RU2645818C1 - Method for ultrasonic inspection of rail bases - Google Patents
Method for ultrasonic inspection of rail bases Download PDFInfo
- Publication number
- RU2645818C1 RU2645818C1 RU2016150036A RU2016150036A RU2645818C1 RU 2645818 C1 RU2645818 C1 RU 2645818C1 RU 2016150036 A RU2016150036 A RU 2016150036A RU 2016150036 A RU2016150036 A RU 2016150036A RU 2645818 C1 RU2645818 C1 RU 2645818C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rail
- sole
- along
- ultrasonic vibrations
- defects
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/04—Analysing solids
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области неразрушающего контроля рельсов ультразвуковым (УЗ) методом и может быть использовано для обнаружения дефектов в подошве рельсов, уложенных в путь, а также на ремонтных предприятиях железнодорожного транспорта и метрополитена.The invention relates to the field of non-destructive testing of rails by ultrasonic (ultrasound) method and can be used to detect defects in the sole of rails laid in the path, as well as in repair enterprises of railway transport and the subway.
Известно, что подошва уложенных в путь рельсов подвержена коррозионным повреждениям, которые в основном возникают в местах соприкосновения рельса со шпальными подкладками. Эти места наиболее подвержены атмосферному влиянию, воздействию химических и абразивных веществ, утечкам тягового тока (электрокоррозия) и т.п. В местах коррозии подошвы возможны появления усталостных трещин и изломов - дефектов по коду 69 [1].It is known that the sole of the rails laid in the path is susceptible to corrosion damage, which mainly occurs at the points of contact of the rail with the sleepers. These places are most susceptible to atmospheric effects, chemical and abrasive substances, traction current leaks (electrocorrosion), etc. In places of sole corrosion, fatigue cracks and kinks are possible — defects according to code 69 [1].
В последние годы изломы рельсов на эксплуатируемых железнодорожных линиях ОАО «РЖД» в основном происходят из-за дефектов в подошве рельса. В текущем 2016 году на сети дорог 85% изломов рельсов произошли из-за дефектов в подошве рельса. Это свидетельствует, что известные способы и устройства не обеспечивают надежного и своевременного обнаружения указанных дефектов в рельсах.In recent years, rail bends on the operated railway lines of Russian Railways are mainly due to defects in the bottom of the rail. In the current 2016, 85% of rail breaks on the road network occurred due to defects in the rail sole. This indicates that the known methods and devices do not provide reliable and timely detection of these defects in the rails.
Известен способ ультразвукового контроля подошвы рельсов, заключающийся в том, что излучают наклонным совмещенным преобразователем в рельс с поверхности катания ультразвуковые колебания, принимают этим же преобразователем отраженные ультразвуковые колебания и по величине амплитуды и временному положению принятых сигналов делают заключение о наличии и размере дефекта и, соответственно, о качестве [2]. Но при такой схеме прозвучивания достоверность контроля мала.A known method of ultrasonic control of the sole of the rails, which consists in the fact that they emit an inclined combined transducer into the rail from the skating surface ultrasonic vibrations, receive the reflected ultrasonic vibrations by the same transducer and make a conclusion about the presence and size of the defect by the magnitude of the amplitude and temporary position of the received signals and, accordingly , about quality [2]. But with such a sounding scheme, the reliability of control is small.
Известен способ ультразвукового контроля подошвы рельсов [3], заключающийся в том, что ультразвуковой контроль подошвы рельсов осуществляют путем прозвучивания зоны контроля совмещенным наклонным преобразователем, перемещаемым по плоскости катания рельса, принимают им эхо-сигналы и регистрируют их, при этом дополнительно прозвучивают область контроля и принимают эхо-сигналы вторым совмещенным наклонным преобразователем, перемещаемым по плоскости катания, причем акустические оси обоих преобразователей ориентированы вдоль продольной оси рельса, но в противоположные стороны, регистрируют вторым преобразователем эхо-сигналы, сдвигают дефектограмму одного из преобразователей относительно дефектограммы другого на расстояние, равное расстоянию между акустическими осями преобразователей в зоне контроля в один и тот же момент времени, скорректированное на разность времен задержки преобразователей, и по временному совпадению эхо-сигналов на смещенных дефектограммах определяют наличие трещины.A known method of ultrasonic control of the rail sole [3], which consists in the fact that the ultrasonic control of the rail sole is carried out by sounding the control zone with a combined inclined transducer moving along the plane of rolling of the rail, they receive echo signals and register them, while the control area is additionally sounded and receive echoes by a second combined inclined transducer moving along the plane of rolling, and the acoustic axes of both transducers are oriented longitudinally along of the rail axis, but in opposite directions, register the echo signals with the second transducer, shift the defectogram of one of the transducers relative to the defectogram of the other by a distance equal to the distance between the acoustic axes of the transducers in the control zone at the same time, adjusted for the difference in the delay time of the transducers , and the presence of a crack is determined by the temporary coincidence of the echo signals on the offset defectograms.
Недостатком известного способа является отсутствие возможности обнаружения дефектов в зоне перьев подошвы рельса, так как обнаруживаются только дефекты, расположенные в зоне проекции шейки рельса на подошву рельса.The disadvantage of this method is the inability to detect defects in the area of the feathers of the sole of the rail, since only defects are found located in the area of the projection of the neck of the rail on the bottom of the rail.
