Результат интеллектуальной деятельности: Незамерзающая контактная жидкость для ультразвуковой дефектоскопии металлических конструкций

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано при ультразвуковой дефектоскопии металлических конструкций и сооружений в широком температурном диапазоне. В частности, изобретение относится к незамерзающей контактной жидкости (НКЖ), предназначенной для акустического контакта при ультразвуковом неразрушающем контроле протяженных металлических конструкций, включая железнодорожные рельсы, съемными средствами дефектоскопии в условиях отрицательных температур.

Уровень техники

Ультразвуковая (УЗ) дефектоскопия может применяться для определения состояния рельс, стрелочных переводов, качества сварных швов, коррозионного состояния и других характеристик металлических конструкций. Помимо самих УЗ дефектоскопов важную роль в получении надежных и объективных результатов исследований играют контактные жидкости, наносимые на поверхность исследуемого объекта перед УЗ измерением, и которые необходимы в силу того, что существует рассогласование акустического импеданса в зазоре между ультразвуковым излучателем и объектом исследования. При отсутствии контактных жидкостей в месте контакта большая часть энергии отражается обратно в излучатель, и лишь малая доля проходит в исследуемый объект. Для правильного выбора контактной жидкости необходимо учитывать такие ее факторы, как температурный интервал эксплуатации, акустические свойства, вязкость (или плотность), коррозионные свойства, скорости испарения и удаления с поверхности, безопасность использования для работников, экологические характеристики и др. Вязкость и другие физические свойства контактной жидкости должны обеспечивать равномерность и однородность наносимого слоя, отсутствие в нем различных включений, которые являются препятствием для высокочастотных ультразвуковых волн и ведут к получению ложных результатов измерений. В случае исследования рельсовых путей или других путепроводов подобные ошибки могут приводить к серьезным экономическим потерям, связанным с ложным вызовом и работой ремонтных бригад. Кроме того, при дефектоскопии железнодорожных рельс крайне важными характеристиками НКЖ являются коэффициент трения качения с проскальзыванием и смазывающие свойства (нагрузочная способность), влияющими на длину тормозного пути, что напрямую связано с вопросами обеспечения безопасности железнодорожного движения. Таким образом, актуальным является разработка состава НКЖ с комплексом свойств, обеспечивающих возможность ее безопасного применения в системе РЖД при любых отрицательных температурах окружающей среды, обладающей температурой замерзания вплоть до минус 90 град, при сохранении достоверности получаемых данных неразрушающего ультразвукового контроля. Потребность столь низкой температуры замерзания обосновывается необходимостью хранения НКЖ в условиях крайне низких температур, которые в некоторых регионах могут достигать минус 65 градусов и менее. В этой связи не требуются специальные помещения для хранения, и не требуется время и дополнительные энергоресурсы для разморозки жидкости. Кроме того, важным является разработка состава НКЖ, содержащего функциональные компоненты при малом содержании воды, для обеспечения удобства транспортировки НКЖ, состав которой может быть скорректирован непосредственно на месте применения исходя из существующих на момент проведения работ погодных условий путем разбавления водой. Это повышает экономическую эффективность использования концентрированных составов НКЖ, однако накладывает дополнительные условия на полную смешиваемость всех компонентов НКЖ с водой для получения рабочих составов для всех интервалов отрицательных температур.

В некоторых странах с развитой железнодорожной сетью в качестве контактной жидкости успешно применяют воду, которая является универсальной и безопасной, однако совершенно неприменима в условиях отрицательных температур. В этой связи используют водно-спиртовые смеси с различным содержанием этилового спирта, позволяющие снизить температуру замерзания контактных жидкостей (Спирт этиловый ректифицированный технический ГОСТ 18300-87; Спирт этиловый технический ГОСТ 17299-78; Спирт этиловый синтетический денатурированный ТУ 38402-62-117-98; Денатурированная спиртосодержащая продукция (денатурат)). Однако, этиловый спирт относится к классу легковоспламеняющихся жидкостей, поэтому НКЖ на основе этилового спирта требуют особых условий хранения. Кроме того, необходимость выполнения Федерального закона от 22.11.1995 N 171-ФЗ накладывает существенные ограничения на операции с этиловым спиртом. Поскольку этиловый спирт является известным компонентом алкогольных напитков, существуют высокие риски нецелевого использования спиртосодержащей продукции, что в случае фальсификации или замены этилового спирта метиловым вызовет тяжелые последствия (в т.ч. и смертельные) для здоровья работников, контактирующих с данными жидкостями. Данные обстоятельства делают использование этилового (и тем более метилового) спирта в составе НКЖ невозможным.

