Машиностроение и металлургия

Автоматизированные средства неразрушающего контроля

Польский Георгий Николаевич
Главный инженер ОАО «ИНТЕРПАЙП НТЗ», г. Днепропетровск

Тимощенко Анатолий Петрович
Начальник отдела средств НК  ОАО «ИНТЕРПАЙП НТЗ», г.Днепропетровск, специалист III уровня по ультразвуковому, вихретоковому и магнитопорошковому методам контроля

Никоненко Алексей Анатольевич
Главный инженер ООО «Ультракон-Сервис», г. Киев

Трубно-колесная компания ИНТЕРПАЙП является одним из крупнейших производителей железнодорожных колес в мире и поставляет свою колесную продукцию более чем в 60 стан мира под брендом KLW. Колесопрокатный цех ОАО «ИНТЕРПАЙП Нижнеднепровский трубопрокатный завод» - один из мировых лидеров по номенклатуре и объемам производства колес, имеет более чем сорокалетний опыт работы с Немецкими железными дорогами, сотрудничество с Украинскими, Российскими, Индийскими и Австрийскими железными дорогами. Многолетний опыт производства и поставок колесной продукции позволяет  компании успешно конкурировать на международных рынках. 
Несмотря на  мировой кризис 2008-2009 г.г. в металлургической отрасли, продукция ОАО «ИНТЕРПАЙП НТЗ» остается востребованной, о чем свидетельствуют заключенные в это время контракты: в феврале завод начал отгрузку железнодорожных колес под брендом KLW для Греческих железных дорог и согласно условий контракта поставит заказчику в течение 2009 года колеса двух типоразмеров для пассажирских и грузовых вагонов, произведенные по стандарту EN 13262 на общую сумму около 7 млн евро; в рамках подписанного в конце ноября 2008 года контракта, ИНТЕРПАЙП в течение четырех месяцев поставит Руставскому вагоностроительному заводу (Грузия) 20 тысяч колес для строительства новых грузовых вагонов и проведения капитально восстановительного ремонта изношенного вагонного парка Грузии, Армении и Азербайджана; компания выиграла тендер на поставку железнодорожных колес 2-х типоразмеров для подвижного состава Национальных железных дорог Марокко (ONCF) и  поставит заказчику в течение 6 месяцев 1100 железнодорожных колес диаметром 890 мм и 1200 — диаметром 920 мм.  Сегодня компания ИНТЕРПАЙП поставляет своим клиентам по всему миру более 240 типоразмеров железнодорожных колес и около 80 типоразмеров бандажей. Учитывая широкую номенклатуру производимой продукции (диаметр колес по кругу катания: 650 – 1269 мм; ширина обода: 90 – 157 мм; длина ступицы: 90 – 405 мм; диаметр отверстия в ступице: 90 – 190 мм; масса: 165 – 1050 кг) при производстве используется самое совершенное технологическое оборудование.

Учитывая растущие требования к качеству колесной продукции, компания ИНТЕРПАЙП постоянно совершенствует ее технические параметры: улучшает дизайн, повышает прочность и точность обработки, разрабатывает уникальные типоразмеры по специальным заказам. Поставка продукции заказчику осуществляется по прямым контрактам, потому гарантия качества и сроков выполнения заказов являются отправными точками нашего долгосрочного сотрудничества с клиентами. Сегодня продукция ИНТЕРПАЙП сертифицирована на всех стратегических рынках. Аудиторы, представляющие железные дороги сразу трех стран Европы – Германии, Словакии и Чехии, – провели сертификацию цельнокатаных колес, производимых на заводе для потребителей в странах ЕС, на соответствие требованиям модуля Н1 TSI-WAG от 05.01.2005 «Обобщающая система защиты качества». В конце февраля 2008 г. сертифицирующей организацией «EisenbahnCert» (Германия) по результатам проведенной проверки отмечен высокий уровень соответствия колесной продукции ОАО «ИНТЕРПАЙП НТЗ» указанным требованиям. Аудит производимых заводом железнодорожных колес  был также проведен компаниями ZSSKCARGO (Словакия), «VUKZ» (Чешская республика), «VUZ». В ходе проведенных проверок не выявлено каких-либо несоответствий колесной продукции, организации и технологии производства требованиям действующих международных стандартов.

