Как сделать соп для узк
Настроечные образцы для ультразвуковой дефектоскопии
Определение термина «настроечный образец» (НО) содержится в ГОСТ Р ИСО 5577-2009 и ГОСТ Р 55724-2013. Под ним подразумевается образец, который изготовлен из того же материала, что и объект контроля (либо схожего с ним по акустическим свойствам), и предназначен для настройки амплитудной и/или временной шкалы ультразвукового дефектоскопа или толщиномера. Ёмкое и точное определение также содержится в знаменитой монографии «Ультразвуковая дефектоскопия в энергомашиностроении», написанной легендарным экспертом в области УЗК – Евгением Фёдоровичем Кретовым. Под образцом там понимается средство для ультразвукового контроля, выполненное в виде твёрдого тела и предназначенное для хранения и воспроизведения геометрических размеров, скорости звука, затухания и иных значений физических величин, по которым, в свою очередь, производится проверка и настройка параметров работы дефектоскопа и пьезоэлектрических преобразователей.
Настроечные образцы представляют собой бруски (пластины/фрагменты труб/гибов/сварных соединений/длинномерный прокат) прямоугольной или иной формы с подповерхностными и/или выходящими на поверхность искусственными отражателями различных размеров, которые специально заложены на разной глубине. Впрочем, п. 6.6 переводного ГОСТ Р ИСО 16810-2016 допускает применение «специальных образцов» не с искусственными, а с «идентифицированными естественными отражателями» (то есть прошедшими метрологическую аттестацию). Как бы то ни было, НО – это один из важнейших атрибутов для УЗ-дефектоскопии, без которого корректная настройка аппаратуры и обеспечение надёжности результатов контроля попросту невозможны. Именно поэтому без СОПов и СО не обходится ни один участок УЗК, будь то полевая испытательная лаборатория или ОТК на заводе.
От качества изготовления образцов, в конечном счёте, зависит точность измерения площади и глубины залегания несплошностей, а значит, и результаты отбраковки объектов контроля. Поэтому многие изделия, о которых говорится в этом тексте, подлежат метрологическому обслуживанию (аттестации) и внесению в Госреестр СИ. Срок действия свидетельства об утверждении типа СИ (равно как и сертификата о калибровке) обычно составляет 3 года. Подробнее о метрологии мы поговорим чуть ниже.
Плоскодонные отражатели в настроечных образцах для УЗД обычно выполняются посредством микрофрезерования на фрезерных и координатно-расточных станках, при котором металл снимают слоями всего по 5–10 мкм. Геометрические характеристики сегментных отражателей, например, регламентированы методикой СТО 00220256-005-2005 (об этом также чуть позже). Вне зависимости от разновидности и способа получения искусственных отражателей, ключевое к ним требование – воспроизводимость характеристик (прежде всего, амплитуды) эхо-сигналов. Ещё одна важная оговорка – по поводу шероховатости, которая также должна быть идентичной шероховатости поверхности у объекта контроля. Чаще всего значение не превышает Rz40.
Поставляются НО с паспортом, сертификатом о калибровке (предоставляется по запросу) и футляром (кейсом). Базовые требования к СО содержатся в ГОСТ 8.315-2019.
Разберёмся в терминологии
В уже упомянутой нами книге Е.Ф. Кретова, равно как и в томе №3 справочника «Неразрушающий контроль» под редакцией В.В. Клюева, употребляются термины «стандартные образцы» (СО) и «стандартные образцы предприятий» (СОП). Разница между ними в том, что первые – государственные. Их производство регламентировано стандартами, в которых указаны требования к материалам и геометрии. СО (или ГСО) – более универсальны, а потому их используют на объектах различных категорий.
СОП – это уже «продукт» ведомственных нормативно-технических документов и руководящей документации, действующей на отдельных предприятиях. Стандартные образцы предприятий используют для того, чтобы настраивать аппаратуру на контроль конкретного вида изделий, на которых применение СО недопустимо (например, из-за большой кривизны поверхности) либо с технологической точки зрения не очень удобно.
Так вот: термины «стандартные образцы» и «стандартные образцы предприятий» были прописаны в ныне утратившем силу ГОСТ 14782-86 (в качестве определений в приложении №1 даны ссылки на ГОСТ 8.315). Поэтому долгое время в обиходе профессионального сообщества употреблялись термины «СО» и «СОП» как официально утверждённые. Однако затем были приняты упомянутые выше ГОСТ Р ИСО 5577-2009 и ГОСТ Р 55724-2013. В них (п. 2.7.3 в первом и п. 3.1.11 во втором) уже употребляется термин «настроечный образец». Он, по идее, пришёл на смену «стандартным образцам» и «стандартным образцам предприятия», правда, в повседневной речи дефектоскопистов УЗК последние по-прежнему употребляются чаще (наряду с распространённым сокращением – «СОПы»). В некоторых источниках также можно встретить термин «испытательные образцы» (например, в ГОСТ 24507-80).
