Значимость методов неразрушающего контроля в обеспечении безопасности железнодорожных перевозок

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Эксплуатация железных дорог

Важнейшая проблема железных дорог - обеспечение безопасности перевозок и экологической безопасности окружающей среды.

Особенности эксплуатации железных дорог:

Ш сверхнормативные сроки использования конструкций пути, подвижного состава, электротягового комплекса;

Ш недостаточно высокий технический уровень эксплуатации конструкций пути, подвижного состава, электротягового комплекса;

Ш сложные климатические условия диагностики технических устройств, в процессе их эксплуатации;

Ш рост объемов транзитных перевозок на международном транспортном коридоре Восток-Запад;

Ш повышение веса составов и скоростей движения.

Предотвращение аварий и техногенных катастроф в реально сложившихся условиях связано с необходимостью проведения мониторинга, а также диагностики технического состояния устройств железнодорожного транспорта методами неразрушающего контроля.

2. Классификация дефектов в металлоконструкциях железнодорожного транспорта

Дефект - каждое несоответствие контролируемого устройства требованиям нормативной документации.

Дефекты подразделяются:

Ш допустимые и недопустимые;

Ш явные, скрытые;

Ш исправимые и неисправимые;

Ш критические, значительные, малозначительные;

Ш производственно-технические дефекты - металлургические (отливка, прокат). Технологические дефекты (при сварке, наплавке, механической и термической обработках);

Ш эксплуатационные (усталость материала, коррозия, изнашивание, перегрузки, неправильная эксплуатация).

3. Основные возможности ультразвукового контроля

Методы ультразвукового контроля позволяют проводить стопроцентный контроль и оценивать техническое состояние материалов, деталей или конструкций в процессе эксплуатации без их повреждения, изменения их эксплуатационных характеристик или нарушения режима работы.

Широкий спектр методов и средств ультразвукового контроля обеспечивает эффективный профилактический контроль, результаты которого позволяют принимать обоснованные решения о допустимости дальнейшей эксплуатации объекта контроля.

Ультразвуковой контроль позволяет обнаружить внутренние дефекты в технических объектах, что недоступно другим неразрушающим методам.

Этот метод на транспорте применяется для контроля элементов сборочных узлов, доступ к поверхности которых закрыт другими деталями и которые не расформировываются. В частности, ультразвуковыми методами контролируются подступичные части оси колесной пары без снятия колес, шейки осей без снятия внутренних колец роликовых подшипников на горячей посадке и др.

Ультразвуковой контроль служит предупреждению аварийных ситуация ситуаций и техногенных катастроф в процессе эксплуатации.

Дефекты металлоконструкций, выявляемые методами ультразвукового контроля.

Литейные дефекты: усадочные раковины (полости, образующиеся при неравномерной усадке металла в процессе затвердевания). А также пористость (мелкое скопление газовых или усадочных раковин при крупнозернистой структуре металла), ликвации (неравномерность химического состава металла в теле отливки, образующиеся при различной температуре затвердевания чистого металла и содержащихся в расплаве примесей), песчаные раковины, шлаковые раковины и др.

Дефекты прокатанного и кованого металла: трещины, флокены волосные трещины, вызванные присутствием водорода, не успевшего выделиться из металла при быстром охлаждении. А также волосовины мелкие трещины из газовых пузырей и др.

Различаются такие дефекты сварных соединений как: трешины в наплавленном металле, в шве от шва к основному металлу. А также в переходной зоне, непровар, поры и раковины, шлаковые включения.

Дефекты, возникающие при различных видах технологической обработки деталей (при закалке, шлифовке, сверлении, штамповке).

Дефекты, возникающие при эксплуатации изделий - трещины усталости, коррозионные повреждения, трещины в результате высоких систематических и одноразово приложенных напряжений, механические повреждения. безопасность ультразвуковой железнодорожный

4. Классификация видов неразрушающего контроля металлоконструкций

Вид НК - это группа методов, средств и технологий, объединенных общностью физических явлений, позволяющих зарегистрировать первичные информативные параметры.

Под первичным информативным параметром подразумевается одна из регистрируемых физических величин, искажение которой обусловлено наличием дефекта в контролируемом объекте. Среди них характеристики магнитного или электрического полей, параметры ультразвуковых колебаний, рентгеновских, инфракрасных, ультрафиолетовых и гамма-лучей.

В основе методов неразрущающего контроля лежат физические явления, позволяющие зарегистрировать первичные информативные параметры.

В зависимости от физических явлений, положенных в основу методов неразрушающего контроля, они подразделяются на девять основных видов:

1. Визуальный,

2. Магнитный

3. Вихретоковый,

5. Ультразвуковой,

6. Радиационный,

7. Тепловой.

8. Электрический.

9. Радиоволновый.

10. Капиллярный.

Краткая характеристика визуального вида неразрушающего контроля.

Визуальный вид неразрушающего контроля основан на использовании электромагнитного излучения видимого спектра (в частности, показаний приборов), вызывающего зрительные ощущения оператора при получении информации об объекте контроля.

С помощью визуального контроля находят видимые поверхностные дефекты, изъяны обработки, отклонения от заданной формы, цвета и т. д.

Визуальный контроль проводится с применением инструментов: лупы, микроскопов, эндоскопов (для осмотра внутренних полостей); проекционных устройств (для контроля формы изделий, спроецированных в увеличенном виде на экран), шаблонов, калибров.

К достоинствам визуального контроля относятся простота, доступность, экономичность при обнаружении поверхностных дефектов. Его применяют на всех стадиях жизненного цикла деталей - при изготовлении, в эксплуатации и при ремонте.