Из уровня техники известны различные составы контактных жидкостей на основе изопропилового спирта.

Например, известна контактная жидкость для ультразвуковой дефектоскопии (патент RU 2694721), содержащая 35-55 масс. % изопропилового спирта, 20-35 масс. % ацетата аммония, технологические добавки не более 2,0 масс. % и воду остальное. При этом технологические добавки содержат: ингибитор коррозии 0,5-1,0 масс. %; для цветности пигмент 0,002-0,006 масс. %; для запаха отдушку 0,02-0,2 масс. %; поверхностно-активное вещество 0,1-0,35 масс. %, в качестве которого используют, преимущественно, синтанол, неонол или другие известные ПАВ. Жидкость обеспечивает надежный акустический контакт при низких до минус 65-70°С диапазонах рабочих температур.

Недостатком известного решения является, во-первых, наличие ацетата аммония, благодаря которому, данная контактная жидкость будет обладать электрической проводимостью, что в случае использовании ее на железных дорогах является неприемлемым, так как будет нарушать работу систем сигнализации. Во-вторых, наличие соли будет оставлять слой нелетучего остатка на поверхности рельс и ухудшать сцепление колес подвижного состава с рельсами. В-третьих, наличие соли в составе контактной жидкости будет приводить к увеличению коррозии стали.

Известно также применение многоатомных спиртов в составе контактных жидкостей.

Например, из патента RU 2739714 известен состав, включающий 5-80 масс. % многоатомного спирта (глицерина или пропиленгликоля); 1-10 масс. % этилового эфира моноэтиленгликоля или диэтиленгликоля; 0,01-1 масс. % реологического модификатора; 0,05-10 масс. % соли щелочного металла, 0,1-1 масс. % ингибитора коррозии и 8,0-93,84 масс. % воды. Спирты образуют с водой растворы с низкими температурами кристаллизации, при этом они нетоксичны. Для снижения вязкости при отрицательных температурах в заявленной контактной среде используют этиловый эфир моно- или диэтиленгликоля в сочетании с солью щелочного металла.

Известна также контактная жидкость (патент RU 2652380), содержащая хлорид металла или смесь хлоридов металлов с низкой температурой замерзания в водном растворе, жидкое стекло, полиакриламид, антикоррозионные добавки и воду, при этом она дополнительно содержит формиат металла или смесь формиатов металлов, имеющих низкую температуру замерзания в водном растворе, пропиленгликоль и глицерин. Данная контактная жидкость для ультразвуковой дефектоскопии характеризуется пониженным содержанием хлоридов и наличием в составе композиции формиатов металлов, пропиленгликоля и глицерина, температурой замерзания не выше -67°С, позволяет проводить ультразвуковую дефектоскопию с помощью дефектоскопов (на механизированной «МАТРИСЕ») на скорости до 72 км/ч и обеспечивают надежный акустический контакт с контролируемым объектом и отсутствие «ложных данных».

Однако наличие в составе контактных жидкостей добавок хлоридов металлов, а также глицерина может оказывать разрушающее воздействие на алюминиевые детали средств дефектоскопии. Кроме того, использование хлоридов металлов при низких температурах приводит к их кристаллизации из водных растворов, что в свою очередь ведет к образованию пленок солей в смеси с маслами и смазками, которые способствуют увеличению тормозного пути, а также увеличивают коррозионное воздействие на все металлические детали железнодорожных путей. Наличие полимерных добавок делает жидкости трудноудаляемыми с поверхностей рельсов.

