Пятница, 16 февраля 2018 08:38

С момента появления железных дорог контроль рельсов проводился визуально, иногда с использованием, несложного подсобного инструмента. Печать того времени донесла нам следующие способы:

1. Отстукивания концевого участка рельса тяжелым молотком, которым следовало ударить по поверхности катания рельса в пределах накладок. Далее - “ …если молоток после удара отскакивает упруго, то можно сказать, что рельс здоров; на дефектном рельсе молоток как бы прилипает к рельсу. При резком ударе по дефектному рельсу создается впечатление, будто черенок молотка раскололся или откололся…” А. Миронов брошюре «Как обнаружить дефект в рельсе».

2. Просвечивание торца рельса через зазор. Просвечивание торца рельса через зазор осуществлялось с помощью небольшого зеркальца: обходчик приставлял его к зазору таким образом, чтобы оно отражало луч света в зазор, освещая торец рельса. При ярком солнечном свете ясно была видна возможная трещина в торце.

3. Ощупывание торца рельса специальным щупом

Способ ощупывания применялся, если величина зазора была менее 5 мм. Из гладкой стальной (диаметром 1,0-1,5 мм.) проволоки изготовлялась шпилька (рис.1.).

 

рис.1. Шпилька для ощупывания торца рельса.

Загнутым острием шпильки, пропущенным в зазор, производилось ощупывание торцов обоих рельсов в стыке. Острие, наткнувшись на трещину, застревало в ней.

4. Способ рефракции – в ночное время луч света фонаря направлялся вдоль поверхности катания головки рельса, а в дневное время он должен был идти против солнца. При таком освещении поверхность катания отражала яркий луч света солнца или фонаря. Если рельс здоров, луч света на полосе катания был прямолинейным, если же рельс был дефектным, то луч света преломлялся в той точке, где имелась трещина.

5. Наблюдение за рельсом при проходе поезда, при котором путевой обходчик должен был внимательно следить за положением болтового стыка при проходе по нему колес поезда. Если в стыке имелась трещина, то наблюдающий обязательно должен был заметить, как при проходе колеса конец головки рельса, под каждым колесом прижимался, а при удалении поднимался.

6. Визуальный осмотр рельсов – осуществлялся либо при пешем проходе путевого обходчика либо с открытой платформы вагона (рисунок )

Визуальный контроль рельсов (США, 1911 г.)

В 1877 г. в США был выдан патент № 189858 "Способ обнаружения дефектов в железнодорожных рельсов", суть которого сводилась к тому, что для поиска дефектов достаточно измерять остаточный магнетизм в головке рельсов.

В 1915 г. была предпринята попытка практической реализации данного способа, которая закончилась отрицательным результатом из-за большого количества ложных срабатываний в местах проскальзывания колес паровозов и локальных неровностей на поверхности катания рельсов

Развитие методов поиска внутренних дефектов в рельсах на железных дорогах США подтолкнула катастрофа с пассажирским поездом в Манчестере штат Нью-Йорк в 1922г, в результате которой погибло 29 и было ранено 60 человек. Причиной катастрофы был излом рельса от поперечной трещины в головке рельса. Дальнейшие исследования в конце 1920-х годов показали наличие большого количества подобных дефектов на американских железных дорогах.

В 1927 году доктор Элмер Сперри (Д-р Сперри родился в 1860 г. в Манчестере (США) и за свои 70 лет жизни основал 8 компаний и получил около 400 патентов (одним из самых известных изобретений д-ра Сперри является гирокомпас)) построил первый рельсовый дефектоскоп (зав.№101), работающий по методу «электромагнитной индукции», и заключающийся в том, что через катушку, находящуюся на небольшом расстоянии от головки рельса, пропускали ток и регистрировали изменения наведенного магнитного поля. Оператор лежал на животе на тележке, движущейся по рельсам. При этом, у оператора в руке находилась «искательное устройство». Уже при первых опытах были обнаружены трещины в головке рельса, однако выявились и трудности, самой главной из которой была необходимость выдерживать одинаковый зазор между «искательной головкой» и рельсом.

 

 

Первый дефектоскоп

 

Д-р Сперри создал также и коммерческий рынок услуг по дефектоскопии рельсов. Первая подобная услуга была оказана уже 1928 г. на линии городами Montpelier, Ohio и Clarke Junction, Indiana (протяженность около 160 км).

 

 

Первая реклама фирмы д-ра Сперри

В 1949 году возможности системы «магнитоиндукционного контроля» д-р Сперри усилил введением ультразвукового контроля. При этом, для ввода ультразвука в рельс использовалась колесная искательная система.

