (суммарное время контроля сварного шва снижалось незначительно - не более чем в два раза); дополнительные проблемы с техническим обслуживанием установки.
И только после разработки легкого и компактного устройства сканирования РУППС операторы полностью перешли на механизированный контроль, который оправдал их ожидания: производительность контроля возросла до 5 раз, при этом устройство практически не требовало дополнительных подготовительных операций. Кроме того, за счет оптимального прижатия ПЭП их износ (а значит, и расход ПЭП) уменьшился до 10 раз.
Этот пример еще раз убедил автора в том, что процессу внедрения механизации и автоматизации любой технологической операции должен предшествовать тщательный анализ всех сопутствующих про-цедур, планируемых расходов и ожидаемых преимуществ внедряемой системы.
Вопросы автоматизации УЗК, теперь уже сварных стыков рельсов, встали весьма остро при массовом внедрении бесстыкового пути на российских железных дорогах. За последние годы протяженность бесстыкового пути ежегодно увеличивается на 3000 - 3200 км. К 2010 г. количество сварных стыков рельсов, уложенных в путь, возрастет более чем в два раза и составит 5,2 млн стыков.
В настоящее время УЗК электроконтактных сварных стыков производится портативными ручными дефектоскопами с применением ПЭП с углом ввода ?= 50°. При этом сканирование стыка выполняется вручную по всему периметру рельса в зоне сварки с двух сторон стыка с шагом сканирования 3 мм. Такая процедура является весьма трудоемкой, следствием чего является низкая производительность контроля (до 40 стыков в смену) и заметное влияние субъективного фактора на результаты контроля.
В действующей технологии контроля сварных стыков портативными дефектоскопами не предусмотрена регистрация результатов контроля на протяжении всего процесса сканирования, как это сделано в съемных рельсовых дефектоскопах, вследствие чего невозможно оценить качество работы оператора в процессе контроля стыка. А внедрение регистрации сигналов контроля при сканировании только с одной поверхности катания при повышенной чувствительности контроля в соответствии с «Временными указаниями...», утвержденными ОАО «РЖД» в декабре 2005 г., является временной мерой, направленной, в основном, на повышение технологической дисциплины операторов. Эту процедуру можно реализовать только на дефектоскопах нового поколения с возможностью регистрации сигналов на развертке типа В.
Эти обстоятельства, а также то, что до 20 % изломов рельсов на железных дорогах ОАО «РЖД» в последнее время происходят из-за дефектов в сварных стыках, определили актуальность вопроса о замене ручного контроля автоматизированным. При замене действующей технологии необходимо предусмотреть обязательное получение объективного документа контроля всего сечения сварного стыка и существенное (не менее чем в 5 раз) повышение производительности контроля. Целесообразно также устранить некоторые ограничения в выявлении дефектов, в частности, отсутствие в действующей технологии гарантии обнаружения поперечных дефектов в головке рельса «...в зоне глубиной до 15 мм под поверхностью катания головки».
Решению поставленной задачи традиционными способами мешает значительная загрязненность поверхностей шейки и перьев подошвы рельсов, лежащих в пути, что практически вряд ли позволит обеспечивать стабильный акустический контакт при сканировании всего периметра рельса в околошовной зоне путем перемещения ПЭП механизированным способом. Усложняют процесс сканирования и конструктивные элементы крепления рельсовой колеи к полотну пути.
В связи с тем, что контроль сварных стыков проводят обычно без закрытия движения поездов по участку, требуется предусмотреть возможность быстрого съема установки с рельсового пути. Весьма важными факторами являются также обеспечение точного позиционирования ПЭП относительно сечения сварного стыка и однозначная привязка проконтролированного стыка к путейской координате. При этом обслуживание системы не должно требовать высокой квалификации персонала.
Поэтому при разработке новой установки было принято решение исключить перемещение ПЭП в околошовной зоне по поверхностям рельса, а озвучивание всего сечения сварного стыка осуществлять с помощью множества преобразователей, прижимаемых к поверхностям рельса на расчетных расстояниях от искомого сечения. Для гарантированного обнаружения различно ориентированных дефектов в сечении сварного стыка предусмотреть использование эхо, зеркального (тандем) и дельта методов УЗК и сочетание этих методов.
Известно, что ряд дефектов обнаруживается весьма уверенно при озвучивании его плоскости под заданным углом с одной стороны, и практически не формируются эхо- или зеркально отраженные сигналы при озвучивании с другой. В связи с этим должна быть предусмотрена возможность озвучивания сечения сварного стыка с двух сторон. При этом весьма важно, чтобы эта процедура могла осуществляться без разворота преобразователей и самой установки.
Расчеты, выполненные по программе «ЛДИ-ЗО», позволили определить необходимое количество преобразователей и параметры зон временной селекции для каждого (или пары) ПЭП. Дальнейшие экс-периментальные исследования на моделях и реальных дефектах позволили определить требуемые чувствительности дефектоскопических каналов. Причем было учтено, что ряд преобразователей, последовательно реализуя эхо- и зеркальный методы контроля, должны функционировать не только в разных режимах (излучение, прием или излучение + прием), но и обеспечивать отличающиеся чувствительности контроля в разных временных зонах.
Базируясь на результатах исследований, сотрудники ОАО «Радиоавионика» разработали и изготовили многоканальный дефектоскоп для контроля сварных стыков рельсов МИГ-УКС. Искательная система МИГ-УКС включает в себя 86 ультразвуковых ПЭП, размещенных в пяти блоках резонаторов (БР). Один из блоков располагается на поверхности катания головки рельса (БР1), два - на боковых поверхностях головки (БР2 и БРЗ) и два - на верхних поверхностях перьев подошвы (БР4 и БР5). Конструктивно дефектоскоп представляет собой однониточную тележку (рис. 1).
Рис. 1. Общий вид многоканального дефектоскопа МИГ-УКС


