Об авторе 

Цомук Сергей Роальдович 

 Ведущий научный сотрудник отдела УЗД НИИ мостов ПГУПС. Генеральный директор фирмы "Зонд". Кандидат тех­нических наук. III уро­вень по акустическим методам контроля.

Система НК технического состояния узлов и деталей вагонов базируется на применении вихретокового, магнитных и ультразвуковых методов контроля (УЗК) , причем ультразвуковые методы являются основными для выявления внутренних дефектов в колесных парах и свар­ных швах. До 1993 г. УЗК выполнялся вручную на универсальных дефектоскопах без автоматичес­кой регистрации результатов.

На протяжении последних шести лет Де­партамент вагонного хозяйства МПС России уде­ляет особое внимание разработке и внедрению специализированных приборов и устройств для УЗК деталей и узлов вагонов. По заказам Депар­тамента группой научных и производственных организаций (НИИ мостов ПГУПС, АОЗТ "Фирма Зонд", НПП "РДМ") для повышения эффектив­ности и производительности УЗК деталей ваго­нов разработано и внедрено на сети железных дорог следующее новое оборудование:

1. устройства сканирования колес вагонов - УСК;
2. устройства регистрации результатов ультра­звукового контроля - УР;
3. дефектоскопы и пьезопреобразователи для ультразвукового контроля элементов колес­ных пар и сварных швов.

 1. Устройства сканирования колес вагонов

Устройства серии УСК (рис. 1) предназна­чены для контроля совместно с типовыми ультразвуковыми дефектоскопами (УД2-12, УДС2-32) галтельного перехода диска колеса вагона в обод; обода; наплавленного или упрочненного слоя гребня колеса. Достоверность результатов УЗК указанных зон сложной формы, как показали исследования, во многом определяется правиль­ной траекторией сканирования и направлением прозвучивания, соблюдением параметров скани­рования, качественным акустическим контактом. В связи с этим простое ручное сканирование оказалось малоэффективным, что и обусловило актуальность разработки устройств серии УСК.

Рис.1

 Устройства основаны на прозвучивании контролируемых зон поверхностными и попереч­ными волнами с рабочими частотами 1,25 и 2,5 МГц и обеспечивают выявление следующих дефектов:

-                       в диске колеса - поверхностных трещин в зо­не перехода диск-обод;

-                       в ободе - отколов, поперечных трещин, сеток термических трещин;

-                       в упрочненном или наплавленном слое греб­ня - несплавлений, трещин и включений.

 Рис.2

В состав устройств типа УСК (УСК-3, УСК-ЗМ, УСК-4) входят пьезоэлектрические преобразователи (ПЭП), ме­ханические узлы крепления ПЭП на колесе, коммутатор для переключения ПЭП, включая устройство подачи контактирующей жидкости под каждый ПЭП. Сканиро­вание колес (рис. 2) выпол­няется при вращении колес­ной пары на стенде для осмотра и освидетельствования колесных пар с подачей воды последовательно под каждый из ПЭП или посекторно при ручном повороте колесной пары через слой масла, нанесенного заранее на приблизительно 1/3 диска колеса.

В настоящее время изготовлено, настроено и передано на предприятия вагонного хозяйства России и стран ближнего зарубежья около 400 устройств серии УСК.

Рис. 3

2. Устройства регистрации результатов ультразвукового контроля колесных пар

Устройства серии УР (рис. 3) предназначены для регистра­ции параметров процесса и ре­зультатов УЗК колес (УР-1) и осей (УР-2) и позволяют вво­дить с клавиатуры и запоми­нать блок исходных данных (дата контроля, код оператора, номер контролируемой детали, зону контроля, амплитуды эта­лонных сигналов и пр.), запоминать блоки данных о проконтролированных колесах или осях, вклю­чая осциллограммы с экрана дефектоскопа УД2-12 или УДС2-32.