Наиболее близким к предлагаемому решению является состав контактной жидкости, описанный в патенте RU 2685457, содержащий 44-93,4% изопропилового спирта; 5-30% этиленгликоля или пропиленгликоля; 1-20% воды; додецилсульфат натрия и отдушку. Наличие изопропилового спирта обеспечивает низкую температуру замерзания (до минус 60°С). Добавление этиленгликоля (пропиленгликоля) позволяет улучшить контакт с поверхностью рельса.

Однако данное решение также не обеспечивает полное удаление остатков компонентов с поверхности рельсов, что может оказывать существенное влияние на трибологические характеристики, проявляющиеся в увеличении тормозного пути подвижного состава, и, в конечном итоге, на безопасность дорожного движения. Коммерческие продукты, содержащие этиленгликоль и антикоррозионные добавки, при достаточно высокой вязкости и быстроте смачивания поверхностей, требуют механического удаления специальными средствами.

Технической проблемой, на решение которой направлено изобретение, является разработка состава контактной жидкости для ультразвуковой дефектоскопии, устраняющего недостатки перечисленных выше аналогов и прототипа, использование которой не влияет на длину тормозного пути, то есть сохраняются трибологические параметры системы колесо-рельс при обеспечении акустического контакта между средством дефектоскопии и обрабатываемой поверхностью в широком температурном диапазоне отрицательных температур без использования органических и неорганических солей.

Раскрытие изобретения

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое решение, является обеспечение акустического контакта дефектоскопа с поверхностью рельса и сварных швов в широком диапазоне температур (до минус 90°С) при безопасности функционирования подвижного состава, используемого оборудования, работников, осуществляющих дефектоскопию верхнего строения железнодорожных путей: за счет

- сохранения трибологических параметров системы колесо-рельс, не влияющих на увеличение длины тормозного пути, что повышает безопасность железнодорожного движения;

- отсутствия неорганических и органических солей, снижающих электрическую проводимость НКЖ, что в случае использовании ее на железных дорогах не будет нарушать работу систем сигнализации,

- отсутствия образования слоя нелетучего остатка на поверхности рельса, ухудшающего сцепление колес подвижного состава с рельсами,

- снижения коррозионного воздействия на детали дефектоскопа,

- низкой токсичности и степени воздействия на человека, относящейся к 3 или 4 классу опасности, определяемой в соответствии с ГОСТ 12.1.007-76. 1977.

Состав НКЖ обладает достаточно низкой температурой кристаллизации и обеспечивает хорошую смачиваемость контактной поверхности, в том числе загрязненной, что необходимо для получения надежного акустического контакта с контролируемым объектом, характеризуется низкой коррозионной активностью.

Предлагаемое изобретение обеспечивает быстрое и полное удаление рабочих жидкостей с поверхности рельса, что позволяет сохранить скоростные характеристики системы колесо-рельс. Кроме того, отсутствие в составе НКЖ метилового и этилового спиртов увеличивает безопасность использования контактной жидкости и упрощает применение в условиях современного законодательства РФ об обороте спиртосодержащей продукции.

НКЖ не образует токсичных соединений в воздушной среде, сточных водах и в присутствии других веществ или факторов, а также при высоких температурах (в условиях пожара), возможности химического взаимодействия с кислородом воздуха при обычных условиях.

Контактная жидкость характеризуется высокой стабильностью и возможностью длительного хранения без потери рабочих характеристик.

Все компоненты предлагаемой контактной жидкости работают в совокупности, обладают хорошей совместимостью и растворимостью в воде.

Технический результат достигается за счет использования контактной жидкости для ультразвуковой дефектоскопии, включающей спирт изопропиловый, воду дистиллированную, ацетон, деканаль, родамин Б при следующем соотношении компонентов, масс. %:

В составе НКЖ предпочтительно использование спирта изопропилового с параметрами согласно ГОСТ 9805-84 (марки Абсолютированный).

