VI. НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ ПРИ РЕМОНТЕ И ТЕХНИЧЕСКОМ ОБСЛУЖИВАНИИ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

В.А. СМИРНОВ, заместитель генерального директора — главный инженер ОАО «Научно-исследовательский институт технологии, контроля и диагностики железнодорожного транспорта», кандидат технических наук В.Л. ЛАЗАРЕВ, главный конструктор Проектно-конструкторского бюро локомотивного хозяйства ОАО «РЖД»

Н.Ю. ИЛЬЮЩЕНКОВА, начальник сектора неразрушающего контроля Проектно-конструкторского бюро вагонного хозяйства ОАО «РЖД»

На предприятиях по ремонту подвижного состава железных дорог Германии и Франции при­меняются ультразвуковой, магнитопорошковый, вихретоковый, визуальный, капиллярный и рентге­нографический методы неразру­шающего контроля (НК). Основ­ным объектом неразрушающего контроля подвижного состава яв­ляются колесные пары.

При поступлении колесных пар в ремонт на первой позиции технологического процесса на автоматизированной установке ультразвукового контроля с элекромагнитоакустическими преоб­разователями измеряются оста­точные механические напряжения в колесах (для подвижного соста­ва с колодочными тормозами). Забракованные колес­ные пары направляются на тер­мообработку. В дробеструйной установке стальной дробью (диа­метром около 1 мм) очищаются диски колес, а также зоны контак­та ультразвукового преобразова­теля с поверхностью оси. Далее при помощи оптической или лазерной автоматизированной измерительной установки выполняются контроль геомет­рических параметров и обточка колесных пар. Установки измеря­ют диаметры и профили колес по кругу катания, расстояние меж­ду внутренними гранями, ширину обода, длину и диаметр шеек. Колесная пара подъемным уст­ройством устанавливается на стенд и приводится во вращение фрик­ционным роликом. На оптической установке профили обоих колес видны на экране на фоне шаблона стандартного профиля. Лазерная установка обеспечивает автома­тический контроль с электронной паспортизацией данных колесных пар колеи 1435мм диаметром от 630 до 1005мм массой до 2 т. Вре­мя проверки колесной пары - по­рядка 5 мин.

Неразрушающий контроль цельнокатаных колесных пар при ремонте осуществляется с исполь­зованием автоматизированной установки AURA (Фраунгофе-ровский институт НК, Германия), оснащенной манипуляторами со сканирующими устройствами для ультразвукового и вихретокового контроля и многоканальной сис­темой сбора и обработки данных.

Контроль поверхности катания на наличие термических трещин (образуются при торможении ко­лодочными тормозами) осущест­вляется с использованием вихре-токовых преобразователей. Для обеспечения высокой помехоза­щищенности блоки электроники ультразвукового модуля обра­ботки данных помещены в непос­редственной близости от датчиков на манипуляторе сканирующего устройства. В современных мо­дификациях используются мно­гоэлементные преобразователи с фазированными решетками, что позволяет сократить коли­чество датчиков. Перемещение сканирующих устройств, пода­ча контактирующей жидкости (вода) и контрольные операции осуществляются автоматически. Время проверки колесной пары -А—7 мин.

В зависимости от модификации установки контроль осей и колес выполняется раздельно или на од­ной позиции. Контроль оси произ­водится в зонах наиболее вероятного образования трещин (шейка оси, подступичная часть, места посадки тормозных дисков) с по­мощью многоэлементных ультра­звуковых преобразователей, ус­танавливаемых на цилиндрические поверхности оси. Преобразова­тель состоит из 64 чувствительных элементов, каждый из которых имеет определенный угол ввода ультразвука. Время проверки оси — 4—5 мин. В более поздних мо­дификациях установки применяют ультразвуковые преобразовате­ли с фазированными решетками (4 группы преобразователей), поз­воляющие существенно расширить диаграмму направленности (угол ввода луча может изменяться от 28 до 72°).

Использование установки поз­воляет выполнить весь спектр контрольных операций в авто­матическом режиме с элект­ронной паспортизацией данных. Окончательное решение о год­ности колесной пары принимает оператор.

