Исследование возможности выявления дефектов в перьях подошвы рельсов магнитным методом

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследована возможность обнаружения дефектов в виде поперечных трещин в перьях подошвы при сплошном (непрерывном) контроле рельсов при их эксплуатации. В качестве альтернативы ультразвуковому выбран магнитный метод контроля. Выполнено компьютерное моделирование, по результатам которого разработан и изготовлен действующий макет системы намагничивания и регистрации сигналов контроля. В лабораторных условиях проведены экспериментальные исследования обнаружения моделей трещин в перьях подошвы рельсов. Исследования подтвердили результаты компьютерного моделирования и доказали возможность обнаружения таких моделей трещин. Оценены минимальные размеры обнаруживаемых моделей трещин в подошве рельсов в зоне рельсовых скреплений и между ними.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. А. Марков

АО «Радиоавионика»

Email: george97ivanov@yandex.ru
Россия, 190005, Санкт-Петербург, Троицкий просп., 4б

В. В. Мосягин

АО «Радиоавионика»

Email: george97ivanov@yandex.ru
Россия, 190005, Санкт-Петербург, Троицкий просп., 4б

А. Г. Антипов

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: george97ivanov@yandex.ru
Россия, 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9

Г. А. Иванов

Санкт-Петербургский горный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: george97ivanov@yandex.ru
Россия, 199106, Санкт-Петербург, линия 21-я В.О., 2

Список литературы

  1. Шур Е.А., Борц А.И., Заграничек К.Л., Васильева С.А. Причины изломов рельсов // Путь и путевое хозяйство. 2021. № 5. С. 9—14. EDN WXQQDS.
  2. Шур Е.А. Повреждения рельсов. М.: Интекст, 2012. 192 с. ISBN: 978-5-89277-108-5.
  3. Ильин В.А., Таргонский К.Г. Способ ультразвукового контроля подошвы железнодорожных рельсов / Патент на изобретение № 2085936 C1. Опубл. 27.07.1997.
  4. Мосягин В.В., Марков А.А. Исследование возможности контроля перьев подошвы железнодорожных рельсов / Сб. научн. трудов. В мире неразрушающего контроля и диагностики материалов промышленных изделий и окружающей среды. Материалы IV Всероссийского с международным участием научно-практического семинара. СПб.: СЗТУ, 2003. С. 129.
  5. Никифоренко О.Ж., Брандис М.П., Лончак В.А., Никифоренко Ж.Г. Ультразвуковой контроль подошвы железнодорожных рельсов посредством ЭМА-преобразователей // УЗДМ 2009. ХХ Петербургская конференция. СПб.—Репино, 26—28 мая 2009. С. 59—60.
  6. Тарабрин В.Ф., Ильин В.А., Татаринов В.О., Одынец С.А. Способ ультразвукового контроля подошвы рельса / Патент на изобретение № 2353924. Опубл. 27.04.2009. Бюл. № 12.
  7. Климов Я. Изучение без разрушения // Гудок. № 131 от 21 июля 2020. С. 5. URL: https://gudok.ru/newspaper/?ID=1528362
  8. Марков А.А., Олейник В.Е., Разорвин В.Е., Ликсаков С.В. Устройство для ультразвуковой дефектоскопии рельсов / Патент на полезную модель № 89235. Опубл. 27.11.2009.
  9. Базулин Е.Г., Тарабрин В.Ф. Выбор метода ультразвукового контроля перьев подошвы рельса // Контроль. Диагностика. 2017. № 9. С. 20—31.
  10. Марков А.А., Молотков С.Л. Способ ультразвукового контроля подошвы рельсов / Патент на изобретение № 2645818. C1. Опубл. 28.02.2018. Бюл. № 7.
  11. Сясько В.А. Об использовании технологии MFL для выявления коррозионных повреждений обшивки судов // В мире НК. 2015. Т. 18. № 3. С. 7—10. EDN UDJSMR.
  12. Потапов А.И., Сясько В.А., Пудовкин О.П., Шаранова Д.А. Анализ погрешности измерений остаточной толщины днищ цилиндрических вертикальных резервуаров по технологии MFL с использованием метода конечных элементов // Контроль. Диагностика. 2016. № 11. С. 10—15. EDN XAAJBV. doi: 10.14489/td.2016.11.pp.010-015
  13. Марков А.А., Политай П.Г., Маховиков С.П., Алексеев Д.В., Кузнецова Е.А. Комплексный анализ состояния пути с помощью нового вагона-дефектоскопа АВИКОН-03 // В мире НК. 2013. № 3 (61). С. 74—79.
  14. Шлеенков А.С., Булычев О.А., Пастухов А.Б., Шлеенков С.А. О возможности применения магнитной дефектоскопии рельсов в процессе их производства // Дефектоскопия. 2019. № 12. С. 49—55. EDN HZNDEJ. doi: 10.1134/S0130308219120066
  15. Антипов А.Г., Марков А.А. Выявляемость дефектов в рельсах магнитным методом // Дефектоскопия. 2019. № 4. С. 21—29.
  16. Антипов А.Г., Марков А.А. Оценка глубины выявления поперечных трещин магнитодинамическим методом в дефектоскопии рельсов // Дефектоскопия. 2014. № 8. С. 57—68. EDN SYRLMR. [Antipov A.G., Markov A.A. Evaluation of transverse cracks detection depth in MFL rail NDT // Russian Journal of Nondestructive Testing. 2014. V. 50. No. 8. P. 481—490. doi: 10.1134/S1061830914080026. EDN UFHPIJ.]
  17. ГОСТ Р 51685—2013. Рельсы железнодорожные. Общие технические условия. М.: Стандартинформ, 2014. 95 с.
  18. DIN EN 13674-1—2017. Railway applications — Track-Rail — Part 1: Vignole railway rails 46 kg/m and above.
  19. Потапов А.И., Сясько В.А., Пудовкин О.П. Оптимизация параметров первичных измерительных преобразователей, реализующих технологию МFL // Дефектоскопия. 2015. № 8. С. 64—71. EDN VLQFUV.
  20. Jia Y., Liang K., Wang P., Ji K., Xu P. Enhancement method of magnetic flux leakage signals for rail track surface defect detection. // IET Sci. Meas. Technol. V. 14. P. 711—717. https://doi.org/10.1049/iet-smt.2018.5651
  21. Antipov A.G., Markov A.A. Using a Tail Field in High-Speed Magnetic Flux Leakage Testing // Journal of Nondestructive Evaluation. 2022. V. 41. Art. no. 2.
  22. Муравьев В.В., Стрижак В.А., Балобанов Е.Н. К расчету параметров системы намагничивания электромагнитно-акустического преобразователя // Интеллектуальные системы в производстве. 2011. № 1(17). С. 197—205. EDN MNQMXH.
  23. Марков А.А., Антипов А.Г., Мосягин В.В. Способ магнитной дефектоскопии подошвы рельсов. Патент № 2736177 C1 Российская Федерация, МПК G01N 27/82. № 2020119190. Заявл. 02.06.2020. Опубл. 12.11.2020. Заявитель ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "РАДИОАВИОНИКА". EDN JSVPTF.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Пример излома рельса из-за поперечной трещины, развивающейся в пере подошвы.