При движении тележки по рельсам от одного стыка к другому блоки резонаторов находятся в подвешенном состоянии, что практически исключает их механический износ (стирание). Дефектоскоп обеспечивает проверку стыка за две установки искательной системы на рельс. При этом производится озвучивание стыка сначала с одной стороны, а затем - с другой. Технология контроля не требует от оператора снятия или разворота дефектоскопной тележки в процессе контроля.
Требования к подготовке околошовных поверхностей рельса перед установкой блоков преобразователей не отличаются от требований, предусмотренных действующей технологией, и заключается в очистке поверхностей рельса и покрытии их минеральным маслом. Более прогрессивным является применение «сухого» контакта путем использования в качестве промежуточного слоя между ПЭП и поверхностью рельса материала на основе гидрофильных полимеров.
Для однозначной привязки координат контролируемого стыка к рельсовому пути кроме номера стыка, вводимого оператором с клавиатуры дефектоскопа, в память дефектоскопа автоматически заносится GPS координата рельсового стыка. Для точного позиционирования тележки относительно центра сварного стыка она оснащена лазерными указателями. Оператор совмещает луч лазерного указателя с центром стыка и производит установку блоков резонаторов БP1, БP2 и БP3 на головку рельса. Установка всех трех блоков резонаторов производится путем нажатия и отпускания педали тележки. Для установки блоков резонаторов на подошву рельса на тележке предусмотрены специальные ручки.
Весь процесс позиционирования и установки искательной системы на сварной стык может быть выполнен за 20 с. От оператора требуется всего лишь несколько раз нажать на кнопки дефектоскопа. Дефектоскоп в автоматическом режиме осуществляет проверку акустического контакта каждого БP с поверхностью рельса и затем озвучивание сечения сварного стыка всеми каналами, реализуя эхо-, зеркальный и дельта-методы контроля. При этом практически каждый участок сечения рельса проверяется с двух сторон несколькими каналами одновременно, что, во-первых, повышает вероятность обнаружения дефекта, и, во-вторых, позволяет оператору принять более обоснованное решение о качестве стыка. Если имеется нарушение акустического контакта, то на экран дефектоскопа выдается предупреждение и оператору предлагается устранить причину плохого контакта.
Индикация результатов контроля производится на мнемоническом изображении сечения рельса. Если при контроле стыка были приняты сигналы, указывающие на возможные дефекты, область сечения рельса, в которой предполагается наличие дефекта, а также блок резонаторов, которым данный дефект обнаружен, отобразится красным цветом (рис. 2). Pешение о наличии дефекта принимает оператор.

