Что обозначает закрашенное перо подошвы рельса

Особенности выявления трещин, развивающихся от поджогов в сварных стыках эксплуатируемых рельсов

Об авторах
Сотрудники НИИ мостов и дефектоскопии,
Санкт-Петербург:

Гурвич Анатолий Константинович
Главный научный сотрудник, III уровень квалификации по акустическому виду НК.

Этинген Илья Зусевич
Заведующий лабораторией, II уровень квалификации по акустическому виду НК.

Поджог является одним из типов дефектов сварного стыка и возникает из-за плохого контакта рельса и губки рельсосварочной машины при попадании между ними, например, частиц грата. В последние годы на ряде железных дорог ОАО «РЖД» наблюдается выход рельсов по усталостным трещинам, развивающимся от мест поджога, что, по-видимому, связано со снижением технологического уровня процесса сварки.

Такие усталостные трещины (рис. 1) развиваются нормально к нижней поверхности подошвы и по своей конфигурации аналогичны трещинам, причиной образования которых являются коррозионные повреждения подошвы.

При УЗК сварного стыка в соответствии с ТИ 07.42-2004 «Технологическая инструкция по ультразвуковому контролю сварных стыков рельсов в рельсосварочных предприятиях и в пути» пределы перемещения ПЭП с углом ввода α = 50° составляют 100 мм, что, естественно, не обеспечивает возможности обнаружения развившихся от поджогов трещин при контроле рельсов в пути. Исключение составляют трещины, расположенные в подошве под шейкой, которые могут быть выявлены многоканальными дефектоскопами сплошного контроля рельсов с поверхности катания головки рельса каналом ПЭП с углом ввода луча α

45°. Для выявления трещины от поджогов в зоне перьев подошвы приходится вводить дополнительный ручной УЗК перьев с их верхних поверхностей тем же наклонным ПЭП (α = 50°) в зонах, где возможно развитие таких трещин.

Трещина от поджога образует с нижней плоскостью подошвы угловой отражатель, ребро которого лежит в плоскости поперечного сечения рельса. Для достижения максимальной амплитуды эхо-сигнала от такого углового отражателя плоскость падения ультразвукового луча должна быть нормальна к поперечному сечению рельса (к грани углового отражателя). Учитывая, что верхняя плоскость перьев подошвы (контактная поверхность) имеет уклон, необходимо в процессе поиска трещин разворачивать ПЭП в сторону кромки пера подошвы на некоторый угол у (рис. 2).

Естественно, угол разворота у зависит от угла ввода луча а. Анализ геометрии распространения упругих колебаний в пере подошвы показывает, что:*

50°, перемещая его по верхней поверхности перьев подошвы в пределах 600 мм в обе стороны от середины сварного стыка, развернув его при этом в сторону края пера на угол γ

*Выражение получено проф. В. Ф. Тарасовым, зав. кафедрой «Начертательная геометрия» ПГУПС.

Источник

Способ ультразвукового контроля подошвы рельсов

Владельцы патента RU 2645818:

Использование: для обнаружения дефектов в подошве рельсов. Сущность изобретения заключается 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, при этом осуществляют ввод ультразвуковых колебаний и с наружной стороны пера подошвы под разными углами, обеспечивают ввод ультразвуковых колебаний с поверхности катания рельса под углом 0 градусов и двумя взаимно противоположными наклонными углами вдоль продольной оси рельса, синхронно перемещают все электроакустические преобразователи 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 электроакустическими преобразователями осуществляют компенсацию расхождения сигналов по длине рельса, о наличии дефекта в подошве рельса судят по совместному анализу сигналов от всех электроакустических преобразователей. Технический результат: обеспечение возможности надежного обнаружения опасных дефектов в подошве рельса. 3 ил.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Задачей, решаемой заявляемым способом, является надежное обнаружение повреждений подошвы рельса с учетом реальных условий эксплуатации рельсов.

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.

Существенным отличиями заявляемого способа по сравнению с прототипом являются:

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).

В прототипе ЭАП размещены только на внутреннем пере, и, естественно, реализация такой (зеркальной) схемы озвучивания невозможна.

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.

В прототипе уделено мало внимания обнаружению поперечных трещин в центральной части подошвы рельса, что снижает достоверность контроля известным способом.

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.

В прототипе такие измерения не предусмотрены.

4. Измеряют путь перемещения ЭАП в процессе сканирования известными способами, например энкодером, что позволяет определять временные задержки сигналов, принятых разными ЭАП относительно обнаруживаемого дефекта.

В прототипе измерения пройденного пути ЭАП в процессе сканирования не заявлены.

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.