Вопросы обеспечения качества производимых  ОАО «ИНТЕРПАЙП НТЗ» железнодорожных колес  являются центральными в отношениях компании  с заказчиками.  В 2008 г. в ходе общезаводской программы технологического обновления производства на  экспортном участке колесопрокатного цеха была введена в эксплуатацию автоматизированная линия комплексного контроля колес, обеспечивающая многоступенчатый технологический контроль в соответствии с требованиями международных стандартов. Поставленная линия объединила в себе лазерный контроль геометрических размеров, ультразвуковую дефектоскопию, магнитопорошковый контроль, контроль твердости обода колес и позволила обеспечить 100% гарантию качества контролируемой продукции. В состав линии вошло оборудование известных мировых фирм: «Starmans electronics s.r.o» (Чехия) –  иммерсионные ванны ультразвукового контроля, «AMEST» (Швейцария) - твердомер, «ERNST» (Италия) – лазерная система измерения геометрических размеров. Ведущий отечественный производитель средств ультразвукового и вихретокового контроля,  научно-производственная фирма «Ультракон-Сервис», г. Киев, обеспечила в выделенные сжатые сроки разработку, изготовление и  монтаж в линию установки магнитопорошкового контроля УМПК-1.

Установка УМПК-1 предназначена для магнитопорошкового контроля  колес железнодорожного транспорта диаметром от 650 до 1300 мм (указанный диапазон типоразмеров составляет более 90 % номенклатуры по имеющимся и перспективным заказам) на наличие поверхностных и подповерхностных дефектов произвольной ориентации на всех поверхностях колеса за исключением отверстия ступицы.

Контроль на установке проводится с использованием «мокрого» магнито-люминисцентного метода, отвечает требованиям нормативных документов на магнитопорошковый контроль  PrEN 13262, ISO 6933,  ААR M107, DIN EN ISO-9934-1,2,3,   ГОСТ 21105 и обеспечивает условный уровень чувствительности «В» по ГОСТ 21105.

Установка представляет собой автоматизированную систему, обеспечивающую работу по двум независимым линиям в общем, технологическом потоке  контроля и состоит из четырех пространственно разнесенных постов, функционально объединенных единой системой управления. Все операции контроля автоматизированы, оборудование установки интегрировано в единую систему управления, учета и архивации результатов контроля колес. Управление исполнительными механизмами осуществляется с промышленного контроллера по программе или (в ручном режиме управления) с пульта оператора. Оператор  на  панели контроллера выбирает соответствующую контролируемому колесу программу работы установки и активизирует кнопку «Пуск».

Программы отличаются настройками токов намагничивания и скоростью вращения колеса при контроле. Перенастройка транспортирующего оборудования установки под контролируемый типоразмер колеса проводится оператором вручную. По команде процессора колесо из технологического потока  линии контроля поступает на пост загрузки, откуда транспортирующим оборудованием установки подается на позицию контроля, где  захватывается и удерживается в вертикальном положении упорными катками. К ободу подводится намагничивающее ярмо для образования замкнутой магнитной цепи. Далее осуществляется предварительное смачивание колеса магнитопорошковой суспензией и включается  комбинированное намагничивание  при непрерывном поливе суспензией и вращении колеса. Колесо совершает  полный оборот, в течение которого каждый из операторов осматривает обращенную к нему контролируемую поверхность с использованием источников ультрафиолетового излучения. При необходимости дополнительного контроля отдельных участков оператор в ручном режиме управления вращения устанавливает колесо в удобное положение, локально с применением ручного пульта наносит магнитную суспензию и проводит повторный контроль. По результатам визуального контроля оператор вносит  с панели контроллера результат контроля («Брак по МПД», «Годно») и  установка выдает протокол контроля в АСУ линии.  Колесо выгружается с позиции контроля и передается транспортирующим оборудованием установки на позицию сушки и далее на позицию выгрузки.

