RU2370391C2 - Ultrasonic method for detection of cracks in walls of bolt openings of railway rails that are non-testable from rolling surface - Google Patents

Ultrasonic method for detection of cracks in walls of bolt openings of railway rails that are non-testable from rolling surface Download PDF

Info

Publication number
RU2370391C2
RU2370391C2 RU2007145729/11A RU2007145729A RU2370391C2 RU 2370391 C2 RU2370391 C2 RU 2370391C2 RU 2007145729/11 A RU2007145729/11 A RU 2007145729/11A RU 2007145729 A RU2007145729 A RU 2007145729A RU 2370391 C2 RU2370391 C2 RU 2370391C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rail
echo
neck
walls
cracks
Prior art date
Application number
RU2007145729/11A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007145729A (en
Inventor
Алексей Вячеславович Андреев (RU)
Алексей Вячеславович Андреев
Original Assignee
Алексей Вячеславович Андреев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Алексей Вячеславович Андреев filed Critical Алексей Вячеславович Андреев
Priority to RU2007145729/11A priority Critical patent/RU2370391C2/en
Publication of RU2007145729A publication Critical patent/RU2007145729A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2370391C2 publication Critical patent/RU2370391C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: instrument making.
SUBSTANCE: invention is related to methods of nondestructive check. In ultrasonic method of cracks detection in walls of bolt openings of railway rails, which are non-testable from rolling surface, according to the first version, in controlled rail with the help of direct transmit-receive piezoelectric converter located near opening so that electroacoustic screen lies on conventional line passing through centre of opening, perpendicularly to surface of rail web, pulse ultrasonic radiations are emitted, echo-signals reflected from opposite surface of web are received, converter is displaced along surface of rail web around opening, crack is detected based on disappearance or reduction of echo-signal. According to the second version, two inclined piezoelectric converters are used, which operate in separate mode of transmit-receive, located near opening so that acoustic axes of converters pass along tangent to opening walls and are directed towards each other so that signal reflected from opposite surface of web, arrives to receiver, ultrasonic vibrations are emitted, echo-signals reflected from web surface are received, converters are displaced along surface of rail web around hole, crack is detected based on disappearance or reduction of echo-signal.
EFFECT: improved safety of traffic, higher credibility of cracks detection in walls of bolt openings.
2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к ультразвуковой дефектоскопии, а более конкретно к ультразвуковому (УЗ) контролю болтовых отверстий (б/о) железнодорожных рельсов (ж.д.) с поверхностными дефектами.The invention relates to ultrasonic inspection, and more particularly to ultrasonic (ultrasound) inspection of bolt holes (b / o) of railway rails (railways) with surface defects.

Усталостная радиальная трещина, выходящая из болтового отверстия в шейке рельса (дефект 53.1 по «Классификации дефектов рельсов НТД /ЦП-1-93». М.: Транспорт, 1993, с.10), является одной из причин изъятия рельса из пути. В результате развития такой трещины с торца выкалывается кусок головки рельса, что может привести к сходу подвижного состава (Тырин В. П. и др. Трещиностойкость рельса в зоне болтовых отверстий. //Вестник ВНИИЖТа, 1991, N 6, с.36-40). Поэтому разработка способов своевременного обнаружения указанных усталостных трещин является важнейшей задачей. Изобретение не имеет аналогов, т.к. все известные способы УЗ контроля болтовых отверстий ж.д. рельсов применимы только с поверхности катания и не годятся для дефектных рельсов, которых в пути очень много (дефекты 10.1, 17.1, 18.1, 47.1, 49.1 по «Классификации дефектов рельсов НТД/ЦП-1-93», с.5, 6, 9). Эти болтовые отверстия долгое время (до плановой замены рельсов) остаются не проверенными, что небезопасно для движения поездов.Fatigue radial crack emerging from the bolt hole in the neck of the rail (defect 53.1 according to the "Classification of defects of rails NTD / CP-1-93. M .: Transport, 1993, p.10), is one of the reasons for removing the rail from the track. As a result of the development of such a crack, a piece of the rail head is punctured from the end, which can lead to the rolling stock coming off (V. Tyrin et al. Crack resistance of the rail in the area of bolt holes. // Vestnik VNIIZhTa, 1991, N 6, p. 36-40 ) Therefore, the development of methods for the timely detection of these fatigue cracks is the most important task. The invention has no analogues, because all known methods of ultrasonic testing of bolt holes rails are applicable only from the rolling surface and are not suitable for defective rails, which are very numerous in the way (defects 10.1, 17.1, 18.1, 47.1, 49.1 according to the "Classification of rail defects NTD / CP-1-93", p.5, 6, 9 ) These bolt holes for a long time (before the planned replacement of the rails) remain unverified, which is unsafe for the movement of trains.