В прототипе такие компенсации не заявлены, что снижает достоверность обнаружения дефектов в подошве рельсов.

Заявляемый способ иллюстрируют следующие графические материалы:

Способ УЗ-контроля подошвы рельсов осуществляют следующим образом.

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).

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.

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].

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).

Наблюдение, регистрацию и совместную обработку принятых сигналов осуществляют с помощью цифрового многоканального дефектоскопа со встроенным процессором (на Фиг. не показан).

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.

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).

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).

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 α_н и α_о 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.

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.

Таким образом, заявляемый способ может быть реализован и обеспечивает возможность надежного обнаружения опасных дефектов в подошве рельса.

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.

2. Марков А.А., Шпагин Д.А. Ультразвуковая дефектоскопия рельсов. 2-е издание, перераб. и доп. СПб.: Образование-Культура, 2013. 284 с.

3. Патент RU 2436080.

4. Патент US 4593569.

5. G. Garcia, D. Davis, Railway Track&Stuctures, 2002, №8, p. 18-21.

6. Патент RU 2353924.

7. Патент RU 2085936.

Способ ультразвукового контроля подошвы рельсов, заключающийся 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, отличающийся тем, что осуществляют ввод ультразвуковых колебаний и с наружной стороны пера подошвы под разными углами, обеспечивают ввод ультразвуковых колебаний с поверхности катания рельса под углом 0 градусов и двумя взаимно противоположными наклонными углами вдоль продольной оси рельса, синхронно перемещают все электроакустические преобразователи 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 электроакустическими преобразователями осуществляют компенсацию расхождения сигналов по длине рельса, о наличии дефекта в подошве рельса судят по совместному анализу сигналов от всех электроакустических преобразователей.

Источник

Способ ультразвукового контроля подошвы железнодорожных рельсов

Известен способ УЗ контроля подошвы рельсов [1] заключающийся в том, что УЗ луч поперечных волн излучают в рельс с поверхности катания головки, принимают в той же точке отраженные дефектом поперечные УЗ волны, измеряют амплитуду принятых волн и по ней определяют качество рельса.

Недостатком этого способа является то, что выявляются только дефекты, достигающие зоны проекции шейки на подошву рельса.

Наиболее близким по технической сущности является способ УЗ контроля пера подошвы рельсов [2] заключающийся в том, что преобразователь, установленный в зоне радиусного перехода от шейки к подошве рельса, излучает УЗ луч поперечных волн. Луч УЗ волн направлен в угол противоположного от точки излучения пера подошвы под углом к оси симметрии рельса. В той же точке принимают отраженные дефектом УЗ поперечные волны, измеряют их параметры и по ним определяют качество рельса.

Наиболее существенными недостатками этого способа являются: 1) контроль производится не по всему сечению подошвы рельса; 2) место установки преобразователя криволинейная поверхность, что усложняет обеспечение надежного акустического контакта между преобразователем и контактной поверхностью рельсов.

Техническим результатом изобретения является обеспечение ультразвукового контроля подошвы рельсов по всему сечению при проведении сплошного контроля.

Результат достигается тем, что в способе, заключающемся в том, что с внутренней стороны относительно рельса во внешнее перо подошвы рельса излучают поперечные ультразвуковые волны под углом 45 o к оси рельса и принимают отраженные ультразвуковые волны, по которым судят о дефектности рельса, принимают отраженные поперечные ультразвуковые волны в точке, расположенной от точки излучения вдоль рельса на расстоянии, равном полуширине подошвы рельса, дополнительно из третьей точки, расположенной на одной линии с первыми двумя, излучают и принимают под углом 45 o к оси рельса поперечные ультразвуковые колебания во внутреннее перо подошвы рельса, а расстояние от точек излучения до оси симметрии рельса выбирают равным где E расстояние от оси рельса до части рельса, закрытой рельсовыми подкладками; C расстояние от точки сопряжения криволинейной и плоской поверхностей подошвы до оси рельса.

Способ позволяет выявлять дефекты по всему сечению подошвы рельсов.

На фиг. 1 представлена акустическая схема УЗ контроля внешнего пера подошвы рельса; на фиг. 2 акустическая схема УЗ контроля внутреннего пера подошвы рельса; на фиг. 3 сечение А-А на фиг. 1.

На схемах (фиг. 1-3) обозначены: 1 преобразователи для обнаружения дефектов во внешнем пере подошвы рельса; 2 преобразователь для обнаружения дефектов во внутреннем пере подошвы рельса; 3 рельс; 4 скрепление рельса типа «Метро»;
5 оси УЗ лучей;
6 дефекты.