Отдельно надо сказать о так называемых мерах. Мера – это образец, при помощи которого настраивают аппаратуру для проведения контроля на опасном производственном объекте, подведомственном Ростехнадзору. Мера должна соответствовать обязательным метрологическим требованиям, предъявляемым к СИ с целью обеспечения единства измерений, и иметь свидетельство о поверке. Если же объект контроля не подпадает под сферу государственного регулирования, то образцы подлежат лишь добровольной калибровке. В п. 3.1.9 также говорится о том, что мера (калибровочный образец) – это образец из определённого материала с заданной чистотой обработки поверхности и режимом термообработки, «предназначенный для калибровки (поверки) и определения параметров» прибора для УЗК.
Наконец, ещё одна «форма исполнения» настроечных образцов – меры моделей дефектов. Под моделью дефекта понимается нарушение сплошности основного металла или сварного соединения, отличающееся неправильной геометрической формой и способное «заменить» реальный дефект при настройке аппаратуры, отработке методик контроля, подготовке персонала и пр. Пример – КМД 2-0. Это комплект из двух брусков с боковыми цилиндрическими отверстиями, при помощи которых у дефектоскопов проверяют чувствительность и погрешность определения координат отражателей.
Для чего предназначены настроечные образцы
1) проверять работоспособность дефектоскопа и ПЭП;
2) производить корректную настройку прибора;
3) обеспечивать достоверность и воспроизводимость результатов контроля;
4) соблюдать требования руководящей документации, обезопасить себя от неприятных последствий по итогам дубль-контроля, независимой инспекции и аудита.
Как это работает
Интересная особенность при работе со стандартными образцами, если предстоит контролировать трубопровод, заполненный продуктом. В таком случае следует настраиваться по СОПу, который наполовину погружён в минеральное масло (когда-то и вовсе требовалась нефть). Если же такой возможности нет, то чувствительность настраивают с учётом поправочных коэффициентов, которые должны быть указаны в технологической инструкции на контроль.
Иногда качество изготовления образцов оставляет желать лучшего. Из-за этого даже на двух, казалось бы, одинаковых зарубках, расположенных по разные стороны, «набегает» разница между сигналами в несколько дБ. Если нет уверенности в том, что настроечный образец выполнен по всем требованиям, то для настройки прибора лучше использовать только какую-то одну зарубку, а не обе.
Говоря о работе с настроечными образцами для УЗ-дефектоскопии, нельзя не вспомнить о пальпировании. «Пальпировать» применительно к СОПам для УЗК – значит аккуратно постукивать пальцем (можно предварительно смочить его в контактной жидкости) по поверхности в области местоположения зарубки. Делают это для того, чтобы наверняка убедиться, что на экране дефектоскопа мы видим сигнал именно от данного отражателя. Если дефектоскопист трогает именно ту зарубку, которую и нужно было найти, то амплитуда обязательно изменится. Это будет заметно на развёртке. Пальпирование – простой и надёжный способ. Главное – следить, чтобы полость БЦО не оставалась заполненной контактной смазкой.
Виды настроечных и калибровочных образцов
Помимо классических стандартных образцов в виде труб и пластин, можно вспомнить также более экзотичные НО – в виде анкерных болтов, шпилек, валов и пр.
И конечно, не будем забывать про настроечные образцы для ультразвуковой толщинометрии. Их также доступно большое множество, от классических «ступенек» до комплектов типа КУСОТ-180. Подробнее о них мы поговорим в отдельном обзоре. А пока – рассмотрим подробнее самые распространённые марки стандартных образцов именно для дефектоскопии.
Тем не менее, СО-1 по-прежнему применяются, особенно в учебных центрах и в лабораториях, где есть ученики дефектоскопистов. При помощи СО-1 демонстрируют разницу в скорости распространения продольных и поперечных волн.
СО-2, СО-2А и СО-2Р
СО-2А отличается от СО-2 тем, что производится из материалов, чьи акустические свойства не совпадают с акустическими свойствами низколегированных и малоуглеродистых сталей. А именно – если, например, значения скоростей распространения продольных волн отличаются более, чем на 5%. Как пример – нержавеющая или аустенитная сталь, алюминий и пр. СО-2А производится из того же сплава, что и сам объект. Сколько именно должно быть отражателей и на каком расстоянии друг от друга (по центрам) они должны находиться – прописывается в нормативно-технической документации на конкретный объект контроля. СО-2А (забегая вперёд – как и СО-3А) упоминается, например, в п. 2.2.1 методики РД 24.201.07-90.
