Неразрушающий контроль
Опыт передовых фирм наглядно показывает, что в условиях рынка конкурентоспособность продукции достигается ее высоким качеством и Неразрушающий контроль (НК) и, в частности дефектоскопия как его разновидность должны обеспечивать качество, надежность и безопасность эксплуатации огромного числа самых разных технических объектов, в частности объектов железнодорожного транспорта.
Неразрушающий контроль – это сплошной контроль качества объектов, после которого они могут быть использованы по прямому назначению. В противополижность ему – разрушающий контроль служит для установления фактического дефекта, определения его характеристик и корректировки параметров НК.
Надежность контроля обеспечивается тремя основными факторами:
- организацией процесса контроля
- техническими средствами
- человеческим фактором, то есть человеком-оператором.
При этом эффективные системы контроля должны обеспечиваться на каждом из этапов: изготовление – эксплуатация – ремонт.
Затраты на НК.
На сегодняшний день НК – одна из самых массовых технологических операций. К сожалению, на сегодняшний день в основном контроль проводится вручную при перемещении измерительного преобразователя по поверхности контролируемой детали, а о выявленных дефектах судят по косвенным признакам. Результат контроля также воспринимается, как правило, органами чувств оператора: глазами на экране дефектоскопа или звуковой сигнал в наушниках. Аппаратура не всегда позволяет вести автоматическую регистрацию и обработку информации с выдачей объективного документа о контроле. В этой связи надежность и достоверность контроля следует рассматривать надежность комплекса: прибор – оператор – среда и надежность оператора во многом обуславливает надежность контроля.
Высокую достоверность и надежность контроля можно обеспечить только путем его автоматизации, включая обработку информации с использованием вычислительной техники и выдачей документа с заключением о качестве объекта. На сегодняшний день идет активное обновление парка дефектоскопов.
При контроле рельсов это комплекс вагонов дефектоскопов и дефектоскопных автомотрис, а также последние микропроцессорные двухниточные дефектоскопы РДМ-22, АВИКОН-11.
Все методы НК основанные на воздействии веществ или физических полей на объект контроля или регистрации результатов этого воздействия. Эти методы можно назвать активными. В ряде случаев эти поля создаются самим объектом контроля в процессе развития дефекта – пассивные методы.
Методы НК можно условно классифицировать также по основным задачам, которые необходимо решить:
обнаружение несплошностей типа трещин, раковин волосовин, плен; инородных включений - дефектоскопия;
исследования структуры материла - структуроскопия;
измерение размеров объектов, как правило толщины стенок или покрытий в том числе при одностороннем доступе к ним толщинометрия;
исследование внутреннего строения объекта - интроскопия.
Начало НК относят к моменту открытия Рентгеном в 1895 году лучей, названных его именем. Эти лучи позволили обнаружить неметаллический предмет в закрытой деревянной коробке и неоднородность в структуре металла. Этот метод широко применяется и в настоящее время для контроля наиболее ответственных объектов.
В 1928 году академик С.Я.Соколов запатентовал теневой метод ультразвуковой дефектоскопии (УЗД).
Магнитные и электромагнитные методы наибольшее развитие получили во время второй мировой войны. Большая роль в этом принадлежит советским ученым.
Бурное развитие УЗ дефектоскопии последние 15 – 20 лет связано со значительным развитием электроники и компьютерной техники.
В настоящее время НК – самостоятельная область науки и техники. Он рассматривается как резерв повышения и гарантия качества. В развитых странах при производстве и ремонте продукции затраты на НК составляют 1-3% от стоимости выпускаемой продукции. При производстве наиболее ответственных сварных конструкций – до 25% от общей стоимости сооружений, а по трудоемкость сопоставима с трудоемкостью сварки.