Известны способы поиска дефектов в подошве рельса [4], заключающиеся в том, что излучают электроакустическими преобразователями УЗ-сигналы, направленные в подошву рельса, принимают электроакустическими преобразователями УЗ-сигналы, отраженные от дефектов, повторяют эти действия, перемещая излучатели приемники вдоль рельса.Known methods for searching for defects in the bottom of the rail [4], which consist in the fact that ultrasound transducers directed to the bottom of the rail emit electro-acoustic transducers, receive ultrasound signals reflected from defects by electro-acoustic transducers, repeat these steps by moving the emitters along the rail.
Недостатком этих способов является возможность обнаружения дефектов значительных размеров в подошве рельса, причем требуется ввод УЗ-колебания с кромки пера подошвы и с нижней поверхности подошвы рельса. В результате известные способы имеют низкую производительность и достоверность контроля, не позволяют реализовать процедуру контроля при сплошном сканировании.The disadvantage of these methods is the ability to detect defects of significant dimensions in the sole of the rail, and it requires the introduction of ultrasonic vibrations from the edge of the feather pen and the bottom surface of the sole of the rail. As a result, the known methods have low productivity and reliability of control, do not allow to implement the control procedure during continuous scanning.
Известен [5] способ поиска дефектов в подошве рельса, заключающийся в том, что излучают в рельс поперечные УЗ-колебания, принимают отраженные УЗ-колебания и измеряют их параметры на предмет обнаружения дефектов, причем УЗ-колебания излучают с поверхности катания рельса лучом, угол раскрытия которого обеспечивает облучение радиусных переходов от шейки рельса к подошве отраженными от опорной плоскости подошвы УЗ-колебаниями, при этом УЗ-колебания, последовательно переотраженные опорной плоскостью подошвы, радиусным переходом от шейки рельса к подошве, возможным дефектом в подошве, кромкой пера подошвы принимают группой принимающих преобразователей, включая излучающий, расположенных вдоль продольной оси рельса.There is a known [5] method for searching for defects in the rail sole, which consists in transmitting transverse ultrasonic vibrations into the rail, receiving reflected ultrasonic vibrations and measuring their parameters for detecting defects, wherein ultrasonic vibrations emit from the surface of the rail a beam, angle the disclosure of which provides irradiation of the radius transitions from the neck of the rail to the sole reflected from the supporting plane of the sole by ultrasonic vibrations, while the ultrasonic vibrations sequentially re-reflected by the reference plane of the sole, a radius transition from the neck of the rel to the sole, a possible defect in the sole, the edge of the pen of the sole is taken by a group of receiving transducers, including radiating, located along the longitudinal axis of the rail.
Данный способ требует размещения электроакустических преобразователей - приемников УЗ-сигналов на кромке пера рельса, что невозможно для эксплуатирующихся рельсов (мешают элементы скрепления) и при сплошном контроле.This method requires the placement of electro-acoustic transducers - receivers of ultrasonic signals on the edge of the rail feather, which is impossible for operating rails (fastening elements interfere) and with complete monitoring.
Известен способ ультразвукового контроля подошвы рельсов [6], заключающийся в том, что ультразвуковые колебания излучают с поверхности катания рельса лучом, угол раскрытия которого обеспечивает облучение радиусных переходов от шейки рельса к подошве отраженными от опорной плоскости подошвы ультразвуковыми колебаниями. Ультразвуковые колебания, последовательно переотраженные опорной плоскостью подошвы, радиусным переходом от шейки рельса к подошве, возможным дефектом в подошве, кромкой пера подошвы, принимают группой принимающих преобразователей, включая излучающий, расположенных вдоль продольной оси рельса.A known method of ultrasonic control of the rail sole [6], which consists in the fact that ultrasonic vibrations emit from the surface of the rail beam, the opening angle of which provides irradiation of the radius transitions from the rail neck to the sole reflected from the reference plane of the sole of the ultrasonic vibrations. Ultrasonic vibrations sequentially reflected by the support plane of the sole, a radial transition from the rail neck to the sole, a possible defect in the sole, the edge of the sole of the feather, are received by a group of receiving transducers, including radiating, located along the longitudinal axis of the rail.
Экспериментальная проверка известного способа показывает, что действительно удается «закачать» УЗ-колебания в перья подошвы, однако отраженные сигналы от потенциальных дефектов в перьях подошвы имеют недопустимо низкие амплитуды и в большинстве случаев оказываются ниже уровня помех. В результате известный способ обладает низкой помехозащищенностью и достоверностью контроля.An experimental verification of the known method shows that it is really possible to “pump” ultrasonic vibrations into the sole feathers, however, the reflected signals from potential defects in the sole feathers have unacceptably low amplitudes and in most cases turn out to be lower than the noise level. As a result, the known method has a low noise immunity and reliability control.
