Диагностирование литых деталей тележек грузовых вагонов - Профессия «дефектоскопист» как она есть | Дефектоскопист.ру
Профессия «дефектоскопист» как она есть | Дефектоскопист.ру

Старый 25.02.2015, 23:43   #1
В мире НК
Гость
 
Сообщений: n/a
По умолчанию Диагностирование литых деталей тележек грузовых вагонов

Диагностирование литых деталей тележек грузовых вагонов

Об авторе


Муравьев Виталий Васильевич
Начальник научно-внедренческого центра МИИТ,
профессор кафедры «Организация и безопасность движения»,
д. т. н., заслуженный деятель науки РФ.
Область интересов: НК, физика прочности и разрушения.
III уровень по акустикоэмиссионному, акустическому и магнитному видам контроля.


Обеспечение безопасной эксплуатации транспортных средств и технических объектов стратегического назначения - основная цель НК и ТД. На сети железных дорог России в последние годы сложилось критическое положение с литыми элементами тележек грузовых вагонов, вызванное острой нехваткой новых деталей. Для разрешения проблемы Департамент вагонного хозяйства ОАО «РЖД» принял решение о продлении срока службы по результатам индивидуальных испытаний каждой детали с истекшим сроком эксплуатации.

В традиционно применяемых методах дефектоскопии для анализа ж. д. транспорта, таких как ультразвуковой, магнитный и вихретоковый, главным браковочным критерием является амплитудный признак, связанный корреляционной зависимостью с размером дефекта. Однако указанная характеристика не позволяет оценить динамику развития дефекта и степень его опасности. Получить какие-либо дополнительные критерии браковки по влиянию дефекта на эксплуатационные свойства в рамках применяемых методов НК не представляется возможным.

Использование метода акустической эмиссии (АЭ) позволяет осуществить принципиально новый подход в диагностике и продлении срока службы литых деталей тележки грузовых вагонов. Суть нового подхода заключается в определении степени опасности дефектов за счет возможности выявления дефектов, развивающихся в процессе нагружения, расширения числа диагностируемых параметров, повышения чувствительности, паспортизации текущего состояния каждой детали и сравнении его с предыдущим состоянием при последнем обследовании.

С 1993 г. коллективом научного сертификационно-диагностического центра СГУПС под руководством автора совместно с Сибирским НИИ авиации (СибНИА) на основе исследований [1, 2] в области АЭ методов и средств контроля разработан диагностический стенд для НК и продления срока службы боковых рам и надрессор-ных балок тележек грузовых вагонов.


Рис. 1. Стенды нагружения (разработка СГУПС и СибНИА) для АЭ контроля литых деталей тележки грузового вагона: а - боковая рама; б - надрессорная балка


Рис. 2. АЭ-система СЦАД 16.03 (разработка СГУПС и СибНИА)

Диагностический стенд состоит из двух нагружающих устройств для боковых рам и надрессорных балок с питанием от маслонасосной станции (рис. 1а, б) и диагностической АЭ системы (рис. 2а, б). механическое нагружение боковой рамы проводится в два этапа: сначала нагружение внешнего угла буксового проема горизонтальной силой, затем вертикальный трехточечный изгиб. Надрессорная балка нагружается вертикальной силой в двух направлениях.


Рис. 3. Схема ресурсных испытаний литых деталей тележек грузовых вагонов

По технологии [3] в соответствии с рис. 3 испытанию подлежат боковые рамы и надрессорные балки, отработавшие установленный срок эксплуатации или приближающийся к нему (29 - 30 лет).

На первом этапе испытаний производится визуально-измерительный контроль, по результатам которого выбраковываются литые детали с явными дефектами. Далее следует этап АЭ контроля, результаты которого подтверждаются одним из традиционных методов контроля, используемых в данном депо - вихретоковым, феррозон-довым или магнитопорошковым. В случае подтверждения наличия дефектов и их координат, деталь бракуется. Если дефекты, обнаруженные с использованием АЭ контроля, не подтверждаются другими методами, производится зачистка дефектных участков металлической щеткой, ручной шлифовальной машинкой с последующим визуальным контролем. При обнаружении дефектов при зачистке деталь бракуется. Если дефект не визуализируется, деталь рекомендуется разрезать и отправить на макрофрактографию или металлографию с целью выявления возможных внутренних опасных дефектов. Случаи, когда дефект не подтверждается традиционными методами, могут иметь место, если дефект внутренний, или недоступен для контроля (например, высокая шероховатость, галтельные переходы), или его размеры находятся вне области чувствительности данных методов.

Если по результатам АЭ контроля деталь признана годной, а традиционный метод контроля показывает брак, то места дефектов также подвергают визуальному контролю с зачисткой, макрофрактографии, а при необходимости металллографии, и решается вопрос о критичности дефекта. В местах с недостаточным уровнем максимальных механических напряжений возможны пропуски АЭ методом медленно развивающихся и не критических усталостных или металлургических не растущих дефектов.