Изопропиловый спирт обеспечивает низкую температуру замерзания смеси, является заменителем этилового и метилового спиртов. Ацетон, обладая высоким давлением насыщенных паров (хорошей летучестью) и хорошей способностью растворять жиры, обеспечивает увеличение скорости испарения смеси (эвакуации НКЖ с поверхности рельсов), а также дополнительно эффект очищения поверхности рельсов от масел и следов нефтепродуктов. Деканаль обеспечивает маскирование неприятного запаха изопропилового спирта, запах в концентрате НКЖ не ассоциируется с пищевыми продуктами. Родамин Б обеспечивает насыщенный цвет концентрата НКЖ, при сильном разбавлении цвет НКЖ в значительной мере сохраняется. Данная контактная жидкость имеет в составе малое количество нелетучих компонентов (деканаль и родамин Б), что положительно сказывается на фрикционных свойствах НКЖ - длина тормозного пути обработанных рельсов не увеличивается по сравнению с сухими рельсами. Таким образом, использование добавок - деканаля и родамина Б, и их количественное содержание в составе контактной жидкости также обусловлено их совместимостью с ацетоном и спиртом изопропиловым и отсутствием влияния на увеличение длины тормозного пути.

Отсутствие в составе НКЖ неорганических и органических солей обеспечивает низкую электропроводность контактной жидкости - негативного влияния на рельсовые цепи не обнаруживается, сила электрического тока через изолированный рельсовый стык, обработанный НКЖ, не превышает нормативов.

Для надежного функционирования рельсовых дефектоскопов и обеспечения надежного акустического контакта между дефектоскопом и поверхностью рельса в условиях отрицательной температуры атмосферного воздуха, НКЖ обладает достаточно низкой температурой кристаллизации. Температура воздуха в зимние месяцы в некоторых регионах России может опускаться до минус 50°С и ниже, в этой связи разработанная НКЖ характеризуется температурой начала кристаллизации ниже минус 90°С.

Особенностью функционирования дефектоскопов для неразрушающего контроля рельсов является прямой контакт НКЖ с материалами рельса (сталь 70) и металлических (сталь 10, латунь - Л63, алюминиевый сплав - АМг5). В связи с этим, важным является коррозионное воздействие НКЖ на металлические детали. Поскольку нормальными для функционирования рельсов являются условия экспонирования в открытой атмосфере и наличия осадков, стоит ожидать, что при коррозионном воздействии НКЖ на рельсы близком к воздействию атмосферной влаги, ухудшения функционирования рельсов не последует. Кроме того, воздействие НКЖ на латунь, алюминиевые сплавы и пластики, также не превышает соответствующее воздействие воды на данные материалы.

Разработанная НКЖ также характеризуется отсутствием коррозионного воздействия на пластиковые материалы деталей дефектоскопа. Контакт НКЖ с деталями из пластиковых материалов не приводит к их деформации и разрушению.

Для корректной работы дефектоскопа НКЖ обладает приемлемой вязкостью при отрицательных температурах воздуха, что обеспечивает ее равномерное распределение по поверхности рельс для проведения дефектоскопии в широком температурном диапазоне.

Для беспрепятственного функционирования элементов рельсовых цепей при разработке состава НКЖ учтена ее электрическая проводимость. Поскольку данные устройства нормально функционируют в условиях атмосферных осадков, электропроводность НКЖ ограничена средним значением электропроводности пресной воды.

В силу необходимости обеспечения безопасности движения подвижного состава по рельсам после проведения работ по дефектоскопии неразрушающими методами при использовании НКЖ учтены фрикционные свойства системы колесо-рельс. Определены значимые параметры, характеризующие влияние НКЖ на фрикционные свойства, а именно: 1) коэффициент сцепления при тяге, 2) коэффициент сцепления при торможении, 3) смазочные свойства НКЖ, 4) параметр, связанный с трением качения с проскальзыванием моделируемый на двухроликовой машине трения. При разработке состава НКЖ и диапазона допустимых значений данных параметров были использованы параметры для воды и водно-спиртовой смеси.