Краткая характеристика магнитного вида неразрушающего контроля.

Магнитный вид неразрушающего контроля основан на обнаружении магнитных полей рассеяния, образующихся в местах дефектов при намагничивании контролируемых изделий.

Наличие дефектов (нарушение структурной однородности металла) сопровождается искажением магнитного потока в намагниченном ферромагнитном объекте. Причиной тому является значительное уменьшение магнитной проницаемости области дефекта и как следствие - увеличение сопротивления магнитному потоку. В результате магнитный поток будет огибать область с высоким значением сопротивления, создавая потоки рассеяния. Эти потоки являются первичными информативными параметрами, которые служат индикатором наличия дефекта.

Магнитная дефектоскопия применяется для контроля ферромагнитных материалов, т. е. для материалов, магнитные свойства которых изменяются под воздействием внешнего намагничивающего поля.

Магнитным контролем выявляются поверхностные и подповерхностные дефекты при осуществлении предварительного намагничивания контролируемого объекта и при наличии открытой для доступа контролируемой части детали

Области применения магнитного вида контроля на железнодорожном транспорте.

Из методов магнитного вида контроля на железнодорожном транспорте наибольшее распространение получили следующие виды:

Магнитопорошковый контроль (применяется повсеместно); магнитопорошковому контролю подвергают следующие объекты подвижного состава:

- детали ударно-тягового и тормозного оборудования,

- рамы тележек различных моделей, как в сборе, так и по элементам,

- оси колесных пар всех типов, как в сборе, так и в свободном состоянии,

- диски, гребень и спицы локомотивных колес и др.

Феррозондовый метод контроля - применяется в вагонном и локомотивном хозяйстве для контроля деталей и узлов локомотивов и вагонов.

Индукционный метод - применяется в путевом хозяйстве- для контроля рельсов.

Краткая характеристика вихретокового вида неразрушающего контроля.

Вихретоковая дефектоскопия основана на взаимодействии внешнего переменного электромагнитного поля, создаваемого возбуждающей катушкой, с полем вихревых токов, наводимых этой возбуждающей катушкой в объекте контроля.

При воздействии переменного электромагнитного поля, создаваемого намагничивающей катушкой, в металле контролируемой детали возникают вихревые токи, которые создают свое электромагнитное поле, противодействующее внешнему полю. Измерительной катушкой. фиксируется результирующее поле.

Нарушения сплошности контролируемого изделия увеличивают электрическое сопротивление поверхностного слоя металла, что приводит к ослаблению вихревых токов. Информацию о наличии дефекта получают путем регистрации изменений результирующего электромагнитного поля при наличии дефекта.

Вихретоковый вид неразрушающего контроля применяют для выявления поверхностных и подповерхностных дефектов в токопроводящих материалах

Области применения вихретокового вида неразрушающего контроля на железнодорожном транспорте.

На железнодорожном транспорте вихретоковым контролем проверяются следующие узлы:

— цельнокатаные колеса колесной пары;

— элементы буксового узла;

— элементы тележек различных моделей и буксовых подшипников;

— устройства тормозной передачи, автосцепное устройство.

Вихретоковый вид контроля широко используется для обнаружения скрытых металлических и металлосодержащих объектов. Метод обнаруживает все типы металлов, и даже объекты с очень низким содержанием металла.

Вихретоковые методы имеют два основных ограничения:

— их применяют только для контроля электропроводящих изделий

— они имеют малую глубину контроля, связанную с особенностями проникновения электромагнитных волн в объект контроля.

5. Краткая характеристика ультразвукового вида неразрушающего контроля

Ультразвуковая дефектоскопия - вид неразрушающего контроля, основанный на способности акустических колебаний, возбуждаемых и (или возникающих) в контролируемом объекте, проникать в материалы на большую глубину без заметного ослабления и отражаться от различного рода неоднородностей.

Первичными информативными параметрами в ультразвуковом виде неразрушающего контроля являются параметры упругих колебаний в контролируемом объекте.

В ультразвуковом виде неразрушающего контроля применяют ультразвуковые частоты, т. е. используют диапазон частот свыше 20 кГц.

Область применения ультразвукового контроля на железнодорожном транспорте - контроль осей колесных пар, контроль состояния ответственных деталей подвижного состава при их техническом обслуживании в вагонном и локомотивном хозяйстве, контроль сварных соединений, контроль состояния рельсов в путевом хозяйстве, контроль узлов в электротяговом комплексе.

Важное достоинство - способность при одностороннем доступе к детали выявить как дефекты, расположенные на большой глубине, так и дефекты на недоступной поверхности детали сборочного узла, закрытые другими деталями.

Области применения ультразвукового вида неразрушающего контроля на железнодорожном транспорте.

Сегодня ультразвуковыми методами контролируется более 40% устройств, для которых регламентом предусмотрена диагностика их технического состояния в процессе эксплуатации.

В ряде случаев ультразвуковой контроль является единственно возможной технологической операцией, позволяющей в процессе эксплуатации выявить скрытые дефекты в таких объектах ответственного назначения как:

— рельсы, сварные стыки рельсов (более 90% предусмотренного контроля), элементы стрелочных переводов,

— оси и колеса, локомотивов, мотор-вагонного подвижного состава и вагонов,

— коленчатые валы дизелей и компрессоров, детали тяговых передач локомотивов,

— боковые рамы и надрессорные балки тележек грузовых вагонов,

— внутренние кольца подшипников,

— опоры контактной сети и другие ее металлоконструкции.

Размещено на Allbest.ru