Новости - Наука

Тепло поможет обнаружить невидимые разрушения железнодорожных опор

Ученые Томского политехнического университета вместе со специалистами предприятия НТЦ «Техника» предложили методику неразрушающего контроля железнодорожных опор на основе тепловизионного метода. С его помощью можно эффективно, а самое главное, быстро «увидеть» коррозию стальной арматуры, спрятанной за бетонной оболочкой опоры. Разработчики уже провели исследования на 14 реальных железобетонных опорах в Томской области. Результаты исследований опубликованы в журнале Applied Sciences (IF 1,679). 

Фото: wikipedia.org

«Все железные дороги в России сегодня электрифицированы, вдоль железнодорожного полотна установлено огромное количество опор для проводов и вспомогательного оборудования. Как и у любого объекта, у них есть свой срок службы — 50 лет. По мере истечения срока эксплуатации, опоры приходят в негодность с очевидными негативными последствиями. Единовременно заменить все опоры в стране — нереально. Поэтому сначала нужно определить те, что требует замены в первую очередь. Традиционно для этого предлагают использовать малопроизводительный ультразвуковой метод контроля. Чтобы проверить одну опору таким способом, может уйти день. Мы же предлагаем методику тепловизионного контроля.

Здесь сам процесс контроля занимает всего несколько минут, а вместе со всем подготовительным работами на контроль одной опоры уходит около одного часа»,

— говорит профессор ТПУ, заведующий научно-производственной лабораторией «Тепловой контроль» Владимир Вавилов.

Для проверки опоры вокруг нее размещается индуктор — антенна, нагревающая стальную арматуру внутри опоры. Достаточно нагреть арматуру на несколько градусов выше температуры окружающей среды. Нагретая арматурой опора излучает тепло, которое фиксируют инфракрасные камеры, установленные на расстоянии нескольких метров от опоры. С камер передается на компьютер термограмма — цветное изображение в инфракрасных лучах, показывающее температурное распределение на контролируемой поверхности.

«Достаточно провести контроль нижней части опоры протяженностью около одного метра. Дело в том, что коррозия металла наиболее вероятна в месте контакта с землей. В местах, уже разрушенных коррозией, арматура тоньше, она иначе нагревается, что и отражается на термограммах. Вплоть до того, что тепловой след вообще пропадает при появлении воздушных промежутков и продуктов коррозии», — поясняет ученый.

Фото: Термограмма опоры без дефекта (a) и поврежденной (b). 

Для обработки данных специалисты университета также разработали оригинальный алгоритм, хорошо зарекомендовавший себя и в других исследованиях в области тепловизионного контроля.

«Экспериментальная часть этого исследования была проведена на Транссибирской железной дороге с использованием экспериментальной установки для осуществления индукционной инфракрасной термографии.

Мы проверили 14 рабочих опор. Данные, полученные с инфракрасных камер, подтверждали ультразвуковыми и виброакустическими испытаниями. В результате проведенных исследований две опоры были заменены», — говорит Владимир Вавилов.

Добавим, эта научная работа была поддержана грантом Российского научного фонда № 17-19-01047. 

Справка:

ТПУ — участник Проекта 5-100, ключевым результатом которого должно стать появление в России к 2020-му году современных университетов-лидеров с эффективной структурой управления и международной академической репутацией, способных задавать тенденции развития мирового высшего образования.

Адрес страницы: http://news.tpu.ru/news/2018/02/02/28322/