Для возможности использования НКЖ во всем интервале отрицательных температур вплоть до минус 90°С предусмотрена возможность адаптации свойств НКЖ к любой температуре. Наиболее удобным способом достижения данного требования является разбавление НКЖ водой с обеспечением совместимости НКЖ с водой в пределах, достаточных для возможности использования смеси НКЖ с водой для рельсовой дефектоскопии.

НКЖ обеспечивает необходимое для дефектоскопии смачивание дорожки катания рельса (сталь марки 70), диапазоны значений смачиваемости определены по отношению к воде в условиях проведения испытаний при 20°С, и по отношению к 72% водно-спиртовой смеси в условиях проведения испытаний при минус 6°С и при минус 30°С.

Для корректной работы дефектоскопа и одновременно для безопасного функционирования железной дороги НКЖ характеризуется определенной скоростью испарения (или другого способа эвакуации) НКЖ с дорожки катания рельса (сталь марки 70). Диапазоны значений данного параметра соответствуют 72% водно-спиртовой смеси при условиях минус 6°С и минус 30°С.

В отличие от известных аналогов предлагаемая контактная жидкость для ультразвуковой дефектоскопии рельсов характеризуется низкой температурой замерзания (ниже минус 90°С), низкой удельной электропроводностью (не более 50 мкСм/м), высокой скоростью испарения (не менее 4 мг/мин/см²), низкой вязкостью (не более 15 мм²/с при минус 30°С) и улучшенными эксплуатационными характеристиками при экстренном торможении поезда в условиях пониженных температур, а также отсутствием в составе солей и компонентов, вызывающих коррозию металлов, сплавов и пластиков, хорошей растворимостью в воде, высокой стабильностью и возможностью длительного хранения без потери рабочих характеристик. Увеличение содержания ацетона (более 10,0 масс. %) не оказывает существенного влияния на характеристики НКЖ, однако негативно сказывается на коррозионном воздействии НКЖ на пластиковые детали дефектоскопа. Уменьшение содержания изопропилового спирта (менее 80,0 масс. %) приводит к существенному увеличению температуры замерзания (при содержании изопропилового спирта менее 60 масс. % температура замерзания ниже минус 50°С, при содержании изопропилового спирта 60-70 масс. % температура замерзания находится в диапазоне от минус 50°С до минус 60°С, при содержании изопропилового спирта 80 масс. % температура замерзания находится в диапазоне до минус 90°С). Увеличение содержания альдегида С10 и родамина Б приводит к увеличению электропроводности и доли нелетучего остатка, что может оказать негативный эффект на длину тормозного пути и работу стрелочных переводов.

Значения перечисленных выше параметров НКЖ представлены в Таблице 2.

Осуществление изобретения

Незамерзающая контактная жидкость содержит в своем составе спирт изопропиловый (80 масс. %), ацетон (9,9 масс. %), отдушку - деканаль (0,1 масс. %) и краситель - родамин Б (0,0001 масс. %), воду дистиллированную - остальное до 100 масс. %.

Возможно применение других отдушек и водорастворимых красителей. При выборе красителя необходимо учитывать возможное изменение электропроводности, обычное содержание красителя составляет 0,0001-0,001 масс. %. Могут быть использованы водорастворимые красители производства (ECORD Красители, Россия), такие как «Краситель Зеленый К01Ф», «Краситель Бирюзовый 002», «Краситель Бирюзовый 002» и другие, по желанию заказчика и рекомендации производителя красителей.

При использовании ароматизаторов необходимо использовать ароматизаторы в виде индивидуальных веществ или их смесей, не содержащих пропиленгликоль (этиленгликоль) в качестве носителя, например, ароматизаторы производства Арома Органике - «Лимонен», «Можжевельник», «Апельсин» и другие.