Наиболее близким к заявляемому способу является способ ультразвукового контроля подошвы железнодорожных рельсов [7], заключающийся в том, что на внутреннюю плоскость (относительно колеи) пера подошвы рельса устанавливают три совмещенных ультразвуковых преобразователя, направляя оси излучения по схеме: один преобразователь на кромку внутреннего пера, два преобразователя, работающих в тандеме, на кромку внешнего пера. Точки ввода ультразвука трех ультразвуковых преобразователей располагают на внутреннем пере подошвы рельса на заданном расстоянии от оси симметрии рельса. В рельс излучают преобразователями лучи поперечных ультразвуковых волн, принимают отраженные дефектом ультразвуковые волны в той же точке, измеряют параметры принятых колебаний и по ним определяют качество рельса.Closest to the claimed method is a method of ultrasonic testing of the sole of railway rails [7], which consists in the fact that three combined ultrasonic transducers are installed on the inner plane (relative to the track) of the feather of the rail sole, directing the radiation axis according to the scheme: one transducer to the edge of the inner pen, two transducers working in tandem to the edge of the outer pen. The ultrasound input points of the three ultrasonic transducers are located on the inner recess of the rail sole at a predetermined distance from the rail axis of symmetry. Transverse ultrasonic waves emit transducers into the rail, receive ultrasonic waves reflected by the defect at the same point, measure the parameters of the received vibrations and determine the quality of the rail from them.
Как видно, основное внимание при реализации известного способа уделяется кромке внешнего пера рельса и мало уделяется внимание центральной части (в проекции шейки рельса) и внутренней кромке подошвы рельса. В реальных условиях рельсы с боковым износом головки изымаются с главных путей и перекладываются со сменой канта на менее загруженные участки пути. Поэтому дефекты могут появиться как со стороны воздействия нагрузки в текущий период (в прототипе внутренняя сторона колеи), так и с наружной стороны. Кроме того, дефекты в перьях подошвы могут появиться из-за напряжений, вызываемых на кривых участках пути. Естественно кривые могут быть как в одну, так и в другую строну плана пути. Еще одной, весьма распространенной причиной появления трещин в перьях подошвы, являются так называемые «поджоги», вызванные неоптимальным прохождением сварочного тока от губок сварочной машины на рельсосварочных машинах как в стационарных условиях (РСП), так и в пути (ПРСМ). Поэтому при диагностике необходимо уделять равнозначное внимание на обе стороны перьев и центр подошвы. Недостатком известного способа, принятого за прототип является низкая достоверность обнаружения дефектов в подошве рельсов.As you can see, the main attention in the implementation of the known method is paid to the edge of the outer rail feather and little attention is paid to the central part (in the projection of the rail neck) and the inner edge of the rail sole. In real conditions, rails with lateral wear of the head are removed from the main tracks and shifted with a change of edge to less loaded sections of the track. Therefore, defects can appear both from the side of the load in the current period (in the prototype, the inner side of the track), and from the outside. In addition, defects in the feathers of the sole may appear due to stresses caused on the curved sections of the path. Naturally, the curves can be in one or the other side of the path plan. Another, very common reason for the appearance of cracks in the feathers of the sole is the so-called “arson” caused by the non-optimal passage of the welding current from the sponges of the welding machine on rail welding machines both in stationary conditions (CPF) and in transit (PRSM). Therefore, in the diagnosis it is necessary to pay equal attention to both sides of the feathers and the center of the sole. The disadvantage of this method, adopted as a prototype is the low reliability of detection of defects in the sole of the rails.
Задачей, решаемой заявляемым способом, является надежное обнаружение повреждений подошвы рельса с учетом реальных условий эксплуатации рельсов.The problem solved by the claimed method is the reliable detection of damage to the sole of the rail, taking into account the actual operating conditions of the rails.
Поставленная задача решается за счет того, что в способе ультразвукового контроля подошвы рельсов, заключающемся в том, что с внутренней стороны относительно колеи рельсов во внешнее перо и внутреннее перо подошвы рельса излучают поперечные ультразвуковые колебания и принимают отраженные ультразвуковые колебания, по которым судят о дефектности рельса, дополнительно осуществляют ввод УЗ-колебаний и с наружной стороны пера подошвы под разными углами, обеспечивают ввод УЗ-колебаний с поверхности катания рельса под углом 0 градусов и двумя взаимно противоположными наклонными углами вдоль продольной оси рельса, синхронно перемещают все электроакустические преобразователи (ЭАП) вдоль рельса по сканируемым поверхностям, измеряют путь перемещения и текущую высоту рельса, по заданным углам и измеренной высоте рельса, пройденному пути вдоль рельса и расстоянию между ЭАП осуществляют компенсацию расхождения сигналов по длине рельса, о наличии дефекта в подошве рельса судят по совместному анализу сигналов от всех ЭАП.The problem is solved due to the fact that in the method of ultrasonic inspection of the rail sole, which consists in the fact that transverse ultrasonic vibrations are emitted from the inner side relative to the track of the rails into the outer feather and the inner feather of the rail sole, and the reflected ultrasonic vibrations are received, from which the rail is defective additionally enter ultrasonic vibrations and from the outside of the sole feather at different angles, provide ultrasonic vibrations from the rolling surface of the rail at an angle of 0 degrees and two I mutually opposite oblique angles along the longitudinal axis of the rail, synchronously move all electro-acoustic transducers (EAF) along the rail along the scanned surfaces, measure the travel path and current height of the rail, using the given angles and the measured height of the rail, the distance traveled along the rail and the distance between the EAF carry out compensation discrepancies of signals along the length of the rail, the presence of a defect in the sole of the rail is judged by a joint analysis of signals from all EAPs.
