В
В мире НК
Guest
Особенности выявления трещин, развивающихся от поджогов в сварных стыках эксплуатируемых рельсов
Об авторах
Сотрудники НИИ мостов и дефектоскопии,
Санкт-Петербург:
Необходимо войти для просмотра
Гурвич Анатолий Константинович
Главный научный сотрудник, III уровень квалификации по акустическому виду НК.
Этинген Илья Зусевич
Заведующий лабораторией, II уровень квалификации по акустическому виду НК.
Поджог является одним из типов дефектов сварного стыка и возникает из-за плохого контакта рельса и губки рельсосварочной машины при попадании между ними, например, частиц грата. В последние годы на ряде железных дорог ОАО «РЖД» наблюдается выход рельсов по усталостным трещинам, развивающимся от мест поджога, что, по-видимому, связано со снижением технологического уровня процесса сварки.
Такие усталостные трещины (рис. 1) развиваются нормально к нижней поверхности подошвы и по своей конфигурации аналогичны трещинам, причиной образования которых являются коррозионные повреждения подошвы.
Из анализа причин изломов, произошедших из-за таких дефектов, следует, что трещины, развивающиеся от поджогов, являются критическими при размере 3 х 4 мм и более и располагаются в большинстве случаев в перьях подошвы, реже - в области проекции шейки на расстояниях 100 - 280 и 500 - 600 мм от сварного стыка.
При УЗК сварного стыка в соответствии с ТИ 07.42-2004 «Технологическая инструкция по ультразвуковому контролю сварных стыков рельсов в рельсосварочных предприятиях и в пути» пределы перемещения ПЭП с углом ввода α = 50° составляют 100 мм, что, естественно, не обеспечивает возможности обнаружения развившихся от поджогов трещин при контроле рельсов в пути. Исключение составляют трещины, расположенные в подошве под шейкой, которые могут быть выявлены многоканальными дефектоскопами сплошного контроля рельсов с поверхности катания головки рельса каналом ПЭП с углом ввода луча α ~ 45°. Для выявления трещины от поджогов в зоне перьев подошвы приходится вводить дополнительный ручной УЗК перьев с их верхних поверхностей тем же наклонным ПЭП (α = 50°) в зонах, где возможно развитие таких трещин.
Трещина от поджога образует с нижней плоскостью подошвы угловой отражатель, ребро которого лежит в плоскости поперечного сечения рельса. Для достижения максимальной амплитуды эхо-сигнала от такого углового отражателя плоскость падения ультразвукового луча должна быть нормальна к поперечному сечению рельса (к грани углового отражателя). Учитывая, что верхняя плоскость перьев подошвы (контактная поверхность) имеет уклон, необходимо в процессе поиска трещин разворачивать ПЭП в сторону кромки пера подошвы на некоторый угол у (рис. 2).
Естественно, угол разворота у зависит от угла ввода луча а. Анализ геометрии распространения упругих колебаний в пере подошвы показывает, что:*
Вывод:
при поиске трещин от поджогов в перьях подошвы рекомендуется использовать ПЭП с углом ввода α ~ 50°, перемещая его по верхней поверхности перьев подошвы в пределах 600 мм в обе стороны от середины сварного стыка, развернув его при этом в сторону края пера на угол γ ~ 12°, шаг поперечно-продольного сканирования 3 - 4 мм.
*Выражение получено проф. В. Ф. Тарасовым, зав. кафедрой «Начертательная геометрия» ПГУПС.
Об авторах
Сотрудники НИИ мостов и дефектоскопии,
Санкт-Петербург:
Необходимо войти для просмотра
Гурвич Анатолий Константинович
Главный научный сотрудник, III уровень квалификации по акустическому виду НК.
Этинген Илья Зусевич
Заведующий лабораторией, II уровень квалификации по акустическому виду НК.
Поджог является одним из типов дефектов сварного стыка и возникает из-за плохого контакта рельса и губки рельсосварочной машины при попадании между ними, например, частиц грата. В последние годы на ряде железных дорог ОАО «РЖД» наблюдается выход рельсов по усталостным трещинам, развивающимся от мест поджога, что, по-видимому, связано со снижением технологического уровня процесса сварки.
Такие усталостные трещины (рис. 1) развиваются нормально к нижней поверхности подошвы и по своей конфигурации аналогичны трещинам, причиной образования которых являются коррозионные повреждения подошвы.
Необходимо войти для просмотра
Рис. 1. Излом рельса, произошедший из-за трещины, возникшей от поджога на подошве рельса
Рис. 1. Излом рельса, произошедший из-за трещины, возникшей от поджога на подошве рельса
Из анализа причин изломов, произошедших из-за таких дефектов, следует, что трещины, развивающиеся от поджогов, являются критическими при размере 3 х 4 мм и более и располагаются в большинстве случаев в перьях подошвы, реже - в области проекции шейки на расстояниях 100 - 280 и 500 - 600 мм от сварного стыка.
При УЗК сварного стыка в соответствии с ТИ 07.42-2004 «Технологическая инструкция по ультразвуковому контролю сварных стыков рельсов в рельсосварочных предприятиях и в пути» пределы перемещения ПЭП с углом ввода α = 50° составляют 100 мм, что, естественно, не обеспечивает возможности обнаружения развившихся от поджогов трещин при контроле рельсов в пути. Исключение составляют трещины, расположенные в подошве под шейкой, которые могут быть выявлены многоканальными дефектоскопами сплошного контроля рельсов с поверхности катания головки рельса каналом ПЭП с углом ввода луча α ~ 45°. Для выявления трещины от поджогов в зоне перьев подошвы приходится вводить дополнительный ручной УЗК перьев с их верхних поверхностей тем же наклонным ПЭП (α = 50°) в зонах, где возможно развитие таких трещин.
Трещина от поджога образует с нижней плоскостью подошвы угловой отражатель, ребро которого лежит в плоскости поперечного сечения рельса. Для достижения максимальной амплитуды эхо-сигнала от такого углового отражателя плоскость падения ультразвукового луча должна быть нормальна к поперечному сечению рельса (к грани углового отражателя). Учитывая, что верхняя плоскость перьев подошвы (контактная поверхность) имеет уклон, необходимо в процессе поиска трещин разворачивать ПЭП в сторону кромки пера подошвы на некоторый угол у (рис. 2).
Необходимо войти для просмотра
Рис. 2. Распространение упругих колебаний в пере подошвы рельса: 1 - нижняя плоскость подошвы; 2 - верхняя поверхность пера
Рис. 2. Распространение упругих колебаний в пере подошвы рельса: 1 - нижняя плоскость подошвы; 2 - верхняя поверхность пера
Естественно, угол разворота у зависит от угла ввода луча а. Анализ геометрии распространения упругих колебаний в пере подошвы показывает, что:*
Необходимо войти для просмотра
Вывод:
при поиске трещин от поджогов в перьях подошвы рекомендуется использовать ПЭП с углом ввода α ~ 50°, перемещая его по верхней поверхности перьев подошвы в пределах 600 мм в обе стороны от середины сварного стыка, развернув его при этом в сторону края пера на угол γ ~ 12°, шаг поперечно-продольного сканирования 3 - 4 мм.
*Выражение получено проф. В. Ф. Тарасовым, зав. кафедрой «Начертательная геометрия» ПГУПС.