Изопропиловый спирт является основным компонентом, определяющим низкую температуру кристаллизации смеси, ацетон является функциональной добавкой, улучшающей растворяющие свойства для органических загрязнителей (масла, нефтепродукты), присутствующих на рельсах, а также увеличивающей скорость испарения, за счет относительно высокого давления паров.

Для изготовления контактной жидкости осуществляют смешивание компонентов состава в указанном порядке и соотношении. При этом смешивание проводят в помещении с принудительной вентиляцией, либо на открытом воздухе. Полученную прозрачную жидкость, обладающую требуемым значением вязкости, фасуют в полипропиленовые емкости. Непосредственно перед проведением дефектоскопии полученную жидкость (НКЖ) разводят дистиллированной водой в соответствии с таблицей разведения (см. табл. 1) в пропорциях, требуемых для нужного значения температуры окружающей среды. Жидкость не требует специального удаления с поверхности после дефектоскопии.

При разработке состава НКЖ с комплексом заявленных свойств значимым критерием являлась температура кристаллизации. На основании проведенных исследований двойных и тройных систем было выявлено, что для любых сочетаний компонентов (без учета красителя и ароматизатора) при содержании воды более 20 масс. % температура начала кристаллизации превышает минус 60°С.

В таблице 2 приведены составы, отобранные для проведения последующих исследований и испытаний, по итогам которых был сформирован конечный состав НКЖ.

Экспериментально показано, что при содержании воды более 20 масс. % требования по температуре начала кристаллизации не будут выполняться. Исключение составляют бинарные составы с ацетоном, которые замерзают при минус 60, только при содержании воды более 30%. Однако, при проведении исследований было выявлено, что составы, содержащие более 20% ацетона, оказывают негативное влияние на пластик (поликарбонат), входящий в состав деталей дефектоскопов. При этом добавление ацетона продемонстрировало повышение скорости испарения НКЖ за счет своего высокого парциального давления насыщенных паров.

Некоторые результаты по изучению температуры замерзания различных составов приведены в 4.

Уменьшение содержания спирта или ацетона за счет увеличения содержания воды приводит к повышению температуры кристаллизации. Увеличение содержания ацетона за счет уменьшения количества изопропанола вызывает ускоренную деградацию пластика (поликарбоната). Уменьшение содержания ацетона с пропорциональным увеличением содержания изопропанола уменьшает скорость испарения НКЖ при отрицательных температурах (минус 6 и минус 30°С).

Заключительным этапом при разработке состава НКЖ являлось исследование влияние вводимых в состав красящей и ароматизирующей добавок на конечные свойства НКЖ.

По причине того, что водорастворимые красители (можно использовать только такие, т.к. НКЖ для использования при температурах выше -50°С молено разбавлять водой), как правило, являются веществами нелетучими - необходимо минимизировать их содержание в составе НКЖ для снижения количества нелетучего остатка и отсутствие влияния на другие показатели. Родамин Б при крайне малом содержании обеспечивает интенсивное окрашивание смеси при отсутствии влияния на основные показатели НКЖ. Определено оптимальное содержание Родамина Б - 0,0001 масс. %. Снижение содержание вызывает уменьшение интенсивности окраски НКЖ, особенно при разбавлении, увеличение - повышение электропроводности и количества нелетучего остатка.

В качестве ароматизатора был выбран альдегид С10 (деканаль) - 0,1 масс. %, обладающий способностью надежно маскировать запах изопропанола и ацетона с одной стороны. С другой стороны, имеющий не слишком привлекательный аромат, хорошо растворимый в воде и не снижающий основных показателей НКЖ. Снижение содержания С10 в смеси до 0,05-0,08 масс. % не обеспечит маскирования запахов ацетона и изопропанола, а увеличение свыше 0,2 масс. % приведет к появлению неприятного резкого тяжелого запаха и избыточным экономическим затратам. При этом использование добавок - деканаля и родамина Б, и их количественное содержание в составе контактной жидкости также обусловлено их совместимостью с ацетоном и спиртом изопропиловым и отсутствием влияния на увеличение длины тормозного пути.

