RU2748869C1 - Method for assessing orientation of defects in long-length products based on results of non-destructive control - Google Patents
Method for assessing orientation of defects in long-length products based on results of non-destructive control Download PDFInfo
- Publication number
- RU2748869C1 RU2748869C1 RU2020129500A RU2020129500A RU2748869C1 RU 2748869 C1 RU2748869 C1 RU 2748869C1 RU 2020129500 A RU2020129500 A RU 2020129500A RU 2020129500 A RU2020129500 A RU 2020129500A RU 2748869 C1 RU2748869 C1 RU 2748869C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- defect
- defects
- orientation
- long
- product
- 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
Abstract
Description
Изобретение относится к неразрушающему контролю изделий и может быть использовано для эксплуатационного контроля длинномерных изделий, в которых в процессе эксплуатации высока вероятность появления опасных поперечно ориентированных трещин и неопасных продольных расслоений. С целью предупреждения аварийных ситуаций, в процессе эксплуатации такие изделия периодически подвергают неразрушающему контролю ультразвуковыми (УЗ), магнитными, вихретоковыми методами, оптическими методами просвечивания или сочетанием этих методов.The invention relates to non-destructive testing of products and can be used for operational testing of long products, in which, during operation, there is a high probability of occurrence of dangerous transversely oriented cracks and non-hazardous longitudinal delamination. In order to prevent emergencies, during operation, such products are periodically subjected to non-destructive testing by ultrasonic (US), magnetic, eddy current methods, optical methods of transmission or a combination of these methods.
При реализации указанных методов контроля, в основном, получают информацию о наличии (или отсутствии) дефектов в изделии и, редко, - об ориентации дефекта. В тоже время, в зависимости от нагрузки, действующей на изделие, трещины разной ориентации по-разному влияют на несущую способность конструкции. Например, при контроле длинномерных изделий (балок, труб, профильных несущих конструкций, буровых штанг, осей, контактных проводов и т.п.) поперечно ориентированные дефекты представляют большую проблему, поскольку тангенциальные силы растяжения способствуют росту дефекта или трещины. Напротив, продольно ориентированные трещины представляют меньшую угрозу безопасности эксплуатации изделия.When implementing these control methods, information is generally obtained on the presence (or absence) of defects in the product and, rarely, on the orientation of the defect. At the same time, depending on the load acting on the product, cracks of different orientations have a different effect on the bearing capacity of the structure. For example, when inspecting long products (beams, pipes, shaped supporting structures, drill rods, axles, contact wires, etc.), transversely oriented defects are a big problem, since tangential tensile forces contribute to the growth of a defect or crack. On the contrary, longitudinally oriented cracks pose a lesser threat to the safety of the product.
Одним из массовых длинномерных изделий являются железнодорожные рельсы, уложенные в путь. Поперечные трещины, возникающие в любом месте сечения, могут весьма быстро развиваться и привести к хрупкому излому рельса по всей высоте [1]. В тоже время продольные трещины не оказывают существенного влияния на прочностные характеристики рельса и могут развиваться достаточно длительное время.Railroad rails laid on the track are one of the long-lasting mass products. Transverse cracks occurring anywhere in the section can develop very quickly and lead to a brittle fracture of the rail along its entire height [1]. At the same time, longitudinal cracks do not significantly affect the strength characteristics of the rail and can develop for a rather long time.
Известен способ лазерно-акустического контроля [2], где об ориентации дефекта в изделии судят по соотношению амплитуд сигналов на приемных электроакустических преобразователях (ЭАП), расположенных на противоположной от плоскости возбуждения УЗ колебаний стороне изделия. Причем возбуждение упругих колебаний производят фокусированным лазерным лучом.The known method of laser-acoustic control [2], where the orientation of the defect in the product is judged by the ratio of signal amplitudes on the receiving electro-acoustic transducers (EAC) located on the side of the product opposite to the plane of excitation of ultrasonic vibrations. Moreover, the excitation of elastic vibrations is produced by a focused laser beam.
Известны УЗ способы оценки дефектов в головке рельсов [3, 4] и в изделиях с эквидистантными поверхностями [5], позволяющие определить ориентацию внутреннего дефекта изделия теневым и эхо методами контроля. Однако, реализация известных способов требует двустороннего доступа к изделию, что в практических условиях не всегда возможно.Known ultrasonic methods for assessing defects in the rail head [3, 4] and in products with equidistant surfaces [5], allowing to determine the orientation of the internal defect of the product by shadow and echo control methods. However, the implementation of the known methods requires two-way access to the product, which in practical conditions is not always possible.
