Настройка дефектоскопа по контрольному образцу

Продолжение табл. 2.12

Критерии браковки колес колесной пары. При контроле основного сечения обода колеса недопустимыми являются дефекты, амплитуда эхо-сигналов от которых равна или превышает уровень браковочной чувствительности которых равна или превышает уровень браковочной чувствительности N_бр.о.

При обнаружении сигналов в зоне обода, в которой находятся клейма, уровень браковочной чувствительности должен быть уменьшен на величину равную 16 дБ.

При контроле гребня колесо бракуется в следующих случаях:

– при наличии дефекта, амплитуда от которого равна или превышает уровень браковочной чувствительности N_бр.г;

– при наличии дефекта, условная протяженность которого ΔL превышает 10 мм;

– если условное расстояние между дефектами не превышает 50 мм;

– если количество допустимых дефектов превышает 10.

При контроле поверхности катания и приповерхностной зоны обода недопустимыми являются дефекты, для которых значение отклонения амплитуды от уровня браковки превышает значение равное 4 дБ

1.6.2. Технология ультразвукового контроля колесных пар

вагонов в соответствии с отраслевым стандартом СТО

РЖД 01.11.002-2008

Ультразвуковой контроль осей. УЗК осей колесных пар включает:

- УЗК на отсутствие внутренних и поверхностных дефектов;

- УЗК структуры металла

УЗК структуры металла осей полой конструкции не проводится.

Порядок применения, комплексы обязательных и дополнительные методик УЗК осей колесных пар приведены в табл. 2.13.

УЗК осей колесных пар с целью выявления внутренних и поверхностных дефектов выполняется эхо-импульсным методом [29]. Выявлению подлежат внутренние и поверхностные дефекты, расположенные в зонах контроля и не соответствующие требованиям [30]. Типы выявляемых дефектов [30, 31], порядок применения и комплексы «обязательных» и «дополнительных» вариантов УЗК осей колесных пар вагонов приведены в табл. 2.14.

Ультразвуковой контроль структуры металла осей выполняется методом контроля на «прозвучиваемость» путем сравнения амплитуды эхо-сигнала от противоположного торца оси с амплитудой эхо-сигнала от эталонного отражателя в стандартном образце зеркально-теневым методом [29].

Характеристики вариантов метода УЗК осей колесных пар (схемы прозвучивания, зоны контроля и регламентированные значения основных параметров), а также стандартные образцы и альтернативные эталонные отражатели, рекомендуемые для настройки и проверки чувствительности, приведены в табл. 2.14.

AR1 – УЗК осей колесных пар выполняется с целью выявления внутренних и поверхностных дефектов по следующим вариантам:

– AR1.1 – контроль средней и дальней подступичной части оси, выполняется продольными волнами в осевом направлении при установке ПЭП в доступные точки у края поверхности торца (ось типа РУ1Ш) или сканировании ПЭП по окружности зарезьбовой канавки (ось РУ1) с целью выявления в средней части и дальней подступичной части оси, кроме зоны под внешней кромкой ступицы колеса поверхностных поперечных трещин (рис. 2.31);

– AR1.2 – контроль шейки и предподступичной части оси с элементами буксового узла и AR1.4, подтверждающий контроль шейки оси.

Контроль выполняется продольными волнами в осевом направлении с торца (ось РУ1Ш) при установке ПЭП в доступные точки у края поверхности торца или при сканировании ПЭП по окружности зарезьбовой канавки (ось РУ1) с целью выявления в шейке и предподступичной части оси поверхностных поперечных трещин под кольцами подшипников (рис. 2.32);

Таблица 2.13

Условия и требования к применению методик ультразвукового контроля осей

Виды ремонтных работ	Условия применения УЗК	Применяемые варианты метода УЗК	Типы дефектов (по ГОСТ 30237 и ИТМ1-В), подлежащих выявлению
«обязательные»	«дополнительные»
Комплекс 1	Комплекс 2
Обыкновенное освидетельствование (промежуточная ревизия буксового узла)	Колесная пара в сборе без демонтажа буксового узла	BR1, BR2, BR3, BR4	–	AR3.1, AR4	Поперечные трещины на цилиндрических поверхностях и в галтелях шеек и предподступичных частей, подступичной и средней части (дефекты топов 50,51,52, 53)
Обыкновенное и полное освидетельствование	Колесная пара с частично демонтированным буксовым узлом (без снятая внутренних колец подшипников). После очистки (и магнитопорошкового контроля открытых частей)	BR1, BR2, BR3, BR4	AR1.1, AR1.2, AR1.3	AR3.1, AR1.4, AR4