Существенным отличиями заявляемого способа по сравнению с прототипом являются:Significant differences of the proposed method in comparison with the prototype are:
1. Озвучивание всего сечения подошвы рельса с помощью наклонных ЭАП, размещенных на верхних плоскостях, внутренней и наружной, перьев подошвы рельсов и совместной работе этих ЭАП. Например, ЭАП, размещенный на внутреннем пере подошвы, излучает УЗ-колебания, а отраженные зеркально от плоскости поперечной трещины УЗ-волны принимаются ЭАП, размещенной на наружном пере подошвы (и наоборот).1. Sounding of the entire section of the rail sole using inclined EAFs located on the upper planes, internal and external, of the feathers of the sole of the rails and the joint work of these EAAs. For example, an EAA placed on the inner sole of the sole emits ultrasonic vibrations, and ultrasound images mirrored from the plane of a transverse crack of an ultrasound wave are received by an EAA placed on the outer sole of the sole (and vice versa).
В прототипе ЭАП размещены только на внутреннем пере, и, естественно, реализация такой (зеркальной) схемы озвучивания невозможна.In the prototype EAP are placed only on the inner pen, and, of course, the implementation of such a (mirror) scoring scheme is not possible.
2. Для обнаружения дефектов в подошве рельсов используются наклонные ЭАП, размещенные как на перьях подошвы, так и на поверхности катания контролируемого рельса. Причем происходит полноценное озвучивание центральной части подошвы как ЭАП, размещенных на перьях подошвы, так и ЭАП, размещенных на поверхности катания головки рельса. Это особенно важно, так как по статистике (см. стр. 246-250 [8]) более половины изломов по причине дефектов в подошве рельсов вызваны поперечными трещинами в подошве, находящимися в проекции шейки, доступной озвучиванию и с поверхности катания рельса.2. To detect defects in the sole of the rails, inclined EAFs are used, placed both on the feathers of the sole and on the tread surface of the controlled rail. Moreover, there is a full-fledged sounding of the central part of the sole of both the EAA, placed on the feathers of the sole, and the EAA, placed on the rolling surface of the rail head. This is especially important because, according to statistics (see pages 246-250 [8]), more than half of the fractures due to defects in the sole of the rails are caused by transverse cracks in the sole, located in the projection of the neck, accessible to scoring and from the surface of the rail.
В прототипе уделено мало внимания обнаружению поперечных трещин в центральной части подошвы рельса, что снижает достоверность контроля известным способом.In the prototype, little attention is paid to the detection of transverse cracks in the Central part of the sole of the rail, which reduces the reliability of the control in a known manner.
3. Измерение текущей высоты рельса, с помощью прямого ЭАП позволяет весьма точно рассчитать ожидаемые временные положения эхо-сигналов от поперечных трещин и выполнить корректное сопоставление сигналов, принятых разными ЭАП, что, по сравнению с прототипом и известными аналогами, повышает достоверность контроля подошвы рельса. Измерение высоты рельса весьма важно, так как допустимый износ рельсов по высоте достигает до 10 мм, что изменяет величину траектории пробега УЗ-колебаний в процессе озвучивания дефекта подошвы с поверхности катания более чем на 30 мм.3. Measurement of the current rail height using a direct EAF allows you to very accurately calculate the expected temporal positions of echo signals from transverse cracks and perform a correct comparison of signals received by different EAAs, which, in comparison with the prototype and well-known analogues, increases the reliability of the rail sole control. Measurement of the rail height is very important, since the allowable wear of the rails in height reaches up to 10 mm, which changes the path of the path of ultrasonic vibrations in the process of sounding the sole defect from the rolling surface by more than 30 mm.
В прототипе такие измерения не предусмотрены.In the prototype, such measurements are not provided.
4. Измеряют путь перемещения ЭАП в процессе сканирования известными способами, например энкодером, что позволяет определять временные задержки сигналов, принятых разными ЭАП относительно обнаруживаемого дефекта.4. Measure the path of the EAP during the scanning process by known methods, for example, an encoder, which allows you to determine the time delay of the signals received by different EAP relative to the detected defect.
В прототипе измерения пройденного пути ЭАП в процессе сканирования не заявлены.In the prototype, measurements of the EAP distance traveled during the scanning process are not claimed.
5. Осуществляют компенсацию расхождения сигналов по длине рельса по измеренным значениям текущей высоты рельса, пути перемещения системы ЭАП (по пп. 4. и 5 данного перечня отличий), а также по заданным углам ввода УЗ-колебаний всех ЭАП и взаимным расстояниям между ними. Совмещение результатов измерений, полученных от всех электроакустических преобразователей, так, чтобы они относились к одному и тому же поперечному сечению рельса, позволяет получить более подробную картину состояния подошвы рельса. Дефекты в подошве рельсов по форме, глубине и другим параметрам непредсказуемы, в результате чего отражения УЗ зондирующих сигналов имеют случайный характер. В этих условиях использование информации от всех электроакустических преобразователей оказывается полезным. Принятие решения о дефекте подошвы рельса на основе совместной обработки полученных результатов позволяет повысить их достоверность.5. Compensate for the discrepancy of the signals along the rail length according to the measured values of the current rail height, the paths of the EAP system movement (according to
В прототипе такие компенсации не заявлены, что снижает достоверность обнаружения дефектов в подошве рельсов.In the prototype, such compensation is not stated, which reduces the reliability of detection of defects in the sole of the rails.