Принцип действия регистраторов состоит в преобразовании ана­логовой информации, получаемой с дефектоскопа, в цифровую, запоминании этих данных в ОЗУ, хранении и передаче их в персональный компьютер с последующей обработкой и распечаткой протокола контроля. Программа обработки результатов контроля колес и осей позволяет организовать базу данных результатов дефектоскопирования, просматривать результаты контроля за любой период, искать данные контроля по номеру колеса, оси, сортировать данные по периоду, дате, оператору, зоне контроля, отбирать данные только по дефектным колесам и пр., и распечатывать на принтере протоколы контроля, как в полном объеме, так и содержащие только отсортированную информацию.

Широкое внедрение регистраторов УР-1 и УР-2 на сети железных дорог позволяет повы­сить эффективность хранения результатов конт­роля колесных пар и изменить формы отчетнос­ти по этому направлению работы предприятий вагонного хозяйства.

Общее число изготовленных и поставленных на предприятия вагонного хозяйства устройств УР-1 к концу текущего года составит 320 шт., УР-2 - 170 шт.

 3. Ультразвуковой дефектоскоп УДС2-32

Базовым ультразвуковым дефектоскопом для контроля деталей вагонов до последнего времени оставался дефектоскоп УД2-12, то есть прибор универсального типа, естественно, не учитывающий специфики контроля колес и осей. За прошедшие годы данная модель морально устарела: отсутствие памяти, избыток органов управления и слабая комплектация не могли не снижать эффективность контроля деталей ваго­нов. В связи с этим в 1998 г. НИИ мостов ПГУПС, фирмой "Зонд", НПП "РДМ" был разработан, а с 1999 г. фирмой "Зонд" выпускается специализированный дефектоскоп УДС2-32 (рис. 4) для контроля деталей вагонов.

К основным особенностям дефектоскопа необходимо отнести следующие:

-        24 независимые программируемые режима для контроля всех зон осей и колес, а также сварных швов.

-        Минимальное количество органов управления (3 клавиши).

-        Автоматическая настройка чувствительности с учетом затухания ультразвука в конкретной, контролируемой оси.

До настоящего времени учет затухания ультразвука в оси практи­чески отсутствовал, несмотря на то, что значительная величина разброса данного параметра, напрямую влияющая на выявляемость дефектов, известна давно. При настройке чувствительности дефектоскопа УД2-12 по отражателям в контрольной колесной паре весьма вероятны перебраковка или недобраковка осей из-за отсут­ствия регулировки чувствительности в зависимости от затухания. В дефектоскопе УДС2-32 эта проблема решена: на контрольной колесной паре измеряется и запоминается разница амплитуд сигналов от противоположного торца оси и эталонного пропила, по которому эталонируется чувствительность. В начале контроля штатной оси в соответствии с действующей технологией измеряется сигнал от противоположного торца оси, и, в случае его заметного отличия от сигнала в контрольной оси, чувствительность автома­тически изменяется прибором до необходимого значения.

-        Автоматическая настройка зон контроля с учетом скорости распространения ультра­звука в оси: по измеренному времени прихода эхо-сигнала от противоположного торца штат­ной оси и известной, заранее записанной в память дефектоскопа длине оси, прибор рас­считывает и выставляет зоны контроля во всех режимах.

-        Автоматическое измерение коэффициента выявляемости и координат обнаруженных дефектов во всех режимах.

-        Совместимость с устройствами типа УСК и УР.

-        4 вида индикаторов, а также значительно уменьшенные по сравнению с УД2-12 габа­риты и вес.

-        Комплект ПЭП состоит из 12 преобразовате­лей, по два каждого типа, включая комбинированные.

  Рис. 4

Дефекто­скоп УДС2-32 прошел в пол­ном объеме Государствен­ные испытания, получил соответствующий Сертификат. В 1999 г. на же­лезные дороги России и стран

ближнего зарубежья по Госпрограмме по безо­пасности движения поездов будет поставлено 160 дефектоскопов.