Первая цель изобретения - повышение безопасности движения путем дополнительного контроля болтовых отверстий, которые в настоящее время не проверяются. Кроме того, все известные способы помехонеустойчивы к нарушениям технологии сверления (двойное сверление, овальность, натертость, заусенцы, не снятые фаски, лишние отверстия, глубокие маркировочные знаки) и во избежание перебраковки требуют дополнительной проверки (в настоящее время визуальной). Учитывая, что не каждая трещина может быть выявлена визуально, вторая цель изобретения - повышение достоверности и упрощение процесса обнаружения трещин в стенках болтовых отверстий.The first objective of the invention is to improve traffic safety by additionally monitoring bolt holes that are not currently being tested. In addition, all known methods are noise-resistant to violations of drilling technology (double drilling, ovality, rubbing, burrs, not chamfered, extra holes, deep marking marks) and require additional verification (currently visual) to avoid rejection. Given that not every crack can be detected visually, the second objective of the invention is to increase the reliability and simplify the process of detecting cracks in the walls of bolt holes.

Поставленная цель достигается тем, что импульсные ультразвуковые колебания возбуждают с поверхности шейки рельса, а не с поверхности катания, что во-первых, исключает влияние поверхностных дефектов, а во вторых, позволяет не обращать внимание на помехи из-за нарушения технологии сверления, так как озвучивается не само болтовое отверстие, а металл шейки рядом с ним. Кроме того, УЗ метод надежнее визуального.This goal is achieved by the fact that pulsed ultrasonic vibrations excite from the surface of the neck of the rail, and not from the rolling surface, which, firstly, eliminates the influence of surface defects, and secondly, allows you to not pay attention to interference due to violation of drilling technology, as It is not the bolt hole itself that is voiced, but the metal of the neck next to it. In addition, the ultrasound method is more reliable than the visual one.

Заявленный способ использует зеркально-теневой метод (ЗТМ) УЗ контроля. Способ заключается в том, что в контролируемом рельсе с помощью прямого раздельно-совмещенного (PC) ПЭП, расположенного рядом с отверстием так, что электроакустический экран лежит на условной линии, проходящей через центр отверстия, перпендикулярно поверхности шейки рельса излучают продольные УЗ колебания, принимают отраженные от противоположной поверхности шейки эхо-сигналы, перемещают PC ПЭП по поверхности шейки рельса вокруг отверстия. При отсутствии трещины на экране дефектоскопа присутствует «донный» эхо-сигнал. В тот момент, когда радиальная трещина оказывается между излучающей и принимающей пьезопластинами, «донный» сигнал исчезает или уменьшается, что является признаком обнаружения трещины. Во втором варианте используют два наклонных пьезоэлектрических преобразователя с углом ввода α, работающих в раздельном режиме излучения-приема, расположенных рядом с отверстием таким образом, что акустические оси преобразователей проходят по касательной к стенке отверстия.The claimed method uses a mirror shadow method (ZTM) ultrasonic control. The method consists in the fact that in a controlled rail with the help of a direct separate-aligned (PC) probe located near the hole so that the electro-acoustic screen lies on a conditional line passing through the center of the hole, longitudinal ultrasonic vibrations are perpendicular to the surface of the neck of the rail, receive reflected from the opposite neck surface, echoes move the PC probe over the rail neck surface around the hole. If there is no crack on the screen of the flaw detector there is a "bottom" echo signal. At the moment when the radial crack is between the emitting and receiving piezoelectric plates, the “bottom” signal disappears or decreases, which is a sign of crack detection. In the second embodiment, two inclined piezoelectric transducers with an input angle α are used, operating in a separate radiation-reception mode, located next to the hole so that the acoustic axes of the transducers are tangent to the wall of the hole.

