Рассмотрены специфика и основные положения методики ультразвукового контроля стыков алюмино-термитной сварки рельсов.

Об авторах:

Козьяков Александр Борисович 

 Аспирант кафедры "Диагностика и безопасность технических объек­тов" ПГУПС.

Кузьмина Лидия Ивановна

С. н .с. НИИ мостов ПГУПС. III уровень по акустическим ме­тодам контроля. Основные направления работ - технологии НК рельсов, стандартизация и метрологическое обеспечение процесса УЗК металлопродукции.

С 1997 г. на железных дорогах Российской Федерации внедряется алюмино-термитный вид сварки рельсов. При этом соединение рельсов происходит за счет сплавления жидкого термитного металла, вливаемого в межторцевой зазор шириной 23-26 мм, с торцами рельсов . После остывания термитного металла сварной стык шлифуется только по головке сверху и с боков, в области же шейки и подошвы рельса остается облив шириной 40-60 мм и высотой до 5 мм (рис. 1). Образующиеся при этом поры и шлаковые включения представляют собой объем­ные дефекты, вероятное место возникновения которых непредсказуемо. Возможно образование непроваров, вызванных несплавлением термит­ного металла с торцами рельсов вследствие не­достаточного подогрева торцов и загрязнения свариваемых поверхностей.

 Рис. 1

С учетом специфики дефектов алюмино- термитной сварки и накопленного опыта НК стыков электроконтактной сварки рельсов  НИИ мостов ПГУ ПС в 1998 г. разработана "Технология приемочного ультразвукового конт­роля стыков алюмино-термитной сварки рельсов и приварки рельсов к стрелочным переводам". Согласно "Технологии ...", контроль проводится при частоте упругих колебаний f = 2,5  МГц эхо- и зеркальным методами при основных парамет­рах, приведенных в таблице, в четыре этапа:

1. Контроль стыка по всему периметру эхо- методом посредством преобразователя (ПЭП) с углом ввода α = 70°.
2. Контроль стыка в области шейки и ее продолжения в подошву с поверхности катания эхо-методом посредством ПЭП с α = 45°.
3. Контроль сварного стыка в области головки зеркальным методом посредством двух ПЭП с α = 45°, устанавливаемых в устройство УСКР-1 (рис. 2а и 3).
4. Контроль сварного стыка в области шейки зеркальным методом по схеме "тандем" посредством ПЭП с α = 45°, устанавливаемых в устройство УСКР-2 (рис. 26 и 4).

Рис. 2. Схемы прозвучивания при настройке эквивалентной чувствительности (красный цвет) и контроле в области головки (а) и шейки (б) рельса

Таблица

 Основные параметры контроля

 Рис. 3

Эквивалентная чувствительность при конт­роле зеркальным методом настраивается непосредственно на контролируемом рельсе (рис. 2).

Устройства УСКР-1 (НИИ мостов ПГУПС) и УСКР-2 (ЦНИИТМаш, НИИ мостов ПГУПС) крепятся на поверхности катания головки рельса так, что при синхронном перемещении ПЭП от­носительно друг друга все точки пересечения их акустических осей лежат на соответствующем торце сваренных рельсов (рис. 3).

Контроль одного сварного стыка занимает около одного часа. При апробации технологий на пятнадцати алюмино-термитных сварных стыках были обнаружены дефектные участки, подтвержденные при последующем фрактографическом исследовании.

Таким образом, разработанная "Техноло­гия ...", ориентированная на выявление объем­ных и плоскостных дефектов, должна заметно повысить эксплуатационную надежность сварных стыков рельсов, выполненных алюмино- термитным способом.

Рис. 4