Продолжение таблицы. 2.13

	Колесная пара с полностью демонтированным буксовым узлом. После мойки и очистки (и магнитопорошкового контроля открытых частей)	AR3.1	AR3.1	AR4
Ремонт со сменой элементов	До напрессовки элементов колесной пары. После мойки и очистки цилиндрической поверхности до металла (и магнитопорошкового контроля цилиндрической поверхности)	AR2, AR3	AR2, AR3	–	Внутренние дефекты
TR2	TR2	TR1	Крупная или неоднородная структура металла

Таблица 2.14

Характеристики вариантов методов ультразвукового контроля осей колесных пар

Обозначение варианта метода	Схема сканирования направление, прозвучивания, (№ рисунка)	Основные параметры	Альтернативный эталонный отражатель
тип волны	рабочая частота, МГц	угол ввода, град	браковочная чувствительность
Sп мм2; Ку,Кэ,дБ	Тип СО
		3			5
AR1.1	С торца (зарезьбовой канавки) - осевое	l	2,5±0,25	0±2	Ку=60дБ	СО-2 (СО-ЗР)	пропил h= 4мм
AR1.2	l	2,5±0,25	0±2	Ку=40дБ	СО-2 (СО-ЗР)	пропил h=3мм
AR1.3	l	2,5±0,25	20±2	Ку=40дБ	СО-2 (СО-ЗР)	пролил h=3мм
AR1.4	l	5,0±О,50	0±2|	Ку=42дБ	СО-2 (СО-ЗР)	пропил h=3мм
AR2	С цилиндрической поверхности - радиальное	l	2,5±0,25 или 5,0±0,50	0±2	Sп=20мм2	ОСО (рис. ПА.1,а)	–

Продолжение таблицы. 2.14

		3			6
AR3	С цилиндрической поверхности - осевое	t	2,5±0,25	50±2	Sп=20мм2	ОСО (рис. ПА.1,б)	–
AR3.1	–	t	2,5±0,25	50+2	Ку=2бдБ	СО-2 (СО-ЗР)	пропил h=1,5мм
AR4	С цилиндрической поверхности - осевое	s	2,5±0,12	90±2	Ку=25дБ	СО-2 (СО-ЗР)	пропил h= 4мм
BR1	С цилиндрической Поверхности предподстушнной части - осевое	t	5,0+0,50	65±3	Кэ=13дБ	ОСО 32-006-2002	пропил h=2мм
BR2	t	2,5±0,25	40±2	Кэ=13дБ	ОСО 32-006-2002	пропил h=2мм
BR3	l	2,5±0,25	19±2	Кэ=33д6	ОСО 32-006-2002	пропил h- 2мм
BR4	t	2,5±0,25	55±2	Кэ=26дБ	ОСО 32-006-2002	пропил h= 2мм

Продолжение таблицы 2.14

		3			6
TR1	С торца (зарезьбовой канавки) - осевое	l	2,5±0,25	0±2	Ку=50дБ	СО-2 (СО-ЗР)	–
TR2	С цилиндрической поверхности - радиальное	l	5,0±0,50	0±2	Δ=8дБ	–	–

– AR1.3 – контроль внешней кромки подступичной части оси продольными волнами (шейка с напрессованными элементами буксового узла), выполняется в осевом направлении при установке ПЭП в доступные точки у края поверхности торца оси (РУ1Ш) или сканировании ПЭП по окружности зарезьбовой канавки (ось РУ1) с целью выявления в ближней подступичной части оси в зоне под внешней кромкой ступицы поверхностных поперечных трещин (рис. 2.33).

