Деловая слава России


Новости



МЕЖОТРАСЛЕВОЙ АЛЬМАНАХ

Свежий номер альманаха, Архив номеров, Подписка на альманах, Реклама в альманахе, Контакты


АКТУАЛЬНАЯ ТЕМА



Опрос

Нужно ли стремиться вернуть в Россию учёных, уехавших жить и работать за границу?
Да, не стоит упускать умных и талантливых людей
Скорее да, но вряд ли наше государство сможет обеспечить им заграничный уровень жизни
Скорее нет, лучше обеспечить хорошие условия тем, что ещё не уехали
Нет, лучше вложить средства в воспитание и развитие молодых учёных
Другое








Деловая слава России » Промышленность » ООО Энергодиагностика

Промышленность: ООО Энергодиагностика - 13-09-2015, 15:05

ООО Энергодиагностика

 

Александр Анатольевич ДУБОВ
доктор технических наук, профессор,
генеральный директор
ООО «Энергодиагностика»

 

КОНТРОЛЬ НАПРЯЖЕННО- ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ РЕЛЬСОВОГО ПУТИ — НЕДОСТАЮЩЕЕ ЗВЕНО В ОБЕСПЕЧЕНИИ БЕЗОПАСНОСТИ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ

 

Железные дороги являются сложными инженерно-техническими объектами с повышенной ответственностью за безопасность перевозок. Основным объектом контроля являются рельсы — на предмет наличия внутренних дефектов (трещин, расслоений, повреждений головок и тому подобного), а также внешних свойств рельсов в виде изменения геометрии  рельсового пути, локальных дефектов поверхности катания, сколов и другого. В последние годы в связи с появлением длинномерных бесстыковых рельсов и увеличения скорости движения поездов на железных дорогах возникла проблема схода поездов с рельсов из-за потери их устойчивости вследствие недостатка самокомпенсации температурных расширений. Указанная проблема, кроме применения обычной дефектоскопии, требует организации неразрушающего контроля фактического напряженно-деформированного состояния рельсового пути.

 

 

В настоящее время для контроля рельсов используются ультразвуковые, магнитные, оптические, механические методы неразрушающего контроля (НК) и видеонаблюдения с использованием соответствующих приборов, установленных на мобильных средствах (автомоторис и вагоновдефектоскопов). Измерительные приборы и методы НК, перечисленные выше, как правило, используются независимо друг от друга и имеют свои преимущества и недостатки. Однако ни один из указанных методов НК не позволяет делать оценку фактического напряженно-деформированного состояния (НДС) рельсов. Известно, что основными источниками повреждений рельсов являются зоны концентрации напряжений (ЗКН), в которых коррозионно-усталостные повреждения развиваются наиболее интенсивно.

 

 

Металлургические и технологические дефекты изготовления рельсов создают высокий уровень остаточных напряжений в локальных зонах и в сочетании с напряжениями от рабочих нагрузок вызывают ускоренное развитие повреждений. Таким образом, контроль НДС рельсов с целью определения локальных ЗКН является недостающим звеном в обеспечении надежности рельсов и безопасности движения поездов. Именно локальные зоны концентрации напряжений, возникающие на отдельных участках рельсов, вызывают потерю их устойчивости и создают проблему схода поездов.

 

 

В России и других странах все большее распространение на практике при решении задачи определения локальных ЗКН в новых и находящихся в эксплуатации изделиях получает метод магнитной памяти металла (МПМ), разработанный фирмой ООО «Энергодиагностика» (Москва). На метод МПМ имеются российские и международные стандарты. Согласно ГОСТ Р ИСО 24497-1-2009 «Контроль неразрушающий. Метод магнитной памяти металла. Термины и определения» метод МПМ – метод неразрушающего контроля, основанный на регистрации и анализе распределения собственных магнитных полей рассеяния (СМПР), возникающих в зонах концентрации напряжений и структурной неоднородности изделий. При этом СМПР отображают необратимое изменение намагниченности в направлении действия максимальных напряжений от рабочих нагрузок, а также структурную и технологическую наследственность изделий и сварных соединений после их изготовления и охлаждения в магнитном поле Земли.

 

 

Метод МПМ принципиально отличается от всех известных магнитных методов неразрушающего контроля тем, что при его применении не требуется искусственное намагничивание изделия, а используется естественная намагниченность и последействие, которое проявляется в виде магнитной памяти металла к фактическим деформациям и структурным изменениям. Метод МПМ не требует никаких подготовительных работ при выполнении контроля и отличается от других методов НК тем, что указывает уровень концентрации напряжений, то есть степень опасности выявленных дефектов.

 

 

Для выполнения контроля состояния рельсов с использованием метода магнитной памяти металла специалистами ООО «Энергодиагностика» (Москва) разработан и изготовлен приборно-компьютерный комплекс, который был установлен в вагонедефектоскопе Центра диагностики Польских железных дорог. В августе 2013 года специалистами ООО «Энергодиагностика» в содружестве со специалистами Центра диагностики «PKP PLK» с использованием указанного приборнокомпьютерного комплекса по методу МПМ был выполнен контроль рельсовых путей на участке от города Gora-Kalwaria до города Tarczyn общей протяженностью около 52 км.