Преобразователи направляют навстречу друг другу, чтобы эхо-сигнал, отраженный от противоположной поверхности шейки, попадал на приемник. Расстояние между ПЭП зависит от угла ввода B=tg(α°)H2, где α - угол ввода УЗ колебаний;The transducers are directed towards each other so that the echo signal reflected from the opposite surface of the neck, fell on the receiver. The distance between the probes depends on the input angle B = tg (α °) H2, where α is the input angle of ultrasonic vibrations;

Н - толщина шейки.H is the thickness of the neck.

При отсутствии трещины на экране дефектоскопа присутствует «донный» эхо-сигнал. В тот момент, когда радиальная трещина оказывается между преобразователями, «донный» сигнал исчезает или уменьшается, что является признаком обнаружения трещины.If there is no crack on the screen of the flaw detector there is a "bottom" echo signal. At the moment when the radial crack is between the transducers, the “bottom” signal disappears or decreases, which is a sign of crack detection.

На чертеже представлена схема прозвучивания отверстия с радиальными трещинами.The drawing shows a sounding scheme of holes with radial cracks.

С поверхности шейки рельса 1 с отверстием 2 и радиальными трещинами 3 и 4 излучают с помощью наклонного ПИ ПЭП 5 поперечные УЗ колебания 6. Перемещают ПЭП 5, закрепленный на направляющей 7, по поверхности шейки 1 вокруг б/о 2. При наличии трещины 3 на экране дефектоскопа появляется эхо-сигнал от углового отражателя, образованного поверхностями трещины и шейки рельса.From the surface of the neck of the rail 1 with the hole 2 and radial cracks 3 and 4, transverse ultrasonic vibrations 6 are radiated with the help of an inclined PI PEP 5 6. Move the PEP 5 fixed on the guide 7 along the surface of the neck 1 around the b / o 2. If there is a crack 3 on the flaw detector screen displays an echo from an angular reflector formed by the surfaces of the crack and the rail neck.

С поверхности шейки рельса 1 с отверстием 2 и радиальными трещинами 3 и 4 с помощью прямого PC ПЭП 8 излучают продольные УЗ колебания 9, принимают отраженные от противоположной поверхности шейки эхо-сигналы 10. Перемещают PC ПЭП 8, закрепленный на направляющей 7, по поверхности шейки 1 вокруг б/о 2. В тот момент, когда радиальная трещина 4 оказывается между излучающей 11 и принимающей 12 пьезопластинами, «донный» сигнал исчезает или уменьшается, что является признаком обнаружения трещины.From the surface of the neck of the rail 1 with the hole 2 and radial cracks 3 and 4 using direct PC probe 8 emit longitudinal ultrasonic vibrations 9, receive the echo signals reflected from the opposite surface of the neck 10. Move the PC probe 8, mounted on the guide 7, along the surface of the neck 1 around b / o 2. At the moment when the radial crack 4 is between the radiating 11 and the receiving 12 piezoelectric plates, the “bottom” signal disappears or decreases, which is a sign of crack detection.