 

Магнитопорошковый контроль колес проводится методом приложенного магнитного поля, на каждом посту контроля намагничивание проводится с применением стационарной катушки и П-образного электромагнита, охватывающего обод. Реализованные схемы намагничивания позволили существенно снизить энергопотребление установки по сравнению с аналогами, в которых используется принцип циркулярного намагничивания. За счет вращения колеса в катушке в процессе намагничивания и полива суспензией каждый элементарный участок колеса совершает относительно стационарно направленного вектора магнитного поля поворот на 180?, что равнозначно вращению вектора магнитного поля и обеспечивает наиболее благоприятные условия – взаимную перпендикулярность дефекта и вектора магнитной индукции -  для выявления возможных дефектов любой ориентации. Исключение при данной схеме намагничивания составляют дефекты на поверхности круга катания, ориентированные перпендикулярно оси вращения колеса; для их обнаружения  применяется полюсное намагничивание электромагнитом, охватывающим обод. Напряженность создаваемого переменного магнитного поля  в каждой точке контролируемой поверхности колеса регулируется программно и  составляет не менее 30 А/см. Работа на переменном токе промышленной частоты и реализованная программно функция размагничивания объекта после контроля обеспечивает снижение остаточной намагниченности до значений менее 0,7 мТл.

Применение высококонтрастного магнито-люминисцентного порошка Lumor J («ELY Chemical Company Limited», Великобритания) и разработанных мощных ультрафиолетовых светильников УФО-400 и УФО-100 обеспечивает четкую фиксацию дефекта визуально оператором. В ходе опытной эксплуатации с целью снижения вредного воздействия ультрафиолетового излучения на операторов, конструкция светильников УФО-400 была модернизирована: защитные экраны автоматически закрывают лампы при отсутствии колеса на посту контроля; усовершенствована система принудительной вентиляции рабочей камеры, что позволило продлить срок эксплуатации  ультрафиолетовых излучателей в 1,5 раза.

С целью снижения эксплуатационных затрат,  в установке реализована система подготовки и нанесения суспензии замкнутого типа.  Суспензия готовится в 2-х 160- литровых баках растворением в воде, прошедшей предварительную механическую очистку,  магнито-люминисцентного порошка,  непрерывное перемешивание суспензии для достижения постоянной концентрации порошка в процессе контроля и  исключения его слеживания решено за счет постоянного перекачивания суспензии гидравлическими насосами. На контролируемое колесо суспензия распыляется в виде водяного тумана через форсунки вихревого типа, установленные на регулируемых кронштейнах по обе стороны колеса и над поверхностью круга катания. Излишки суспензии с колеса на посту контроля и на посту обдува, на выходе с установки поступают в бак сбора суспензии и оттуда, для исключения загрязнения механическими частицами - через  фильтры, перекачиваются обратно в баки основного контура системы. Эксплуатационный расход порошка при контроле колес диаметром по кругу катания 825 мм в среднем составляет 0,4 кг на 1000 проконтролированных колес.

За период опытной и промышленной эксплуатации   на установке проконтролировано более 290 тыс. колес различных типоразмеров. Опыт эксплуатации показал высокую чувствительность метода к характерным технологическим дефектам. Наибольшее число забракованных на установке колес имели дефекты типа «закат» на участках приободной зоны  диска и обода; также  были случаи выявления подповерхностных дефектов на поверхности круга катания в зоне перехода  поверхности на гребень, подтвержденные металлографическим анализом.

Сегодня даже беглый анализ экспертных данных показывает, что внедренная в колесопрокатном цеху новая линия комплексного контроля колес  уже оправдала средства, вложенные в ее разработку, а эффективность превысила ожидаемые прогнозы. Реализованная программа модернизации технологической линии контроля позволит ОАО «ИНТЕРПАЙП НТЗ» гарантировать самые высокие стандарты качества железнодорожных колес, а опыт эффективного сотрудничества отечественных предприятий -  разработчика и потребителя технологий НК -  ведет к взаимной выгоде двух компаний, а в целом – к эффективной модели развития всей украинской экономики.


Наши партнеры

ASNT-banner logo