В ГОСТ 18576-96 по контролю рельсов также упоминается СО-2Р. Функционал такой же, как и у СО-2. Отличие же от него состоит в том, что у СО-2Р не один, а два опорных отражателя (диаметром по 6 мм) и не два цилиндрических отверстия диаметром по 2 мм, а четыре – диаметрами 3, 6, 8 и 12 мм.
СО-2Р был создан Анатолием Константиновичем Гурвичем. Задумка состояла в том, чтобы снабдить дефектоскопистов, которые выполняют контроль рельсов, уложенных в путь, одним стандартным образцом, позволяющим производить проверку и настройку всех необходимых в работе параметров УЗ-дефектоскопа и преобразователя. В первую очередь – стрелу ПЭП и точку выхода луча. Большое количество отражателей обусловлено тем, что специалистам при контроле путей и стрелочных переводов приходится иметь дело с самыми разными углами ввода. Отсюда – потребность в 4-х отверстиях для определения мёртвой зоны.
СО-2Р был выпущен ограниченным тиражом и не пошёл в серийное производство – вместо него было решено сделать ставку на СО-3Р. В настоящее время СО-2Р применяется узким кругов специалистов в научно-исследовательских, учебных целях, а также для индивидуального решения сложных технических задач. Например, для проверки стрелы у притёртых преобразователей после механической обработки призмы.
СО-3, СО-3А, СО-3Р
Как и СО-2, образец СО-3 также относится к категории мер. Как указано в приложении А к стандарту ГОСТ Р 55724-2013, СО-3 рекомендовано использовать для того, чтобы проверять точку выхода луча и стрелу наклонного ПЭП (в мм) – по расстоянию между точкой выхода луча до торца ПЭП в направлении прозвучивания. Кроме того, при помощи данного калибровочного образца можно проверять предельную чувствительность дефектоскопа – по опорному сигналу от закругления (радиус которого, к слову, равен 55 мм). Ещё один вариант применения – настройка глубиномера (при работе как с наклонным, так и с прямым преобразователем). Наконец, СО-3 задействуют в случае, когда нужно проверить время распространения УЗ-колебаний в призме (чтобы правильно рассчитать задержку).
В СО-3 нет искусственных отражателей. Главная его особенность – полуцилиндрическая («горбатая») поверхность. Ещё есть метрическая шкала с делениями от 0 до 20 мм (в обе стороны) и центральными рисками.
V1 (К1)
От перечисленных выше настроечных образцов этот отличается тем, что выполнен по международным стандартам ISO 2400-1972 и EN 12223, но упоминается также в российских ГОСТ Р 55724-2013 и РД 34.17.302-97 (ОП 501 ЦД-97). Изделие внешне напоминает СО-3Р, но отличается углом цилиндрической поверхности (не 55, а 100 мм), наличием выступа с пропилом и большим отверстием, в которое запрессован цилиндр из оргстекла диаметром 50 мм. Кроме этого, V1 изготавливается со сквозным цилиндрическим отверстием диаметром 1,5 мм, по которому проверяют предельную чувствительность.
V2 (К2)
Как и в случае с V1, настроечный образец V2 прописан в ГОСТ Р 55724-2013 и одобрен в РД 34.17.302-97 (ОП 501 ЦД-97), но изначально он изготавливается по зарубежным нормативам – ISO 2400:2012, ISO 7963:2006 и др.
Метрологическое обеспечение стандартных образцов для ультразвуковой дефектоскопии
В п. 8.5.7.7 РД-25.160.10-КТН-016-15 и в п. 10.3.1.17 СТО Газпром 2-2.4-083-2006 написано ясно: СОП должны регулярно проходить метрологическую аттестацию и иметь свидетельство о поверке с паспортом.
Однако: на форуме «Дефектоскопист.ру» есть письмо из ФГУП «ВНИИОФИ» №9-5/6210 от 16.10.2013 года, в котором указано, что СО-1, СО-2 и СО-3 – НЕ подлежат утверждению типа СИ и поверке. Их можно применять исключительно для настройки ультразвукового дефектоскопа (если это предусмотрено методикой), но не для поверки и метрологического обслуживания. При этом – требование о наличии паспорта к каждому стандартному образцу по-прежнему актуально.
