Дефектоскопия. Методы обнаружения дефектов рельсов

1. Классификация дефектов рельсов. Отличие дефектного рельса от остродефектного

Рельсы являются основным и наиболее дорогостоящим элементом верхнего строения пути. В процессе эксплуатации железнодорожного пути в рельсах под воздействием подвижного состава, природных и других факторов образуются дефекты и повреждения в большей или меньшей степени, угрожающие безопасности движения поездов. Выявление дефектов в рельсах производится средствами дефектоскопии с использованием неразрушающих магнитных (индукционных) и ультразвуковых методов контроля.

Дефектоскопирование рельсов начинается еще при оценке их качества изготовления на рельсопрокатных заводах, затем в эксплуатационных условиях — в пути, а также на рельсосварочных предприятиях, производящих сварку новых, ремонт и сварку старогодных рельсов.

Дефектоскопирование рельсов направлено на своевременное обнаружение, прежде всего внутренних, скрытых дефектов и обеспечивает возможности своевременной замены дефектных. Учет выхода рельсов в дефектные, последующие результаты статистического анализа дефектоскопирования позволяют определить распределение дефектов по видам и причинам их образования в зависимости от эксплуатационных условий и качества металла; позволяют разрабатывать мероприятия, направленные на повышение прочностных характеристик и качества изготовления рельсов, продление сроков службы и повышение общей надежности пути, а также на совершенствование дефектоскопных средств.

Виды дефектов рельсов, причины их появления, способы выявления, указания по эксплуатации представлены в «Нормативно-технической документации НТД/ЦП 2002», которая в настоящее время проходит апробацию на железных дорогах. По степени дефектности и опасности для движения поездов по опытной документации, также как и по НТД-93, рельсы подразделяются на остродефектные (ОД) и дефектные (Д).

Но последние в свою очередь по НТД/ЦП 2002 классифицируются в зависимости от степени развития каждого дефекта на типоразмеры с учетом класса и категории путей (см. ниже).

Остродефектный рельс — рельс, представляющий прямую угрозу безопасности движения из-за возможного потенциального его разрушения по дефекту под поездом или схода колес с рельса из-за его повреждений. Остродефектный рельс после его обнаружения подлежит немедленной замене на новый или старогодный из покилометрового запаса. При преждевременном образовании дефекта в рельсе, ранее гарантийного заводского срока службы или пропущенного тоннажа, предъявляется рекламация металлургическому комбинату — изготовителю рельсов. При преждевременном образовании дефекта в зоне сварных стыков в соответствии с гарантийными обязательствами предъявляется рекламация производителю сварочных работ — рельсосварочному поезду.

19 стр., 9478 слов

Устройство и эксплуатация путей сообщения

... на рельсы от колёс, тем вероятнее развитие дефектов и повреждений в них так же как и в остальных элементах верхнего строения пути. станция путь перегон рельсовый 3) Скорость движения ... основания и степени годности материалов верхнего строения пути, применяемых при последней смене рельсо-шпальной решетки (числитель - млн.т бр, знаменатель - годы) Ремонтные схемы -виды путевых работ и ...

Дефектные рельсы — рельсы, у которых в процессе эксплуатации произошло постепенное снижение служебных свойств, но еще обеспечивается безопасный пропуск поездов, хотя в ряде случаев уже требуется введение ограничения скоростей движения.

В табл. 1 по НТД/ЦП 2002 приведена классификация дефектов с их кодовым обозначением и схематическим изображением.

Все виды дефектов рельсов в классификации кодированы трехзначным числом. Использована следующая структура кодового обозначения:

  • первая цифра кода определяет тип дефекта рельсов и место его определения по элементам сечения рельса (головка, шейка, подошва);
  • вторая цифра определяет вид дефекта рельсов с учетом основной причины его зарождения и развития;
  • третья цифра указывает на место расположения дефекта по длине рельса.

Первые две цифры кода дефектов рельсов отделяются от третьей цифры точкой.

Таблица 1

Тип дефекта и место его появления по элементам сечения рельса (головка, шейка, подошва) определяются цифрами (первый знак):

1 — выкрашивания и отслоение металла на поверхности катания головки рельса;

2 — поперечные трещины в головке рельса;

3 — продольные трещины в головке рельса;

4 — пластические деформации (смятие), вертикальный, боковой и неравномерный износ головки рельса (длинные волны и короткие рифли);

5 — дефекты и повреждения шейки рельса;

6— дефекты и повреждения подошвы рельса;

7 — изломы рельса по всему сечению;

8 — изломы рельса в вертикальной и горизонтальной плоскостях;

9 — прочие дефекты и повреждения рельса.

