Марков А.А. Директор НТК СНК
Козьяков А.Б. Начальник лаборатории
Косенко А.В. Начальник лаборатории
Захарова О.Ф. Начальник сектора

Документирование результатов ультразвукового контроля сварных стыков рельсов

Статья опубликована в сборнике научных трудов ОАО "Радиоавионика" "Радиоэлектронные комплексы многоцелевого назначения", Санкт-Петербург, 2006

Рассмотрены вопросы, посвященные решению проблемы сокращения числа изломов рельсов по дефектам сварных стыков за счет протоколирования результатов контроля.

В последнее время в связи с укладкой сварных рельсовых плетей наблюдается тенденция увеличения количества сварных стыков. Ежегодный прирост протяженности бесстыкового пути составляет свыше 3000 км в год [1]. Соответственно возросло и количество изломов сварных стыков рельсов.

Также выросло и число стыков, свариваемых в пути передвижными рельсосварочными машинами (ПРСМ). Как известно, на ПРСМ условия сварки и контроля намного хуже, чем в стационарных условиях - на рельсосварочных предприятиях (РСП).

Следовательно, хуже получается и качество самих стыков.

Только в начале 2006 г. (до 10 февраля) было допущено порядка 20 изломов сварных стыков рельсов, уложенных в путь [1]. Как показывают результаты их осмотра, разрушение сварных стыков происходит по таким дефектам, которые должны были быть выявлены при выполнении ультразвукового контроля в соответствии с действующей технологией.

Это свидетельствует о том, что дефектоскопирование электроконтактных сварных стыков рельсов, свариваемых ПРСМ, либо производится с грубыми нарушениями технологии контроля, либо вообще не выполняется.

Как правило, при проверке сварных стыков рельсов в пути (и на РСП) используемыми портативными дефектоскопами отсутствует подтверждение как самого факта контроля, так и параметров и результатов последнего. Это весьма негативно сказывается как на качестве и достоверности проверки рельсов, так и непосредственно на состоянии железнодорожного пути, что в свою очередь создает угрозу безопасности движения поездов.

Указанные выше обстоятельства диктуют необходимость обязательного протоколирования факта выполнения и непосредственно результатов контроля каждого сварного стыка вне зависимости от того, был ли обнаружен в стыке дефект, или же стык оказался бездефектным.

Для повышения качества контроля сварных стыков ОАО «Радиоавионика» по заданию ЦП ОАО «РЖД» в 2005 г. приступило к разработке многоканального ультразвукового дефектоскопа для контроля электроконтактных и алюмино-термитных сварных стыков рельсов МИГ-УКС.

Прибор позволяет производить полное озвучивание сечения рельса без перемещения датчиков по его поверхности. Это достигается за счет увеличения каналов дефектоскопа и специальной системы отображения сигналов контроля и значительно повышает производительность контроля. Кроме того, за счет протоколирования результатов контроля конкретного сварного стыка или отдельного сечения рельса, достигается повышение ответственности оператора за проделанную работу. Запланировано уже в III-IV кварталах 2006 г. выпустить первую партию рабочих образцов. В качестве временной меры на техническом совещании в ЦП ОАО «РЖД» 08.12.2005 г. было принято решение о разработке «Временных инструктивных указаний по ультразвуковому контролю сварных стыков рельсов, выполненных ПРСМ в пути, дефектоскопом АВИКОН-02Р с получением документа контроля» [2].

Специалистами ОАО «Радиоавионика» предложена технология, суть которой состоит в следующем: предложено производить ультразвуковой контроль стыков рельсов, которые свариваются в пути ПРСМ, дефектоскопами АВИКОН-02Р. Операции контроля следует выполнять в соответствии с «Технологической инструкцией по ультразвуковому контролю сварных стыков рельсов в рельсосварочных предприятиях и в пути» (ТИ 07.42-2004) и Руководством по эксплуатации дефектоскопа ультразвукового АВИКОН-02Р ЖРГА.663532.007 РЭ.

После завершения проверки каждого сварного стыка в соответствии с вышеназванной технологической документацией следует провести дополнительное сканирование на повышенной чувствительности с обязательной фиксацией сигналов контроля на развертке типа В. При этом формируется протокол контроля - документ, подтверждающий факт проведения проверки. Чувствительность дефектоскопа для проведения дополнительного сканирования выбирается исходя из условия получения структурных шумов металла в зоне сварки, а также из того, что дефекты, которые имеют недостаточные для их выявления размеры, при погрузке, выгрузке и укладке рельсов в путь могут развиться до критических параметров.