Известны УЗ способы определения ориентации [6, 7] или типа [8] дефектов в металлических изделиях при одностороннем доступе. Однако указанные способы трудоемки, требует применения нескольких электроакустических преобразователей (ЭАП) с разными углами ввода или предусматривают выполнение сложных вычислительных операций [8], а также и обладают низкой достоверностью контроля.Known ultrasonic methods for determining the orientation [6, 7] or type [8] defects in metal products with unilateral access. However, these methods are laborious, require the use of several electroacoustic transducers (EAC) with different angles of entry or provide for complex computational operations [8], and also have a low reliability of control.
Известен способ определения направленности дефекта внутри конструктивного элемента [9], защищенный патентом фирмы «Сименс», где ориентацию дефекта определяют с помощью нескольких ЭАП, установленных в разные точки изделия, учитывают направление звукового воздействия и временной интервал между моментом излучения и приема УЗ колебаний. Способ также является весьма трудоемким и обладает низкой достоверностью.There is a known method for determining the direction of a defect inside a structural element [9], protected by the Siemens patent, where the orientation of the defect is determined using several EAPs installed at different points of the product, the direction of sound exposure and the time interval between the moment of emission and reception of ultrasonic vibrations are taken into account. The method is also very laborious and has low reliability.
Известны способы бесконтактного контроля поверхностных и внутренних дефектов оптическим [10] и магнитным [11] методами, позволяющие определять ориентацию дефекта, в частности, путем измерения топографии тангенциальной составляющей магнитного поля в разных точках над дефектом.There are known methods of non-contact control of surface and internal defects by optical [10] and magnetic [11] methods, which make it possible to determine the orientation of the defect, in particular, by measuring the topography of the tangential component of the magnetic field at different points above the defect.
Общим недостатком рассмотренных способов определения параметров дефектов в эксплуатируемых изделиях является то, что для оценки ориентации искомых дефектов не используют информацию, содержащуюся в результатах периодического контроля. В то же время, с развитием цифровой техники практически всегда, при проведении эксплуатационного контроля, сигналы дефектоскопии совместно с координатами обнаруженных аномальных участков изделия сохраняются в виде дефектограмм и позволяют использовать их при последующих контролях.A common disadvantage of the considered methods for determining the parameters of defects in operating products is that the information contained in the results of periodic inspection is not used to assess the orientation of the sought defects. At the same time, with the development of digital technology, almost always, during operational control, flaw detection signals together with the coordinates of the detected anomalous parts of the product are saved in the form of defectograms and allow them to be used for subsequent checks.
Яркими примерами такого подхода являются способы диагностики рельсового пути с регистрацией сигналов контроля [12, 13, 14], заключающиеся в том, что осуществляют многократный контроль изделия, сканируя изделие при идентичных условиях с определенными временными интервалами между сканированиями, регистрируют сигналы последовательного контроля и по результатам анализа принимают решение о степени опасности обнаруженного дефекта.Striking examples of this approach are the methods for diagnostics of a rail track with registration of control signals [12, 13, 14], which consist in the fact that they carry out multiple control of the product by scanning the product under identical conditions with certain time intervals between scans, record sequential control signals and, according to the results analysis make a decision on the degree of danger of the detected defect.
Недостатком способа [14], принятого за прототип, является низкая достоверность контроля, связанная с тем, что способ не предусматривает определение ориентации дефектов путем выделения сигналов от наиболее опасных поперечных трещин на фоне сигналов от других типов (продольных) дефектов.The disadvantage of the method [14], taken as a prototype, is the low reliability of control, due to the fact that the method does not provide for the determination of the orientation of defects by separating signals from the most dangerous transverse cracks against the background of signals from other types of (longitudinal) defects.
Приведенные выше технические решения показывают, что задача определения ориентации дефектов в протяженных (длинномерных) изделиях является важной для любых методов неразрушающего контроля, так как именно ориентация трещин влияет на прочностные характеристики указанных изделий.The above technical solutions show that the problem of determining the orientation of defects in extended (long) products is important for any methods of non-destructive testing, since it is the orientation of cracks that affects the strength characteristics of these products.
Техническим результатом заявляемого способа является повышение достоверности и информативности неразрушающего контроля путем определения ориентации дефекта и выявления наиболее опасных для длинномерных изделий поперечных трещин.The technical result of the proposed method is to increase the reliability and information content of non-destructive testing by determining the orientation of the defect and identifying the most dangerous transverse cracks for long products.
Задачей заявляемого способа является определение ориентации дефектов в длинномерных (протяженных) изделиях, используя результаты многократного (через определенные периоды времени) сканирования.The objective of the proposed method is to determine the orientation of defects in long (extended) products, using the results of multiple (after certain periods of time) scanning.
