Содержание материала

ГЛАВА XI.
УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ РЕЛЬСОВЫЕ ДЕФЕКТОСКОПЫ УРД-58 и УРД-58М

НАЗНАЧЕНИЕ И ПРИНЦИП РАБОТЫ УРД-58

Дефектоскоп УРД-58
Рис. 181. Дефектоскоп УРД-58:
1 — прибор с источником питания; 2 — искательная система; 3 — наушники

Ультразвуковой дефектоскоп УРД-58 (рис. 181) служит для сплошной проверки рельсов, исключая зоны сварных стыков. Он работает по зеркально-теневому методу и выявляет следующие дефекты в рельсах, уложенных в путь:
продольные вертикальные расслоения в шейке рельса или головке над шейкой, расположенные по продольной оси рельса и с отклонением от нее ±5 мм, протяженностью 10 мм и более (дефекты типов 30В. 1-2 и 50. 1-2), а также трещины от волосовин в подошве рельса (дефекты типа 60. 1-2) глубиной от 3 мм и протяженностью более 10 мм, расположенные под шейкой рельса;
горизонтальные расслоения металла или трещины в любом месте шейки рельса, заходящие в нее не менее чем на 7,5 мм (дефекты типов 52. 1-2 и 55. 1-2), протяженностью более 10 мм;
внутренние горизонтальные расслоения в головке рельса, развивающиеся с боковой грани, расположенные над шейкой и заходящие в ее продолжение в головке не менее чем на 7,5 мм (дефект типа 30Г. 1-2); перечисленные дефекты в зоне болтовых стыков выявляются в том случае, если длина проекции дефекта выходит за проекцию болтовых отверстий более чем на 10 мм;
в зоне болтовых стыков выявляются также трещины в головке в местах приварки рельсовых соединителей (дефект типа 38.1) и наклонные трещины от болтовых отверстий (дефект типа 53.1), длина проекции которых выходит за проекцию болтового отверстия более чем на 10 мм;
поперечные трещины в виде темного и светлого пятен, расположенные в головке рельса над шейкой (развитые дефекты типов 20. 1-2 и 21. 1-2).
поперечные трещины в виде темного и светлого пятен, расположенные в головке рельса над шейкой (развитые дефекты типов 20. 1-2 и 21. 1-2).
Дефектоскоп рассчитан на работу в полевых условиях при относительной влажности воздуха до 95 % и температуре от — 40 до +50 С. Частота ультразвуковых колебаний 2,5 МГц, частота посылок импульсов ультразвуковых колебаний 250 — 300 Гц. Индикация выявленных дефектов — звуковая и визуальная по появлению звукового сигнала в телефонах и по отклонению стрелки индикаторного прибора (миллиамперметр) соответствующего канала. Одновременно проверяются два рельса колеи. Индикаторные устройства, например, левой стороны отмечают дефекты только левого рельса. Максимальная скорость контроля рельсов 3 км/ч. При максимальной скорости контроля стрелочный индикатор (миллиамперметр) в силу инерционности не работает и индикация дефектов только звуковая. Источник питания дефектоскопа аккумуляторная батарея напряжением 6—7,5 В, состоит из 5—6 банок аккумуляторов типа КН-45 (КН-55). Потребляемый ток не более 2 А. Масса дефектоскопа в рабочем состоянии, включая 20 л жидкости, необходимой для создания акустического контакта искателей с рельсами, — не более 80 кг.

Диаметр пьезоэлемента в искателе — 12 мм. Текстолитовая ножка 3 (см. рис. 185) приклеена к пьезоэлементу 2 клеем БФ-2. Электрический контакт с обкладками пьезоэлемента происходит с наружной стороны через прокладку из тонкой фольги, а с внутренней — контактной пружиной, которая проходит через отверстие в текстолитовой ножке.
Ультразвуковые колебания передаются в плексигласовые подкладки 1 через слой масла (автол или другое минеральное масло). Пьезоэлемент плотно прижимается к подкладке пружиной 5. Пружина сжимается при подключении контактной головки, которая выступами входит в пазы корпуса лыжи 4 и закрепляется поворотом на 30%. Плексигласовая подкладка толщиной 4 мм рассчитана на проверку примерно 100 км пути. После этого се заменяют новой или ее изношенную поверхность обрабатывают напильником, при этом подкладки не должны быть тоньше 2,5 мм. Подкладки обеих лыж дефектоскопа должны быть одинаковой толщины.
Вода самотеком из бачка направляется к патрубкам, расположенным впереди каждой лыжи. Количество вытекающей воды регулируется крапом. При испытаниях дефектоскопа в различных климатических условиях и на разных дорогах было выяснено, что щетки и фитили для смачивания рельсов, покрытых слоем мазута, не улучшают акустический контакт искателей с рельсами. Однако для уменьшения расхода воды делают матерчатый или поролоновый фитиль, на который подается вода; щетку из войлока устанавливают впереди лыжи.
На некоторых железных дорогах СССР применяют вместо устаревшего разборного искателя сменную вставку 0° от дефектоскопа УЗД-НИИМ-6М. Такая вставка (неразборный искатель) позволяет улучшить работу дефектоскопа, так как не требуется следить за наличием смазки между плексигласовой подкладкой и пьезоэлементом. Сменная вставка искателя 0° размещается в корпусе старой лыжи, у которой рассверливается отверстие под диаметр вставки. Для закрепления вставки в корпусе лыжи делается стопор (винт МЗ), ввертываемый в тело корпуса лыжи. Применение неразборных искателей позволяет получить большую амплитуду донного сигнала и эксплуатировать дефектоскоп длительное время (около года), не заменяя вставки искателя.