AR2 – УЗК основного сечения материала оси продольными волнами выполняется с цилиндрической поверхности оси в радиальном направлении путем сканирования ПЭП в зонах шеек, предподступичных и подступичных частей, средней части оси с целью выявления внутренних несплошностей и трещин (рис. 2.34);

AR3 – УЗК основного сечения материала оси поперечными волнами выполняется (при полном демонтаже элементов колесной пары) в осевом направлении с цилиндрической поверхности оси путем сканирования преобразователем по поверхностям шеек, подступичных частей и средней части с целью выявления в основном сечении (в том числе в зонах галтельных переходов) внутренних несплошностей и трещин (рис. 2.35).

AR3.1 – УЗК подступичной части оси в осевом направлении поперечными волнами. Применение варианта AR3.1 возможно как при наличии напрессованных на шейку оси колец подшипников, так и в случае демонтажа последних.

При наличии колец – контроль выполняется только с цилиндрической поверхности средней части оси. В случае контроля оси с демонтажем элементов буксового узла ввод ультразвуковых колебаний осуществляется как со средней части, так и с поверхности шейки оси. Данным вариантом метода выявляются поверхностные поперечные трещины, расположенные в средней части оси и в зонах под внутренней и внешней кромками ступицы колеса (рис. 2.36).

AR4 – УЗК средней части оси поверхностными волнами выполняется с цилиндрической поверхности в осевом направлении при установке ПЭП в средней части оси вблизи ступиц обоих колес и сканировании по периметру оси с целью выявления в средней части оси поверхностных поперечных трещин (рис. 2.37).

BR – УЗК поперечными и продольными волнами с цилиндрической части оси с применением устройства сканирования типа УСО-1 (рис. 2.38). УСО-1 предназначено для реализации методики контроля вагонных осей без разборки буксового узла и за один оборот оси. УСО-1 ориентировано на применение с дефектоскопом УДС2-52 и обеспечивает прозвучивание зон возможного наличия дефектов за одну установку, без перемещения сканера вдоль оси. Более высокая эффективность и достоверность контроля оси по сравнению с применяемыми в настоящее время устройствами достигается за счет изменения схемы прозвучивания оси и применения многоканального блока преобразователей.

Прозвучивание оси осуществляется следующими вариантами в четырех направлениях (рис. 2.39):

– «A» (BR1); – «B» (BR2); – «D» (BR3); – «E» (BR4).

В устройство УСО-1 дополнительно введен прямой преобразователь с целью осуществления оценки качества акустического контакта при сканировании предподступичной части оси (направление «озвучивания» «C», (см. рис. 2.39)). Оценка качества контакта осуществляется по анализу амплитуды донного сигнала.

– BR1 – УЗК галтельного перехода и шейки оси поперечными волнами выполняется в осевом направлении с цилиндрической поверхности оси при установке раздельно-совмещенного ПЭП на предподступичной части и сканировании УСО-1 по периметру оси с целью выявления в разгрузочной канавке и под внутренней кромкой кольца подшипника поперечных трещин (рис. 2.40).

– BR2 – УЗК шейки оси поперечными волнами в зоне сопряжения колец подшипников выполняется в осевом направлении с цилиндрической поверхности оси при установке ПЭП на предподступичной части и сканировании УСО-1 по периметру оси с целью выявления между кольцами подшипников поперечных трещин (рис. 2.41).

– BR3 – УЗК внешней кромки подступичной части оси осуществляется продольными волнами в осевом направлении с цилиндрической поверхности оси при установке ПЭП на предподступичной части и сканировании УСО-1 по периметру оси с целью выявления в зоне под внешней кромкой ступицы колеса поперечных трещин (рис. 2.42).

– BR4 – УЗК внутренней кромки подступичной части оси поперечными волнами выполняется с цилиндрической поверхности оси в осевом направлении при установке преобразователя с углов ввода 55° на предподступичной части и сканировании по периметру оси с целью выявления в зоне под внутренней кромкой ступицы колеса поперечных трещин (рис. 2.43).

TR – ультразвуковой контроль структуры материала осей колесных пар вагонов выполняется по двум вариантам метода.