На фиг. 1-3 приняты обозначения:
проекция угла ввода ультразвука в сталь на плоскость фигуры (a 70 o );
g угол направления УЗ луча относительно продольной оси рельса (g 45 o );
A расстояние между двумя точками ввода двух преобразователей.

На фиг. 4 приняты следующие обозначения:
В точка излучения и приема ультразвука;
С расстояние от точки сопряжения криволинейной и плоской поверхностей подошвы до оси рельса;
D расстояние от точки излучения и приема до оси рельса;
E расстояние от оси рельса до части рельса, закрытой рельсовыми подкладками;
F расстояние подошвы рельса, закрытое рельсовыми подкладками (F 20 мм);
G максимальная ширина УЗ преобразователя.

Способ УЗ контроля подошвы рельсов заключается в следующем.

Акустическую схему УЗ контроля реализуют тремя наклонными УЗ преобразователями поперечной волны. Два преобразователя (фиг. 3, поз.1) образуют «тандем». Оси их ультразвуковых лучей развернуты под углом 45 o к оси рельса в сторону внешнего пера подошвы. Расстояние между точками ввода ультразвука этих двух преобразователей (фиг. 3) равно В/2, что обеспечивает выявление дефектов по всему сечению внешнего пера подошвы рельса. Ось луча третьего преобразователя развернута в сторону внутреннего пера подошвы (g 45 o ).

Расстояние D от точки ввода преобразователей до оси симметрии (фиг. 4) выбирают из условия:

где D расстояние от точки излучения до оси рельса;
C расстояние от точки сопряжения криволинейной и плоской поверхности подошвы до оси рельса;
E расстояние от оси рельса до части рельса, закрытой рельсовыми подкладками.

Излучение УЗ колебаний осуществляют так, что лучи УЗ колебаний направлены в углы подошвы рельсов. Отраженные дефектом поперечные УЗ волны во внутреннем пере принимают УЗ преобразователем (фиг. 3, поз.3). УЗ поперечные волны, отраженные от дефектов во внешнем пере, принимают двумя преобразователями, работающими по схеме «тандем» (фиг. 3, поз.1). Параметры принятых УЗ волн, отраженных от дефектов, оценивают и по ним определяют качество рельса.

Способ УЗ контроля осуществляют следующим способом. Для осуществления акустической схемы контроля используют двухканальный дефектоскоп или два одноканальных дефектоскопа.

Настройку каналов дефектоскопа для контроля внутреннего и внешнего пера подошвы осуществляют следующим образом. К дефектоскопу подключают прямой преобразователь, устанавливают на эталонный образец ГСО-1 и по отраженному эхо-сигналу от отверстия 60 устанавливают длительность развертки 140 мкс для каждого из каналов. Используют преобразователи с углом ввода в сталь 70 o и частотой ультразвука 2,5 МГц. Преобразователи устанавливают на предварительно смазанную контактной жидкостью поверхность внутреннего пера подошвы рельса. Точки ввода УЗ излучения располагают на расстоянии D от оси симметрии рельса, которое выбирают из условия D=(E-C)/2. Так как усталостные трещины (фиг. 3, поз. 6) в подошве рельса развиваются поперек его сечения, то оси УЗ лучей (фиг. 1 и 2, поз. 5) направляют под углом в стали 45 o к продольной оси рельса. При контроле преобразователи перемещают по верхней плоскости внутреннего пера подошвы. При наличии в подошве рельса дефекта на экране дефектоскопа возникает эхо-сигнал, являющийся основанием для браковки.

При такой схеме контроля существует возможность проверять качество акустического контакта преобразователей по эхо-сигналу от шероховатости кромок перьев подошвы.

Способ ультразвукового контроля подошвы железнодорожных рельсов, заключающийся в том, что с внутренней стороны относительно колеи рельсов во внешнее перо подошвы рельса излучают поперечные ультразвуковые волны под углом 45 o к оси рельса и принимают отраженные ультразвуковые волны, по которым судят о дефектности рельса, отличающийся тем, что принимают отраженные поперечные ультразвуковые волны в точке, расположенной от точки излучения вдоль рельса на расстоянии, равном полуширине подошвы рельса, дополнительно из третьей точки, расположенной на одной линии с первыми двумя, излучают и принимают под углом 45 o к длине рельса поперечные ультразвуковые колебания во внутреннее перо подошвы рельса, а расстояние от точек излучения до оси симметрии рельса выбирают равным (E C)/2, где Е расстояние от оси рельса до части рельса, закрытой рельсовыми подкладками, С расстояние от точки сопряжения криволинейной и плоской поверхностей подошвы до оси рельса.

Источник