Для решения указанной задачи в способе оценки ориентации дефектов в длинномерных изделиях по результатам неразрушающего контроля сканируют изделие при идентичных условиях с определенными временными интервалами между сканированиями, регистрируют сигналы последовательного контроля с привязкой их к координатам изделия и по результатам анализа принимают решение о наличии дефекта, дополнительно выбирают наиболее информативный параметр сигналов от дефекта, по полученным при последовательных контролях значениям формируют линию регрессии и по величине параметров линии регрессии оценивают ориентацию дефекта.To solve this problem, in the method for assessing the orientation of defects in long-length products according to the results of non-destructive testing, the product is scanned under identical conditions with certain time intervals between scans, sequential control signals are recorded with reference to the coordinates of the product and, based on the analysis results, a decision is made on the presence of a defect, additionally select the most informative parameter of signals from a defect, according to the values obtained during successive controls, a regression line is formed, and the orientation of the defect is estimated by the value of the parameters of the regression line.
Основная идея заявляемого способа заключается в том, что используя результаты многократного (через определенные периоды времени) сканирования по анализу поведения информативных параметров контроля при последовательных контролях определяют скорость их изменения и по этим данным судят об ориентации дефектов.The main idea of the proposed method is that using the results of multiple (after certain periods of time) scanning to analyze the behavior of informative control parameters during sequential controls determine the rate of their change and these data are used to judge the orientation of defects.
Существенными отличиями заявляемого способа оценки ориентации дефектов в длинномерных изделиях по результатам неразрушающего контроля от прототипа являются:Significant differences between the proposed method for assessing the orientation of defects in long products based on the results of non-destructive testing from the prototype are:
1. В заявляемом способе указан конкретный подход определения ориентации дефектов в контролируемом изделии путем построения линии регрессии информативных параметров сигналов от потенциальных дефектов. По наклону (параметрам) линии регрессии, обнаруженные дефекты относят к опасным поперечным трещинам или к неопасным продольным расслоениям. В прототипе вопросы дифференциации дефектов по их ориентации не рассматриваются. Анализ сигналов от искомых дефектов в прототипе носит субъективный характер, зависящий от опыта оператора, его внимательности и т.п.1. In the claimed method, a specific approach is indicated for determining the orientation of defects in a controlled product by constructing a regression line of informative parameters of signals from potential defects. According to the slope (parameters) of the regression line, the detected defects are referred to as dangerous transverse cracks or non-dangerous longitudinal delamination. In the prototype, the issues of differentiating defects by their orientation are not considered. The analysis of signals from the sought defects in the prototype is subjective in nature, depending on the operator's experience, his attentiveness, etc.
2. Для построения линии регрессии по получаемым в процессе периодического контроля данным используют наиболее информативный параметр сигналов неразрушающего контроля. Причем, этот параметр может быть одиночным (например, амплитуда сигнала) или составным, комплексным (например, произведение условной протяженности дефекта на максимальную амплитуду эхо сигнала при УЗ контроле). В прототипе в качестве информативного параметра, как это следует из описания [14], в основном, выбрано количество принятых эхо-импульсов от дефекта, которое трудно отнести к наиболее информативным параметрам разноориентированных дефектов.2. To construct a regression line based on the data obtained in the process of periodic testing, the most informative parameter of non-destructive testing signals is used. Moreover, this parameter can be single (for example, the signal amplitude) or composite, complex (for example, the product of the conditional length of the defect and the maximum amplitude of the echo signal during ultrasonic testing). In the prototype, as an informative parameter, as follows from the description [14], basically, the number of received echo pulses from a defect is selected, which is difficult to attribute to the most informative parameters of differently oriented defects.
3. В заявляемом способе впервые для оценки ориентации дефекта используют результаты многократного (до 40 и более раз!) контроля через определенные временные интервалы. Для решения поставленной задачи используется известная с точки зрения механики разрушения твердых тел [15] закономерность, что поперечные дефекты в протяженных (длинномерных) изделиях под воздействием нагрузки развиваются существенно с большей скоростью, чем продольные и могут привести к разрушению изделия. В прототипе вопросы оценки ориентации дефектов по результатам многократного контроля не рассматриваются.3. In the claimed method, for the first time to assess the orientation of the defect, the results of multiple (up to 40 or more times!) Control at certain time intervals are used. To solve this problem, a well-known from the point of view of the mechanics of fracture of solids [15] is used that transverse defects in extended (long) products under the influence of a load develop at a significantly higher rate than longitudinal ones and can lead to product failure. In the prototype, the issues of assessing the orientation of defects based on the results of multiple testing are not considered.
Заявляемый способ оценки ориентации дефектов иллюстрируют следующие графические материалы:The inventive method for assessing the orientation of defects is illustrated by the following graphic materials:
Фиг. 1 - Изображение контролируемого длинномерного изделия с внутренними дефектами разной ориентации, где:FIG. 1 - Image of a controlled long product with internal defects of different orientations, where:
1. Контролируемое изделие - железнодорожный рельс, несущая балка, ось и т.п.1. Controlled item - railroad rail, bearing beam, axle, etc.
2. Опоры длинномерного изделия.2. Supports for a long product.