– TR1 – УЗК структуры материала оси продольными волнами в осевом направлении выполняется (при полным демонтаже элементов колесной пары) с торца оси при установке ПЭП на плоские участки торцов оси (РУ1Ш), на которых обеспечивается акустический контакт, и сканировании по окружности радиусом 0,5R с центром в геометрическом центре оси или установке ПЭП и сканировании по зарезьбовой канавке (для оси РУ1) (рис. 2.44).

– TR2 – УЗК структуры материала оси продольными волнами в радиальном направлении выполняется (при полном демонтаже элементов колесной пары) с цилиндрической поверхности оси путем сканирования ПЭП вдоль одной образующей оси с целью выявления зон структурной неоднородности (рис. 2.45).

Критерии браковки при ультразвуковом контроле осей колесных пар вагонов

Требованиям УЗК не соответствуют оси, в которых:

1) при контроле по варианту AR1.1 обнаружены дефекты, отражающая способность которых равна или превышает отражающую способность поперечного пропила глубиной 4 мм;

2) при контроле по AR1.2 AR1.4 обнаружены дефекты, отражающая способность которых равна или превышает отражающую способность поперечного пропила глубиной 3 мм;

3) при контроле по AR1.3 обнаружены дефекты, отражающая способность которых равна или превышает отражающую способность поперечного пропила глубиной 3 мм;

4) при контроле по AR2, AR3 обнаружены дефекты, отражающая способность которых равна или превышает отражающую способность плоскодонного отражателя диаметром 5 мм, залегающего на той же глубине, что и дефект (эквивалентная площадь дефекта – равна или более 20 мм²);

5) при контроле по AR3.1 обнаружены дефекты, отражающая способность которых равна или превышает отражающую способность поперечного пропила глубиной 1,5 мм;

6) при контроле по AR4 обнаружены дефекты, отражающая способность которых равна или превышает отражающую способность поперечного пропила глубиной 4 мм;

7) при контроле по BR1, BR2, BR3, BR4 обнаружены дефекты, отражающая способность которых равна или превышает отражающую способность поперечного пропила глубиной 2 мм;

8) при контроле по TR1 амплитуда эхо-сигнала от противоположного торца оси более чем на 50 дБ меньше, чем амплитуда донного эхо-сигнала в СО-2;

9) при контроле по TR2 разница между максимальным и минимальным значениями амплитуд донных эхо-сигналов в пределах одной зоны оси превышает 8 дБ при условии обеспечения акустического контакта.

Ультразвуковой контроль колес колесных пар вагонов. С целью выявления внутренних и поверхностных дефектов в ободьях и в приободной зоне дисков колес ультразвуковой контроль цельнокатаных колес выполняется эхо-импульсным методом [29].

Выявлению подлежат внутренние и поверхностные дефекты, расположенные в зонах контроля и не соответствующие требованиям [30]. Типы выявляемых дефектов [29, 31], порядок применения и комплексы «обязательных» и «дополнительных» вариантов УЗК цельнокатаных колес приведены в табл. 2.15.

В табл. 2.16 приведены характеристики вариантов метода ультразвукового контроля цельнокатаных колес (схемы прозвучивания, зоны контроля и регламентированные значения основных параметров), а также стандартные образцы и альтернативные эталонные отражатели, рекомендуемые для настройки и проверки чувствительности.

УЗК ободьев цельнокатаных колес:

DR1 – УЗК с поверхности катания обода в радиальном направлении продольными волнами при установке ПЭП в положения над внешней боковой гранью обода DR1.1 (рис. 2.46, а) или посередине обода DR1.2 (в «точке катания», рис. 2.46, б) выполняется путем сканирования по окружности. Выявляются дефекты типа продольных усталостных трещин в основном сечении обода, развивающихся преимущественно параллельно поверхности катания, а также неметаллических включений и других внутренних несплошностей.

DR2 – УЗК с внутренней боковой поверхности обода в осевом направлении продольными волнами при установке ПЭП под уровнем поверхности катания – вариант DR2.1 (рис. 2.47, а) или на расстоянии 30 мм от нижнего края обода – DR2.2 (рис. 2.47, б) и выполняется путем сканирования по окружности. Осуществляет выявление дефектов типа продольных усталостных трещин в основном сечении обода, развивающихся преимущественно перпендикулярно поверхности катания, расслоений, неметаллических включений и других внутренних несплошностей.