 

Колесная ультразвуковая искательная система

 

Ультразвуковой контроль позволил искать дефекты не только в головке рельса, но и в шейке и в ее продолжении в подошву.

 

Дефектоскоп фирмы SRSSperry rail service») бортовой номер - 1368C173, постройка – около 1930 г. St. Louis-EMC, находился в эксплуатации до 1956 г.

Экспериментальная ультразвуковая дефектоскопная тележка с краскоотметчиком (Австралия, 1960-е)

Первые попытки неразрушающего рельсов в Советском Союзе относятся к 1933 г., когда Ф.М. Карповым были создана магнитная дефектоскопная станция, состоящая из двух вагонов. Это диктовалось высоким уровнем аварийности отечественного железнодорожного транспорта - например, в 1933 году было повреждено в различной степени около 7000 паровозов и 640000 вагонов (при том, что вводилось новых вагонов в год - 119000 шт.), полностью разрушено 4500 вагонов, было зафиксировано 170 сходов подвижного состава из-за изломов рельсов.

Первые серийные советские магнитные вагоны-дефектоскопы и съемные ультразвуковые (УРД-52, УРД-58) и магнитные (МРД-52) дефектоскопы были разработаны Всесоюзным научно-исследовательским институтом железнодорожного транспорта, Научно-исследовательским институтом Ленинградского института инженеров железнодорожного транспорта, Уральским филиалом академии наук СССР и Сибирским физико-техническим институтом в пятидесятые годы двадцатого века.

 

 

Рельсовый дефектоскоп УРД-52

  

Рельсовый дефектоскоп УРД-58

 

В 1952 году впервые в мировой практике для массового контроля рельсов в зоне болтового стыка стали применять зеркально-теневые ультразвуковые дефектоскопы УРД-52, а в 1956 году для контроля рельсов по всей длине - ультразвуковые рельсовые дефектоскопы, работающие также по зеркально-теневому методу, УРД-56 и УРД-58.

  

Дефектоскоп УЗД-НИИМ-6М

Дефектоскопы УРД-52, УРД-56, УРД-58, УРД-63, УРДО-3, ДУК-13ИМ, ДУК-66ПМ, УЗД-НИИМ-6М, МРД-66, РДП-56 и магнитный вагон-дефектоскоп составляли единый дефектоскопический комплекс первого поколения.

Обобщение опыта эксплуатации ультразвуковых приборов для контроля рельсов (УЗД-НИИМ-6М, ДУК-13ИМ и УРДО-3), а также результатов научных исследований позволило сформулировать требования к агрегативному комплексу съемных рельсовых дефектоскопов и в 1979 году был начат выпуск комплекса из трех дефектоскопов.

  

Съемный дефектоскоп Рельс-5 и дефектоскоп для ручного контроля сварных стыков Рельс-6

В дальнейшем НК рельсов в пути осуществляется дефектоскопическим комплексом второго поколения, базирующимся на съемных ультразвуковых дефектоскопах типа Поиск и магнитных или ультразвуковых вагонах-дефектоскопах с записью результатов контроля на магнитную или бумажную ленты.

 

Значительный вклад в развитие систем НК рельсов в пути в нашей стране внесли такие ученые, как А.К. Гурвич, Г.А. Круг, В.А. Лончак, А.Н. Матвеев, И.М. Лысенко, В. Б. Козлов, Л.И. Кузьмина, А.А. Марков.

Сварным стыкам рельсов также уделялся особый подход. Восстановление и сварку старогодных рельсов и сварку новых рельсов в длинномерные плети (до 800 м) выполняют электроконтактным или алюминотермитным способом способом. При нарушениях режимов сварки и подготовки к сварке торцов рельсов, а также при отклонениях химического состава металла от заданных стандартами значений возможно возникновение внутренних дефектов.

Исследования, проведенные НИИ мостов ЛИИЖТа показали, что единственно возможным методом обнаружения внутренних дефектов явяляется эхо-импульсный метод ультразвуковой дефектоскопии. Неразрушающий контроль, проведенный этим методом на всех рельсосварочных поездах на территории Советского Союза был введен с 1961г. СССР (до конца 1980-х годов) – единственная страна, где ультразвуковому контролю в обязательном порядке подвергается каждый сварной стык на РСП и проводится периодический контроль этих стыков при их эксплуатации в пути

Статья из американского журнала за 1954 г. – о фирме Сперри (англ.яз.)
Исторический обзор развития методов НК (англ.яз.)
Статья «SPERRY RAIL SERVICE» in THE BULLETIN National Railway Historical society Vol. 33, number 6, 1968 (англ.яз.)

Новости