BADANIA NIENISZCZĄCE I ICH ODPOWIEDZIALNOŚĆ A BEZPIECZEŃSTWO TRANSPORTU SZYNOWEGO Badanie ultradźwiękowe elementów kolejowych

Transkrypt

1 BADANIA NIENISZCZĄCE I ICH ODPOWIEDZIALNOŚĆ A BEZPIECZEŃSTWO TRANSPORTU SZYNOWEGO Badanie ultradźwiękowe elementów kolejowych Ireneusz Mikłaszewicz

2 1. Badania ultradźwiękowe 2. Badania magnetyczno-proszkowe 3. Badania penetracyjne 4. Badania wiroprądowe 5. Badania radiologiczne

3 Badanie UT osi zestawów kołowych 1. Specyfikacja BN-77/ /04 Badania ultradźwiękowe osi zestawów kołowych w wagonach eksploatowanych, 2. Specyfikacja BN-75/ /01 Badania ultradźwiękowe osi zestawów kołowych elektrycznych zespołów trakcyjnych, 3. PN EN 13261:2011 (E) Kolejnictwo Zestawy kołowe i wózki Osie Wymagania dotyczące wyrobu, 4. ISO 5948:1994 Materiał taboru kolejowego ultradźwiękowe badania odbiorcze 5. Specyfikacja BN-75/ /00 Nieniszczące metody badań. Wytyczne przeprowadzania badań ultradźwiękowych części pojazdów szynowych i elementów stalowej nawierzchni kolejowej,

4 Badanie UT kół monoblokowych i obręczy kół 1. Specyfikacja BN-84/ /15 Badania ultradźwiękowe wieńców bezobręczowych kół wagonów, 2. Specyfikacja BN-85/ /06 Metoda badania ultradźwiękowe obręczy wagonowych zestawów kołowych, 3. PN EN 13262:2011 Kolejnictwo Zestawy kołowe i wózki Koła Wymagania dotyczące wyrobu, 4. ISO 5948:1994 Materiał taboru kolejowego ultradźwiękowe badania odbiorcze. 5. Specyfikacja BN-75/ /00 Nieniszczące metody badań. Wytyczne przeprowadzania badań ultradźwiękowych części pojazdów szynowych i elementów stalowej nawierzchni kolejowej,

5 Badanie UT szyn i złączy szynowych - PN EN :2011 Kolejnictwo Tor Szyna Część 1: Szyny kolejowe Vignole a o masie 46 kg/m i większej - WTWiO nr Id-112:2013 Warunki techniczne wykonania i odbioru zgrzein w szynach kolejowych nowych łączonych zgrzewarkami stacjonarnymi. Wymagania i badania - Id-17:2005 Instrukcja badań defektoskopowych szyn, spoin i zgrzein w torach kolejowych Warszawa Specyfikacja BN-75/ /00 Nieniszczące metody badań. Wytyczne przeprowadzania badań ultradźwiękowych części pojazdów szynowych i elementów stalowej nawierzchni kolejowej.

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27 ObciąŜenia osi podczas eksploatacji - powodują momenty sił zginające i skręcające: 1. Nacisk pojazdu na czopy momenty sił zginające oś 2. Siły bezwładności pojazdu przy hamowaniu i przyspieszaniu działające na czopy momenty sił zginające i skręcające oś 3. Siły odśrodkowe na zakrętach, rozjazdach i zwrotnicach momenty sił zginające oś (koło jezdne podpiaście) 4. Momenty sił skręcające oś wywoływane przez aktywne elementy układów hamulcowych i napędowych Warszawa r

28 Miejsce występowania pęknięć zmęczeniowych w osiach zestawów kołowych

29

30

31 Metody badania osi zestawów kołowych - Badania uproszczone - osie w zestawach są zamontowane pod pojazdem, następuje odsłonięcie powierzchni czołowych czopa, skąd przeprowadzane są badania. Badania te oznaczono symbolem -U. - Badanie częściowo uproszczone - osie w zestawach są wymontowane spod pojazdu badanie przeprowadzane jest z powierzchni czołowych czopa i części środkowej osi po zdjęciu farby. Badania te oznaczono symbolem -CU. - Badania szczegółowe - osie w zestawach są wymontowane spod pojazdu, badanie przeprowadzane jest z powierzchni bocznych czopów,oraz z części środkowej osi po zdjęciu warstwy zabezpieczającej. Badania te oznaczono symbolem -S.