 

 

Контроль выполнялся с вагона-дефектоскопа при движении со скоростью до 50 км/час. Счет длины пройденного пути осуществлялся от «энкодера», подключенного к измерительному блоку приборного комплекса. Режим съема информации по методу МПМ был обусловлен режимом ультразвукового контроля, при котором установочный блок датчиков над рельсами поднимался на стрелочных переводах, и значения собственного магнитного поля рельсов в этом режиме резко снижались. На рисунке 1 показан фрагмент результатов контроля рельсового пути с использованием метода МПМ и специализированных датчиков приборно-компьютерного комплекса, установленных над головкой рельсов на расстоянии 6-7 мм от поверхности. Верхняя часть магнитограммы, представленной на рисунке 1, отображает распределение собственного магнитного поля рельса Нр (А/м), нижняя часть – градиент поля dH/dx ((А/м)/мм).   Из рисунка 1 видно, что расстояния между аномалиями магнитного поля и его градиента оказались практически равными геометрическим параметрам рельсового пути: ширине колеи S=1,435 м, расстоянию между креплением шпал lшп = 400-410 мм, высоте рельса h = 150 мм. Аналогичные закономерности в распределении магнитного поля и его градиента выявлены и в других зонах концентрации напряжений.

Рисунок 1. Результаты контроля правого рельса пути № 1 на участке 58,263-58,270 км:

Нр – величина собственного магнитного поля рельса;

dH/dx – градиент поля; S – ширина колеи;

lшп – расстояние между шпалами; h – высота рельса

 

 

 

 

На рисунке 2 показана схема формирования отдельных магнитных аномалий в ЗКН, обусловленных изгибными и поперечными деформациями рельсов под действием изгибных усилий от колес вагона на рельсы (рисунок 2а) и от поперечной силы Р на рельсы (рисунок 2б). Механизм формирования вектора намагниченности и, соответственно, собственного магнитного поля изделий на площадках скольжения, возникающих под действием рабочих нагрузок, рассмотрен в специальных работах. Как правило, угол наклона площадок скольжения равен 45° по отношению к направлению внешней нагрузки P.

 

ООО Энергодиагностика

 

ООО Энергодиагностика

 

Рисунок 2. Схема формирования магнитных аномалий вдоль площадок скольжения
под действием изгибных (а) и поперечных (б) сил P: h – высота рельса; lшп – расстояние между шпалами


 

Выполненный контроль методом МПМ рельсовых путей на испытательном полигоне (Gora Kalwaria-Tarczyn) Польской железной дороги показал принципиальную возможность использования метода МПМ для скоростного контроля рельсов с вагона-дефектоскопа. Анализ результатов выполненного контроля рельсового пути методом МПМ в сопоставлении с другими данными контроля, представленными Центром диагностики, показал, что причинами развивающихся повреждений рельсов является сочетание металлургических и технологических дефектов изготовления с рабочими нагрузками, обусловленными конструктивными особенностями рельсового пути (шириной колеи, расстоянием между креплениями шпал, высотой рельса и другими). Экспериментальный контроль показал также принципиальную возможность метода МПМ и приборного комплекса определять и классифицировать дефекты, в том числе определять дефекты в сварных соединениях с термитной сваркой. Однако для разработки такой классификации дефектов по магнитным сигналам потребуется набор статистики в сочетании с результатами контроля другими методами неразрушающего контроля.

 

 

Аналогичный приборный комплекс, установленный в вагоне-дефектоскопе, был опробован в 2000-2001 годах и сдан в опытную эксплуатацию в Московском метрополитене. Наиболее эффективным использование метода МПМ представляется в комплексе с ультразвуковым и визуальным контролем. Метод магнитной памяти металла позволяет выполнять контроль напряженно-деформированного состояния, выявлять наиболее напряженные участки пути, предрасположенные к повреждениям, оценивать степень опасности дефектов. При этом ультразвуковым методом предоставляется возможность в первую очередь выполнять контроль дефектов в наиболее напряженных зонах рельсового пути.

 

 

С использованием метода МПМ предоставляется также возможность на раннем этапе определять различного рода нарушения в состоянии рельсового пути: ослабление креплений рельсов на шпалах; выявление мест потери устойчивости вследствие недостатка температурной компенсации; изменение состояния рельсов в условиях после прохождения поездов с крупногабаритными грузами и прочее, и, таким образом, осуществлять мониторинг за изменением в состоянии рельсового пути.

 

 

Более широкое внедрение в практику контроля фактического напряженно-деформированного состояния рельсового пути с использованием метода МПМ и соответствующих приборных комплексов в железнодорожном транспорте сдерживается в основном из-за различного рода бюрократических препятствий и низкой заинтересованности ответственных чиновников за внедрение новой техники. Например, в службах пути российских железных дорог с целью предотвращения аварий со сходом вагонов из-за потери устойчивости рельсов действует производственная инструкция о выполнении периодического контроля фактического напряженно-деформированного состояния рельсового пути с использованием очень сложных методик и инструментов. Выполнение рекомендаций указанной инструкции является трудоемким процессом, ограниченно выполняется на отдельных небольших участках рельсового пути по реперным точкам и является малоэффективным.

 

 

Представленный опыт применения приборно-компьютерного комплекса и специализированных датчиков, использующих собственную намагниченность рельсов, позволит выполнять контроль напряженно-деформированного состояния протяженных участков рельсового пути, выявлять участки с зонами концентрации напряжений, наиболее предрасположенные к развитию повреждений, и предотвращать аварии, связанные с потерей устойчивости рельсов из-за недостатка самокомпенсации температурных расширений.

 

Межотраслевой альманах №50/2015 год

 




 

Другие новости по теме:


Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь. Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.


АКТУАЛЬНО:

Календарь событий:

«    Сентябрь 2017    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30