Заявляемый способ иллюстрируют следующие графические материалы:The inventive method is illustrated by the following graphic materials:
Фиг. 1 - схемы установки ЭАП на поверхностях рельса, где: 1 - рельс;FIG. 1 - schematic diagrams of the installation of an EAP on rail surfaces, where: 1 - rail;
2, 3 и 4 - поверхности рельса, с которых производится ввод и прием УЗ-колебаний: 2 и 3 - верхние плоскости внутренней и наружной (относительно колеи рельсов) перьев подошвы; 4 - поверхность катания головки рельса соответственно;2, 3 and 4 — rail surfaces from which ultrasonic vibrations are input and received: 2 and 3 — upper planes of the inner and outer (relative to the track of the rails) feathers of the sole; 4 - rolling surface of the rail head, respectively;
5 - наклонные электроакустические преобразователи, излучающие поперечные ультразвуковые волны;5 - inclined electro-acoustic transducers emitting transverse ultrasonic waves;
6 - электроакустический преобразователь, направленный ортогонально (под углом 0 градусов) к поверхности катания рельса и излучающий продольные УЗ-волны;6 - electro-acoustic transducer directed orthogonally (at an angle of 0 degrees) to the rolling surface of the rail and emitting longitudinal ultrasonic waves;
7 - траектории осей диаграммы направленности УЗ-лучей поперечных колебаний;7 - trajectories of the axes of the radiation pattern of ultrasonic rays of transverse vibrations;
8 - траектории осей диаграммы направленности УЗ-лучей продольных колебаний;8 - trajectories of the axes of the radiation pattern of ultrasonic rays of longitudinal vibrations;
9 - дефекты, поперечные трещины в перьях подошвы рельса;9 - defects, transverse cracks in the feathers of the sole of the rail;
10 - дефекты, поперечные трещины в центральной части подошвы рельса.10 - defects, transverse cracks in the Central part of the bottom of the rail.
Фиг. 2 - схемы установки ЭАП на перьях подошвы рельса (показана только нижняя часть рельса ниже сечения А-А по Фиг. 1), где условные обозначения элементов соответствуют обозначениям на Фиг. 1.FIG. 2 is a schematic diagram of the installation of an EAA on the feathers of a rail sole (only the lower part of the rail is shown below section AA in FIG. 1), where the symbols of the elements correspond to the symbols in FIG. one.
Фиг. 3 - схемы установки ЭАП на поверхность катания рельса, где обозначения элементов соответствуют обозначения на Фиг. 1 и 2:FIG. 3 is a schematic diagram of the installation of an EAA on a rail surface, where the designations of the elements correspond to the designations of FIG. 1 and 2:
5 - наклонные электроакустические преобразователи, излучающие поперечные ультразвуковые волны под углами ввода αн и αо (н - «наезжающий» и о - «отъезжающий» ЭАП;5 - inclined electro-acoustic transducers emitting transverse ultrasonic waves at the input angles α n and α о (n - “running over” and о - “moving away” EAP;
6 - электроакустический преобразователь, направленный ортогонально к поверхности катания рельса и излучающий продольные УЗ-волны;6 - electro-acoustic transducer directed orthogonally to the rolling surface of the rail and emitting longitudinal ultrasonic waves;
Б - базовое расстояние между наклонными ЭАП 5, расположенными на поверхности катания 4 рельса 1; Н - высота рельса 1.B - the base distance between the
Способ УЗ-контроля подошвы рельсов осуществляют следующим образом.The method of ultrasound control of the sole of the rails is as follows.
На сканируемые поверхности 2 и 3 перьев подошвы и поверхность катания 4 головки рельса 1 устанавливают электроакустические преобразователи (ЭАП) 5, излучающие УЗ-колебания под острым углом к поверхности сканирования, и ЭАП 6, излучающий УЗ-колебания нормально (ортогонально) к поверхности ввода. С целью сохранения первоначальных положений ЭАП, при реализации способа целесообразно отдельные группы ЭАП объединить в акустические блоки, как показано на Фиг. 2 и 3 (2 блока на разноименных перьях подошвы и один блок на поверхности катания).Electro-acoustic transducers (EAP) 5, emitting ultrasonic vibrations at an acute angle to the scanning surface, and
Частота излучаемых УЗ-колебаний и углы ввода наклонных ЭАП при реализации способа удовлетворяют требованиям ГОСТ [9] и нормативных документов ОАО «РЖД» [10] при ручном контроле подошвы рельса.The frequency of the emitted ultrasonic vibrations and the angles of entry of the inclined EAF during the implementation of the method satisfy the requirements of GOST [9] and regulatory documents of Russian Railways [10] with manual control of the rail sole.