32 Metody badania osi ciąg dalszy. - badanie osi nowej przeprowadza się na osi jeszcze nie eksploatowanej przed montaŝem kół. Badanie wykonuje się głowicą normalną zgodnie z PN EN 13261:2011 (ISO 5948:1994). Wykonuje się takŝe badanie przenikalności ultradźwiękowej materiału osi zgodnie z PN EN 13261:2011 (ISO 5948:1994). - badanie osi eksploatowanej i osi nowej po zmontowaniu zestawu - przeprowadza się po wtłoczeniu kół na oś. Badaniu podlega powierzchnia podpiaścia osi głowicą skośną 45 i 55. Badania ultradźwiękowe wykonywane są zgodnie z zaleceniem PN EN 13261:2011.

33

34 Aparatura badawcza - defektoskop ultradźwiękowy, spełniający wymagania norm dotyczące defektoskopów UT, - głowice normalne na fale podłuŝne o częstotliwości 2MHz, głowice skośne o kącie 45º i 55º na fale poprzeczne o częstotliwości 2MHz, (do powierzchni cylindrycznych stosować moŝna nakładki profilowane na głowice) - wzorzec nr 1 (W1), wzorzec E1, - próbka odniesienia osi (wzorzec osi), - wybrane nakładki kątowe z pleksiglasu na głowice normalne o kącie: 3º; 5º; 7º 10º; 12º lub innym kacie, - celem usprawnienia badań stosować moŝna uchwyt prowadzący (tarczę), słuŝącą do zamocowania głowic ultradźwiękowych

35 Zakres obserwacji - (0 2,5) m przy określaniu tłumienia fal ultradźwiękowych przez materiał osi i wykrywaniu wad wewnętrznych podczas badań z powierzchni czołowej czopa osi układem defektoskop głowica normalna, - (0 2,0) m przy wykrywaniu wad podczas badań osi z powierzchni czołowej czopa układem defektoskop głowica normalna z nakładkami, - (0 1,0) m przy wykrywaniu wad podczas badań osi z powierzchni czołowej czopa układem defektoskop głowica normalna z nakładkami oraz badaniu głowicą skośną z powierzchni bocznej osi z drugiego odbicia, - (0 0,5) m przy wykrywaniu wad głowicą normalną z nakładkami kątowymi z powierzchni czołowej czopa i powierzchni bocznej osi, a takŝe z powierzchni bocznej osi głowicą skośną na fale poprzeczne, - (0 0,25) m przy wykrywaniu wad podczas badań osi z powierzchni bocznej czopa układem defektoskop - głowica skośna i normalna.

36 BADANIA NIENISZCZĄCE I ICH ODPOWIEDZIALNOŚĆ A Sposób postępowania przy badaniu osi zestawów kołowych I. Badanie wad wewnętrznych osi (głowica normalna) - Kalibrujemy aparaturę na wzorcu Nr 1 (W1) lub E1 (głowica normalna) na wybrany zakres obserwacji np. 250 mm ustawiając 1-sze echo na 0,4H, przyjmując wzmocnienie db jako czułość odniesienia - - Zmieniamy zakres obserwacji na 2500 mm i na próbce porównawczej (wzorcu) osi ustawiamy echo dna na 1H wysokości ekranu. Ustawione wzmocnienie jest czułością badania - Badamy osie eksploatowane lub nowe z powierzchni czołowej w minimum 4-ech przyłoŝeniach głowicy, wykrywając wady na drodze przebiegu fal. Wysokość echa dna nie powinna spadać poniŝej 0,8H. - Wykryte wady wewnętrzne w osi badamy z powierzchni bocznej, zmieniając zakres obserwacji na 250 mm i oceniając wielkość wad metodą porównawczą DAC lub DGS.

