В конце прошлого года специалистами НПФ «Промпрылад» был разработан новый многофункциональный ультразвуковой дефектоскоп УД4-76, который уже успешно внедряется в отечественную промышленность неразрушающего контроля. Одним из примеров использования прибора является разработка методики ультразвукового контроля вала эскалатора метрополитена на базе программируемого дефектоскопа УД4-76.

 За последние годы население города Киева значительно возросло, что привело к значительному увеличению пассажиропотока в Киевском метрополитене. Для обеспечения бесперебойной и надежной работы метрополитена, руководство предприятия уделяет повышенное внимание проведению неразрушающего контроля особо ответственных деталей эскалаторов и подвижного состава метрополитена. Проблема контроля валов эскалаторов является одной из наиболее важных и приоритетных, так как любая неполадка в столь сложном механизме может привести не только к серьезным авариям, но и к травмированию пассажиров. Наиболее подвержен нагрузкам входной вал эскалатора. Поэтому руководством метрополитена было принято решение о необходимости проведения стопроцентного ультразвукового контроля входных валов эскалаторов, и в частности входного вала эскалаторов типа ЛТ-2.

Рис.1 Входной вал ескалатора ЛТ-2

 Ранее дефектоскописты метрополитена при контроле данных валов использовали изданную еще 20 лет назад инструкцию «Ц Метро 4278» . Но проведения контроля согласно этой инструкции имеет ряд недостатков, среди которых:

• Невозможность проведения стопроцентного контроля вала.
• Отсутствие настроек параметров контроля вала.
• Недостаточная достоверность контроля.
• Отсутствие указаний типов датчиков, которые необходимы для проведения контроля.
• Отсутствие протоколирования и оценки обнаруженных дефектов.

 Разработка нового документа была поручена специалистам Украинского научно — исследовательского института неразрушающего контроля, которые вот уже более пяти лет занимаются разработкой и внедрением методик контроля промышленных деталей и объектов.

 К разрабатываемой методике был выдвинут ряд требований, основные из которых:

• Возможность проведения контроля как при плановом ремонте вала, когда напрессованные элементы сняты с вала, так и в рабочем положении — без снятия напрессованных элементов.
• Устранение всех недостатков проведения контроля согласно инструкции «Ц Метро 4278».
• Создание специального интерфейса контроля вала на базе дефектоскопа УД4-76 для упрощения работы дефектоскописта.
• Обеспечение возможности регистрации результатов контроля и создание условий для формирования базы данных результатов контроля.

 В результате комплексного подхода к решению проблемы контроля, специалистами УкрНИИНК была разработана технологическая инструкция ультразвукового контроля входного вала эскалатора метрополитена. В ней были учтены все пожелания и требования заказчика. Разработаны и испытаны новые схемы прозвучивания, что позволило повысить достоверность контроля. Изготовлены специализированные ультразвуковые преобразователи. Настойки дефектоскопа с применением АРД диаграмм дали возможность оценивать размеры выявляемых дефектов без изготовления калибровочного образца. В методике контроля используются несколько схем прозвучивания зон ОК, подверженных наиболее частым изломам.

 Проведение контроля согласно данной технологической инструкции обеспечивает выявление поперечных приповерхностных дефектов эксплуатационного происхождения на цилиндрических поверхностях вала и на галтельных переходах. Использование программируемого дефектоскопа УД4-76 упрощает процесс подготовки и настройки прибора за счет наличия в памяти дефектоскопа типовых вариантов с основными параметрами и опциями контроля, что снижает вероятность ошибки оператора — дефектоскописта, обеспечивает возможность регистрации результатов контроля, создает условия для формирования базы данных по результатам контроля.

 Контроль вала производится эхо — методом с использованием прямых и трансформированных лучей. Для обеспечения стопроцентного сканирования поверхности вала используются преобразователи с небольшими углами ввода (угол наклона ПЭП от 7 до 25 градусов). Зоны контроля расположены так, что при сканировании эхо-сигналы от конструктивных элементов вала не попадают в зону действия рабочего строба, но присутствуют на экране дефектоскопа и служат как индикатор наличия акустического контакта между преобразователем и объектом контроля.

 Настройка браковочной чувствительности для каждого преобразователя выполняется на стандартном образце СО-2:

• по уровню донного сигнала — для прямых датчиков.
• по амплитуде эхо — сигнала от отверстия диаметром 6 мм для наклонных преобразователей.

Рис.2 Настройка уровня браковочной чувствительности перед проведением контроля

 После проведения процедуры настройки уровень браковочной чувствительности автоматически записывается для каждого датчика и соответствующей ему схемы прозвучивания, то значительно упрощает и оптимизирует работу оператора — дефектоскописта.