Синхронно перемещают все ЭАП 5 и 6 по сканируемым поверхностям рельса 1 с помощью специализированного устройства (в предмет заявки не входит) с датчиком перемещения (на Фиг. не показан) и регистрируют все сигналы, принятые эхо и зеркальным методами УЗ-контроля [9].All
С помощью ЭАП 6 известным способом определяют текущую высоту Н рельса 1 (по измеренному временному интервалу между зондирующим импульсом и донным сигналом (от подошвы рельса) и известной скорости распространения продольной УЗ-волны в рельсе с1=5900 м/с).Using
Наблюдение, регистрацию и совместную обработку принятых сигналов осуществляют с помощью цифрового многоканального дефектоскопа со встроенным процессором (на Фиг. не показан).Observation, registration and joint processing of the received signals is carried out using a digital multi-channel flaw detector with an integrated processor (not shown in Fig.).
С целью повышения достоверности и вероятности обнаружения разнообразных дефектов в подошве рельсов в предлагаемом способе производят озвучивание наиболее опасных (с точки зрения появления дефектов) с разных направлений.In order to increase the reliability and probability of detecting various defects in the bottom of the rails in the proposed method, the most dangerous (from the point of view of the appearance of defects) sounding from different directions is performed.
Например, поперечная трещина в центральной части подошвы рельса (код дефекта 69 по [1]), развивающаяся с нижней плоскости подошвы, может быть озвучен наклонными ЭАП 5 по траекториям 7 с внешнего и внутреннего перьев подошвы (Фиг. 2) и эхо- и зеркальным способами УЗ-контроля как наезжающей парой ЭАП, так и отъезжающей; наклонными ЭАП 5 с поверхности катания 4 (Фиг. 3) головки рельса 1 – эхо-методом, по траектории 7. Причем, в последнем случае, как показывает практика, благодаря образованию уголкового отражателя между плоскостью подошвы и трещиной, уверенно обнаруживаются дефекты весьма малых размеров (высотой от 5 мм).For example, a transverse crack in the central part of the sole of the rail (defect code 69 according to [1]), developing from the bottom plane of the sole, can be voiced by the
Поперечные трещины в перьях подошвы озвучиваются также несколькими ЭАП с приходом УЗ-волн с разных направлений. Например, верхняя с правой стороны листа на Фиг. 2, поперечная трещина в пере подошвы (условно примем, что с внутренней стороны колеи) озвучивается как минимум 4 раза: наезжающим и отъезжающей ЭАП 5 с противоположного наружного пера и также разнонаправленными ЭАП 5 с внутренней стороны пера (Фиг. 2).Cross cracks in the feathers of the sole are also voiced by several EAPs with the arrival of ultrasound waves from different directions. For example, the upper right side of the sheet in FIG. 2, a transverse crack in the sole of the soles (we will conditionally assume that on the inside of the track) is voiced at least 4 times: by the incoming and
С целью исключения сужения предмета изобретения конкретные углы ввода а наклонных ЭАП в формуле изобретения не указаны. В процессе экспериментальных исследований авторы использовали углы ввода αн и αо равными 45° при вводе УЗ-колебаний с поверхности катания рельса и 70° при вводе с верхних поверхностей перьев. В общем случае (например, при контроле рельсов зарубежного производства типа UIC 60 и др., отличающихся конфигурацией от отечественных) возможно использование иных углов ввода, обеспечивающих надежное выявление искомых дефектов.In order to avoid narrowing the subject of the invention, specific angles of entry of inclined EAPs are not indicated in the claims. In the process of experimental studies, the authors used the input angles α n and α about equal to 45 ° when introducing ultrasonic vibrations from the rolling surface of the rail and 70 ° when entering from the upper surfaces of the feathers. In the general case (for example, when monitoring rails of foreign manufacture such as UIC 60 and others, which differ in configuration from domestic ones), it is possible to use other input angles that ensure reliable identification of the desired defects.
Необходимость дублирования озвучивания потенциальных дефектов с целью повышения достоверности контроля объясняется тем, что могут быть приняты сигналы не только от поперечных трещин, которые являются наиболее опасными дефектами, но и от механических повреждений подошвы, которые в данный момент времени не представляют опасности. Часто фиксируются дефекты, возникающие на поверхности подошвы рельса от трения подкладки, возможна запись сигнала от диффузно-отражающей поверхности. Более того, известным способом невозможно отличить коррозийную раковину от трещины.The need to duplicate the sounding of potential defects in order to increase the reliability of the control is explained by the fact that signals can be received not only from transverse cracks, which are the most dangerous defects, but also from mechanical damage to the sole, which at this time does not pose a danger. Often, defects that occur on the surface of the rail sole from friction of the lining are fixed, and a signal can be recorded from the diffusely reflecting surface. Moreover, in a known manner it is impossible to distinguish a corrosion shell from a crack.