Скачать (607KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Относительная магнитная проницаемость материалов магнитопровода и рельса в зависимости от напряженности магнитного поля, используемые при моделировании.

Скачать (198KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Сетка точек на поверхности рельса при расчете методом конечных элементов.

Скачать (1MB)
Метаданные
5. Рис. 4. Распределение магнитной индукции на поверхности рельса и на поверхностях двусторонней намагничивающей системы с сонаправленными магнитами (а); в поперечном сечении рельса и магнитопровода посередине между полюсами при наличии модели дефекта (б).

Скачать (914KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Распределение магнитной индукции по продольной координате подошвы рельса (в 25 мм от края пера подошвы) при использовании двусторонней намагничивающей системы: П-образный электромагнит (а); график распределения магнитной индукции (б).

Скачать (407KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Распределение магнитной индукции в окрестности дефектов подошвы рельса: а, в, д — модель трещины расположена в центральной части пера подошвы; б, г, е — на краю пера подошвы; а, б — магнитная индукция на поверхности и в поперечном сечении рельса; в, г — распределения по продольной координате магнитной индукции на поверхности пера подошвы; д, е — распределения по продольной координате тангенциальной составляющей магнитной индукции в воздухе в 2,5 мм над поверхностью пера подошвы.

Скачать (1MB)
Метаданные
8. Рис. 7. Точка наблюдения (25 мм от боковой грани) за величиной магнитной индукции в процессе моделирования.

Скачать (598KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Распределение магнитной индукции в поперечном сечении рельса, сердечников, рельсового крепления (а) и на верхней грани подошвы рельса по продольной координате, в 25 мм от боковой грани (б).

Скачать (543KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Макет системы намагничивания и съема информации.

Скачать (802KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Размещение датчиков Холла по поверхности перьев подошвы.

Скачать (237KB)
Метаданные
12. Рис. 11. Зависимость уровня относительной амплитуды сигнала от модели дефекта (высотой 9 мм в пере подошвы) при изменении величины зазора между полюсами электромагнита и пером подошвы.

Скачать (373KB)
Метаданные
13. Рис. 12. График зависимости амплитуды сигнала датчика Холла от величины зазора между датчиком Холла и поверхностью пера подошвы.

Скачать (123KB)
Метаданные
14. Рис. 13. Сигналы, полученные от моделей трещин при сканировании макетом: верхняя часть соответствует одному перу, нижняя — другому перу подошвы рельса (№ канала соответствует поз. ДХ на рис. 9).

Скачать (1MB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024