DR3 – УЗК обода колеса позволяет выявлять дефекты, расположенные внутри обода, на его внешней боковой грани, а также в гребне колеса. Осуществляется с внутренней боковой поверхности обода в окружном направлении поперечными волнами при установке ПЭП под уровнем «поверхности катания» путем сканирования по окружности. К вариантам этого метода относятся:

Таблица 2.15

Условия и требования к применению методик ультразвукового контроля цельнокатаных колес

при ремонте колесных пар

Виды ремонтных работ	Элемент колеса	Условия применения УЗК	Применяемые варианты \ метода УЗК	Типы дефектов (по ГОСТ 10791 и ИТМ1-В), подлежащих выявлению
обязательные |	дополнительные
Обыкновенное освидетельствование	Обод	После очистки колеса	DR1.1 DR2.1 DR3.1	DR1.2   DR3.2*) DR4 DRS	Поперечные и продольные усталостные трещины (в том числе, развивающиеся параллельно поверхности катания колеса), расслоения, неметаллические включения (дефекта топов 20,22,26,27,30,31,32) и другие внутренние несплошности. Аномально высокие растягивающие напряжения или перепады остаточных механических напряжений в ободе
Полное освидетельствование	Обод	После очистки и мойки колесной пары	DR1.1 DR2.1 DR2.2**) DR3.1 DR3.3	DR1.2 DR2.2*) DR3.2 DR4 DRS
После обточки поверхностикатания	DR4	–	Поперечные трещины на поверхности катания и подповерхностные несплошности на глубине до 10мм

Продолжение таблицы 2.15

	Диск	Очистка поверхности диска в зоне контроля и сканирования		WR***)	Поверхностные трещины (дефекты типа 33.3) в галтельном переходе диска в обод длиной более 15мм и глубиной более 2мм
Восстановление профиля (наплавка гребня)	Обод	После обточки Поверхности катания	DR3.3	–	Несплавления, трещины, поры и включения в наплавленном слое и поверхностные трещины гребня
Термическое упрочнение		До и после упрочнения	DR3.1 DR3.3	–	Сетка поверхностных термических трещин
*} - при толщине обода - более 50мм; **} - для колес, изготовленных по ТУ 0943-157-01124328-2003; *** - за исключением колес, изготовленных по ТУ 0943-170оп-01124323-2004.

Та6лица 2.16

Характеристики методик ультразвукового контроля цельнокатаных колес

Элемент	Обозначение варианта метода	Схема сканирования направление прозвучивания, (рис.)	Основные параметры
тип волн	рабочая частота, МГц	угол ввода, град	мертвая зона, мм	чувствительность	Альтернативный эталонный отражатель
Sп,мм2; Ку, Кэ, дБ	тип СО
							8
Обод	DR1.1 DR1.2	С поверхности катания – радиальное (рис. 2.46, а, б)	l	2,5±0,25 или 5,0±0,5	0±2		Sп=13мм2	ОСО (рис. ПА.1,а)	ЦБО Ø5мм
DR2.1 DR2.2	С внутренней боковой поверхности - осевое (рис. 2.47, а, б)	l	2,5±0,25 или 5,0±0,5	0±2 :		Sп= 20 мм2	ОСО (рис. ПА.1,а)	ЦБО Ø5мм
DR3.1	С внутренней боковой поверхности - окружное	(рис. 2,48, а, б)	t	2,5±0,25	40±2		Ку=12дБ	СО-2 (СО-3Р)	пропил h=3мм
DR3.2		Ку=24дБ	засверловка Ø4мм, h=5мм
DR3.3	(рис. 2,48, в)	t	2,5±0,25	50±2		Ку=18дБ	СО-2 (СО-3Р)	засверловка Ø3мм, h=2мм

Продолжение таблицы 2.16

							8
	DR4	С поверхности катания - окружное (рис. 2,49)	s	0,4±0,05			Кэ=0дБ	ОСО 32-004-97	–
Диск	WR	С внутренней поверхности - радиальное (рис. 2,51)	s	1,25±0,13			Кэ=-6дБ		угол сопряжения диска с внутренней боковой гранью обода; пропил протяженностью 15 мм, h=2 мм

