بخشی از مقاله
بررسی غیر مخرب خطوط ریلی به روش اولتراسونیک ناحیه هرمزگان
چکیده
تست های غیر مخرب به آزمایشاتی اطلاق می شود که به منظور یافتن عیوب و ناهمگونیهای مختلف و یا برای اندازه گیری خواص مکانیکی و متالوژیکی بدون صدمه زدن به آنها صورت می گیرد. این تست ها دو ملیت دارند اول اینکه در مورد کلیه محصولات تولیدی قابل کاربرد بوده و همه قطعات را بدون آسیب رسانی می توان بازرسی نمود دوم اینکه در مورد قطعات در حال استفاده قابل استفاده هستند.
در این میان تست اولتراسونیک که حدود پنجاه سال از پیدایش آن می گذرد در سطح وسیعی کاربرد یافت و یکی از کاربردهای مهم آن، بازرسی کلی ریل در صنعت راه آهن می باشد که به کمک آن می توان از وضعیت ربل شناخت پیدا کرده و احتمال بروز شکستگی را کاهش داده در نتیجه ضمن کاهش هزینه های تعمیرات و نگهداری از بروز موانع، مسدودی خط، صدمات وارده به سایر اجزاء خط و ... جلوگیری به عمل آمده و از بروز خسارات جانی و مالی پیشگیری می شود. در این مقاله به معرفی دستگاه اولتراسونیک مدل دستورالعمل بازرسی ریل با استفاده از سیستم متحرک و تحلیل عیوب ریل در ناحیه هرمزگان ( بلاک اضطراری 6- رادمحمود)، پرداخته شده است.
کلمات کلیدی
تست غیر مخرب، دستگاه اولتراسونیک، عیوب داخلی ریل
مقدمه
تست اولتراسونیک که حدود ۵۰ سال از پیدایش آن می گخرد در سطح وسیعی کاربرد یافته و در تست درزهای جوش، برای کشف عيوب داخلی در قطعات ریختگی و آهنگری، برای تست اتوماتیک قطعات پیوسته، برای تست های خوردگی و ضخامت سنجی و... استفاده می شود و در نتیجه صنایع مختلفی مثل صنعت نفت، هواپیمایی، نیروگاه ها، صنایع نظامی و ... از این روش بهره می برند. در صنعت راه آهن نیز سال هاست برای تست محور واگنها از دستگاه های اولتراسونیک استفاده شده است. از دیگر موارد کاربرد این تست در راه آهن، بازرسی فنی ریل است که به کمک آن می توان از وضعیت ریل شناخت پیدا کرده و احتمال بروز شکستگی را کاهش داد. دستگاه اولتراسونیک، دستگاهی است که امواجی با فرکانس خیلی بالا تولید می کند که فرکانس آن بیشتر از آستانه شنوایی است (ماورای ۲۰ الی ۲۰۰۰۰ هرتز) و فرکانس در تست اولتراسونیک معادل ۱۰- ۵/ ۰مگا هرتز میباشد.
این دستگاه ها به دو صورت تقسیم می شوند:
آنالوگ: در صنعت کاربرد چندانی ندارند بدلیل آنکه سرعت کارکردن با دستگاه کم است . ازاین دستگاه بیشتر در آموزشهای تست اولتراسونیک و کارهای آزمایشگاهی استفاده می شود.
دیجیتال: بدلیل راحت و آسان بودن سیستم دستگاه و سرعت بالا برای کار. از این نوع دستگاه در صنعت استفاده می شود. و به طور کلی این سیستم دارای دو روش زیر می باشد: پالس - اکو (برگشت صوت): در این روش تنها از ۱ پروب استفاده می شود که هم فرستنده و هم گیرنده صوت است .
انتقال صوت : در این روش از ۲ پروب استفاده می شود که یکی فرستنده و دیگری گیرنده صوت است.
در ادامه به نحوه اجرای تست اولتراسونیک با استفاده از سیستم متحرک دستی برای اولین بار در کشور و ارائه نتایج آن پرداخته خواهد شد. . اس دستورالعمل بازرسی اولتراسونیک ریل با استفاده از سیستم متحرک دستی
1-1 تجهیزات مورد استفاده
1-1-1 دستگاه اولتراسونیک
شرایط عمومی : دستگاه اولتراسونیک پرتابل با پاسخ فرکانسی اتا حداقل ۶ مگاهرتز که امکان به کارگیری روش پالس - اکو را داشته باشد.[۲] شرایط اختصاصی : دستگاه اولتراسونیک مدل DIO562 - 2CH یک سیستم دوکاناله است که توسط شرکت Starman ، مطابق مشخصات مورد نظر راه آهن جمهوری چک طراحی و ساخته شده است. سیستم دو کاناله امکان اتصال همزمان دو پروب (و در صورت موازی بودن، چند پروب) را فراهم نموده و پیک های مربوط به هر کانال را به طور جداگانه در صفحه نمایش می دهد.