Во втором варианте излучают с помощью наклонного ПИ ПЭП 5 поперечные УЗ колебания 6. Эхо-сигнал 13, отраженный от противоположной поверхности шейки, попадает на приемник 14. Систему, состоящую из преобразователей 5 и 14, закрепленных на направляющей 7, перемещают по поверхности шейки 1 вокруг б/о 2. В тот момент, когда радиальная трещина 3 оказывается между преобразователями, «донный» сигнал исчезает или уменьшается, что является признаком обнаружения трещины. Заявленный способ (варианты) успешно используется при проведении натурных осмотров б/о ж.д. рельсов работниками совмещенного вагона дефектоскопа №403 Октябрьской ж.д. Были обнаружены трещины, которые в полевых условиях трудно обнаружить визуально. Для его реализации были собраны приспособления, показанные на прилагаемых фотографиях. На фото 1 приспособление по второму варианту способа. На фото 2 приспособление по первому варианту.In the second embodiment, transverse ultrasonic vibrations 6 are emitted using an inclined PI probe 5. The echo signal 13 reflected from the opposite surface of the neck goes to the receiver 14. The system, consisting of transducers 5 and 14, mounted on the guide 7, is moved along the surface of the neck 1 around b / o 2. At the moment when the radial crack 3 is between the transducers, the "bottom" signal disappears or decreases, which is a sign of crack detection. The claimed method (options) is successfully used when conducting field examinations b / o railway. rails by employees of the combined wagon of flaw detector No. 403 of the Oktyabrskaya railway station Cracks were discovered that are difficult to detect visually in the field. For its implementation, the devices shown in the attached photographs were assembled. In the photo 1 device according to the second variant of the method. In photo 2, the device according to the first embodiment.

Приспособления собраны из подручных материалов:Devices are assembled from improvised materials:

направляющая диаметром 35 мм, рукоятка произвольной длины и формы, детали крепежа. Использованы типовые ПЭП. Для реализации заявленного способа в практике УЗ контроля ж. д. рельсов без особых затруднений могут быть изготовлены более удобные и красивые приспособления.a guide with a diameter of 35 mm, a handle of arbitrary length and shape, fastener parts. Used typical probes. To implement the claimed method in practice, ultrasonic testing D. rails without much difficulty can be made more convenient and beautiful devices.

Claims (2)

1. Ультразвуковой способ обнаружения трещин в стенках болтовых отверстий железнодорожных рельсов, контроленепригодных с поверхности катания, заключающийся в том, что в контролируемом рельсе с помощью прямого раздельно-совмещенного пьезоэлектрического преобразователя, расположенного рядом с отверстием так, что электроакустический экран лежит на условной линии, проходящей через центр отверстия, перпендикулярно поверхности шейки рельса излучают импульсные ультразвуковые колебания, принимают отраженные от противоположной поверхности шейки эхо-сигналы, перемещают преобразователь по поверхности шейки рельса вокруг отверстия, о наличии трещины судят по исчезновению или уменьшению эхо-сигнала.1. Ultrasonic method for detecting cracks in the walls of the bolt holes of railway rails that are unsuitable from the rolling surface, which consists in the fact that in the controlled rail using a direct separately combined piezoelectric transducer located next to the hole so that the electro-acoustic screen lies on a conditional line passing through the center of the hole, perpendicular to the surface of the neck of the rail emit pulsed ultrasonic vibrations, take reflected from the opposite surface cervical echoes moved converter according neck rail surface around the opening, the presence of cracks is judged by the disappearance or reduction of the echo. 2. Ультразвуковой способ обнаружения трещин в стенках болтовых отверстий железнодорожных рельсов, контроленепригодных с поверхности катания, заключающийся в том, что используют два наклонных пьезоэлектрических преобразователя, работающих в раздельном режиме излучения-приема, расположенных рядом с отверстием таким образом, что акустические оси преобразователей проходят по касательной к стенке отверстия и направлены навстречу друг другу так, чтобы сигнал, отраженный от противоположной поверхности шейки, попадал на приемник, излучают ультразвуковые колебания, принимают отраженные от поверхности шейки эхо-сигналы, перемещают преобразователи по поверхности шейки рельса вокруг отверстия, о наличии трещины судят по исчезновению или уменьшению эхо-сигнала. 2. An ultrasonic method for detecting cracks in the walls of bolt holes of railway rails that are unsuitable from the rolling surface, which consists in using two inclined piezoelectric transducers operating in a separate radiation-receiving mode, located next to the hole so that the acoustic axes of the transducers pass along tangent to the wall of the hole and directed towards each other so that the signal reflected from the opposite surface of the neck, hit the receiver, emit ltrazvukovye vibrations reflected from the receiving surface of the neck of the echo signals, converters for moving the neck rail surface around the opening, the presence of cracks is judged by the disappearance or reduction of the echo.
RU2007145729/11A 2007-12-10 2007-12-10 Ultrasonic method for detection of cracks in walls of bolt openings of railway rails that are non-testable from rolling surface RU2370391C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007145729/11A RU2370391C2 (en) 2007-12-10 2007-12-10 Ultrasonic method for detection of cracks in walls of bolt openings of railway rails that are non-testable from rolling surface

