8

1. Средства неразрушающего контроля рельсов

В настоящее время на железных дорогах России и стран СНГ находятся в эксплуатации более десяти наи­менований ультразвуковых дефектоскопов. Наиболее рас­пространенными из них являются:

- двухниточные дефектоскопы для сплошного кон­троля рельсов:

РЕЛЬС-5,

ПОИСК-2,

ПОИСК-10Э;

- однониточные дефектоскопы:

РЕЛЬС-4,

УРДО-3;

- дефектоскопы для контроля сварных соедине­ний:

РЕЛЬС-6, УД2-12.

Реже встречаются дефектоскопы ранних лет выпус­ка: УЗД НИИМ-6М, УРД-63, ДУК-66П(М), УД11-ПУ.

В последние годы на отдельных железных дорогах введены в эксплуатацию:

- многоканальный двухниточный дефектоскоп но­вого поколения АВИКОН-01;

- дефектоскопы-индикаторы для контроля отдельных сечений рельсов:

УДС-41Ц;

ИУП1-Р-53;

УДС-69;

- однониточные дефектоскопы:

Поиски;

РДМ-1;

- дефектоскоп для контроля отдельных сеченийи сварных стыков рельсов РДМ-3.

Готовятся к внедрению:

- микропроцессорный дефектоскоп для контроля сварных соединений АВИКОН-02;

- двухниточный дефектоскоп РДМ2.

Вышеназванные средства неразрушающего контроля

объединяет то, что все они основаны на методах ультра­звуковой дефектоскопии и обслуживаются одним или двумя операторами.

В соответствии с «Положением о системе неразрушающего контроля рельсов и эксплуатации средств рель­совой дефектоскопии в путевом хозяйстве» (Приказ № 2-ЦЗ от 25 февраля 1997 г.) предусмотрен постепенный переход на механизированные и автоматизированные средства дефектоскопии с сокращением эксплуатацион­ных расходов при безусловном обеспечении безопаснос­ти движения поездов. При этом планируется широкое внедрение высокопроизводительных средств сплошного контроля рельсов, в основном базирующихся на ультра­звуковых методах дефектоскопии:

- автомотрис дефектоскопных АМД-01 и АМД-03 с аппаратурой типа ПОИСК-20 и с регистратором САРОС;

- ультразвуковых вагонов-дефектоскопов с ап­паратурой ПОИСК-6 и ПОИСК-6Э;

- совмещенных вагонов-дефектоскопов на базе ультразвуковых и магнитных методов контроля с де­фектоскопическим комплексом АВИКОН-03.

Несмотря на то, что эти средства могут контролиро­вать рельсы при скоростях до 40—60 км/ч, принципы функционирования их также подчиняются общим зако­нам ультразвуковой дефектоскопии.

2. Ультразвуковые волны. Характеристики ультразвуковых колебаний

Ультразвуковая дефектоскопия для обнаружения де­фектов использует упругие колебания и волны. Акусти­ческие колебания — это механические колебания упру­гой среды (например, металла рельса) вокруг своего по­ложения равновесия, а акустические волны — распрост­ранение в этой среде механического возмущения (дефор­мации).

В зависимости от частоты (числа колебаний в одну секунду) упругие волны подразделяют на:

- инфразвуковые — с частотой до 20 Гц (колебаний в секунду);

- звуковые — от 20 до 20 000 Гц;

- ультразвуковые - от 20 000 Гц до 1 000 000 000 Гц;

- гиперзвуковые — свыше 1 000 000 000 Гц.

Для справки

1 Гц — один герц (одно колебание в секунду);

1 000 Гц = 1 кГц — один килогерц;

1 000 000 Гц = 1000 кГц = 1 МГц - один мегагерц;

1 000 000 000 Гц = 1000 МГц = 1ГГц - один гигагерц.

Во всех отечественных дефектоскопах для обнаруже­ния дефектов в рельсах используют ультразвуковые ко­лебания частотой 2,5 МГц (рис. 1).

Рис.1. Представление упругих волн на частотной оси

Упругие волны могут возникать в любой среде:

- твердой (металлы, органическое стекло, грунт);

- жидкой (вода, масло, спирт и т. д.);

- газообразной (воздух).

Основное свойство упругих волн состоит в том, что в волне осуществляется перенос энергии без переноса ве­щества. Упругие волны характеризуются следующими па­раметрами:

- линой волны λ, м, мм;

- частотой f, Гц, МГц;

- скоростью распространения с, м/с, мм/мкс.

Они связаны между собой простым соотношением:

λ = c/f .

Пример для рельсов:

с = 5 900 м/с; f = 2,5 МГц;

λ = 5 900/2 500 000 = 0,00236 м = 2,36 мм.

Длина ультразвуковой продольной волны в металле железнодорожного рельса λ= 2,36 мм.

В зависимости от упругих свойств среды в ней могут возникать упругие волны различных видов, отличающи­еся направлением смещения колеблющихся части­чек. В связи с этим различают:

- продольные;

- сдвиговые (или поперечные);

- поверхностные;

- нормальные и другие волны.

В ультразвуковой дефектоскопии железнодорожных рельсов чаще всего используют продольные и поперечные (или сдвиговые) волны.