3(trns). Поперечно (transversal) ориентированная трещина.3 (trns). Transversal oriented crack.
4(long). Продольная (longitudinal) трещина.4 (long). Longitudinal crack.
5. Преобразователь метода неразрушающего контроля.5. Converter of non-destructive testing method.
Фиг. 2. - Линии регрессии [16] информативного параметра для дефектов разной ориентации, где:FIG. 2. - Regression lines [16] of the informative parameter for defects of different orientations, where:
6(tras). - Линия регрессии поперечных дефектов с углом наклона линии αt.6 (tras). - Line of regression of transverse defects with the slope of the line α t .
7(long). - Линия регрессии продольных повреждений с углом наклона линии αl.7 (long). - Line of regression of longitudinal damage with an angle of inclination of the line α l .
8. Граничная линия регрессии с углом αgr.8. Boundary line of regression with angle α gr .
Фиг. 3 - Результаты измерений параметров девяти реальных дефектов в головке рельсов, полученные при периодическом УЗ контроле, где:FIG. 3 - The results of measurements of the parameters of nine real defects in the rail head obtained during periodic ultrasonic testing, where:
А, В и С - линии регрессии поперечных дефектов.A, B and C - regression lines of transverse defects.
D, Е, F, G, I, K - линии регрессии продольных трещин.D, E, F, G, I, K - longitudinal crack regression lines.
Рассмотрим возможность реализации заявляемого способа на примере обработки сигналов ультразвукового метода неразрушающего контроля в процессе обнаружения дефектов в рельсах, уложенных в путь.Let us consider the possibility of implementing the proposed method using the example of signal processing of the ultrasonic method of non-destructive testing in the process of detecting defects in the rails laid in the track.
На Фиг. 1 приведено схематичное изображение длинномерного металлического изделия 1 (железнодорожного рельса), расположенного на опорах 2 (шпалы рельсового пути), которое подвергается вертикально направленной нагрузке Р. В процессе эксплуатации в изделии могут развиваться опасные поперечно ориентированные трещины 3(trns) или неопасные продольные трещины 4(long). Для обнаружения указанных внутренних дефектов применяются преобразователи 5, реализующие контроль изделия ультразвуковыми методами неразрушающего контроля.FIG. 1 shows a schematic representation of a long metal product 1 (railway rail), located on supports 2 (railroad ties), which is subjected to a vertically directed load P. During operation, the product may develop dangerous transversely oriented cracks 3 (trns) or non-hazardous longitudinal cracks 4 (long). To detect these internal defects,
Например, при периодическом ультразвуковом контроле изделия могут быть зафиксированы эхо-сигналы, отраженные от дефекта. При перемещении ЭАП 5 по поверхности изделия (сканировании) с привязкой к координате изделия регистрируют и отображают параметры получаемых эхо-сигналов (амплитуду, условные размеры, глубину залегания дефекта, коэффициент выявляемости и т.п.) на А-скане или В-скане [17].For example, during periodic ultrasonic testing of a product, echo signals reflected from a defect can be recorded. When moving
На Фиг. 1 преобразователь 5 показан условно. В общем случае, он может содержать один или несколько отдельных разноориентированных датчиков (матрица датчиков) и реализовывать многоканальный контроль. В этом случае, сигналы, полученные отдельными датчиками известными способами [18], необходимо привести к единому дефектному сечению и зафиксировать координаты дефекта в изделии 1.FIG. 1
Зачастую оператору по результатам однократного контроля и отображаемым дефектограммам крайне сложно (практически невозможно) определить тип (ориентацию) внутреннего дефекта. Выявляемость дефектов напрямую зависит от квалификации, практического опыта, соблюдения требуемых параметров контроля, физического состояния и внимательности оператора, выполняющего контроль. Т.е. при однократном контроле достоверность оценки ориентации дефектов в длинномерном изделии крайне низкая.It is often extremely difficult (almost impossible) for an operator to determine the type (orientation) of an internal defect based on the results of a single inspection and the displayed defectograms. Defect detection directly depends on qualifications, practical experience, compliance with the required control parameters, physical condition and attentiveness of the operator performing the control. Those. with a single inspection, the reliability of the assessment of the orientation of defects in a long product is extremely low.
Для возможности объективной оценки анализируемого дефекта целесообразно выбрать один или несколько наиболее информативных параметров дефекта Sd и наблюдать за динамикой его изменения при многократном контроле через определенные временные интервалы t.For the possibility of an objective assessment of the analyzed defect, it is advisable to select one or more of the most informative parameters of the defect S d and observe the dynamics of its change during repeated monitoring at certain time intervals t.