Согласно предлагаемому изобретению, были изготовлены контактные жидкости для ультразвуковой дефектоскопии. При этом в качестве компонентов составов использовали спирт изопропиловый по ГОСТ 9805-84, воду дистиллированную по ГОСТ 6709-72, ацетон «ОСЧ» (ХИММЕД, ТУ 2633-012-29483781-2009), деканаль (n-деканаль, регистрационный номер CAS 112-31-2, производство Alfa Aesar), родамин Б «ЧДА» (ООО ПО «ВЕКТОР», Россия).

Состав 1 (разработанная НКЖ) - состав, содержащий изопропиловый спирт, ацетон, деканаль и родамин Б (см. табл.5), обеспечивает необходимое качество акустического контакта, не оказывает влияния на электрические цепи, не вызывает снижение коэффициента трения (по сравнению с водно-спиртовой смесью), обеспечивает высокую скорость испарения с поверхности рельс при отрицательных температурах, а также смешивается с водой в любых соотношениях.

Состав 2 - состав на основе изопропилового спирта, без содержания ацетона (см. табл. 5), демонстрирует несколько повышенную температуру замерзания, снижение электрического сопротивления и относительного коэффициента трения. В тоже время, Состав 2 обеспечивает такую же скорость испарения и смешивается с водой во всех соотношениях.

Состав 3 - повторяет Состав 2 за исключением использования другого красителя (метилвиолет) и ароматизатора (пищевой ароматизатор 321.1.59 «Черная смородина»). Для данного состава наблюдается дополнительное повышение температуры замерзания, снижение сопротивления и коэффициента трения. Существенным недостатком данного состава является расслоение при сильном разбавлении водой - при разбавлении до 30% и менее содержания Состава 3 происходит образование устойчивой эмульсии плохо растворимого в воде эфирного масла, входящего в состав ароматизатора, что существенно ограничивает применимость указанного варианта НКЖ.

Состав 4 - имеет в составе 3 масс. % додецилсульфата натрия и от 5% этиленгликоля (пропиленгликоля), первое из которых - твердое вещество, а второе - высококипящая жидкость. При использовании данного состава значительная часть этих компонентов смеси остается на поверхности рельсов и снижает коэффициент трения в системе колесо рельс.

Для приготовления состава НКЖ к изопропиловому спирту приливали рассчитанное количество ацетона, затем добавляли расчетное количество водного раствора родамина Б, после чего в смесь добавляли необходимое количество деканаля, после этого добавляли воду, учитывая воду, добавленную ранее в виде раствора деканаля.

Температура кристаллизации определялась методами термического анализа по ГОСТ Р 57931-2017 или по ГОСТ 18995.5-73.

Значение параметра качества акустического контакта определялось в соответствии с ГОСТ 18576-96.

Значение длины тормозного пути определялось как длина пути от начала экстренного торможения до полной остановки испытательного вагона на обработанном НКЖ участке пути экспериментального кольца АО «ВНИИЖТ» (г. Щербинка). Испытания по определению тормозного пути проводились для различных начальных скоростей от 80 до 120 км/ч.

При испытаниях выявлено оптимальное содержание воды, составляющее 10%, при увеличении содержания воды повышается температура кристаллизации.

В результате проведенных испытаний целевой состав НКЖ показал приемлемое качество акустического контакта, величина тормозного пути подвижного состава не превысила нормы и не увеличилась относительно эталонной жидкости, являющейся смесью этанола (72 масс. %) и воды (28 масс. %). Кроме того, показатели электропроводности и коррозионного воздействия на металлы и пластики не превысило допустимых нормативов.

Таким образом, разработанный состав НКЖ полностью удовлетворяет требованиям, предъявляемым к жидкостям для неразрушающей ультразвуковой дефектоскопии, характеризуется температурой замерзания не выше минус 90°С, отсутствием коррозионного воздействия на материалы дефектоскопа и верхнего строения ЖД путей (металлы и пластики), а также является безопасным при соблюдении условий хранения и целевом использовании и не требует специальной утилизации для обеспечения охраны окружающей среды.