Рис. 2. Экран дефектоскопа в процессе контроля сварного стыка


Схема прозвучивания стыка разработана таким образом, что делает возможным обнаружение дефектов различной формы и ориентации.
Процесс и результаты контроля каждого стыка сохраняются в памяти дефектоскопа в виде протоколов, которые передаются на персональный компьютер. Процесс передачи на компьютер не требует подключения к нему дополнительных коммутационных блоков.
Программа отображения протоколов дефектоскопа МИГ-УКС, прилагаемая к дефектоскопу, позволяет просматривать и распечатывать данные, содержащиеся в протоколах: подробную дефектоскопическую информацию по всем каналам, наличие акустического контакта под блоками резонаторов в момент контроля, а также заключение оператора о дефектности каждого стыка с указанием кодов дефектов.
Пользовательский интерфейс дефектоскопа МИГ-УКС построен таким образом, что от оператора не требуется каких-либо специальных знаний в компьютерной области, что позволяет ему полностью сконцентрироваться на профессиональных задачах. Помимо этого в протоколах сохраняется информация о техническом состоянии дефектоскопа, полученная на стадии самотестирования прибора, настройки прибора (положение аттенюатора, значение ВРЧ и зон временной селекции по каждому каналу и т. п.). Эта информация позволяет оценить техническое состояние прибора в момент контроля даже через значительный промежуток времени после его проведения, а также выявить возможные сбои в его работе.

Таблица. Характеристики сигналов от моделей дефектов при обнаружении их дефектоскопом МИГ-УКС


В таблице в качестве примера приведены некоторые результаты выявления моделей дефектов в специальном образце рельса дефектоскопом МИГ-УКС. Видно, что модели А1 и Г2, весьма сложно обнаруживающиеся и при ручном контроле, уверенно выявляются новым дефектоскопом, иногда одновременно несколькими каналами (методами). Результаты проверки дефектоскопа на реальных дефектах сварки также положительные (рис. 3).

Рис. 3. Реальные дефекты в сварных стыках рельсов, подтвержденные дефектоскопом МИГ-УКС


Применение дефектоскопа МИГ-УКС повысит производительность контроля в 5 - 7 раз при одновременном повышении качества проверки за счет исключения субъективного «человеческого» фактора. На сетевом совещании начальников Служб пути и Центров диагностики, проходившем в июле текущего года в г. Старый Оскол (Юго-Восточная ж. д.), идеология и функциональные возможности нового прибора получила полную поддержку представителей дорог и руководства ОАО «РЖД».
Безусловно, внедрение многоканального дефектоскопа МИГ-УКС для контроля сварных стыков рельсов позволит в будущем перейти на качественно новую технологию проверки стыков в пути с повышенной производительностью контроля. Однако отработка технологии контроля, существенно отличающейся от действующей, разработка соответствующих нормативных документов, доводка конструкции дефектоскопа до уровня, приемлемого для широкого внедрения, требует немалых временных затрат и усилий широкого круга специалистов.
admin вне форума   Ответить с цитированием
Старый 17.12.2012, 16:57   #2
admin
Администратор
 
Аватар для admin
 
Регистрация: 16.04.2012
Сообщений: 1,964
Благодарил(а): 53 раз(а)
Поблагодарили: 195 раз(а)
Записей в дневнике: 3
Репутация: 152
По умолчанию Re: Методология автоматизированного УЗК сварных стыков рельс

Марков А. А. Методология автоматизированного УЗК сварных стыков рельсов в пути. − В мире НК. − Сентябрь 2006 г. − № 3 (33). − С. 71-73. Статья любезно предоставлена редакцией журнала «Мир НК» (http://www.ndtworld.com).
admin вне форума   Ответить с цитированием
Старый 17.12.2012, 18:23   #3
Kaktus_SPb
Мастер Дефектоскопии
 