Именно синхронное перемещение всех ЭАП, компенсация расхождений от одного и того же дефекта по длине рельса путем регистрации пути сканирования и сведения сигналов в единое сечение, а также совместная обработка сигналов заявляемым способом и позволяет достоверно определять опасные поперечные трещины в подошве рельсов на фоне всевозможных помех. Совместная обработка сигналов производится с учетом измеренных текущих значений высоты Н рельса 1, базовых расстояний между всеми ЭАП (на Фиг. 3 в качестве примера показано расстояние Б между двумя наклонными ЭАП 5), пути перемещения ЭАП в процессе озвучивания дефектов, знания скоростей распространения УЗ-колебаний в металле рельса (для ЭАП 6 - с1=5900 м/с, для ЭАП 5 - ct=3260 v/c) в блоке обработки процессора дефектоскопа (на Фиг. не показан) или в отдельном блоке обработки с очевидными алгоритмами по приведенными выше данными.It is the synchronous movement of all EAFs, compensation for discrepancies from the same defect along the length of the rail by registering the scanning path and converting the signals into a single section, as well as the combined processing of the signals by the claimed method and it is possible to reliably identify dangerous transverse cracks in the bottom of the rails against the background of all kinds of interference. Joint processing of the signals is carried out taking into account the measured current values of the height H of the
Таким образом, заявляемый способ может быть реализован и обеспечивает возможность надежного обнаружения опасных дефектов в подошве рельса.Thus, the inventive method can be implemented and provides the ability to reliably detect dangerous defects in the sole of the rail.
Важной особенностью заявляемого способа является то, что для его применения могут использоваться традиционные ультразвуковые многоканальные дефектоскопы [2] с предлагаемыми в способе схемами прозвучивания и требует лишь изменений в алгоритмах обработки полученных результатов и введение дополнительных сканеров по перьям подошвы.An important feature of the proposed method is that traditional ultrasonic multichannel flaw detectors [2] with sounding schemes proposed in the method can be used for its application and requires only changes in the processing algorithms of the results and the introduction of additional scanners on the feathers of the sole.
Источники информацииInformation sources
1. Инструкция «Дефекты рельсов. Классификация, каталог и параметры дефектных и остродефектных рельсов». Утв. ОАО «РЖД» распоряжением №2499р от 23.10.2014. - 140 с.1. Instruction “Rail defects. Classification, catalog and parameters of defective and acute defective rails. " Approved Russian Railways by order No. 2499r of 10.23.2014. - 140 p.
2. Марков А.А., Шпагин Д.А. Ультразвуковая дефектоскопия рельсов. 2-е издание, перераб. и доп. СПб.: Образование-Культура, 2013. 284 с.2. Markov A.A., Shpagin D.A. Ultrasonic flaw detection of rails. 2nd edition, revised. and add. St. Petersburg: Education-Culture, 2013.284 s.
3. Патент RU 2436080.3. Patent RU 2436080.
4. Патент US 4593569.4. Patent US 4593569.
5. G. Garcia, D. Davis, Railway Track&Stuctures, 2002, №8, p. 18-21.5. G. Garcia, D. Davis, Railway Track & Stuctures, 2002, No. 8, p. 18-21.
6. Патент RU 2353924.6. Patent RU 2353924.
7. Патент RU 2085936.7. Patent RU 2085936.
8. Марков A.A., Кузнецова E.A. Дефектоскопия рельсов. Формирование и анализ сигналов. Книга 1. Основы. Практическое пособие в двух книгах, под редакцией д.т.н. А.А. Маркова. СПб.: КультИнформПресс, 2010. - 292 с. (см. стр. 246-250).8. Markov A.A., Kuznetsova E.A. Defectoscopy of rails. The formation and analysis of signals.
9. ГОСТ 18576-96. Контроль неразрушающий. Рельсы железнодорожные. Методы ультразвуковые. - Минск, 1996.9. GOST 18576-96. Non-destructive testing. Rails are railway. Ultrasonic methods. - Minsk, 1996.
10. Положение о системе неразрушающего контроля рельсов и эксплуатация средств рельсовой дефектоскопии в путевом хозяйстве железных дорог ОАО «РЖД». - Расп. ОАО «РЖД» №2714р от 27.12.2012.10. Regulation on the system of non-destructive testing of rails and the operation of means of rail defectoscopy in the track facilities of railways of JSC Russian Railways. - Rasp. Russian Railways OJSC No. 2714r of December 27, 2012.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016150036A RU2645818C1 (en) | 2016-12-19 | 2016-12-19 | Method for ultrasonic inspection of rail bases |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016150036A RU2645818C1 (en) | 2016-12-19 | 2016-12-19 | Method for ultrasonic inspection of rail bases |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2645818C1 true RU2645818C1 (en) | 2018-02-28 |
Family
ID=61568416
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016150036A RU2645818C1 (en) | 2016-12-19 | 2016-12-19 | Method for ultrasonic inspection of rail bases |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2645818C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU198395U1 (en) * | 2019-12-11 | 2020-07-03 | Ооо "Нпк "Техновотум" | DEVICE FOR DETECTING DEFECTS IN THE SOLE OF RAIL RAILS AND FEATURES OF THE SOLE |
