(495) 679-86-04

Методика и устройство контроля качества сварных стыков рельсов бесстыкового пути

Назначение и область применения

Описание

Преимущества

Технические характеристики

Правовая защищенность

Назначение и область применения

Данная система предназначена для контроля качества сварных стыков рельсов бесстыкового пути в условиях рельсосварочного предприятия (РСП) и прогнозирования остаточного ресурса при диагностике рельсов в полевых условиях. Устройство контроля основано на методе акустической эмиссии (АЭ), представляющим собой явление возникновения и распространения упругих колебаний волн напряжений в объекте контроля.

Описание

Метод АЭ дает возможность классифицировать локализованные  дефекты по степени их опасности независимо от положения и ориентации объекта контроля, и что немаловажно способен регистрировать дефекты на начальной стадии их развития. Параметры АЭ связаны с кинетикой разрушения материалов, это позволяет получать наиболее объективную и достоверную информацию о динамическом состоянии  дефектов, о  прочности и надежности  конструкции.

Система контроля качества сварных стыков обеспечивает надежную регистрацию и высокоточную локацию источников акустической эмиссии в условиях высоких индустриальных помех, идентификацию дефектов по комплексу акустико-эмиссионных параметров. Она способна длительное время работать в сложных климатических условиях от автономного источника питания, что позволяет эффективно осуществлять как периодический неразрушающий контроль, так и длительный мониторинг объектов (диагностика в полевых условиях), удаленных от источников энергопитания.

Рис. 1

Устройство диагностического комплекса представлено на рисунке 1. Система состоит из блока электронной регистрации БЭР (3) – предназначен для регистрации, преобразования, хранения данных полученных с объекта контроля.

Датчики (преобразователи) акустической эмиссии ПАЭ (1) со встроенным предусилителем (ПУ) – работа датчиков основана на прямом (обратном) пьезоэффекте. ПУ усиливает АЭ импульс, позволяя расположить ПАЭ на расстоянии до 100 метров от рабочей станции. Рабочая станция (4) – часть системы, предназначенная для отображения данных на мониторе и при необходимости постобработки сигналов. Датчики АЭ крепятся к объекту контроля с помощью магнитных держателей (2), через соединительные кабели (5) ПАЭ подключаются к блоку и регистрации и далее рабочей станции. Результаты проводимой диагностики отображаются на экране рабочей станции в виде набора параметров АЭ сигналов. По показаниям выдается заключение о качестве объекта контроля, техническом состоянии и прогнозируемом сроке службы.

Рис. 2

В рамках рельсосварочного предприятия возможны два варианта контроля качества сварных стыков рельсов. Для большей надежности следует применять оба.

1. Контроль качества на технологической линии. 

Технологические дефекты, возникающие при изготовлении сварной плети наиболее выгодно диагностировать в процессе термообработки на технологической линии (рис.3). После проведения сварки, удаления грата, правки сварной стык поступает на пост термообработки. АЭ наблюдается в диапазоне температур остывания от 500°C до 100°С и объясняется протеканием фазовых превращений. Контроль выполняется следующим образом: на головку рельса устанавливаются датчики АЭ на расстоянии 700 – 800 мм от сварного шва. С помощью системы «Эксперт» фиксируются все сигналы, возникающие на объекте контроля. Далее с помощью системы постобработки из общего спектра сигнала отделяется группа импульсов, связанная именно с перестроением материала. В соответствии с критериями дефектности дается заключение о качестве сварного соединения.

Рис. 3. Рабочая схема проведения испытаний на рельсосварочном предприятии при термообработке.

2. Контроль качества при статических испытаниях.

Изменение параметров АЭ коррелирует с основными стадиями деформации на диаграмме «Деформация-Напряжение». Соответственно нагружая каждый образец сварного стыка, можно судить о степени его дефектности по акустическому образу деформирования.  Для этого в качестве выборочного контроля проводят испытания на трехточечный изгиб. Датчики АЭ устанавливают на расстоянии 55-60 мм по обе стороны от сварного шва объекта контроля. Условия испытания и режим нагружения соответствуют ТУ 0921-323-01124323-2014.  Условная схема приведена на рис. 4.

Рис. 4. Схема проведения статического трехточечного нагружения с одновременной фиксацией АЭ импульсов. 1 – датчики акустической эмиссии; P – нагрузка на образец, L- длина образца, L1- расстояние между опорами. 

Преимущества

  • Проведение диагностики не требует специальной подготовки поверхности объекта контроля, не требует дополнительных монтажных работ или наличия другого оборудования, которое не включено в технологическую инструкцию к данной методике;
  • Выявление и регистрация только развивающихся разрушений. Это позволяет провести классификацию дефектов не по их размерам либо иным косвенным показателям (положению, форме, ориентации), а по уровню их опасности (степени влияния на прочность объекта);
  • Метод контроля не требуется прерывания штатной работы объекта контроля и демонтажа конструкции во время диагностики;
  • Возможность определения дефектов при изготовлении рельсового стыка в условиях РСП (контроль процесса сварки и термообработки);
  • Возможность определения зарождения дефектов на ранней стадии при эксплуатации рельсов в пути;
  • Прогнозирование результатов: возможность определения стадии развития дефектов и оценки остаточного ресурса;
  • Возможность проведения диагностики при температуре контролируемого объекта – от -120°С до +700°С.

Технические характеристики

Основные параметры, технические характеристики комплекса приведены в таблице

Наименование параметра и технической характеристики

Значение
Рабочий частотный диапазон, кГц 15-500
Ослабление за пределами рабочего диапазона частот, не менее, дБ/окт. 40
Диапазон частот цифровых полосовых фильтров, кГц Границы диапазона цифровых полосовых фильтров могут быть любыми из рабочего частотного диапазона и выбираются программно
Скорость обработки импульсов АЭ на канал , не менее, с-1 15000
Аппаратное мертвое время, не более, мкс 10
Диапазон регистрации длительности импульса АЭ с разрешением 1 мкс, мкс 1-1,6*106
Диапазон регистрации амплитуды импульса АЭ, дБ 20-100
Диапазон установки порога дискриминации импульса АЭ, дБ 0-100
Количество точек цифрового осциллографа 2048
Скорость обработки импульсов АЭ при работе в одноканальном режиме, 1/с не менее 2000
Потребляемая мощность, В*А не более 300
Вычисление всех параметров импульса АЭ +
Встроенный режим диагностики каналов АЭ +
Габариты БЭР, мм 440х110х210
Габариты ПАЭ, мм ø16x15

Номинальные значения и требования к общим параметрам и техническим характеристикам отдельных устройств (блоков) комплекса приводятся в паспортах устройств (блоков).

Правовая защищенность

Заявка на патент №2018112985 от 10.04.2018 г. «Способ контроля качества сварного шва рельсового стыка».

Заявка на патент №2018112986 от 10.04.2018 г. «Способ комплексного контроля качества сварного шва рельсового стыка».

Ваш вопрос успешно отправлен.
x