Рис. 185. Конструкция лыжи УРД-58

ПОДГОТОВКА УРД-58 К РАБОТЕ. КОНТРОЛЬ РЕЛЬСОВ В ПУТИ

При работе с дефектоскопом на пути особое внимание следует обратить на своевременную зарядку аккумуляторов, состояние лыж (наличие масла между плексигласовым дном и пьезопластинкой) и шлангов. Необходимо иметь достаточный запас жидкости в баках: при положительных температурах воздуха — воды, при отрицательных — 50%-ного раствора технического спирта. Минимальный расход смачивающей жидкости — около 2 л на 1 км пути. Заменяют аккумуляторную батарею в такой последовательности: снимают кожух, разряженную батарею отключают от схемы и заменяют заряженной, аппаратный ящик и батарею накрывают кожухом. Положение лыж регулируется винтом, установленным на планке с опорным роликом так, чтобы они находились посередине поверхности катания проверяемых рельсов. Затем включают дефектоскоп и при помощи реостата устанавливают напряжение 6 В.
При регулировке дефектоскопа выбирается момент запуска тиратрона регулятором «Пуск». Обычно рукоятку регулятора «Пуск» устанавливают по предварительно сделанной на заводе отметке. Затем регулируют ручкой «Тип рельса» время задержки стробирующего импульса. Регуляторы чувствительности устанавливают в положение «2—3» так, чтобы стрелки миллиамперметров показывали 0,5—1,0 мА. Вращая при этом регулятор «Тип рельса», добиваются максимального показания миллиамперметра; ручку регулятора чувствительности переводят в положение «5». Уменьшают усиление (регулятор чувствительности переводят в положение «3») и включают телефоны. Если при этом в телефонах не будет звука, то чувствительность дефектоскопа считается нормальной. Установить необходимый уровень чувствительности можно, вращая ручку «Смещение» до тех пор, пока звуковой сигнал нс пропадет при установленном на третьем делении положении регулятора чувствительности.
Рабочая чувствительность будет при установке регулятора чувствительности в положении «5*»; передвижка рукоятки на два деления обеспечивает срабатывание индикатора при уменьшении первого донного импульса приблизительно на 50% (условная чувствительность 0,5). После установки чувствительности дефектоскопа можно начинать проверку рельсов. Для этого оператор продвигает тележку дефектоскопа вперед, открыв предварительно краны, подводящие жидкость под лыжи. Если рельс здоровый, никаких сигналов в телефонах не слышно. При проходе лыжи над болтовыми отверстиями и стыком в телефонах слышны звуковые сиг налы.
Первое время необходимо замедлять скорость движения при прохождении стыковой зоны рельсов и четко различать каждый сигнал телефонов, разбирать причины его появления (замерять проекцию болтовых отверстий на поверхности катания) и сравнивать показания дефектоскопа. Опытный оператор может проверять стыковую зону и не замедляя движение тележки. 

* В дефектоскопах типа УРД-58 нет калиброванного аттенюатора для настройки дефектоскопа на заданную условную чувствительность.