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007145729/11A RU2370391C2 (en) 2007-12-10 2007-12-10 Ultrasonic method for detection of cracks in walls of bolt openings of railway rails that are non-testable from rolling surface

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007145729A RU2007145729A (en) 2009-06-20
RU2370391C2 true RU2370391C2 (en) 2009-10-20

Family

ID=41025372

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007145729/11A RU2370391C2 (en) 2007-12-10 2007-12-10 Ultrasonic method for detection of cracks in walls of bolt openings of railway rails that are non-testable from rolling surface

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2370391C2 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Балазовский М.Я. Ультразвуковая дефектоскопия. - Москва-Свердловск: Машгиз, 1959, с.125-126, фиг.69а и 69б. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007145729A (en) 2009-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4700574A (en) Ultrasonic detection method of the internal defects of a railroad track rail located in the sides of the head of said rail and device to carry it out
RU2400743C2 (en) Method and device for detecting defects in rail head
US6862936B2 (en) Laser-air, hybrid, ultrasonic testing of railroad wheels
RU2677124C2 (en) Mobile ultrasonic rail inspection system and method
CN104458919A (en) Small K-value ultrasonic flaw detection dual-crystal probe and flaw detection method thereof
JP2011523070A (en) Ultrasonic nondestructive inspection method and apparatus for performing the method
US20160139081A2 (en) System and method for a nondestructive testing of metal fusion welds at thin-walled pipes
JP2002296244A (en) Method and device for diagnosing concrete structure
RU2370391C2 (en) Ultrasonic method for detection of cracks in walls of bolt openings of railway rails that are non-testable from rolling surface
JP2012215520A (en) Ultrasonic measuring method and device for surface crack depth
RU2184374C1 (en) Ultrasonic method for controlling rail head
JP2009058238A (en) Method and device for defect inspection
JP2001305111A (en) Ultrasonic rail flaw detector
RU2184960C1 (en) Process of ultrasonic inspection of rail head
JP2011529170A (en) Improved ultrasonic non-destructive inspection using coupling check
KR100927249B1 (en) Measuring the penetration width of laser welding part using ultrasonic wave
JP2005083907A (en) Defect inspection method
RU2662464C1 (en) Method for ultrasonic inspection
CN104487838A (en) Method for characterising an object comprising, at least locally, a plane of symmetry
Cerniglia et al. Application of laser induced ultrasound for rail inspection
CN106323207A (en) Composite billet weld fusion depth detecting device and method
JP3729686B2 (en) Defect detection method for piping
RU2052808C1 (en) Ultrasonic method for detection of cracks in article hole walls
JP4761147B2 (en) Ultrasonic flaw detection method and apparatus
RU126141U1 (en) DEVICE OF ULTRASONIC CONTROL OF HEAD AND NECK OF RAILS