37 Próbka odniesienia do badania osi metodą porównawczą DAC

38 II. Badanie wad powierzchniowych osi (głowica z nakładką kątową) - Kalibrujemy aparaturę na wzorcu Nr 1 (W1) na wybrany zakres obserwacji np. 250 mm ustawiając 1-sze echo na 0,4H, następnie nakładamy nakładkę kątową i na otworze 50 mm ustawiamy czułość odniesienia, natomiast na wzorcu E1 ustawiamy bezpośrednio czułość odniesienia - Ustawiamy wybrany zakres obserwacji i na próbce porównawczej (wzorcu) osi, na wadzie sztucznej ustawiamy echo na 0,4H wysokości ekranu i dodając 6 db. Ustawione wzmocnienie jest czułością badania osi eksploatowanych - Badamy osie eksploatowane z powierzchni czołowej

39

40

41 Kryterium akceptacji badania osi Przy badaniu wad powierzchniowych osi zestawów kołowych eksploatowanych i nowych wszystkie wskazania o wysokości echa powyŝej 0,1H wysokości ekranu tj. wysokości szumów są niedopuszczalne i nieakceptowalne. Przy badaniu nieciągłości wewnętrznych osi wielkość wad nie moŝe przekroczyć ø 3,0 mm.

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52 Zakres obserwacji: 1. Badanie kół i obręczy głowicą normalną prowadzimy w zakresie obserwacji mm w zaleŝności od grubości badanego elementu 2. Badanie kół i obręczy głowicą skośną prowadzimy w zakresie obserwacji mm.

53 Średnice wad dopuszczalnych wieńca koła Opis reflektora Kategoria kół Średnica wady Kategoria 1 Kategoria 2 standardowej płaskodennej w mm 1 mm 2 mm 3 mm Nie dopuszcza się osłabienie echa powrotnego na poziomie równym 4 db lub większym

54 BEZPIECZEŃSTWO TRANSPORTU SZYNOWEGO Badanie ultradźwiękowe wieńca kół głowicą normalną (próbka odniesienia)

55 Badanie ultradźwiękowe wieńca kół głowicą normalną (próbka odniesienia)

56 BEZPIECZEŃSTWO TRANSPORTU SZYNOWEGO Ultradźwiękowe badanie kół lub obręczy głowicami skośnymi (próbka odniesienia) 0 45 ~

57 Kryterium akceptacji badania kół monoblokowych i obręczy eksploatowanych głowicami skośnymi Przy badaniu wad powierzchniowych kół monoblokowych i obręczy zestawów kołowych eksploatowanych głowicami skośnymi, wszystkie wskazania o wysokości echa powyŝej 0,1H wysokości ekranu tj. wysokości szumów są niedopuszczalne i nie akceptowalne Wady wewnętrzne kół i obręczy do 3,0 mm Warszawa, r.

58 Metoda określenia wielkości wad wewnętrznych DAC i DGS - Polega na porównaniu wielkości reflektora (wady) badanego koła lub obręczy ze znanymi trzema reflektorami wzorcowymi wykonanymi na próbce odniesienia (wzorcu) koła lub obręczy z tego samego gatunku stali, obróbki cieplnej i mechanicznej jak badane koło lub obręcz - Pozwala ocenić dopuszczalną wielkość nieciągłości w materiale koła lub obręczy zestawu kołowego. Wielkość ta jest ograniczona krzywą sporządzoną na podstawie unormowanego wykresu DGS (odległość - wzmocnienie rozmiar), który oparty jest na zaleŝnościach wiąŝących parametry głowicy tzn. pole bliskie z połoŝeniem nieciągłości oraz średnicę równowaŝną reflektora (wady) ze średnicą skuteczną głowicy. Warszawa, r.

59 Jednootworowa metoda porównawcza - Stosując jednootworową metodę porównawczą tj. badanie wykonywane jest na jednym otworze próbki odniesienia (wzorca), znajdującym się w największej odległości od głowicy. - Nastawiona czułość badania winna wynosić 50% wysokości ekranu, wtedy kaŝdy sygnał wyŝszy od 50% wysokości ekranu, niezaleŝnie od odległości nieciągłości od głowicy, naleŝy uznać jako powód do odrzucenia badanego elementu

60 Wykres unormowany DGS

61

62

63

64

65

66

67

68 Dziękuję za uwagę Kraków, Warszawa 2013r r.