این مجموعه، توانایی یک دستگاه اولتراسونیک را با قابلیت های یک آزمونگر ریل تلفيق نموده و در واقع دو دستگاه همزمان در این سیستم وجود دارند. در عین حال این دستگاه اولتراسونیک قابلیت های مختلفی دارد که اطمینان لازم را در تشخیص عیوب فراهم نموده و ضمن بالا بردن سرعت، امکان ثبت نتایج و تجزیه و تحلیل بعدی آنها را در کامپیوتر فراهم می نماید. هنگامی که دستگاه در مد تست ریل قرار دارد پارامترها، که مطابق مشخصات راه آهن چک تنظیم شده اند، فراخوان می گردند.
1-1-2 پروب ها
جهت انجام آزمون، از مجموعه سه پروب به همراه دسته عصایی استفاده می شود. این مجموعه شامل یک پروب نرمال و دو پروب زاویه ای ۷۰ درجه جلوزن و عقب زن با فرکانس ۴ مگاهرتز می باشد. از پروب های زاویه ای به منظور شناسایی عیوب عرضی تاج استفاده می شود.
1-1-3 ماده واسط
جهت برقراری پیوند مناسب بین سیستم پروب ها و سطح رویی ریل از آب به عنوان ماده واسط استفاده می شود.
1-2 منطقه مورد بازرسی
با استفاده از تجهیزات معرفی شده می توان عیوب داخلی موجود در تاج، جان و قسمتی از پاشنه را که انتهای جان قرار دارد مورد شناسایی قرار داد. عیوب متداول قابل شناسایی توسط سیستم مورد استفاده به قرار زیر می باشد:
الف- پروب نرمال تمام ارتفاع ریل را تقریبا از عمق ۵ میلی متری زیر سطح تا قسمتی از پاشنه که انتهای جان قراردارد پوشش داده و عیوب زیر را شناسایی می نماید:
- ترک افقی تاج (۱۱۲و۲۱۲)
- ترک افقی در مرز تاج و جان ریل
- ترک افقی در مرز جان و پاشنه ریل
- ترک افقی در جان ریل یا جوش
ب- پروب زاویه ای ۷۰ درجه، تاج ريل را تقریبا از عمق ۱۰ میلی متری زیر سطح تا مرز تاج و جان ریل پوشش داده و عیوب زیر را شناسایی می نماید. - ترک عرضی پیش رونده در تاج ريل
ترک عرضی مقطع تاج ريل با جوش
- ترک عرضی تاج ریل یا جوش
1-3-وش بازرسی
مجموعه پروب را روی ریل قرار داده و به آرامی و در جهت طولی حرکت می دهیم. وجود پیک عیب با ارتفاع بیشتر از ارتفاع گیت های شماره ۱ و ۲ موجب ایجاد آلارم مشخصه هر پیک شده و نشان دهنده شناسایی عیب توسط پروب نرمال و یا زاویه ای خواهد بود. همچنین افت ارتفاع پیک برگشتی دیواره توسط گیت شماره ۳ تعیین گردیده و با آلارم مربوطه مشخص می گردد. این امر می تواند به دلیل کاهش پیوند پروب نرمال و سطح ریل (در این حالت لازم است با اصلاح وضعیت قرار گرفتن مجموعه پروب یا افزودن جریان آب نسبت به رفع مورد اقدام نمود و با وجود عیب باشد.
در هر حالت لازم است با ثبت اطلاعات به دست آمده و علامت گذاری منطقه معیوب، کلیه موارد مشکوک به وجود عيب با دستگاه تست اولتراسونیک دستی به طور دقیق مورد بررسی قرار گرفته و مشخصات کامل عيب تعيين گردد.
1-4 حساسيت آزمون با استناد به نقطه نظرات شرکت سازنده استار من و راه آهن جمهوری چک و مستندات سایر شرکت های سازنده سیستم های متحرک، حداقل اندازه عيوب قابل شناسایی توسط سیستم مورد استفاده به شرح ذیل می باشد:
ترک های افقی به طول ۱۰-۱۲ میلی متر
ترک های عرضی در تاج ریل معادل قطر ۵ میلی متر
1-5 سرعت انجام آزمون سیستم متحرک مورد استفاده، با سرعت راهپیمایی اپراتور تا حدی که موجب کاهش و افت پیک برگشتی دیواره نگردد قابل کاربرد می باشد.
1-6 حدود پذیرش
ارائه حدود پذیرش عیوب با در نظر گرفتن موقعیت و نوع عیب، طول ترک بحرانی و نرخ رشد ترک که متأثر از شرایط آب و هوایی و بهره برداری می باشد امکان پذیر می گردد لذا در صورت انجام تحقیقات و بررسی های عملی و تئوری می توان ضمن شناسایی عیوب رایج در شبکه ریلی کشور، نرخ رشد ترک و حد بازرسی را تعیین نمود.