Вид дефекта рельсов, определяемый основной причиной его зарождения и развития (второй знак), обозначается цифрой:

0 — дефекты, связанные с отступлениями от технологии производства рельсов;

1 — дефекты, зависящие от металлургического качества рельсовой стали (например, от местных скоплений неметаллических включений, вытянутых вдоль направления прокатки в виде дорожек-строчек) и недостаточной прочности рельсового металла;

2 — дефекты, связанные с некачественной обработкой торцов и с недостатками исполнения профиля рельсов;

3 — дефекты, связанные с нарушением требований инструкций по текущему содержанию железнодорожного пути, а также с нарушением в технологии обработки болтовых отверстий рельсов металлургическими комбинатами, линейными подразделениями и промышленными предприятиями путевого хозяйства дорог;

4 — дефекты, связанные с усиленным специфическим воздействием подвижного состава на рельсы (буксование, юз, ползуны и др.), в том числе из-за нарушения режимов вождения поездов или из-за недостатков в содержании подвижного состава;

47 стр., 23283 слов

Реконструкция участка железнодорожной линии в условиях роста ...

... другими элементами железнодорожного хозяйства. Для ... работ 3.3 Производственный состав 3.4 Организация работ 3.5 Перечень путевых машин, механизмов и инструмента 3.6 Требования безопасности 4. Анализ выхода рельса по дефектам ... строительной стоимости реконструкции 2.1.1 Определение ... работе с компьютером 5.1.10 Пожарная безопасность 6. Экспертиза дипломного ... длиной приемоотправочных путей, предыдущее ...

5 — дефекты рельсов, полученные в результате механических воздействий на рельсы (удар инструментом, рельса о рельс и т.п.);

6 — дефекты в зоне сварных стыков, связанные с недостатками и нарушениями технологии сварки рельсов;

7 — дефекты, связанные с особенностями работы рельсов в стыках;

8 — дефекты, связанные с недостатками и нарушениями технологии наплавки рельсов и приварки рельсовых соединителей;

9 — дефекты, вызванные коррозией.

Появление дефекта рельса часто бывает следствием нескольких причин. Так, недостатки в содержании пути ускоряют развитие заводских дефектов. В связи с этим при определении разновидности дефекта должна быть выявлена основная причина, с которой связано его появление и развитие.

Цифровое обозначение места расположения дефекта (третья цифра в номере дефекта) следующее:

0 — по всей длине рельса;

1 — в стыке: в болтовом стыке на расстоянии менее 750 мм от торца рельса; в сварном стыке — на расстоянии 200 мм симметрично по 100 мм в обе стороны от оси сварного шва, что определяется толщиной сварного шва и зонами термического влияния от сварки и термообработки после сварки.

2 — вне стыка: в болтовом стыке на расстоянии 440 мм симметрично по 220 мм по обе стороны от оси сварного шва в подошве, что определяется расстоянием до прижимных электродов — губок контактной сварочной машины.

Дефектные рельсы по НТД/ЦП-2002 подразделяются на четыре типоразмера в зависимости от степени развития дефекта: ДП, Д1, Д2, ДЗ. Наиболее опасным из них является ДП, так как размеры дефекта оказываются близкими к критическим величинам, поэтому такие рельсы заменяются в первоочередном порядке.

Дефектные рельсы Д1 и Д2 заменяются в установленном порядке с учетом прогнозируемой интенсивности развития размеров дефекта. Рельсы ДЗ заменяются по решению начальника дистанции пути на основе информации бригадира пути (дорожного мастера) об интенсивности развития дефекта в процессе наблюдений за ним при очередных проверках состояния рельсов.

В зависимости от класса пути установлены следующие сроки замены остродефектных и дефектных рельсов (табл. 2) и допускаемые скорости движения поездов по ним на период до замены (табл. 3).

Таблица 2

Примечания. * При нарушении сроков решение по пропуску каждого поезда принимает лицо, ответственное за ликвидацию дефектного места. Ответственное лицо должно быть в должности не ниже дорожного мастера. **Не более 12 мес. с момента обнаружения дефекта.

Таблица 3

Если дефектный рельс не заменен в установленный срок (табл. 2), то он переводится в следующую, более опасную категорию (ДЗ—>Д2; Д2—»Д1; Д1—>ДП; ДП—ЮД) с соответствующим ужесточением сроков замены и ограничением скорости.

