Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые

5.2. При выполнении контроля должны соблюдаться требования «Санитарных норм и правил при работе с оборудованием, создающим ультразвук, передаваемый контактным путем на руки работающих» № 2282-80, утвержденных Минздравом СССР, и требования безопасности, изложенные в технической документации на применяемую аппаратуру, утвержденной в установленном порядке.

5.3. Уровни шума, создаваемого на рабочем месте дефектоскописта, не должны превышать допустимых по ГОСТ 12.1.003-83.

5.4. При организации работ по контролю должны соблюдаться требования пожарной безопасности по ГОСТ 12.1.004-85.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Справочное ПОЯСНЕНИЯ ТЕРМИНОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В СТАНДАРТЕ Термин

Определение

Дефект

Одна несплошность или группа сосредоточенных несплошностей, не предусмотренная конструкторско-технологической документацией и независимая по воздействию на объект от других несплошностей

Предельная чувствительность контроля эхо-методом

Чувствительность, характеризуемая минимальной эквивалентной площадью (в мм²) отражателя, который еще обнаруживается на заданной глубине в изделии при данной настройке аппаратуры

Условная чувствительность контроля эхо-методом

Чувствительность, характеризуемая размерами и глубиной залегания выявляемых искусственных отражателей, выполненных в образце из материала с определенными акустическими свойствами. При ультразвуковом контроле сварных соединений условную чувствительность определяют по стандартному образцу СО-1 или по стандартному образцу СО-2, или по стандартному образцу СО-2Р. Условную чувствительность по стандартному образцу СО-1 выражают наибольшей глубиной (в миллиметрах) расположения цилиндрического отражателя, фиксируемого индикаторами дефектоскопа. Условную чувствительность по стандартному образцу СО-2 (или СО-2Р) выражают разностью в децибелах между показанием аттенюатора при данной настройке дефектоскопа и показанием, соответствующим максимальному ослаблению, при котором цилиндрическое отверстие диаметром 6 мм на глубине 44 мм фиксируется индикаторами дефектоскопа

Акустическая ось

По ГОСТ 23829-85

Точка выхода

По ГОСТ 23829-85

Стрела преобразователя

По ГОСТ 23829-85

Угол ввода

Угол между нормалью к поверхности, на которой установлен преобразователь, и линией, соединяющей центр цилиндрического отражателя с точкой выхода при установке преобразователя в положение, при котором амплитуда эхо-сигнала от отражателя наибольшая

Мертвая зона

По ГОСТ 23829-85

Разрешающая способность по дальности (лучевая)

По ГОСТ 23829-85

Разрешающая способность фронтальная

По ГОСТ 23829-85

Стандартный образец предприятия

По ГОСТ 8.315-78

Стандартный образец отраслевой

По ГОСТ 8.315-78

Поверхность ввода

По ГОСТ 23829-85

Контактный способ

По ГОСТ 23829-85

Иммерсионный способ

По ГОСТ 23829-85

Погрешность глубиномера

Погрешность измерения известного расстояния до отражателя

где s₂ - центральный момент; Т - траектория сканирования, на которой определяют момент; x - координата вдоль траектории Т; U(x) - амплитуда сигнала в точке x$

x₀ - среднее значение координаты для зависимости U(x):

Для симметричных зависимостей U(x) точка x₀ совпадает с точкой, соответствующей максимуму амплитуда U(x)

Второй центральный нормированный момент s2н условного размера дефекта, расположенного на глубине H

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Обязательное МЕТОДИКА ПОСТРОЕНИЯ АТТЕСТАТ-ГРАФИКА К СТАНДАРТНОМУ ОБРАЗЦУ ИЗ ОРГАНИЧЕСКОГО ОТЕКЛА Аттестат-график устанавливает связь условной чувствительности ( ) в миллиметрах по исходному стандартному образцу СО-1 с условной чувствительностью ( ) в децибелах по стандартному образцу СО-2 (или СО-2Р по ГОСТ 18576-85) и номером отражателя диаметром 2 мм в аттестуемом образце СО-1 при частоте ультразвуковых колебаний (2,5 ± 0,2) МГц, температуре (20 ± 5) °С и углах призмы b = (40 ± 1)° или b = (50 ± 1)° для преобразователей конкретного типа.

На чертеже точками обозначен график для исходного образца СО-1.

Для построения соответствующего графика к конкретному аттестуемому образцу СО-1, не соответствующему требованиям п. 1.4.1 настоящего стандарта, при указанных выше условиях определяют в децибелах разности амплитуд от отражателей № 20 и 50 диаметром 2 мм в аттестуемом образце и амплитуды N₀ от отражателя диаметром 6 мм на глубине 44 мм в образце СО-2 (или СО-2Р):

где N₀ - показание аттенюатора, соответствующее ослаблению эхо-сигнала от отверстия диаметром 6 мм в образце СО-2 (или СО-2Р) до уровня, при котором оценивают условную чувствительность, дБ;

- показание аттенюатора, при котором амплитуда эхо-сигнала от исследуемого отверстия с номером i в аттестуемом образце достигает уровня, при котором оценивают условную чувствительность, дБ.