Если в стыковой зоне рельса обнаружена трещина или другой дефект, протяженность отдельного звукового сигнала, например от болтового отверстия, возрастает, и общий тон сильно изменяется. При получении такого сигнала невозможно точно указать место дефекта, поэтому необходимо сейчас же вернуться и, медленно продвигая дефектоскоп, уточнить показание. Бывают случаи попадания песка под дно лыжи. При этом также включается звуковой сигнал, но возвращение и повторный проезд по этому месту уже не вызывают появления сигнала в телефонах. Отверстия для стыковых соединителей также могут выявляться. В случае отрыва лыжи от рельса при всех положениях регулятора чувствительности (1—10) в телефоне должен быть слышен звуковой сигнал.
Зимой концентрация раствора спирта с водой подбирается по температуре окружающего воздуха (табл. 16). Рельсы смачивают при не полностью открытых крапах трубопровода, но так, чтобы жидкость вытекала тонкой струей. В дальнейшем при работе на рельсах с чистой поверхностью катания и малым износом количество жидкости для смачивания можно сократить и подавать ее по каплям. Полезно применять поролоновую губку, окружив ее резиновой обоймой так, чтобы спирт попадал на поролон и не стекал с поверхности катания рельса.
Опыт эксплуатации дефектоскопов показал, что на участках пути, где поверхность катания рельсов сильно загрязнена и покрыта слоем мазута, в воду полезно добавлять поверхностно-активные вещества, которые позволяют превращать масло и грязь на рельсах в эмульсию. Она легко смывается с поверхности катания головки рельса водой. Широко применяется мыльный раствор, но есть более активные эмульгаторы. Добавление двух столовых ложек эмульгатора на ведро воды позволяет работать с дефектоскопом на рельсах, сплошь покрытых мазутом или машинным маслом. Расход жидкости зависит от состояния поверхности рельсов и может составлять от 1,5 до 8 л/км.
При получении звукового сигнала в телефонах останавливают продвижение тележки дефектоскопа и возвращаются назад. Во время повторного заезда лыжа стирает грязь и поверхность катания рельса повторно смачивается. Если при повторном заезде звуковой сигнал все же появляется, нужно отметить на рельсе границы возникновения сигнала, медленно продвигая дефектоскоп вперед и назад. Загрязненную поверхность катания очищают наждачной бумагой и повторяют проверку. Если поверхность катания чистая и нет раковин и мазута, то отмеченное место необходимо обозначить мелом или масляной краской. После внимательного осмотра делают запись в журнале по правилам инструкции. 

Таблица 16
Характеристики водного раствора спирта

Отмеченное дефектное место рельса полезно проверить правой и левой стороной дефектоскопа для того, чтобы убедиться в их одинаковой работе.
Характер дефекта определяют следующим образом. Прежде всего уменьшают чувствительность дефектоскопа (регулятор чувствительности на передней панели дефектоскопа переводят в положение «9») и повторно проверяют с отметкой границ возникновения сигнала. Если длина участка на рельсе, где есть показания, сильно сократилась или показания стали прерывистыми, то это означает неравномерное развитие дефекта; обычно обнаруживается дефект типа 30В2 протяженностью от нескольких сантиметров до нескольких метров. Регулировочным винтом лыжу дефектоскопа сдвигают поочередно ближе к внутренней или наружной грани рельсов; отмечают границы участка на боковой поверхности головки рельса, где дефектоскоп дает показания.
В тех случаях, когда дефект расположен явно ближе к внутренней или наружной грани рельса и отметка по длине рельса меняется при сдвиге искателя от оси рельса, чаще всего обнаруживается дефект типа 30Г. 1-2. У поперечных дефектов (типа 21.2) отметка по длине с изменением чувствительности изменяется не резко. Сдвигая лыжу в сторону от оси на 5-6 мм, устанавливают, от какой грани головки рельса развивается дефект.
При подозрении на поперечный дефект показания дефектоскопа проверяют контрольным искателем с призматической насадкой или без нее. Искатель должен храниться в инструментальном ящике дефектоскопа. Призматическая насадка позволяет посылать ультра звуковые колебания в рельс род углом к поверхности катания. Угол призмы, изготовленный из плексигласа, равен 47°. Ультразвуковые колебания, посылаемые в рельс, будут распространяться под углом ввода, равным приблизительно 60.
Наличие поперечного дефекта в головке рельса уточняется следующим образом. Призматическую насадку надевают на контрольный искатель, предварительно смазанный маслом. Наконечник кабеля контрольного искателя включают в гнездо аппаратного ящика вместо лыжи. Перестраивать дефектоскоп при этом нс нужно, следует лишь увеличить усиление приемника (регулятор чувствительности ставят в положение «10», указанное на шкале регулятора чувствительности). Поверхность катания рельса обильно смачивают жидкостью на расстоянии 0,5 м по обе стороны oт места показания дефектоскопа, отмечают это место мелом. Постепенно продвигая искатель с призматической насадкой к отмеченному дефектному сечению, следят за звуковым сигналом. Если в головке рельса сеть дефект, то в некоторый момент будет выключаться звуковой сигнал.
Проверку выполняют, передвигая искатель с правой и левой стороны относительно меловой отметки на головке рельса. Дефект, расположенный вертикально, вызовет выключение звукового сигнала в телефоне на одинаковом расстоянии от отметки при передвижении искателя справа и слева. В отдельных случаях дефект может обнаруживаться только с одной стороны. Дефект типа 21.2 выявляется при установке искателя с призмой 47 под углом 32—35° к оси рельса. Для более уверенного определения дефектов необходимо иметь в мастерских контрольный рельс с дефектом типа 21.2 и на нем отработать практические навыки по обнаружению.