Для УЗ методов в качестве параметра Sd может использоваться максимальная или суммарная амплитуда отраженных от дефекта эхо-сигналов, условная протяженность по длине рельса или условная высота пачек сигналов, коэффициент выявляемости дефекта и проч. [17]. Для магнитного метода - размах сигнала при изменении величины магнитного поля над несплошностью [19]. Для оптических методов [10, 20] - уровень превышения отраженного от поверхности изделия светового потока от заданного уровня.For ultrasonic methods, the maximum or total amplitude of echo signals reflected from the defect, the conditional length along the length of the rail or the conditional height of the signal packets, the coefficient of detection of the defect, etc., can be used as the parameter S d. [17]. For the magnetic method - the signal swing when the magnetic field value changes over the discontinuity [19]. For optical methods [10, 20] - the level of excess of the luminous flux reflected from the surface of the product from a given level.
Анализ множества реальных дефектограмм УЗ контроля рельсов показывает, что от наиболее опасных - поперечных - трещин в головке рельсов характерно появление эхо-сигналов значительной амплитуды и условных размеров, причем наблюдается быстрое увеличение этих сигналов при следующем контроле. В тоже время, от кромок продольных трещин в головке рельсов формируются более слабые эхо-сигналы с малыми условными размерами и амплитудой, причем, их величина непостоянна и может даже уменьшиться при последующем контроле из-за изменения отражающих свойств продольного расслоения.Analysis of the set of real defectograms of ultrasonic testing of rails shows that the appearance of echo signals of significant amplitude and nominal size is characteristic of the most dangerous - transverse - cracks in the rail head, and there is a rapid increase in these signals during the next inspection. At the same time, weaker echo signals with small nominal dimensions and amplitude are formed from the edges of longitudinal cracks in the rail head, moreover, their value is not constant and may even decrease during subsequent monitoring due to changes in the reflective properties of longitudinal delamination.
Очевидно, под воздействием циклических вертикальных нагрузок (например, проходящих поездов, воздействующих на рельсы) длинномерное изделие работает на изгиб и растяжение, что способствует быстрому росту поперечных трещин. При достижении дефекта критических размеров может произойти хрупкий излом изделия [1]. Продольные расслоения практически не меняют суммарной толщины изделия, развиваются медленными темпами (в рельсах - в течение нескольких месяцев и даже годы) и, как правило, не приводят к аварийным последствиям.Obviously, under the influence of cyclic vertical loads (for example, passing trains acting on rails), a long product works in bending and tension, which contributes to the rapid growth of transverse cracks. When a defect reaches a critical size, a brittle fracture of the product may occur [1]. Longitudinal delamination practically does not change the total thickness of the product, develop at a slow pace (in rails - over several months and even years) and, as a rule, do not lead to emergency consequences.
В заявляемом способе предлагается при периодическом контроле изделия измерять и регистрировать (в том числе, и в автоматическом режиме) значения информативного параметра Sd искомых дефектов через определенные временные интервалы t (Фиг. 2).In the inventive method, it is proposed to measure and record (including in automatic mode) the values of the informative parameter S d of the desired defects at certain time intervals t (Fig. 2) during periodic control of the product.
Полученные значения целесообразно отображать в прямоугольной системе координат и аппроксимировать с помощью линий регрессии [16].It is advisable to display the obtained values in a rectangular coordinate system and approximate using regression lines [16].
Для упрощения можно использовать линейную парную регрессию, уравнение которой имеет вид:To simplify, you can use linear pairwise regression, the equation of which is:
Sd=S0+kt,S d = S 0 + kt,
где S0 - начальное значение измеряемого параметра дефекта, t - текущее время измерения (день, месяц и проч.), k - угловой коэффициент, коэффициент регрессии.where S 0 is the initial value of the measured defect parameter, t is the current measurement time (day, month, etc.), k is the slope, the regression coefficient.
По величине углового коэффициента:By the value of the slope:
k=tg α,k = tan α,
где α - угол наклона линии регрессии, можно судить о динамике развития сигналов от дефектов, причем, чем больше значение углового коэффициента - тем опаснее дефект. Очевидно, и как следует из [15], для быстро развивающихся поперечных дефектов угол αt наклона линии регрессии 6(trns) будет значительно больше (Фиг. 2), чем αl для медленно развивающихся продольных повреждений 7(long).where α is the slope of the regression line, one can judge the dynamics of the development of signals from defects, and the greater the value of the slope, the more dangerous the defect. Obviously, and as follows from [15], for rapidly developing transverse defects, the angle α t of the slope of the regression line 6 (trns) will be much larger (Fig. 2) than α l for slowly developing longitudinal damage 7 (long).
