На ремонтных предприятиях железных дорог Германии и Франции применяются ультразвуковой, магнитопорошковый, вихретоковый, визуальный, капиллярный и рентгенографический методы неразрушающего контроля (НК).
Основной объем неразрушающего контроля подвижного состава приходится на колесные пары: цельнокатаные колеса, цельные и полые оси колесных пар. Так за 2004 год на предприятиях концерна Deutsche Bahn AG (DB) было проверено 17532 колесных пары на наличие трещин, 9038 – на наличие металлургических дефектов, 20001 цельная ось колесных пар, 11510 полых осей, 962 колесных центра.
Высокие скорости движения, динамические нагрузки, сжатые сроки обслуживания подвижного состава и замены колесных пар формируют основное направление концепции развития средств неразрушающего контроля как механизацию и автоматизацию технологических операций.
Контроль колесных пар производится ультразвуковым, вихретоковым и магнитопорошковым методами.
При поступлении колесных пар в ремонт на первой позиции осуществляется измерение остаточных механических напряжений в колесах (для подвижного состава с колодочными тормозами) при помощи автоматизированной установки ультразвукового контроля с электромагнитоакустическими (ЭМА) преобразователями. Забракованные колесные пары направляются на термо-обработку.
Подготовка поверхности колесной пары к контролю производится в дробеструйной установке. Стальной дробью диаметром около 1 мм очищаются диски колес, а также зоны контакта ультразвукового преобразователя с поверхностью оси. Далее выполняется контроль геометрических параметров при помощи лазерной автоматизированной измерительной системы и обточка колесных пар.
Неразрушающий контроль ободьев и дисков колесных пар при ремонте осуществляется с использованием автоматизированной установки AURA (Фраунгоферовский институт НК, Германия), оснащенной автоматизированными манипуляторами со сканирующими устройствами для ультразвукового и вихретокового контроля и многоканальной системой сбора и обработки данных.
.
Контроль поверхности катания на предмет наличия термических трещин (образуются при торможении колодочными тормозами) осуществляется с использованием вихретоковых или ЭМА преобразователей. Для обеспечения высокой помехозащищенности блоки электроники ультразвукового модуля обработки данных помещены в непосредственной близости от датчиков на манипуляторе сканирующего устройства. В современных модификациях установки используются многоэлементные преобразователи с фазированными решетками, что позволяет сократить общее количество датчиков. Перемещение сканирующих устройств, подача контактирующей жидкости (вода) и контрольные операции осуществляются автоматически. Время проверки колесной пары 4 – 7 минут.
В зависимости от модификации установки контроль осей и колес выполняется раздельно, либо совмещен на одной позиции.
Контроль оси производится в зонах наиболее вероятного образования трещин (шейка оси, подступичная часть, места посадки тормозных дисков) с помощью многоэлементных ультразвуковых преобразователей, устанавливаемых на цилиндрические поверхности оси. Преобразователь состоит из 64 чувствительных элементов, каждый из которых имеет строго определенный угол ввода ультразвука. Время проверки оси 4 – 5 минут. В более поздних модификациях установки применяют ультразвуковые преобразователи с фазированными решетками (4 группы преобразователей), позволяющие существенно расширить диаграмму направленности (угол ввода луча может изменяться от 28 до 72º).
Использование установки позволяет выполнить весь спектр контрольных операций в автоматическом режиме с электронной паспортизацией данных, однако окончательное решение о годности (негодности) колесной пары принимает оператор. Стоимость установки порядка 2 млн. долларов США.
Магнитопорошковый контроль дисков цельнокатаных колес грузовых вагонов проводят вручную с применением люминесцентных магнитных индикаторов. Намагничивание колеса производится по секторам соленоидом переменного тока способом приложенного поля, при этом размагничивание колеса не требуется. Качество магнитного индикатора (магнитной суспензии) проверяется на стандартном образце (диск со шлифовочными трещинами). Достаточность освещения ультрафиолетового облучателя проверяется с помощью прибора-люксметра. Для лучшей выявляемости дефектов в ультрафиолетовом освещении рабочее место затемнено.
Технология неразрушающего контроля деталей буксового узла ограничена визуальным осмотром роликов, сепараторов и колец без разборки подшипников (подшипники на железных дорогах Германии и Франции не ремонтируются). Следует отметить повышенное внимание к качеству очистки подшипников, корпусов букс и других деталей буксового узла перед проведением контроля.
Для проведения контроля колесных пар в процессе эксплуатации используются установки UFPE, устанавливаемые в смотровых канавах (на эстакадах) пунктов технического обслуживания высокоскоростных поездов серии ICE .
Установки осуществляют ультразвуковой контроль дисков колесных пар методом V-образного прозвучивания, для чего используется 4 группы преобразователей с фазированными решетками, работающими на частоте 2 МГц (в первых модификациях установок использовались 17 и 12 измерительных головок для тяговых и ходовых колесных пар соответственно). В качестве контактной жидкости используется вода. Для проверки различных типов колесных пар (разный диаметр колеса) используются сменные модули и измерительные головки с изменяемой геометрией. Время проверки одной колесной пары менее 10 минут. За последние годы разработаны модификации установки, позволяющие проверять одновременно две колесные пары, что обеспечивает повышение производительности и сокращает общее время простоя поезда при выполнении ремонта и обслуживания.
Установки внедряются в депо по обслуживанию скоростных поездов ICE всех модификаций с 2000 года. Ежегодно ими выбраковывается около 1 % проверенных колесных пар.
Контроль полых осей осуществляется ультразвуковым методом при помощи автоматизированных мобильных HPS 01 и стационарных HPS 02 установок. В состав мобильного комплекса HPS 01 входят держатель головок, телескопическая штанга и тележка для подъезда и установки. Перемещение преобразователей осуществляется внутри оси по винтовой траектории, угол ввода лучей 0º, 37º или 45º в зависимости от диаметра отверстия в оси, время проверки составляет 20 – 25 минут. Первая установка внедрена в мае 2002 года в депо Гамбург, всего используется 16 таких установок на различных предприятиях по ремонту и обслуживанию высокоскоростных и пригородных поездов.
Стационарная автоматизированная установка HPS 02 оборудована тремя измерительными головками на телескопическом манипуляторе и позволяет контролировать различные типы полых осей диаметрами от 30 до 90 мм.
Для железных дорог Германии ведутся перспективные разработки по созданию систем неразрушающего контроля колесных пар при движении поезда со скоростью до 5 км/ч. Датчики устанавливаются вдоль специальных рельсов в виде матрицы 4 × 130 шт. и осуществляют контроль дисков ультразвуковым методом. Для выявления дефектов в гребне колес используют 80 дополнительных преобразователей. В качестве контактной жидкости используется вода.
Неразрушающий контроль подвижного состава на железных дорогах Франции осуществляется преимущественно ручными приборами на механизированных позициях. При осуществлении магнитопорошкового контроля коленчатых валов дизелей, осей колесных пар, шестерен тяговой передачи механизированы перемещение намагничивающего устройства, поворот и фиксация контролируемой детали в произвольном положении. Подача суспензии осуществляется вручную из пластиковой емкости вместимостью около 1 л с распылителем (работает по принципу «детской брызгалки»). Величина магнитного поля оценивается по показаниям амперметра генератора тока намагничивающего устройства (допустимая для работы зона выделена на индикаторе цветной маркировкой, которая наносится при аттестации установки).