В соответствии с предлагаемой технологией при протоколировании факта контроля сканирование необходимо производить с поверхности катания головки рельса. Пьезоэлектрический преобразователь (ПЭП) следует разместить строго над шейкой. Перед началом перемещения он должен быть установлен на расстояние, равное 250 мм от середины стыка (рис.1). В процессе сканирования ПЭП нужно переместить на расстояние ±25 мм за стык. При этом следует произвести запись сигналов контроля зоны стыка по всей высоте рельса (в зоне шейки и ее продолжения в головку и подошву).

Для обеспечения полноты протоколирования информации о выполнении контроля целесообразно дополнительно осуществлять запись сигналов при сканировании по следующим поверхностям рельса:

• боковым поверхностям головки рельса (или одной из них). В этом случае перед началом записи информации о контроле ПЭП должен быть установлен на расстоянии, равном 100 мм от середины стыка. В процессе записи ПЭП следует переместить на расстояние, равное 200 мм (рис. 2);
• верхним поверхностям перьев подошвы рельса (или одной из них). При сканировании пера подошвы ПЭП должен быть развернут в сторону шейки рельса на угол 15 – 20 градусов. Перед началом записи сигналов ПЭП должен быть установлен на расстоянии, равном 100 мм от середины стыка. В процессе записи ПЭП следует переместить на расстояние, равное 200 мм (рис. 3).

Вне зависимости от выбранной поверхности, запись информации предлагается производить в процессе одного непрерывного прохода ПЭП по рельсу. Акустическая ось ПЭП при этом должна быть развернута в сторону середины стыка.

Запись результатов контроля (каждого прохода ПЭП по рельсу) в виде развертки типа В дефектоскопом АВИКОН-02Р осуществляется в соответствии с требованиями, регламентированными его Руководством по эксплуатации. В этом случае на каждую запись (проход) формируется отдельная запись в электронном блокноте прибора и, соответственно, после передачи данных на ПЭВМ отдельный протокол.

Если в стыке обнаружен дефект, следует производить запись дефектного сечения рельса в виде развертки типа В. При этом достаточно произвести одну запись дефектного сварного стыка при сканировании ПЭП в направлении, в котором эхо-сигнал от дефекта максимальный с указанием условий сканирования (смещение и угол разворота ПЭП относительно продольной оси поверхности рельса, с которой осуществляется сканирование).

На бездефектных и дефектных стыках, сваренных электроконтактной сваркой на рельсосварочном предприятии РСП № 1 Октябрьской ж.д., была выполнена серия экспериментальных исследований, посвященных непосредственно отработке технологии контроля: выбору условной чувствительности и пределам перемещения ПЭП.

Результаты исследований по выбору условной чувствительности, на которой следует выполнять протоколирование факта контроля сварного стыка, приведены ниже.

Таблица 1

Результаты экспериментальных исследований протоколирования сигналов контроля на примере бездефектного сварного стыка № 2 рельса Р65 на РСП-1 16.01.2006 г.

Таблица 2

Результаты экспериментальных исследований протоколирования сигналов контроля на примере сварного стыка № 5 с дефектами кода 26.3 и 66.3по [3] рельса Р65 на РСП-1 16.01.2006 г.

Как можно увидеть из результатов исследований, чувствительность для записи сигналов контроля сварного стыка целесообразно выбирать в пределах от 36 дБ до 42 дБ.

В соответствии с ТЛГ № ЦПД-19д/5 от 11 января 2006 г. в ОАО «Радиоавионика» с 23 по 28 января с.г. проведена недельная школа-семинар, посвященная изучению и обсуждению «Временных инструктивные указания по ультразвуковому контролю сварных стыков рельсов, выполненных ПРСМ, с получением документа контроля». Было принято решение о целесообразности записи сигналов при озвучивании стыка одновременно на двух уровнях чувствительности: первый – рекомендуемый и второй – на 12 дБ выше. В этом случае будет выполнено непосредственно протоколирование результатов контроля и при этом исключен пропуск опасных дефектов сварки.

Литература

1. По данным, полученным из ЦП ОАО «РЖД».
2. «Временные инструктивные указания по ультразвуковому контролю сварных стыков рельсов, выполненных ПРСМ, с получением объективного документа контроля».
3. Классификация дефектов рельсов: НТД/ЦП 1 93. – М.: Транспорт, 1993 – 64 с.