2- وضعیت و مشخصات خط مورد بازرسی
در این بررسی اداره کل راه آهن هرمزگان محدوده بلاک اضطراری ۶ - زادمحمود (کیلومتر ۱۳۷۲-۱۳۴۷) به طول تقریبی ۲۵ کیلومتر با مشخصات روسازی به شرح ذیل تحت آزمایش اولتراسونیک قرار گرفت:
نوع ریل:60 UIC ،گرید 900A ساخت کارخانه SOMISA در سال ۱۹۹۲
نوع تراورس: بتنی منوبلوک
نوع پابند: پاندرول نوع جوشکاری: پیوسته - الکتریک که در سال ۱۳۷۲ جوشکاری شده است. توضیحات لازم در مورد نحوه ارائه گزارش و اصطلاحات اضافه شده در گزارش ( جدول عیوب شناسایی شده پیوست) به شرح ذیل ارائه می گردد: ناحیه: اداره کل راه آهن هرمزگان بلاک: اضطراری – زادمحمود کیلومتر: بيانگر کیلومتر دقيق عيب شناسایی گردیده می باشد نوع ریل، نوع تراورس و نوع پابند: بیانگر ادوات روسازی می باشد. نوع جوشکاری: بیانگر نوع عملیات جوشکاری در ز ریل صورت گرفته بر روی خطوط مذکور می باشد که در این خطوط به استثنای موارد تعمیراتی که به روش ترمیت انجام گرفته بود، عملیات جوشکاری درز ریل به روش الکتریک و پیوسته اجرا گردیده بود. شماره عيب: شماره گذاری قراردادی انجام گرفته برای عیب می باشد. ریل چپ/راست: قراردادی برای شناسایی محل دقیق عیوب می باشد که بر اساس جهت حرکت به سمت تهران بنا گردیده است. محل عیب: نشاندهنده محل عیوب شناسایی گردیده می باشد که شامل ریل، جوش ترمیت و جوش الکتریک می باشد. ارتفاع پیک: بیانگر شدت امواج برگشتی می باشد که بر حسب ارتفاع صفحه مانیتور (ماکزیمم ۱۰۰) و به صورت درصد بیان می شود. عمق عیب یا عمق: نشاندهنده عمق عيب شناسایی گردیده می باشد. نوع عیب: بیانگر نوع عیب شناسایی گردیده می باشد که به صورت ترک، آخال۴، عدم شناوری مذاب ۵، ورقه ای شدن و شکستگی می باشد.
تونل و تراورس: در صورت قرارگیری عیب در آن موقعیت، با علامت * مشخص می گردد. قوس و شعاع: در صورت قرارگیری عیب در قوس، موقعیت و شعاع آن ذکر می گردد
٣- تحليل هوب شناسایی گردیده بر اساس نوع، موقعیت فیزیکی و پراکندگی و ... در مجموع بررسی های صورت گرفته ۱۲۴مورد عیب به شرح زیر شناسایی گردید:
۶۳مورد عیب در جوش های الکتریک
۲۸مورد عیب در جوش های ترمیت
۳۳مورد عیب در ریل که این موضوع در شکل ۱ به تصویر کشیده شده است.
مربوطه یا به بیان دیگر سهم هر یک از موارد مذکور در شکل۲ بیان گردیده است که:
50.8 % از معایب در جوش های الکتریک
22.6% از معایب در جوش های ترمیت
26.6% از معایب در ریل شناسایی گردیده است.
همانطور که در شکل ۳ نیز اشاره گردیده است سهم هر یک از عیوب به شرح زیر می باشد:
2 مورد عیب شکستگی
12 مورد عيب آخال
28مورد عیب عدم شناوری مذاب
32 مورد عيب ورقه ای شدن
50 مورد عیب ترک
که
1.6% معایب از نوع شکستگی 9.6% معایب از نوع آخال
نوع
22.6% معایب از نوع عدم شناوری مذاب
25.8% معایب از نوع ورقه ای شدن
40.3% معایب از نوع ترک
گزارش گردیده اند که در شکل شماره ۴ عنوان گردیده است .
پس از بررسی نوع و محل عيوب شناسایی گردیده، وضعیت پراکندگی عیوب در خط و همچنین درصد فراوانی هر یک به ترتیب در شکل شماره ۵ (نمودار پراکندگی عیوب بر حسب کیلومتر) و شكل شماره ۶ (نمودار توزیع درصد فراوانی عیوب بر حسب کیلومتر) مورد تحلیل آماری قرار می گیرد و همانطور که مشاهده می گردد محدوده کیلومترهای ۱۳۵۹-۱۳۵۸ و۱۳۵۲-۱۳۵۱و ۱۳۶۰-