Как ясно из табл. 2, основными признаками, определяющими рельсы как остродефектные (ОД) в главных и приемо-отправочных путях являются:

10 стр., 4652 слов

Общая классификация дефектов и способы их обнаружения

... Визуальная дефектоскопия позволяет обнаруживать только поверхностные дефекты (трещины, плёны и др.) в металлических изделиях и внутренние дефекты в изделиях из стекла или прозрачных ... зависимости от степени наносимого вреда, Допустимые дефекты, Недопустимые дефекты, В зависимости от места возникновения, Технологические дефекты, Предреализационные дефекты Товары, у которых выявлены недопустимые ...

  • поперечные, продольные или наклонные трещины в головке рельсов в основном второй и третьей группы (коды 20;
  • 21;
  • 24;
  • 25;
  • 26.1;
  • 30;
  • с продольной горизонтальной трещиной на глубине более 8 мм;
  • 31;
  • 38), а также поперечные трещины (коды 10;
  • 11;
  • 14;
  • 16.1;
  • 18;
  • 19);
  • продольные трещины и выколы из-за них в местах перехода головки в шейку, начинающиеся с торца рельса с одной или двух сторон шейки, независимо от их размера (код 52.1), а также трещины длиной более 30 мм вне концов рельсов (код 52.2);
  • трещины от болтовых отверстий (код 53) и трещины в шейке рельса, независимо от их размеров (коды 50;
  • 55;
  • 56.1;
  • и 59);
  • местный износ или коррозия кромки подошвы рельсов (код 69), в том числе трещины коррозионно-усталостного происхождения, выколы подошвы рельса (коды 60;
  • 64;
  • 65;
  • 66), поперечные изломы рельсов (коды 70;
  • 71;
  • 73;
  • 74;
  • 75;
  • 76;
  • 79).

Признаками, определяющими рельсы как дефектные в главных и приемоотправочных путях, являются:

  • превышение нормированного приведенного (код 41+44), бокового (код 44) или вертикального износа головки рельса;
  • выкрашивание металла при глубине более 3 мм и на длине более 25 мм;
  • пробуксовки от колес локомотива, волнообразный износ, седловины в стыках.

Наибольший выход рельсов в дефектные, а соответственно, одиночное их изъятие и замена происходят из-за недостаточной контактно усталостной прочности металла (дефекты 11, 21); чрезмерного бокового износа головки в кривых (дефект 44); коррозии подошвы рельсов (дефект 69); выкрашиваний и поперечных трещин в головке (дефекты 14, 17, 24) вследствие буксования или юза, а также прохода колес с большими ползунами или выбоинами.

Выход рельсов по дефектам и изломам зависит также от времени года: зимой он в два-три раза выше, чем летом, что обусловлено повышением хрупкости металла рельсов при понижении температуры. Максимальный выход рельсов по дефектам в Европейской части России приходится на март, а на дорогах Востока и Сибири — на апрель. Эти месяцы характеризуются высокими суточными амплитудами температур рельсов (ночью минус 10—20 °С, днем на солнце плюс 10—15 °С), оттаиванием балласта и возрастающими расстройствами пути.

В станционных путях рельсы являются остродефектными — с выколом головки; с вертикальным износом, при котором создается опасность касания ребордами колес гаек стыковых болтов; с поперечным изломом, а так же с другими дефектами, при которых необходима немедленная замена рельсов, определенная дорожным мастером.

Рельсы являются дефектными — с износом более нормативного; с трещинами в головке, шейке, подошве и в местах сопряжений шейки с головкой и подошвой; с выколом подошвы; с провисшими концами, включая смятие на 8 мм и более, а также с уширением головки внутрь колеи, которое не позволяет содержать колею по ее ширине в пределах допусков; рельсы короче 4,5 м, за исключением рельсов на стрелочных съездах.

В новом документе «Каталог дефектов рельсов НТД/ЦП-2-2002» указания по эксплуатации рельсов с дефектами, кроме рекомендованных мер по определению начала образования и уменьшению геометрических характеристик дефектов, дифференцированно регламентируют типоразмеры дефектов с учетом степени их развития для различных категорий путей. В качестве иллюстрации ниже приведены примеры расшифровки дефектов кодов 44.0 и 46.1 по причинам их появления и развития, способам выявления и указаниям по эксплуатации с учетом типоразмеров дефектных рельсов.