Продление срока службы детали возможно лишь в случае, когда результаты АЭ контроля по отсутствию дефектов подтверждены традиционными методами контроля. Некоторые зоны литых деталей с выявленными дефектами до истечения срока службы подлежат ремонту (например скользуны, подпятник и др.), в этом случае после восстановления размеров рекомендуется повторный АЭ контроль.
Изображения
Тип файла: jpg 00.jpg (4.9 Кб, 91 просмотров)
Тип файла: jpg 1.jpg (51.3 Кб, 97 просмотров)
Тип файла: jpg 2.jpg (34.6 Кб, 95 просмотров)
Тип файла: jpg 3.jpg (57.6 Кб, 15 просмотров)
  Ответить с цитированием
Старый 25.02.2015, 23:48   #2
В мире НК
Гость
 
Сообщений: n/a
По умолчанию


Рис. 4. Виды первичных протоколов АЭ контроля боковой рамы № 27813 (а) и надрессорной балки № 1765 (б)

На рис. 4а, б представлены типичные виды первичных протоколов АЭ контроля боковой рамы и надрессорной балки, на которых показаны местоположения активных источников АЭ. Анализ информации о состоянии детали проводится по следующим параметрам: количество источников, суммарный счет импульсов от каждого источника, энергия излучения единичным источником, частотные и временные характеристики сигнала, среднеквадратичное отклонение амплитуды сигнала и другие параметры сигнала, учитывается также величина нагрузки. Координаты источника АЭ определяются автоматически АЭ системой.


Если параметры АЭ превышают допустимые значения, деталь выбраковывается, как имеющая критический дефект. Степень опасности дефекта по активности источника АЭ ранжируется в соответствии с [4]. Программа работает таким образом, что каждый сигнал можно анализировать индивидуально. значения амплитудного и корреляционных ресурсных коэффициентов определяются автоматически. Возможно дополнительное введение в программу результатов данных других методов НК. Это позволяет хранить в распечатанном и электронном виде результаты освидетельствования деталей в ходе всего срока их эксплуатации.


Рис. 5. Обнаруженные дефекты литья и развивающиеся трещины над опорной поверхностью буксового проема боковой рамы

На рис. 5 представлены результаты металлографического анализа литых деталей с дефектами, обнаруженными при проведении АЭ контроля, но неподтвержденными традиционными методами НК. К таким дефектам относятся развивающиеся трещины в местах дефектов литья над опорной поверхностью буксового проема боковой рамы, усталостные трещины на поверхности боковых рам, микро- и макротрещины наплавленного слоя опорной поверхности буксового проема боковой рамы и подпятника надрессорной балки.

В 2005 г. с использованием установок АЭ контроля продлен срок службы 36454 боковых рам и 14074 надрессорных балок. В целом с учетом контроля при обычном освидетельствовании по результатам АЭ диагностирования признано годными 38873 боковых рам и 16562 надрессорных балок (89 % и 84 % от проконтролированных, соответственно).

Анализ результатов четырехлетнего срока эксплуатации АЭ стендов выявил устойчивую тенденцию к снижению числа бракуемых деталей: от 27 - 24 % в 2002 - 2003 гг. до 14,7 % по надрессор-ным балкам и от 29 - 22% до 7,6 % по боковым рамам в 2006 г. Уменьшение количества бракованных деталей может быть связано с постепенным выводом из эксплуатации деталей с критическими и

В 2005 г. с использованием установок АЭ контроля продлен срок службы 36454 боковых рам и 14074 надрессорных балок. В целом с учетом контроля при обычном освидетельствовании по результатам АЭ диагностирования признано годными 38873 боковых рам и 16562 надрессорных балок (89 % и 84 % от проконтролированных, соответственно).

Анализ результатов четырехлетнего срока эксплуатации АЭ стендов выявил устойчивую тенденцию к снижению числа бракуемых деталей: от 27 - 24 % в 2002 - 2003 гг. до 14,7 % по надрессор-ным балкам и от 29 - 22% до 7,6 % по боковым рамам в 2006 г. Уменьшение количества бракованных деталей может быть связано с постепенным выводом из эксплуатации деталей с критическими и
значительными дефектами, а также с ростом числа контролируемых деталей задолго до истечения срока службы, у которых процент брака ниже.


Рис. 6. Результаты АЭ боковых рам (а) и надрессорных балок (б) по железным дорогам за 2005 г.

На рис. 6. представлен анализ результатов работы АЭ стендов на различных железных дорогах. В среднем за год через одну установку АЭ контроля проходит 175 надрессорных балок и 400 боковых рам. С максимальной производительностью работают Горьковская ж. д. (434 надрессорных балки и 685 боковых рам), Южно-Уральская (соответственно 395 и 815), Забайкальская (343 и 1019). Минимальная производительность на Калининградской ж. д. (18 и 26), Красноярской (75 балок и 138), ЗападноСибирской (81 и 167), Куйбышевская (79 и 227) и Свердловской (80 и 237).
контроля. По результатам работы диагностических стендов в 2004 г. с учетом затрат на их изготовление финансовая выгода составила более 200 млн. руб.