Магнитопорошковый контроль дисков цельнокатаных колес под­вижного состава проводят вруч­ную с применением люминес­центных магнитных индикаторов. Намагничивание колеса произво­дится по секторам соленоидом переменного тока (способом приложенного поля). Размагни­чивание колеса при этом не тре­буется. Качество магнитного ин­дикатора (магнитной суспензии) проверяется на стандартном об­разце — диск со шлифовочными трещинами. Достаточность осве­щения ультрафиолетового облу­чателя проверяется с помощью люксметра. Для лучшей выявляе­мости дефектов в ультрафиоле­товом освещении рабочее место затемнено.

Технология неразрушающего контроля деталей буксового узла ограничена визуальным ос­мотром роликов, сепараторов и колец без разборки подшипников (подшипники на железных доро­гах Германии и Франции не ре­монтируют). Следует отметить повышенное внимание к качеству очистки подшипников, корпусов букс и других деталей буксо­вого узла перед проведением контроля.

Для проведения контроля ко­лесных пар в процессе эксплуатации в смотровых канавах (на эстакадах) пунктов технического обслуживания высокоскоростных поездов ICE используются уста­новки UFPE. Установки осуществляют ультразвуковой контроль дисков колесных пар методом V-образного прозвучивания, для чего используются 4 группы преобразователей с фа­зированными решетками, работа­ющими на частоте 2 МГц (в первых модификациях установок исполь­зовались 17 и 12 измерительных головок для тяговых и ходовых колесных пар соответственно). В качестве контактной жидкости используется вода.

Для проверки различных типов колесных пар (разный диаметр колес) используют сменные мо­дули и измерительные головки с изменяемой геометрией. Время проверки одной колесной пары менее 10 мин. За последние годы разработаны разные модификации установки, позволяющие проверять одновременно две ко­лесные пары, что обеспечивает повышенную производительность и сокращает время простоя поез­да при ремонте и обслуживании. Установки внедряются в депо по обслуживанию скоростных по­ездов ICE всех модификаций с 2000г. Ежегодно ими выбрако­вывается около 1% проверенных колесных пар.

Контроль полых осей осущест­вляется ультразвуковым методом при помощи автоматизированных мобильных MPS 01 и стационарных MPS 02 установок. В состав мо­бильного комплекса HPS 01 входят держатель головок, телескопичес­кая штанга и тележка для подъезда и установки. Перемещение преоб­разователей осуществляется внут­ри оси по винтовой траектории, угол ввода лучей — 0, 37 или 45° в зависимости от диаметра отверс­тия в оси. Время проверки состав­ляет 20—25 мин.

Первая установка внедрена в 2002г. в депо Гамбург. Всего на предприятиях по ремонту и обслу­живанию высокоскоростных и при­городных поездов используется 16 таких установок. Стационарная ав­томатизированная установка HPS 02 оборудована тремя измери­тельными головками на телескопи­ческом манипуляторе и позволяет контролировать различные типы полых осей диаметром от 30 до 90 мм.

Для железных дорог Германии ведутся перспективные разработ­ки систем неразрушающего конт­роля колесных пар при движении поезда со скоростью до 5 км/ч. Датчики устанавливаются вдоль специальных рельсов в виде мат­рицы 4x130 шт. и осуществляют контроль дисков ультразвуковым методом. Для выявления дефек­тов в гребне колес используют 80 дополнительных преобразовате­лей. В качестве контактной жид­кости используется вода.

Неразрушающий контроль локомотивов на железных до­рогах Франции осуществляется преимущественно ручными при­борами на механизированных позициях. При осуществлении магнитопорошкового контроля крупногабаритных деталей пе­ремещение намагничивающего устройства, поворот и фиксация контролируемой детали в произ­вольном положении механизиро­ваны. Подача суспензии осущест­вляется вручную из пластиковой емкости с распылителем.

Величина магнитного поля оце­нивается по показаниям ампер­метра генератора тока намагничи­вающего устройства (допустимая для работы зона выделена на ин­дикаторе цветной маркировкой, которая наносится при аттестации установки). Особенностью орга­низации ультразвукового контро­ля на железных дорогах Франции является запрет использования заранее установленных програм­мных настроек. На предприятиях по ремонту и обслуживанию вы­сокоскоростных поездов TGV для сокращения времени проверки ис­пользуются автоматизированные установки, аналогичные применя­емым в Германии.

Широкое распространение на железных дорогах Франции полу­чили капиллярные методы контро­ля для обнаружения поверхност­ных дефектов крупногабаритных деталей (рамы тележек, картеры дизелей) и деталей, изготовленных из немагнитных материалов (алю­миниевые сплавы, легированные стали, композиционные матери­алы). Используются два вида пенетрантов на основе углеводоро­дов — цветные (окрашенные) для выявления крупных дефектов на больших площадях поверхностей и флюоресцентные - для поиска «тонких» дефектов.