Для практических случаев анализа целесообразно ввести понятие граничного коэффициента регрессии 8 (линия с углом αgr), который позволяет (в том числе, и в автоматическом режиме) разделять продольные и поперечные трещины с помощью объективного показателя - числового значения. Граничное значение коэффициента наклона может быть определено на основе экспериментальных исследований сигналов от реальных дефектов в контролируемых изделиях, с учетом условий их эксплуатации и действующих нагрузок.For practical cases of analysis, it is advisable to introduce the concept of the boundary regression coefficient 8 (a line with an angle α gr ), which allows (including in automatic mode) to separate longitudinal and transverse cracks using an objective indicator - a numerical value. The boundary value of the slope coefficient can be determined on the basis of experimental studies of signals from real defects in the controlled products, taking into account the conditions of their operation and the existing loads.
Для упрощения, в данном примере приведено уравнение линейной парной регрессии. Экспериментально измеренные значения параметра дефекта Sd могут быть аппроксимированы с большей точностью, применяя кривые нелинейных регрессий (полиномиальных, степенных, экспоненциальных, логарифмических). В любом случае, по параметрам линий регрессии можно отслеживать динамику поведения информативного параметра сигналов от дефектов при многократном контроле.For simplicity, this example shows a linear pairwise regression equation. The experimentally measured values of the defect parameter S d can be approximated with greater accuracy using nonlinear regression curves (polynomial, power, exponential, logarithmic). In any case, using the parameters of the regression lines, it is possible to track the dynamics of the behavior of the informative parameter of signals from defects during multiple testing.
На Фиг. 3 в качестве примера представлены результаты измерений параметров девяти реальных дефектов рельсов, полученные при периодическом УЗ контроле участков рельсового пути Октябрьской дирекции инфраструктуры ОАО «РЖД» с помощью вагонов-дефектоскопов. Совершенствование дефектоскопических систем привело к возможности их применения на высокоскоростных транспортных средствах, двигающихся со скоростями до 80 км/час, что не требует длительного занятия рельсовых путей и позволяет повысить частоту проездов и вероятность обнаружения дефектов, а значит - безопасность движения поездов. В результате, рельсовые пути дефектоскопируются, как правило, несколько раз в месяц (от 16 до 50 раз в год [21]).FIG. 3, as an example, the results of measurements of the parameters of nine real rail defects obtained during periodic ultrasonic testing of track sections of the Oktyabrskaya Directorate of Infrastructure of JSC Russian Railways using flaw detector cars are presented. Improvement of flaw detection systems has led to the possibility of their use on high-speed vehicles moving at speeds up to 80 km / h, which does not require a long occupation of the track and allows to increase the frequency of passes and the likelihood of detecting defects, which means the safety of train traffic. As a result, rail tracks are usually flawed several times a month (from 16 to 50 times a year [21]).
По оси абсцисс (Фиг. 3) отложено время контроля t (календарный месяц), по оси ординат - измеренные на дефектограмме значения информативного параметра дефекта Sd. Полученные значения аппроксимированы линиями прямой регрессии. Видно, что некоторые дефекты (линии регресса D, Е, F, G, I, K на Фиг. 3) могут наблюдаться в течение нескольких десятков месяцев (до 40 месяцев и более). Другие же (линии А, В и С на Фиг. 3) - достигают критических размеров за 4-10 месяцев и должны быть изъяты из пути. В любом случае, при среднем межпроверочном интервале 9-15 дней, поведение информативного параметра дефекта до достижения критического значения может наблюдаться не менее чем десять раз, что вполне достаточно для построения линии регрессии.On the abscissa axis (Fig. 3) the control time t (calendar month) is plotted, on the ordinate axis - the values of the informative parameter of the defect S d measured on the defectogram. The obtained values are approximated by the lines of the regression line. It can be seen that some defects (regression lines D, E, F, G, I, K in Fig. 3) can be observed for several tens of months (up to 40 months or more). Others (lines A, B and C in Fig. 3) - reach critical sizes in 4-10 months and should be removed from the path. In any case, with an average interchecking interval of 9-15 days, the behavior of the informative parameter of a defect before reaching a critical value can be observed at least ten times, which is quite enough for plotting a regression line.