CN112285208A (en) * | 2020-11-04 | 2021-01-29 | 郑州铁路职业技术学院 | Railway track flaw detection device and flaw detection method thereof |
CN115881079A (en) * | 2023-02-16 | 2023-03-31 | 山东铁路投资控股集团有限公司 | Noise early warning method, system, equipment and storage medium in railway track construction |
RU222973U1 (en) * | 2023-05-02 | 2024-01-25 | Ооо "Нпк "Техновотум" | DEVICE FOR DETECTION OF DEFECTS IN THE SOLE OF RAILWAY RAILS AND SOLE FEATHERS |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4487071A (en) * | 1982-09-22 | 1984-12-11 | Dapco Industries, Inc. | Flaw detection system for railroad rails and the like |
US4593569A (en) * | 1983-08-22 | 1986-06-10 | Joy Ivan L | Ultrasonic transducer unit to locate cracks in rail base |
RU2085936C1 (en) * | 1993-02-08 | 1997-07-27 | Всероссийский научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта | Method for ultrasonic check of rail base |
RU2353924C1 (en) * | 2007-07-31 | 2009-04-27 | Закрытое акционерное общество "Фирма ТВЕМА" | Method for ultrasonic testing of rail base |
RU2433397C1 (en) * | 2010-08-31 | 2011-11-10 | Закрытое акционерное общество "Фирма ТВЕМА" | Method for complete ultrasonic inspection of rail bases |
RU2436080C1 (en) * | 2010-05-18 | 2011-12-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения" | Method for rail base ultrasonic control |
-
2016
- 2016-12-19 RU RU2016150036A patent/RU2645818C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4487071A (en) * | 1982-09-22 | 1984-12-11 | Dapco Industries, Inc. | Flaw detection system for railroad rails and the like |
US4593569A (en) * | 1983-08-22 | 1986-06-10 | Joy Ivan L | Ultrasonic transducer unit to locate cracks in rail base |
RU2085936C1 (en) * | 1993-02-08 | 1997-07-27 | Всероссийский научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта | Method for ultrasonic check of rail base |
RU2353924C1 (en) * | 2007-07-31 | 2009-04-27 | Закрытое акционерное общество "Фирма ТВЕМА" | Method for ultrasonic testing of rail base |
RU2436080C1 (en) * | 2010-05-18 | 2011-12-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения" | Method for rail base ultrasonic control |
RU2433397C1 (en) * | 2010-08-31 | 2011-11-10 | Закрытое акционерное общество "Фирма ТВЕМА" | Method for complete ultrasonic inspection of rail bases |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU198395U1 (en) * | 2019-12-11 | 2020-07-03 | Ооо "Нпк "Техновотум" | DEVICE FOR DETECTING DEFECTS IN THE SOLE OF RAIL RAILS AND FEATURES OF THE SOLE |
CN112285208A (en) * | 2020-11-04 | 2021-01-29 | 郑州铁路职业技术学院 | Railway track flaw detection device and flaw detection method thereof |
CN115881079A (en) * | 2023-02-16 | 2023-03-31 | 山东铁路投资控股集团有限公司 | Noise early warning method, system, equipment and storage medium in railway track construction |
CN115881079B (en) * | 2023-02-16 | 2023-05-23 | 山东铁路投资控股集团有限公司 | Noise early warning method, system, equipment and storage medium in railway track construction |
RU222973U1 (en) * | 2023-05-02 | 2024-01-25 | Ооо "Нпк "Техновотум" | DEVICE FOR DETECTION OF DEFECTS IN THE SOLE OF RAILWAY RAILS AND SOLE FEATHERS |
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 | |
US8020446B2 (en) | Method and apparatus for detecting flaws in a railhead | |
RU2645818C1 (en) | Method for ultrasonic inspection of rail bases | |
RU2308027C1 (en) | Method of ultrasonic test of rail head | |
US20120216618A1 (en) | Methods and systems for imaging internal rail flaws | |
RU2433397C1 (en) | Method for complete ultrasonic inspection of rail bases | |
RU2184374C1 (en) | Ultrasonic method for controlling rail head | |
RU2643866C1 (en) | Method of ultrasonic controlling aluminothermite welded rail joint | |
RU2613574C1 (en) | Method for ultrasound detection of microcracks on operating railhead fillet | |
RU2652511C1 (en) | Method of micro cracks on the rail head rolling surface ultrasonic detection | |
RU2184960C1 (en) | Process of ultrasonic inspection of rail head | |
RU2785302C1 (en) | Ultrasonic method for assessing defects in the rail head and determining the profile of the tread surface | |
RU2466386C1 (en) | Method of evaluating defect in rail head | |
JP6408145B2 (en) | Ultrasonic flaw detection method with differential compensation of interfering factors | |
RU2783753C1 (en) | Ultrasonic method for detecting defects in the rail head | |
RU2668941C1 (en) | Method of detecting defects in rails | |
RU2818035C1 (en) | Method for ultrasonic inspection of local sections of railway rails | |
RU2299428C1 (en) | Device for ultrasound flaw detection of railroad rails | |
RU2791145C1 (en) | Method for ultrasonic testing of the bolted rail joints zone | |
RU2545493C1 (en) | Method of ultrasound detection of micro fractures at rail head working coving | |
RU2436080C1 (en) | Method for rail base ultrasonic control | |
CN106323207A (en) | Composite billet weld fusion depth detecting device and method | |
RU2441789C2 (en) | Estimation method of corrosion damage level of rail base | |
RU198395U1 (en) | DEVICE FOR DETECTING DEFECTS IN THE SOLE OF RAIL RAILS AND FEATURES OF THE SOLE | |
RU2299430C1 (en) | Electromagnetic-acoustic fault finder for control of railway rails |