Пенетранты на основе уайт-спирита не применяются в связи с опасностью для человека и низкой эффективностью использования средств индивидуальной защиты. Диапазон рабочих температур большинства применяемых пенетрантов 10-50 °С. В ряде случаев могут использоваться специаль­ные средства с диапазоном, сме­щенным в сторону более высоких или низких температур. Для визу­ализации дефектов используются жидкие проявители на базе лету­чих растворителей. Удаляют пенетрант и проявитель водой.

Типовое время дефектоскопии рамы тележки локомотива капил­лярным методом составляет 2 ч (без учета подготовительных опе­раций по очистки поверхности), расход пенетранта при нанесении кисточкой — 1 литр.

Из деталей сцепного устройс­тва в незначительном объеме производится контроль магнитопорошковым способом (либо рентгеноскопией) крюков, пре­имущественно после выполнения сварочных работ.

Система стандартов в облас­ти неразрушающего контроля концерна DB включает качество поставляемых деталей подвиж­ного состава, квалификацию пер­сонала и организацию обучения, технологические процессы и их составляющие, требования к мет­рологическому обеспечению, анализ результатов, мониторинг и менеджмент.

Головной организаций в облас­ти нормативно-технической доку­ментации на железных дорогах Германии является DB Systemtech-nik. Для разработки стандарта со­здается рабочая группа с участи­ем ведущих специалистов этого подразделения, представителей эксплуатирующих организаций концерна DB, научных центров и предприятий-изготовителей про­дукции. Согласование разрабо­танных стандартов осуществляется Федеральным ведомством желез­нодорожного транспорта (ЕВА).

Контрольные образцы (колес­ные лары с искусственными де­фектами и т.д.) централизованно изготавливаются и проходят пе­риодическую метрологическую аттестацию в испытательном цен­тре DB Systemtechnik. В качестве характерной особенности средств метрологического обеспечения следует отметить широкое рас­пространение контрольных об­разцов однократного применения, используемых для проверки ка­чества магнитной суспензии и пе-нетрантов.

Требования к организации и качеству подготовки персонала НК определены международным стандартом EN 473. Ответствен­ным за неразрушающий конт­роль на предприятиях является технический директор. Контроль качества проведения НК выполня­ет руководитель группы, имею­щий второй либо третий уровень и прошедший дополнительное обучение на специализированных курсах.

Дефектоскописты, как прави­ло, имеют первый уровень и при не-полнои занятости могут вы­полнять другие операции на ре­монтном участке. Сертификация персонала для предприятий DB не является обязательной при условии, что ответственный за НК имеет уро­вень квалификации не ниже второ­го по методам НК, применяемым на данном предприятии. Персонал, проводящий операции контроля, проходит начальную подготовку и периодическое (раз в 5 лет) повы­шение квалификации и ежегодную проверку состояния зрения (для операторов, осуществляющих ви­зуальный, магнитопорошковый и капиллярный контроль).

На железных дорогах Герма­нии подготовку дефектоскопистов осуществляют по единой про­грамме, но с разделением на НК рельсов и подвижного состава. Время подготовки специалиста по программе первого уровня составляет 40 ч. Для работы на автоматизированных установ­ках проводится дополнительное обучение.

Подготовка персонала по неразрушающему контролю на железных дорогах Франции осу­ществляется в дорожном учеб­ном центре в Руане. Годовая про­грамма обучения — 250 человек. Систему подготовки отличает уз­кая специализация по видам кон­троля и типам контролируемых деталей. Оператор готовится для конкретного технологического участка и операции, за счет этого сокращается время подготовки при обеспечении высокого качес­тва практических навыков обнару­жения дефектов. Так, обучение оператора ультразвукового конт­роля колесных пар первого уров­ня длится 12 дней, периодическое повышение квалификации — четы­ре дня. Последующее обучение на второй уровень занимает 12 дней. Для магнитопорошкового ме­тода соответственно четыре дня обучения на первый уровень, один день — повышение квалификации, семь дней для обучения на второй уровень. Для капиллярного мето­да — четыре дня на первый уро­вень, шесть дней на второй и один день — периодическое повышение квалификации.