Аватар для Kaktus_SPb
 
Регистрация: 22.08.2012
Адрес: Санкт - Петербург, ПГУПС - ЛИИЖТ
Сообщений: 1,998
Благодарил(а): 332 раз(а)
Поблагодарили: 358 раз(а)
Репутация: 361
По умолчанию Re: Методология автоматизированного УЗК сварных стыков рельс

Интересно, а что авторы статьи скажут в конце 2012 года про опыт эксплуатации данных приборов?
Изображения
Тип файла: jpg сварка_2012.jpg (132.1 Кб, 77 просмотров)
Kaktus_SPb вне форума   Ответить с цитированием
Старый 19.12.2012, 17:05   #4
Фёдоров
Свой
 
Регистрация: 12.12.2012
Адрес: Хабаровск
Сообщений: 141
Благодарил(а): 0 раз(а)
Поблагодарили: 10 раз(а)
Репутация: 10
По умолчанию Re: Методология автоматизированного УЗК сварных стыков рельс

А что?
Рельс-6 ещё не списан?
Их начали списывать ещё когда я бросал РЖД в 2002м...
__________________
Все орфографические и синтаксические ошибки являются собственностью автора и перепечатки не подлежат!
Фёдоров вне форума   Ответить с цитированием
Старый 19.12.2012, 17:43   #5
Kaktus_SPb
Мастер Дефектоскопии
 
Аватар для Kaktus_SPb
 
Регистрация: 22.08.2012
Адрес: Санкт - Петербург, ПГУПС - ЛИИЖТ
Сообщений: 1,998
Благодарил(а): 332 раз(а)
Поблагодарили: 358 раз(а)
Репутация: 361
По умолчанию Re: Методология автоматизированного УЗК сварных стыков рельс

Цитата:
Сообщение от Фёдоров
А что?
Рельс-6 ещё не списан?
Их начали списывать ещё когда я бросал РЖД в 2002м...
За Уралом их много, просто не все в официальной статистике указаны... 8-))))
Kaktus_SPb вне форума   Ответить с цитированием
Старый 21.12.2012, 22:44   #6
rimvidas
Свой
 
Аватар для rimvidas
 
Регистрация: 28.09.2012
Адрес: РЖД сеть дорог
Сообщений: 194
Благодарил(а): 4 раз(а)
Поблагодарили: 6 раз(а)
Репутация: 9
По умолчанию Re: Методология автоматизированного УЗК сварных стыков рельс

Насколько я знаю некоторое время назад эти приборы не рекомендовали к использованию в РЖД до устранения существенных недостатков, проще говоря эти приборы в самый ненужный момент переклинивало и их невозможно было снять с рельсов в пути перед приближающимся поездом. И РСП хоть и закупили, но тоже поставили эти "эффективные" приборы на дальнюю полку.
__________________
В нашей работе не стоит идти на компромиссы.
rimvidas вне форума   Ответить с цитированием
Ответ
Похожие темы
Тема Автор Раздел Ответов Последнее сообщение
УЗК сварных стыков малых диаметров Серыч Ультразвуковой контроль 2 06.02.2016 00:48
Управление чувствительностью УЗК рельсов с учетом состояния акустического контакта В мире НК Статьи о дефектоскопии 3 21.10.2015 18:58
Кто проводит УЗК сварных стыков трубопровода? comp Ультразвуковой контроль 7 09.07.2015 09:08
Акустические характеристики металла в зоне стыков электроконтактной сварки рельсов В мире НК Статьи о дефектоскопии 3 18.06.2015 04:13
Особенности контроля сварных соединений из нержавеющей стали В мире НК Статьи о дефектоскопии 3 12.01.2015 14:04


Опции темы
Опции просмотра

Ваши права в разделе
Вы не можете создавать новые темы
Вы не можете отвечать в темах
Вы не можете прикреплять вложения
Вы не можете редактировать свои сообщения

BB коды Вкл.
Смайлы Вкл.
[IMG] код Вкл.
HTML код Выкл.

Быстрый переход



Текущее время: 15:07. Часовой пояс GMT +3. Copyright ©2000 - 2017. Перевод: zCarot.