– DR3.1 – УЗК внешней боковой грани обода (рис. 2.48, а), в том числе в зоне сопряжения с поверхностью катания, осуществляет выявление дефектов типа поперечных усталостных трещин;

– DR3.2 – УЗК на выявление дефектов типа внутренних несплошностей в основном сечении обода (рис. 2.48, б);

– DR3.3 – УЗК с внутренней боковой поверхности обода в окружном направлении поперечными волнами при установке ПЭП под уровнем «поверхности катания» путем сканирования по окружности с целью выявления дефектов типа поперечных трещин и внутренних несплошностей в гребне обода колеса (рис. 2.48, в);

DR4 – УЗК с поверхности катания обода (рис. 2.49) в окружном направлении поверхностными волнами при установке ПЭП в двух (и более) точках по периметру с целью выявления на поверхности катания и в приповерхностном слое обода дефектов типа поперечных усталостных трещин, расслоений, неметаллических включений и других несплошностей.

DRS – УЗК распределения остаточных механических напряжений в ободе цельнокатаного колеса (рис. 2.50). Контроль по методике DRS выполняется с внутренней боковой поверхности обода в осевом направлении поперечными волнами, плоско-поляризованными в радиальном и окружном направлениях (не менее чем в пяти точках по высоте обода на глубинах от 10 мм и более от круга катания). Выполняется на специализированном оборудовании.

WR – УЗК дисков цельнокатаных колес с внутренней поверхности диска в радиальном направлении поверхностными волнами при установке ПЭП на поверхность диска на достаточном расстоянии от обода путем сканирования по окружности с целью выявления дефектов типа поверхностных трещин в приободной зоне диска (рис. 2.51).

Браковочные критерии при ультразвуковом контроле цельнокатаных колес:

1) при контроле по DR1.l, DR1.2 обнаружены дефекты, отражающая способность которых равна или превышает отражающую способность плоскодонного отражателя диаметром 4 мм, залегающего на той же глубине, что и дефект (эквивалентная площадь дефекта – равна или более 13 мм²);

2) при контроле по DR2.1, DR2.2 обнаружены дефекты, отражающая способность которых равна или превышает отражающую способность плоскодонного отражателя диаметром 5 мм, залегающего на той же глубине, что и дефект (эквивалентная площадь дефекта - равна или более 20 мм²);

3) при контроле по DR3.1 (контроль внешней грани обода и приповерхностной области поверхности катания) обнаружены дефекты, отражающая способность которых равна или превышает отражающую способность отражателя в виде поперечного пропила в зоне сопряжения внешней боковой грани обода с поверхностью катания глубиной 3 мм;

4) при контроле по DR3.2 (контроль основного сечения обода) обнаружены дефекты, отражающая способность которых равна или превышает отражающую способность отражателя в виде засверловки на внутренней боковой грани обода диаметром 4 мм, глубиной 5 мм;.

5) при контроле по DR3.3 (контроль гребня обода колеса) обнаружены дефекты, отражающая способность которых равна или превышает отражающую способность отражателя в виде засверловки в гребне диаметром 3 мм, глубиной 2 мм;

6) при контроле поверхности катания (по DR4) требованиям УЗК не соответствуют колеса, в которых обнаружены дефекты, отражающая способность которых равна или превышает отражающую способность отражателя в виде засверловки на поверхности катания диаметром 7 мм, глубиной 3 мм;

7) по WR (контроль приободной зоны диска) обнаружены дефекты, отражающая способность которых равна или превышает отражающую способность отражателя в виде пропила протяженностью 15 мм и глубиной в средней по протяженности точке 2 мм, расположенного в зоне галтельного перехода внутренней поверхности диска колеса.

Браковочные критерии при УЗК распределения остаточных механических напряжений в ободьях цельнокатаных колес по методике DRS (контроль остаточных механических напряжений) устанавливаются в соответствующей документации (ТИ).

Вопросы, изложенные в этом разделе, рассмотрены в [29, 30, 31, 47].