Вычисленные значения отмечают точками на поле графика и соединяют их прямой линией (пример построения см. на чертеже).

ПРИМЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ АТТЕСТАТ-ГРАФИКА

Контроль осуществляют дефектоскопом с преобразователем на частоту 2,5 МГц с углом призмы b = 40° и радиусом пьезоэлектрической пластины а = 6 мм, изготовленным в соответствии с техническими условиями, утвержденными в установленном порядке.

Дефектоскоп укомплектован образцом СО-1, заводской номер, с аттестат-графиком (см. чертеж).

1. Технической документацией на контроль задана условная чувствительность 40 мм.

Указанная чувствительность будет воспроизведена, если настроить дефектоскоп по отверстию № 45 в образце СО-1, заводской номер ________ .

2. Технической документацией на контроль задана условная чувствительность 13 дБ. Указанная чувствительность будет воспроизведена, если настроить дефектоскоп по отверстию № 35 в образце СО-1, заводской номер ________ .

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Справочное

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ В ПРИЗМЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ Время 2t_n в микросекундах распространения ультразвуковых колебаний в призме преобразователя равно

где t₁ - суммарное время между зондирующим импульсом и эхо-сигналом от вогнутой цилиндрической поверхности в стандартном образце СО-3 при установке преобразователя в положение, соответствующее максимальной амплитуде эхо-сигнала; 33,7 мкс - время распространения ультразвуковых колебаний в стандартном образце, рассчитанное для параметров: радиус образца - 55 мм, скорость распространения поперечной волны в материале образца - 3,26 мм/мкс.

ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Рекомендуемое

Образец СО-4 для измерения длины волны и частоты ультразвуковых колебаний преобразователей 1 - пазы; 2 - линейка; 3 - преобразователь; 4 - блок из стали марки 20 по ГОСТ 1050-74 или стали марки 3 по ГОСТ 14637-79; разность глубины пазов на концах образца (h); ширина образца (l).

Стандартный образец СО-4 применяют для измерения длины волны (частоты), возбуждаемой преобразователями с углами a ввода от 40 до 65° и частотой от 1,25 до 5,00 МГц.

Длину волны l (частоту f) определяют интерференционным методом по усредненному значению расстояний DL между четырьмя ближайшими к центру образца экстремумами амплитуды эхо-сигнала от параллельных пазов с плавно меняющейся глубиной

где g - угол между отражающими поверхностями пазов, равный (см. чертеж)

Частоту f определяют по формуле

f = c_t/l,

где c_t - скорость распространения поперечной волны в материале образца, м/с.

ПРИЛОЖЕНИЕ 5 Справочное

Зависимость N = f (e) для стали, алюминия и его сплавов, титана и его сплавов ПРИЛОЖЕНИЕ 6 МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛЬНОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ДЕФЕКТОСКОПА И ЭКВИВАЛЕНТНОЙ ПЛОЩАДИ ВЫЯВЛЕННОГО ДЕФЕКТА ПО ОБРАЗЦУ С ЦИЛИНДРИЧЕСКИМ ОТВЕРСТИЕМ Предельную чувствительность (S_n) в квадратных миллиметрах дефектоскопа с наклонным преобразователем (или эквивалентную площадь S_э выявленного дефекта) определяют по стандартному образцу предприятия с цилиндрическим отверстием или по стандартному образцу СО-2А или СО-2 в соответствии с выражением

где N₀ - показание аттенюатора, соответствующее ослаблению эхо-сигнала от бокового цилиндрического отверстия в стандартном образце предприятия или в стандартном образце СО-2А, или СО-2 до уровня, при котором оценивают предельную чувствительность, дБ;

N_x - показание аттенюатора, при котором оценивают предельную чувствительность дефектоскопа S_n или при котором амплитуда эхо-сигнала от исследуемого дефекта достигает уровня, при котором оценивают предельную чувствительность, дБ;

DN - разность между коэффициентами прозрачности границы призмы преобразователя - металл контролируемого соединения и коэффициентом прозрачности границы призмы преобразователя - металл стандартного образца предприятия или стандартного образца СО-2А (или СО-2), дБ (DN £ 0).

При эталонировании чувствительности по стандартному образцу предприятия, имеющему форму и чистоту поверхности такую же, как и контролируемое соединение, DN = 0;

b₀ - радиус цилиндрического отверстия, мм;

- скорость поперечной волны в материале образца и контролируемого соединения, м/с;

f - частота ультразвука, МГц;

r₁ - средний путь ультразвука в призме преобразователя, мм;

- скорость продольной волны в материале призмы, м/с;

a и b - угол ввода ультразвукового луча в металл и угол призмы преобразователя соответственно, град;

H - глубина, для которой оценивается предельная чувствительность или на которой расположен выявляемый дефект, мм;

Н₀ - глубина расположения цилиндрического отверстия в образце, мм;

d_t - коэффициент затухания поперечной волны в металле контролируемого соединения и образца, мм^-1.

