Особенности ультразвукового контроля стрелочных переводов

Особенности ультразвукового контроля стрелочных переводов

Об авторе



Скрябиков Александр Николаевич
Мастер цеха дефектоскопии ПЧ-13
Горхонской дистанции пути Восточно-Сибирской железной дороги

На железных дорогах России эксплуатируется около 25700 стрелочных переводов. Согласно исследованию по сети ОАО «РЖД» за 2006 г. средствами дефектоскопии проконтролировано 924949 стрелочных переводов и обнаружено 5401 остродефектных рельсов (ОДР) - 10% общего числа ОДР.

Стрелочный перевод является одним из самых сложных для УЗК элементов рельсового пути, так как имеет изменяющиеся по протяженности геометрические формы и размеры (рис. 1). При рассмотрении элементов стрелочных переводов как объектов контроля принято разделять их на неконтролируемые (острие остряка и литая часть крестовины) и подлежащие контролю (все остальные элементы). Однако в ряде случаев существуют зоны, взятые на учет как проконтролированные, но в действительности не являющиеся таковыми.

Схемы контроля головки рельсов в современных ультразвуковых двухниточных дефектоскопах основаны на принципе однократного озвучивания рабочей грани отраженным от нижней выкружки головки рельса ультразвуковым сигналом (рис. 2а). Такие схемы позволяют выявлять поперечные трещины (код ДР 21.1) в головке рельсов на ранней стадии их развития. Однако профили элементов стрелочных переводов и обычных рельсов отличаются друг от друга. Например, в зоне прилегания остряков к рамным рельсам существует зона острожки. Рамный рельс в этой зоне не имеет подголовочной грани со стороны рабочей, и поэтому применение типовой схемы прозвучивания не обеспечивает контроль данной зоны (рис. 26), в которой как правило и развиваются дефекты кода ДР 21.2.

Проанализировав случаи изломов элементов стрелочных переводов, произошедших на сети дорог РФ в 2005 - 2006 гг., можно сделать вывод, что чаще всего они происходят из-за наличия поперечных трещин головки рамных рельсов (ДР 21.2), расположенных на расстоянии примерно 1 м от переднего стыка рамного рельса. Следует отметить, что все эти случаи ошибочно отнесли к пропускам дефектов операторами дефектоскопов. По результатам исследований, проведенных на кафедре «Путевое хозяйство» Петербургского Государственного университета путей сообщения (ПГУПС), можно сделать заключение, что причиной быстрого развития дефектов ДР 21.2 в переднем стыке (рис. 3) является наличие больших ударных боковых нагрузок при движении подвижного состава - здесь они максимальны по сравнению с остальными частями элементов стрелочных переводов [1].

Учитывая сложные геометрические формы остряков и рамных рельсов, можно утверждать, что схемы прозвучивания современных двухниточных дефектоскопов не эффективны при контроле стрелочных переводов и требуется разработка новых схем.

В настоящее время на сети железных дорог России действует указание № 888У «Об обязательной ежемесячной проверке стрелочных переводов однониточными дефектоскопами». Данные дефектоскопы, применяемые на дистанциях пути, являются, по сути, дефектоскопами-индикаторами и не несут никакой дополнительной информации, кроме той, которую в определенный момент времени слышал и видел оператор. На этих дефектоскопах отсутствуют электронно-лучевые или жидкокристаллические экраны и регистрирующие устройства для записи дефектоскопических сигналов.

Нет сомнения, что для контроля стрелочных переводов из-за большого числа конструктивных отражателей наиболее эффективно применение однониточного дефектоскопа. Однако для удовлетворения всем требованиям, предъявляемым к контролю стрелочных переводов, в однониточном дефектоскопе необходима реализация эффективной схемы прозвучивания, системы регистрации и визуализации дефектоскопической информации.

Исходя из требований эффективного контроля стрелочных переводов, в ОАО «Радиоавионика» на базе ультразвукового дефектоскопа сплошного контроля рельсов АВИКОН-11 разработан однониточный дефектоскоп АВИКОН-12 (рис. 4). Этот дефектоскоп имеет 10 информационных каналов с отдельной регистрацией каждого на В-развертке, что позволяет получить подробный документ контроля.

Детально проанализировав все дефекты стрелочных переводов и схемы, предназначенные для их выявления, следует отметить, что существующая схема прозву-чивания дефектоскопа АВИКОН-12 позволяет эффективно обнаруживать дефекты с кодами ДО 20.2, ДО 60.2, так как эти дефекты развиваются в зоне выпрессовки остряков, где остряк имеет геометрическую форму рельса. Выявление затруднено лишь зеркально-теневым методом из-за непараллельности донной поверхности и поверхности катания, с которой ведется контроль. Выявление же дефекта ДР 21.2 существующими схемами прозвучивания практически невозможно из-за нетипичной геометрической формы головки рамного рельса в зоне острожки.

В ходе обучения на спецфакультете Института переподготовки кадров ПГУПС предложена адаптированная схема прозвучивания дефектоскопа АВИКОН-12 (при разработке этой схемы использована программа трехмерного моделирования сигналов УЗК изделий «Rail-3D» [3]). В предлагаемой схеме (рис. 5) изменены параметры эхо-канала № 2 контроля головки:

- вместо типового пъезопреобразова-теля с углами ввода ультразвуковых колебаний α = 58° и разворота относительно оси рельса γ = 34° [2] реализован оптимальный для прозвучивания головки рамного рельса угол разворота γ = (22 ± 3)°;

- изменена зона временной селекции канала - она соответствует 35 - 100 мкс.

При контроле головки рамных рельсов адаптированный канал № 2 дефектоскопа АВИКОН-12 позволит эффективно выявлять поперечные трещины ДР 21.2 в головке рамного рельса в зоне острожки на ранней стадии развития, а при контроле головки обычного профиля позволит озвучивать рабочую грань под другими углами, что в общем может повысить вероятность выявления несплошностей различных типов. Остальные каналы № 0, 1, 6, 7, 8 и 9 обеспечат обнаружение дефектов в шейке и ее продолжении в головку и подошву.

Хочется надеяться, что подобные адаптированные однониточные дефектоскопы поступят на каждую дистанцию пути, и появится реальная возможность обнаружения дефектов всех типов в таких сложных элементах рельсового пути как стрелочные переводы.

Литература

1. Яковлев В. Ф. Исследование напряженного состояния рельсов и элементов стрелочных переводов. Сборник трудов. - Ленинград: Транспорт, Вып. 260. 1967.

2. Техническое описание дефектоскопа АВИКОН-11. ОАО «Радиоавионика». 2006.

3. Программа трехмерного моделирования сигналов ультразвукового контроля изделий «Rail-3D». ОАО «Радиоавионика».

[admin]

Скрябиков А.Н. Особенности ультразвукового контроля стрелочных переводов. − В мире НК. – Сентябрь 2007 г. − № 3 (37). − С. 69–70. Статья любезно предоставлена редакцией журнала «В мире НК» (http://www.ndtworld.com). Наиболее точная и достоверная версия – в прикрепленном файле.

[avikon9]

Коллеги добрый день! Начальство задает вопрос почему проверка 1 стрелочного перевода составляет 250 метров.
Мой ответ.
Всего будет проверено- 31035 мм (рама, рубка, контррельс)*4(рабочая, нерабочая грани)
28270мм(остряк, СПК, крестовина) *4(рабочая нерабочая грани)
(28270*4)+( 31035*4)=113080+124140=237220 мм.
В среднем для всех стрелочных переводов250 метров.
Это правильный расчет или все по другому?