Другое дело – комплект КОУ-2, состоящий из стандартных образцов СО-1, СО-2, СО-3, СО-4 и предназначенный для базового эхо-импульсного метода при работе с совмещёнными ПЭП, которые имеют плоскую «подошву», рабочую частоту 1,25 МГц и ширину до 20 мм. КОУ-2 выпускался кишинёвским АО «Интроскоп» (Молдова). Комплект был внесён в Госреестр СИ РФ, однако срок свидетельства истёк ещё 27 июня 2016 года. Тем не менее, те образцы, которые были изготовлены до этой даты, по-прежнему признаются в качестве СИ и останутся таковыми вплоть до их полного изнашивания. То есть очень долго, если за ними ухаживать (об этом – чуть ниже).
Зато по состоянию на апрель 2020 года в Госреестре СИ РФ под №65329-16 доступен набор КМУ-55724, свидетельство об утверждении которого действует до 6 октября 2021 года. Правда, в отличие от КОУ-2, КМУ-55724 состоит всего из двух мер – СО-2 и СО-3. Тем не менее, в продаже до сих пор можно встретить так называемые комплекты КОУ-2М, которые, по сути, идентичны КОУ-2, но выпускаются уже другими предприятиями и предназначены не для поверки, а для калибровки, проверки работоспособности и настройки аппаратуры для УЗ-контроля. В Госреестре СИ РФ также зарегистрированы комплекты ККО-3 (состоит из СО-2, СО-3 и СО-3Р) и ККО-2 (V1 и V2).
Кроме КОУ-2 и КМУ-55724, для поверки ультразвуковых дефектоскопов в метрологических центрах применяют комплекты МД2, МД4, МЭТ-300, КМТ-176, КСО-2 (для контроля изделий из алюминиевых сплавов) и др.
Наконец, отдельно стоит упомянуть комплекты мер моделей дефектов КММД, внесённые в Госреестр СИ РФ. Изготавливаются в виде элементов трубопроводов (диаметром 10–1420 мм) либо листовых заготовок толщиной 2–60 мм из материала, аналогичного исследуемому объекту, включая сталь разных марок (3, 20, 15Х1МФ1 и другие), а также титан, латунь, алюминий и др. КММД заявлены как «комплекты образцов чувствительности». Используются как для метрологического обслуживания аппаратуры для акустического контроля, так и для настройки, проверки работоспособности системы дефектоскоп-ПЭП при ручном УЗК. В каждом образце закладываются искусственные отражатели, имитирующие корневые дефекты и соответствующие разным уровням чувствительности – поисковому, браковочному, пороговому и т.д. Шаг между отражателями подбирается исходя из ТЗ заказчика и положений НТД – комплекты КММД разработаны с учётом действующих национальных стандартов, документов «Газпрома», Росатома и пр.
Нечто аналогичное КММД есть и в железнодорожном хозяйстве: поверку аппаратуры для РУЗК и АУЗК осей колёсных пар железнодорожного подвижного состава осуществляют с использованием комплекта мер дефектов КОИД-САУЗК-ОС-1. Его применение прописано в инструкции МУ 07.87-2010. КОИД-САУЗК-ОС-1 есть и в Госреестре СИ РФ, и в реестре ОАО «РЖД». В стандартных образцах из этого комплекта имеются плоскодонные отражатели и цилиндрические отверстия на разных глубинах залегания. Набор содержит до 13 образцов, которые по геометрии и материалу соответствуют чистовой и получистовой осям, шейке, а также средней, подступичной и предподступичной части.
Как ухаживать за СОПами
Где купить настроечные образцы
Вместо заключения
Этот текст не претендует на то, чтобы полностью исчерпать вопрос о стандартных образцах в ультразвуковой дефектоскопии. Для этого едва ли хватило бы докторской диссертации. Можно было ещё поговорить о контрольных образцах (упоминаются в книге В.Г. Щербинского «Технология ультразвукового контроля сварных соединений», 2005 год), которые используются в атомной энергетике для проверки фокусного расстояния прямых раздельно-совмещённых ПЭП, углового отклонения прямых и наклонных ПЭП и пр. Что касается НО по иностранным нормативам, то здесь тоже ещё о многом можно рассказать – например, про калибровочный образец по ISO 19675:2016 для настройки и проверки дефектоскопов, работающих с фазированными решётками (упоминается и в нашем ГОСТ Р 50.05.13-2019, раздел 6.3.5). Свои отраслевые стандартные образцы есть в ж/д отрасли (в их числе – комплекты ОСО, ранее выпускавшиеся фирмой «Радиоавионика»).