 Основной контроль осуществляется с торца шейки вала, без снятия напрессованных элементов. Во время проведения контроля на экране дефектоскопа присутствует один трехуровневый строб. Верхний уровень рабочего строба ограничивает зону контроля на уровне браковочной чувствительности, средний — на уровне контрольной чувствительности, нижний — на уровне поисковой чувствительности. Уровень браковочной чувствительности соответствует эхо — сигналу от дефекта эквивалентному по своим отражающим способностям плоскодонному отражателю диаметром 3 мм.

Рис. 3 Проведение контроля во время планового ремонта вала

 Сам процесс контроля значительно упрощен — оператору дефектоскописту необходимо просто выбрать необходимый типовой вариант контроля в памяти прибора и провести сканирование соответствующей зоны вала. В каждом варианте указан необходимый преобразователь, зона контроля, место установки датчика.

 Все эхо — сигналы от конструктивных элементов вала, которые присутствуют во время поиска дефектов, проиллюстрированы в виде А — сканов. Даны их характеристики:

• от какой конструктивной особенности вала возникает эхо- сигнал.
• тип волны, которым данная конструктивная особенность выявляется.
• расстояние до каждого эхо — сигнала

 Это дает возможность дефектоскописту правильно оценивать является ли тот или иной сигнал отражением от дефекта либо от конструктивной особенности вала.

 Даны рекомендации как отличить сигнал от дефекта в случае если он находится далеко от галтельного перехода или шпоночного паза вала. Если дефект находится недалеко от конструктивной особенности вала и их эхо сигналы практически совпадают — описана последовательность действий дефектоскописта для того, что бы отличить сигнал от дефекта и сигнала от галтельного перехода.

Рис. 4. Вид экрана дефектоскопа при контроле вала ЛТ-2

 Наиболее опасным участком вала является подвтулочная часть, она наиболее нагружена и в процессе эксплуатации вероятность возникновения дефектов в этой зоне очень велика. Эта зона прозвучивается двумя схемами:

• прямым 2,5 МГц преобразователем с торца шейки вала
• наклонным семиградусным 2,5 Мгц преобразователем с торца хвостовика вала.

 Применение двух разных схем прозвучивания позволило значительно увеличить достоверность и качество контроля.

Рис. 5 Участок вала подверженный наибольшим нагрузкам.

 Сигналы от дефектов, которые пересекли уровень браковочной и контрольной чувствительности, необходимо обязательно подтвердить по одной из схем подтверждающего контроля. В случае подтверждения наличия дефекта в «подозрительном» сечении вала — такой объект контроля считается непригодным к эксплуатации и нуждается в ремонте или в замене.

 Подтверждающий контроль проводится либо после снятия напрессованных элементов, либо без разспрессовки вала:

• Наклонным 45° преобразователем с цилиндрической поверхности вала.
• Наклонным 70° преобразователем с торца хвостовика вала.
• Наклонным 70° преобразователем с торца вала.

 При проведении подтверждающего контроля зоны контроля расположены таким образом, чтобы обеспечить стопроцентное сканирование вала.

 После проведения процедуры контроля проводится проверка работоспособности дефектоскопа, с целью определения правильности действующих настроек. Проверка полученных результатов осуществляется путем определения уровней чувствительности для каждой типовой настройки, и сравнения ее значения до и после проведения контроля.

 В случае выявления дефекта оператор имеет возможность зафиксировать в памяти дефектоскопа А — скан данного дефекта с указанием даты контроля, типа и номера объекта контроля. С помощью опции «Связь с компьютером» сохранить протокол контроля в базе данных, что позволяет систематизировать и упорядочить документирование результатов.

 В январе этого года данная технологическая инструкция была внедрена в эксплуатацию, и утверждена руководством предприятия как основной документ, регламентирующий процесс контроля входных валов эскалаторов ЛТ-2.

 Рудой Ярослав (инженер по неразрушающему контролю киевского метрополитена):

 С ЗАО «УкрНИИНК» мы сотрудничаем уже на протяжении нескольких лет. За это время специалистами УкрНИИНК было разработано более десятка методик и технологических инструкций контроля деталей метрополитена. Введение в эксплуатацию технологической инструкции контроля входного вала эскалатора ЛТ-2 позволило значительно увеличить надежность и бесперебойность работы всего механизма эскалатора. Доступность и понятность изложения принципов процесса контроля, простота в работе, высокая достоверность контроля и значительная оптимизация работы оператора — дефектоскописта — все эти достоинства высоко оценены на нашем предприятии. Именно поэтому мы и в дальнейшем планируем сотрудничать с ЗАО «УкрНИИНК» и в этом году планируем поручить разработку нескольких нормативных документов по контролю деталей пути и подвижного состава метрополитена.

 ЗАО «УкрНИИНК» всегда готов удовлетворить потребности заказчика в области НК и с удовольствием рассмотрит предложения по разработке методик контроля, механизированных или автоматизированных систем контроля.

Криворучко В. Н.
инженер «Промприлад»

Рудой Я.
инженер по неразрушающему контролю киевского метрополитена