Углов А.Л., Хлыбов А.А., Бычков А.Л., Кувшинов М.О. «О неразрушающем контроле остаточных напряжений в деталях осесимметричной формы из стали 03Н17К10В10МТ» Вестник Ижевского государственного технического университета (ИжГТУ), 22, № 4, с. DOI: 10.22213/2413-1172-2019-4-3-9 (2019)

Известно, что остаточные напряжения имеют важное значение в обеспечении работоспособности материалов. При отрицательных температурах они приводят к снижению надежности конструкций. Природа появления остаточных напряжений различная. В частности в процессе изготовления осесимметричных деталей из мартенситно-стареющей стали 03Н17К10В10МТ возникают значительные остаточные напряжения, которые часто приводят к появлению трещин и разрушению деталей, особенно в тех элементах изделий, где имеются концентраторы напряжений. Анализ литературных данных, результаты расчетов с использованием методов решения осесимметричной задачи теории упругости для остаточных напряжений в трубах показывают, что максимальные по абсолютной величине растягивающие осевые и тангенциальные напряжения сосредоточены вблизи наружной поверхности. В ряде производственных случаев требуется получение оперативной информации о величине остаточных напряжений, возникающих как в процессе производства этих изделий, так и при их эксплуатации, особенно при отрицательных температурах. На основании этих расчетов, а также анализа имеющихся разрушений был выбран метод контроля остаточных напряжений с использованием поверхностных акустических волн Рэлея. В предлагаемой методике контроля остаточных напряжений были использованы преобразователи с фиксированной базой между излучающим и приемным датчиками. Постоянная база в качестве измеряемого параметра позволяет использовать время распространения упругих волн. Предложен алгоритм расчета остаточных напряжений, в основе которого лежат уравнения акустоупругости для поверхностных волн. В качестве аппаратных средств измерений использовался ИВК «АСТРОН». На базе этой установки и предложенного алгоритма разработана методика определения остаточных напряжений в деталях сложной осесимметричной формы. Результаты акустических измерений были подтверждены данными, полученными на установке рентгеноструктурного анализа «ДРОН-2». Тем самым была показана возможность практического применения предложенной методики контроля с использованием поверхностных волн. Также показано, что для уменьшения ошибки измерения необходимо проводить как минимум 8 измерений в одной точке.

Волкова Л.В., Платунов А.В. «Использование многократного зеркально-теневого метода при ультразвуковом контроле пера подошвы рельса» Вестник Ижевского государственного технического университета (ИжГТУ), 22, № 4, с. DOI: 10.22213/2413-1172-2019-4-38-45 (2019)

Рассмотрена возможность контроля пера подошвы железнодорожного рельса Р65 для обнаружения дефектов типа 69.2. Целью данного исследования является обоснование возможности использования многократного зеркально-теневого метода для контроля пера подошвы рельса и выбора его параметров. Для этого был рассчитан акустический тракт распространения поперечных волн в рельсе с дефектами подошвы и без дефектов при различных углах ввода. Рассчитанный акустический тракт показал, что оптимальным углом ввода при установке преобразователя на шейку рельса является угол 58°, так как при данном угле ввода поперечная волна распространяется до самого края пера подошвы рельса, при этом наблюдается минимальное количество неинформативных переотражений от геометрического профиля рельса. В акустическом тракте прохождения ультразвуковой волны при наличии дефекта с диаметром 3,5 мм и глубиной 7 мм наблюдается наибольшее количество переотражений ультразвуковой волны. При увеличении размеров дефекта характер переотражений меняется – волна больше расходится, время прихода отраженного сигнала увеличивается по сравнению с лучом в бездефектном участке рельса. Для подтверждения возможности выявления дефектов в подошве рельса типа Р65 было проведено экспериментальное исследование многократным зеркально-теневым методом с использованием поперечных волн. В качестве измерительных средств использовался ультразвуковой дефектоскоп УД2-70 «Луч», для возбуждения и приема ультразвуковых волн использовался пьезоэлектрический преобразователь с переменным углом ввода. Результатами эксперимента подтверждено, что оптимальным углом ввода для обнаружения дефектов в подошве рельса является угол 58°. При выбранных параметрах наблюдается минимум неинформативных переотражений, и амплитуда многократно отраженного сигнала на бездефектном участке выше. Наличие дефекта приводит к снижению амплитуды сигнала более чем в 2 раза.

Марков А.А., Иванов Г.А. «Исследование способа обнаружения продольных трещин в головке рельса» Вестник Ижевского государственного технического университета (ИжГТУ), 22, № 4, с. DOI: 10.22213/2413-1172-2019-4-46-56 (2019)

Приводятся результаты исследований способа обнаружения продольных трещин ультразвуковыми волнами в головке рельса. В современных рельсах до 80 % дефектов головки рельсов – продольные трещины. Совместный анализ эхосигналов от нижней выкружки и эхосигналов от поверхностей трещины, а также огибающей углового сигнала позволяет сформировать образ дефекта и оценить качество акустического контакта. Для практической реализации предложенного способа целесообразно сформировать три временные зоны селекции информативных сигналов, положение которых зависит от теку- щей высоты головки рельса. Вследствие короткого времени пробега ультразвуковых волн (до 100 мкс) удается реализовать частоту посылок зондирующих импульсов в 2–2,5 раза больше, чем реализовано в настоящее время (вместо 4–10 кГц), что снимает ограничения по скорости сканирования. Предлагаемое техническое решение позволяет обнаруживать участки рельсов с продольными внутренними трещинами; оценивать их размеры как по ширине, так и вдоль головки рельса; определять глубину залегания продольных трещин горизонтальной ориентации; оценивать качество акустического контакта под преобразователями; повысить частоту посылок зондирующих импульсов, способствуя увеличению скорости контроля. С целью дальнейшей автоматизации контроля рельсов рассмотрена возможность классификации обнаруженного дефекта в соответствии с действующей нормативно-технической документацией. Для реализации предложенного способа с учетом возможного износа головки рельса следует отслеживать зоны временной селекции относительно временного положения углового эхосигнала. Выполненные исследования позволяют приступить к испытаниям способа в полевых условиях на рабочих скоростях съемных дефектоскопических тележек (до 6 км/ч) и диагностических комплексов (до 100 км/ч).