Для упрощения определения предельной чувствительности и эквивалентной площади рекомендуется рассчитать и построить диаграмму (SKH-диаграмму), связывающую предельную чувствительность S_n (эквивалентную площадь S_э), условный коэффициент К выявляемости дефекта и глубину Н, для которой оценивается (настраивается) предельная чувствительность или на которой расположен выявленный дефект.

Сходимость расчетных и экспериментальных значении S_n при a = (50 ± 5)° не хуже 20 %.

Пример построения SKH-диаграммы и определения предельной чувствительности S_n и эквивалентной площади S_э

ПРИМЕРЫ

Контроль швов стыковых сварных соединений листов толщиной 50 мм из малоуглеродистой стали выполняют при помощи наклонного преобразователя с известными параметрами: b, r₁, . Частота ультразвуковых колебаний, возбуждаемых преобразователем, лежит в пределах 26,5 МГц ± 10 %. Коэффициент затухания d_t = 0,001 мм^-1.

При измерении по стандартному образцу СО-2 установлено, что a = 50°. SKH-диаграмма, рассчитанная для изложенных условии и b = 3 мм, H₀ = 44 мм по формуле, приведенной выше, показана на чертеже.

Пример 1.

Измерением установлено, что f = 2,5 МГц. Эталонирование осуществляется по стандартному образцу предприятия с цилиндрическим отверстием диаметром 6 мм, расположенным на глубине H₀ = 44 мм; форма и чистота поверхности образца соответствует форме и чистоте поверхности контролируемого соединения.

Показание аттенюатора, соответствующее максимальному ослаблению, при котором еще звуковым индикатором регистрируется эхо-сигнал от цилиндрического отверстия в образце, составляет N₀ = 38 дБ.

Требуется определить предельную чувствительность при данной настройке дефектоскопа (N_x = N₀ =38 дБ) и поиске дефектов на глубине H = 30 мм.

Искомое значение предельной чувствительности на SKH-диаграмме соответствует точке пересечения ординаты H = 30 мм с линией K = N_x - N₀ = 0 и составляет S_n » 5 мм².

Требуется настроить дефектоскоп на предельную чувствительность S_n = 7 мм² для глубины расположения искомых дефектов H = 65 мм, N₀ = 38 дБ.

Заданным значениям S_n и H по SKH-диаграмме соответствует K = N_x - N₀ = - 9 дБ.

Тогда N_x = K + N₀ = - 9 + 38 = 29 дБ.

Пример 2.

Измерением установлено, что f = 2,2 МГц. Настройка осуществляется по стандартному образцу СО-2 (H₀ = 44 мм). Путем сопоставления амплитуд эхо-сигналов от одинаковых цилиндрических отверстий в листах контролируемого соединения и в стандартном образце СО-2 установлено, что DN = - 6 дБ.

Показание аттенюатора, соответствующее максимальному ослаблению, при котором еще звуковым индикатором фиксируется эхо-сигнал от цилиндрического отверстия в СО-2, составляет N₀ = 43 дБ.

Требуется определить эквивалентную площадь выявленного дефекта. В соответствии с измерениями глубина расположения дефекта H = 50 мм, а показание аттенюатора, при котором еще фиксируется эхо-сигнал от дефекта, N_x = 37 дБ.

Искомое значение эквивалентной площади S_э, выявленного дефекта на SKH-диаграмме соответствует точке пересечения ординаты H = 50 мм с линией К = N_x - (N₀ + DN) = 37 - (43 - 6) = 0 дБ и составляет S_э » 14 мм².

ПРИЛОЖЕНИЕ 7 Рекомендуемое

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАКСИМАЛЬНОГО ШАГА СКАНИРОВАНИЯ Шаг сканирования при поперечно-продольном перемещении преобразователя с параметрами n £ 15 мм и af = 15 мм МГц определяется по номограмме, приведенной на чертеже (m - способ прозвучивания).

1 - a₀ = 65°, d = 20 мм и a₀ = 50°, d = 30 мм; 2 - a₀ = 50°, d = 40 мм; 3 - a₀ = 65°, d = 30 мм; 4 - a₀ = 50°, d = 50 мм; 5 - a₀ = 50°, d = 60 мм.

Примеры:

1. Заданы S_nn/S_n0 = 6 дБ, m = 0, a = 50°. По номограмме = 3 мм.

2. Заданы a = 50°, d = 40 мм, m = 1, = 4 мм. По номограмме S_nn/S_n0 » 2 дБ.

Шаг сканирования при продольно-поперечном перемещении преобразователя определяют по формуле

или

где i - 1, 2, 3 и т. д. - порядковый номер шага;

L_i - расстояние от точки выхода до сканируемого сечения, нормального к контактной поверхности контролируемого объекта.