10 стр., 4845 слов

Оборудование и технология эхо-импульсного метода ультразвуковой дефектоскопии

... в ряде материалов и предложил в 1928 году новый метод обнаружения дефектов, залегающих в толще металла. Ультразвуковой метод скоро получил признание в нашей стране и за ... импульсное излучение. К этой подгруппе относятся следующие методы дефектоскопии. Рисунок 1 – Классификация ультразвуковых методов контроля. Эхо-метод. Регистрирует эхо-сигналы от дефектов. (рисунок 2 б) Зеркальный эхо-метод основан ...

2. Наиболее распространенные типы дефектоскопных тележек, принципы их работы, работа бригады на дефектоскопных тележках. Основные сведения о вагоне-дефектоскопе

Дефектоскопная тележка — предназначена для выявления наружных и внутренних дефектов в основном металле уложенных в путь рельсов, а также в болтовых и сварных рельсовых соединениях. Дефектоскопные тележка оборудована ультразвуковым и магнитными искателями. На отечественных ж.д. наибольшее распространение получили перемещаемые по рельсам вручную Д. т. с ультразвуковым дефектоскопом УЗД-НИИМ-6М (см. рис.).

При работе используют следующие методы: зеркально-теневой (для проверки шейки и подошвы рельса) и эхо-импульсный (для контроля головки).

Дефект выявляется по ослаблению отражённого донного сигнала.

Дефектоскопная тележка с ультразвуковым дефектоскопом УЗД-НИИМ-6М

и появлению звукового сигнала в телефонной трубке, которой оснащена дефектоскопная тележка. Для контроля рельсовых соединений и сварных стыков подключается ручной искатель, показания которого регистрируются стрелочным индикатором. На наиболее совершенных Д. т. установлен дефектоскоп «Рельс-5». Скорость контроля 3—4 км/ч, масса — до 80 кг, интервал рабочих температур от —30 до 50 °С.

Для выявления дефектов в труднодоступных местах (в тоннелях, на мостах) и на участках пути с интенсивным движением используют однониточные переносные дефектоскопы (УРД-63 и др.), работающие по эхо-импульсному методу.

Вагон-дефектоскоп — вид подвижного состава железных дорог, предназначенный для сплошного скоростного контроля головок рельсов, уложенных в путь, и выявления в них наружных и скрытых дефектов.

Вагоны-дефектоскопы выпускаются на базе четырёхосных пассажирских вагонов, перемещаемых локомотивом, с ультразвуковым и магнитным искательными устройствами.

Совмещенный вагон-дефектоскоп

В ультразвуковом вагоне-дефектоскопе в основном используется эхо (признаком обнаружения дефекта является принятый отраженный сигнал от него) и зеркально-теневой методы (признаком обнаружения дефекта является изменение интенсивности ультразвуковых сигналов, отражаемых подошвой рельса).

В России до недавнего времени наибольшее распространение имели вагоны-дефектоскопы с магнитными искателями. Принцип действия магнитного искателя основан на использовании магнитодинамического поля, возникающего в рельсе при намагничивании его движущимся постоянным магнитом. Дефект обнаруживается по изменению плотности вихревых токов и направления движения магнитного потока, обтекающего трещину в рельсе. При движении вагона-дефектоскопа каждая рельсовая нить намагничивается электромагнитом, в искательной катушке наводится ЭДС в виде одиночных импульсов различного значения, длительности и формы. После усиления записываются на киноплёнке или бумажной ленте. Контроль этим способом позволяет выявить внутренние поперечные трещины, которые поражают до 35 % площади сечения головки рельса на глубине более 5—6 миллиметров, и продольные трещины на глубине 4—5 миллиметров. Рабочая скорость магнитного вагона-дефектоскопа достигает 70 километров в час.

10 стр., 4734 слов

Неразрушающий контроль. Акустическая дефектоскопия

... волн ультразвукового диапазона частот (иногда звукового). Ультразвуковая дефектоскопия один из наиболее универсальных способов неразрушающего контроля, методы которого позволяют обнаруживать поверхностные и глубинные дефекты ... Так, распространению ультразвуковых волн в газах и в жидкостях сопутствует движение среды, которое называют акустическим течением. Скорость акустического течения зависит ...

В 2000-х годах идет постепенная замена магнитных и ультразвуковых вагонов на совмещенные, которые объединяют достоинства обоих методов: магнитным методом выявляются дефекты на малых глубинах и не требуется непосредственный контакт с рельсом, ультразвуковым — дефекты глубокого и среднего залегания.

дефект рельс тележка