Одна из особо важных особенностей НК заключается в том, что при диагностике объектов он обеспечивает безопасность и возможность эксплуатации объектов не по их расчетному ресурсу, а по ихфактическому состоянию. На железной дороге в настоящее время, когда расчетный ресурс во многих хозяйствах оборудования очень высок (до 90%), НК должно придаваться особое значение, что и отражено в ряде приказов и распоряжений по ОАО РЖД.
Рельсы, пропустившие нормативное количество грузов, снимаются отправляются на РСП, где перепрофилируются, проверяются методами НК и используются далее на менее ответственных участках пути.
Боковые рамы тележек после выхода срока их эксплуатации прошедшие двойную проверку методом акустической эмиссии и еще каким либо одним методом также используются дальше.
Так диагностика рельсов в пути на наших дорогах посредствам магнитных и ультразвуковых методов позволяет продлить срок эксплуатации рельсов в 1,5 – 2 раза по сравнению с расчетным. Это же относится и к подвижному составу: грузовым и пассажирским вагонам, локомотивам.
НК подвергаются рельсы и элементы пути, детали вагонов - более 80 наименований, детали локомотивов и моторвагонного подвижного состава - более 120 наименований.
НК объектов железнодорожного транспорта при эксплуатации и ремонте, выполняется с помощью около 12 тыс. шт. дефектоскопов, базирующихся на ультразвуковых (60%), магнитных (30%) и вихретоковом (10%) методах НК. В т.ч. в путевом хозяйстве применяется более 4 тыс. шт. дефектоскопов; в локомотивном – более 2 тыс. шт.; в вагонном хозяйстве – около 6 тыс. шт.
Используются отечественные дефектоскопические средства, которые по принципам построения и функциональным возможностям не уступают, а в некоторых случаях превосходят мировые аналоги.
Проведением НК занято более 13 тысяч человек (путевое хозяйство 10000, вагонное 2200, локомотивное 650, пассажирское 270), работающих по приблизительно 30-ти специализациям и должностям.
Система сертификации на ЖД вводится примерно последние 10 лет.
Эта система предполагает 3 уровневую систему оценки квалификации специалистов в области дефектоскопии. Проводится по каждому методу НК, кроме того по виду контролируемой продукции, например УЗК рельсов уложенных в путь, или магнитный контроль деталей подвижного состава.
Ежегодно подвергается НК более: 4,5 млн. км рельсового пути; 2,5 млн. сварных стыков рельсов; 30 млн. деталей грузовых вагонов. Однако при контроле рельсов и, в ряде случаев, при контроле деталей подвижного состава периодичность (и объемы) НК избыточны.
В среднем в год на сети железных дорог обнаруживается и изымается из эксплуатации по обнаруженным опасным дефектам более 30 тысяч рельсов и 400 тысяч деталей грузовых вагонов. Столь большое число бракуемых деталей обусловливается не только сложными условиями и сверхнормативными сроками эксплуатации, но и недостаточным техническим уровнем систем НК на заводах-изготовителях.
Вероятность обнаружения дефектов действующими на железнодорожном транспорте системами НК удовлетворительна (например, в путевом хозяйстве в среднем за последние 10 лет - 99,2%). Однако при этом имеют место случаи пропуска потенциально опасных дефектов, приводящих в отдельных случаях к бракам, авариям или крушениям. К основным причинам пропуска дефектов действующими системами НК относятся недостатки в организации НК и низкий уровень квалификации операторов (до 20% от невыявленных дефектов рельсов пропускается по вине дефектоскопистов).
Предстоящее реформирование железнодорожного транспорта предопределяет необходимость кардинального повышения надежности систем НК технических объектов при одновременном снижении затрат на НК и численности дефектоскопистов. Эффективность систем НК может быть повышена при условии внедрения автоматизированных дефектоскопических комплексов и современных информационных технологий передачи и анализа данных НК, повышения уровня квалификации персонала, кардинального улучшения организации НК на предприятиях, совершенствования системы управления НК на железнодорожном транспорте.