По полученным экспериментальным данным для поперечных трещин в головке рельсов А, В, С значение углового коэффициента лежит в диапазоне k=245-565; для продольных трещин в головке рельсов D, Е, F, G, I, K угловой коэффициент составляет k=6-60 (Фиг. 3). В данном примере граничное значение 8, позволяющие определить преимущественную ориентацию трещины, выбрано kgr=90. Отметим, что впоследствии поперечная ориентация исследуемых дефектов А, В и С подтверждена после изъятия из пути и принудительных доломов остродефектных рельсов, а продольная ориентация дефектов D, Е, F, G, I, K - путем натурного осмотра и ручного УЗ контроля со всех доступных плоскостей рельса, а также доломами изъятых рельсов.According to the obtained experimental data for transverse cracks in the rail head A, B, C, the value of the slope is in the range k = 245-565; for longitudinal cracks in the rail head D, E, F, G, I, K, the slope is k = 6-60 (Fig. 3). In this example, the
Таким образом, между совокупностью существенных признаков заявляемого способа и достигаемым техническим результатом существует причинно-следственная связь, а именно:Thus, there is a causal relationship between the set of essential features of the proposed method and the achieved technical result, namely:
- использование результатов многократного (через определенные временные интервалы) контроля позволяет оценивать преимущественную ориентацию дефекта, что повышает достоверность неразрушающего контроля;- the use of the results of multiple (at certain time intervals) testing makes it possible to assess the preferred orientation of the defect, which increases the reliability of non-destructive testing;
- построение линии регрессии информативного параметра сигналов от потенциальных дефектов позволяет отслеживать динамику (скорость развития) поведения дефекта в изделии и повышает информативность контроля;- construction of the regression line of the informative parameter of signals from potential defects allows tracking the dynamics (rate of development) of the behavior of a defect in a product and increases the informativeness of control;
- выбор наиболее информативного параметра для конкретного метода при многократной диагностике позволяет строить корректные линии регрессии, что упрощает и конкретизирует процедуру анализа сигналов и повышает достоверность контроля;- the choice of the most informative parameter for a specific method for multiple diagnostics allows to build correct regression lines, which simplifies and concretizes the signal analysis procedure and increases the reliability of control;
- анализ параметров линии регрессии сигналов от дефектов позволяет оценивать ориентацию трещин и способствует повышению информативности и достоверности результатов неразрушающего контроля изделий.- analysis of the parameters of the regression line of signals from defects makes it possible to evaluate the orientation of cracks and contributes to an increase in the information content and reliability of the results of non-destructive testing of products.
Таким образом, заявляемый способ может быть реализован и позволяет определять преимущественную ориентацию и степень опасности дефекта в длинномерных изделиях путем вычисления углового коэффициента линии регрессии, построенной по периодически измеряемым значениям информативного параметра дефекта.Thus, the inventive method can be implemented and allows one to determine the preferred orientation and the degree of danger of a defect in long products by calculating the slope of the regression line constructed from periodically measured values of the informative parameter of the defect.
Источники информацииInformation sources
1. Шур Е.А. Повреждения рельсов. - М.: Интертекст, 2012. - 192 с.1. Shur E.A. Rail damage. - M .: Intertext, 2012 .-- 192 p.
2. SU 1775660.2. SU 1775660.
3. RU 2340495.3. RU 2340495.
4. RU 2466386.4. RU 2466386.
5. RU 2622459.5. RU 2622459.
6. RU 1290156.6. RU 1290156.
7. RU 1516958.7. RU 1516958.
8. RU 2524451.8. RU 2524451.
9. RU 2538069.9. RU 2538069.
10. RU 2058546.10. RU 2058546.
11. RU 1820310.11. RU 1820310.
12. US 5574224.12. US 5574224.
13. US 5777891.13. US 5777891.
14. RU 2184373.14. RU 2184373.
15. Пестриков В.Μ., Морозов Ε.Μ. Механика разрушения. Курс лекций. - СПб.: ЦОП Профессия, 2012. - 552 с.15. Pestrikov V.Μ., Morozov Ε.Μ. Fracture mechanics. Lecture course. - SPb .: TsOP Professiya, 2012 .-- 552 p.
16. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике. - М.: Наука, 1973.16. Korn G., Korn T. Handbook of mathematics. - M .: Nauka, 1973.
17. Марков Α.Α., Козьяков А.Б., Кузнецова Е.А. Расшифровка дефектограмм ультразвукового контроля. Практическое пособие. - СПб.: «Образование - Культура». 2006. - 206 с.17. Markov Α.Α., Koz'yakov A.B., Kuznetsova E.A. Explanation of ultrasonic inspection defectograms. A practical guide. - SPb .: "Education - Culture". 2006 .-- 206 p.
18. RU 2227911.18. RU 2227911.
19. RU 2707977.19. RU 2707977.
20. RU 2642687.20. RU 2642687.
21. Распоряжение «О внесении изменений в Положение о системе неразрушающего контроля рельсов и эксплуатации средств рельсовой дефектоскопии в путевом хозяйстве железных дорог ОАО «РЖД» (утв. распоряжением ОАО «РЖД» от 21.05.2020 г. №1067/р).21. Order “On Amendments to the Regulations on the System of Non-Destructive Testing of Rails and Operation of Means of Rail Defectoscopy in the Track Facilities of Railways of JSC Russian Railways” (approved by Order of JSC Russian Railways No. 1067 / r dated May 21, 2020).