Использование АЭ метода целесообразно для диагностики других деталей вагонов, работающих в сложных эксплуатационных условиях значительных знакопеременных нагрузок и кратковременных ударных нагрузок, таких как колесо и ось колесной пары, корпус автосцепки, тяговый хомут и другие. Своевременное обнаружение дефектов в процессе ремонта или изготовления таких деталей, оценка степени опасности развития дефектов позволит повысить безопасность движения, надежность и долговечность работы транспортной техники.

Выводы

Таким образом, не производя количественных оценок размеров дефекта, которые являются косвенной характеристикой снижения несущей способности конструкции, зависящей от ее толщины, режимов эксплуатации, ориентации и местоположения дефекта и т. д., АЭ метод позволяет проанализировать динамику развития трещины, оценить степень ее опасности, предсказать индивидуальный остаточный ресурс детали с целью продления гарантированного срока ее службы.

Метод позволяет снизить влияние «человеческого фактора» на результаты контроля, исключает трудоемкий процесс сканирования и обеспечивает высокую скорость контроля всего объема деталей сложной геометрии, максимально автоматизирует процесс контроля и оценки полученных результатов, позволяет накапливать и документировать информацию о результатах контроля. По результатам работы диагностических стендов в 2004 г. с учетом затрат на их изготовление финансовая выгода составила более 200 млн. руб.

Использование АЭ метода целесообразно для диагностики других деталей вагонов, работающих в сложных эксплуатационных условиях значительных знакопеременных нагрузок и кратковременных ударных нагрузок, таких как колесо и ось колесной пары, корпус автосцепки, тяговый хомут и другие. Своевременное обнаружение дефектов в процессе ремонта или изготовления таких деталей, оценка степени опасности развития дефектов позволит повысить безопасность движения, надежность и долговечность работы транспортной техники.

Литература

1. Серьёзнов А. Н., Степанова Л. Н., Муравьев В. В. и др. Акустико-эмиссионная диагностика конструкций. - М.: Радио и связь, 2000. - 280 с.

2. Диагностика объектов транспорта методом акустической эмиссии / Под ред. Л. Н. Степановой и В. В. Муравьева. - М.: Машиностроение-Полет, 2004. - 368 с.

3. РД 03-131-97. Правила организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов. / Постановление Госгортехнадзора России от 11.11.96 № 44.

4. Методика акустико-эмиссионного контроля (диагностирования) боковых рам и надрессор-ных балок тележки модели 18-100. / Утв. ЦВ ОАО «РЖД» № 682-2005 ПКБ ЦВ. - М.: 2005. - 70 с.

5. РД 03-299-99. Правила организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов / Система неразрушающего контроля. Метод акустической эмиссии // Сборник документов. Сер. 28. Вып. 2. - М.: ГУП «НТЦ по безопасности и промышленности Госгортехнадзора России», 2001. - 220 с.
Изображения
Тип файла: jpg 4.jpg (36.1 Кб, 93 просмотров)
Тип файла: jpg 5.jpg (63.3 Кб, 91 просмотров)
Тип файла: jpg 6.jpg (36.8 Кб, 90 просмотров)
Тип файла: jpg t1.jpg (75.4 Кб, 91 просмотров)
  Ответить с цитированием
Старый 26.02.2015, 08:52   #3
admin
Администратор
 
Аватар для admin
 
Регистрация: 16.04.2012
Сообщений: 4,336
Благодарил(а): 71 раз(а)
Поблагодарили: 505 раз(а)
Репутация: 463
По умолчанию

Муравьев В.В. Диагностирование литых деталей тележек грузовых вагонов. − В мире НК. – Декабрь 2006 г. − № 4 (34). − С. 78–80. Статья любезно предоставлена редакцией журнала «В мире НК» (http://www.ndtworld.com). Наиболее точная и достоверная версия – в прикрепленном файле.
Вложения
Тип файла: pdf 34_78_80.pdf (1.38 Мб, 32 просмотров)
admin вне форума   Ответить с цитированием
Ответ
Похожие темы
Тема Автор Раздел Ответов Последнее сообщение
Критерии браковки деталей вагонов karenina Магнитопорошковый контроль 25 06.10.2015 10:55


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

VK Defektoskopist OK Defektoskopist Facebook Defektoskopist Instagram Defektoskopist YouTube Defektoskopist


Текущее время: 18:31. Часовой пояс GMT +3. Copyright ©2000 - 2020. Перевод: zCarot.
Внимание, коллеги! В целях нормальной работы форума администрация оставляет за собой право на обработку персональных данных зарегистрированных пользователей. В случае вашего несогласия просьба написать жалобу на defektoskopist.ru@gmail.com