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020129500A RU2748869C1 (en) | 2020-09-07 | 2020-09-07 | Method for assessing orientation of defects in long-length products based on results of non-destructive control |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020129500A RU2748869C1 (en) | 2020-09-07 | 2020-09-07 | Method for assessing orientation of defects in long-length products based on results of non-destructive control |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2748869C1 true RU2748869C1 (en) | 2021-06-01 |
Family
ID=76301463
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020129500A RU2748869C1 (en) | 2020-09-07 | 2020-09-07 | Method for assessing orientation of defects in long-length products based on results of non-destructive control |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2748869C1 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2184373C1 (en) * | 2001-05-15 | 2002-06-27 | ОАО "Радиоавионика" | Noninvasive method for controlling products |
| RU2184374C1 (en) * | 2001-08-28 | 2002-06-27 | ОАО "Радиоавионика" | Ultrasonic method for controlling rail head |
| RU2184960C1 (en) * | 2001-08-24 | 2002-07-10 | ОАО "Радиоавионика" | Process of ultrasonic inspection of rail head |
| US20020108445A1 (en) * | 2000-11-21 | 2002-08-15 | Shi-Chang Wooh | Defect detection system and method |
| WO2014027977A1 (en) * | 2012-08-14 | 2014-02-20 | ENEKOM ENERJI EKOLOJI BILIŞIM VE MUHENDISLIK SANAYI TICARET LIMITED ŞlRKETI | A method for the detection of rail fractures and cracks |
| RU2652511C1 (en) * | 2017-05-02 | 2018-04-26 | Анатолий Аркадиевич Марков | Method of micro cracks on the rail head rolling surface ultrasonic detection |
-
2020
- 2020-09-07 RU RU2020129500A patent/RU2748869C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020108445A1 (en) * | 2000-11-21 | 2002-08-15 | Shi-Chang Wooh | Defect detection system and method |
| RU2184373C1 (en) * | 2001-05-15 | 2002-06-27 | ОАО "Радиоавионика" | Noninvasive method for controlling products |
| RU2184960C1 (en) * | 2001-08-24 | 2002-07-10 | ОАО "Радиоавионика" | Process of ultrasonic inspection of rail head |
| RU2184374C1 (en) * | 2001-08-28 | 2002-06-27 | ОАО "Радиоавионика" | Ultrasonic method for controlling rail head |
| WO2014027977A1 (en) * | 2012-08-14 | 2014-02-20 | ENEKOM ENERJI EKOLOJI BILIŞIM VE MUHENDISLIK SANAYI TICARET LIMITED ŞlRKETI | A method for the detection of rail fractures and cracks |
| RU2652511C1 (en) * | 2017-05-02 | 2018-04-26 | Анатолий Аркадиевич Марков | Method of micro cracks on the rail head rolling surface ultrasonic detection |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7555954B2 (en) | In-track wheel inspection system | |
| Pohl et al. | NDT techniques for railroad wheel and gauge corner inspection | |
| US20060201253A1 (en) | System for non-contact interrogation of railroad axles using laser-based ultrasonic inspection | |
| Carboni et al. | Advanced ultrasonic “Probability of Detection” curves for designing in-service inspection intervals | |
| Mićić et al. | Inspection of RCF rail defects–Review of NDT methods | |
| US11821848B2 (en) | Laser-based non-destructive spike defect inspection system | |
| US10766510B1 (en) | Method and apparatus for detecting defects located in the head area of rail | |
| Murav’ev et al. | On the question of monitoring residual stresses in selectively heat-strengthened rails | |
| Murav’ev et al. | Evaluating damage accumulated in car wheelset axle journals by the ultrasonic method using Rayleigh and head waves | |
| RU2748869C1 (en) | Method for assessing orientation of defects in long-length products based on results of non-destructive control | |
| Thomas et al. | Eddy current test method for early detection of rolling contact fatigue (RCF) in rails. | |
| JP2006010595A (en) | Method for determining degree of structure damage due to traffic load through the use of acoustic emission sound of secondary causes | |
| RU2652511C1 (en) | Method of micro cracks on the rail head rolling surface ultrasonic detection | |
| Papaelias et al. | The future of rail inspection technology and the INTERAIL FP7 project | |
| Heckel et al. | Signal processing for non-destructive testing of railway tracks | |
| Kaščak et al. | Utilization of the Ultrasonic Diagnostic Method in Rail Status on a Defined Railway Section. | |
| Carboni | Reliability of non-destructive testing in the railway field: common practice and new trends | |
| IEM-RM | B-scan ultrasonic image analysis for internal rail defect detection | |
| RU2184373C1 (en) | Noninvasive method for controlling products | |
| RU2662464C1 (en) | Method for ultrasonic inspection | |
| Wu et al. | Deep Autoencoder for Ultrasound-Based Rail Flaw Detection | |
| Han et al. | Development of novel rail non-destructive inspection technologies | |
| RU2699942C1 (en) | Method for prediction of development of anomalies in rail head | |
| RU2764571C1 (en) | Ultrasonic method for detecting and evaluating rail welded joints in high-speed inspection | |
| RU2818020C1 (en) | Rolling stock wheel pair defect control system |