ГОСТ 31244-2004

ГОСТ 31244–2004 Контроль неруйнівний. Оцінка фізико-механічних характеристик матеріалу елементів технічних систем акустичним методом. Загальні вимоги

ГОСТ 31244–2004
Група Т59

МІЖДЕРЖАВНИЙ СТАНДАРТ

Контроль неруйнівний

ОЦІНКА ФІЗИКО-МЕХАНІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРІАЛУ ЕЛЕМЕНТІВ ТЕХНІЧНИХ СИСТЕМ АКУСТИЧНИМ МЕТОДОМ

Загальні вимоги

Non-destructive testing. Визначення матеріальних фізичних і механічних властивостей для технічної системи елементів відповідно до акустичного методу. General requirements

МКС 77.040.10
ОКСТУ 0009

Дата введення* 2010-04-01

_______________
* Єдина для всіх зазначених у передмові держав.

Передмова

Цілі, основні засади та основний порядок проведення робіт з міждержавної стандартизації встановлено ГОСТ 1.0-92 «Міждержавна система стандартизації. Основні положення» та ГОСТ 1.2-97* «Міждержавна система стандартизації. Стандарти міждержавні, правила та рекомендації щодо міждержавної стандартизації. Порядок розробки, прийняття, застосування, оновлення та скасування"
______________
* На території Російської Федерації діє ГОСТ 1.2-2009. - Примітка виробника бази даних.

Відомості про стандарт

1 РОЗРОБЛЕНО Відкритим акціонерним товариством «Науково-дослідний центр контролю та діагностики технічних систем» на основі власного автентичного перекладу стандарту, зазначеного у пункті 4

2 ВНЕСЕН Федеральним агентством з технічного регулювання та метрології

3 ПРИЙНЯТЬ Міждержавною радою зі стандартизації, метрології та сертифікації (протокол N 25-2004 від 26 травня 2004 р.)

За ухвалення проголосували:

4 Наказом Федерального агентства з технічного регулювання та метрології від 15 грудня 2009 р. N 1000-ст міждержавний стандарт ГОСТ 31244–2004 введено в дію як національний стандарт Російської Федерації з 1 квітня 2010 р.

5 ВВЕДЕНО ВПЕРШЕ


Інформація про введення (припинення дії) цього стандарту публікується в покажчику «Національні стандарти».

Інформація про зміни до цього стандарту публікується в покажчику «Національні стандарти», а текст змін – в інформаційних покажчиках «Національні стандарти». У разі перегляду або скасування цього стандарту відповідну інформацію буде опубліковано в інформаційному покажчику «Національні стандарти»

1 Область застосування

Цей стандарт поширюється на активні імпульсні акустичні методи, що використовуються для оцінки фізико-механічних характеристик матеріалу елементів технічних систем.

Стандарт поширюється переважно на металеві матеріали.

Стандарт може бути використаний для оцінки тих фізико-механічних характеристик, для яких під час попередніх досліджень встановлено наявність регресійних зв'язків із акустичними параметрами.

Стандарт встановлює загальні вимоги до систем акустичного контролю та порядок застосування акустичних методів у завданнях визначення фізико-механічних характеристик матеріалу елементів технічних систем.

Стандарт регламентує порядок оцінки фізико-механічних характеристик матеріалу елементів технічних систем, заснований на використанні отриманих під час навчальних експериментів залежностей акустичних параметрів від фізико-механічних характеристик, що визначаються.

Примітка — Під навчальними експериментами розуміють комплекс експериментальних досліджень, під час яких встановлюють коефіцієнти регресійних зв'язків акустичних параметрів із фізико-механічними характеристиками матеріалу контрольованих елементів технічної системи.


Цей стандарт поширюється на вироби (машини) та їх складові, що є об'єктами робочого технічного діагностування.

2 Нормативні посилання

У цьому стандарті використано посилання на такі міждержавні стандарти:

ГОСТ 8.315-97 Державна система забезпечення єдності вимірів. Стандартні зразки складу та властивостей речовин та матеріалів. Основні положення

ГОСТ 12.1.001-89 Система стандартів безпеки праці. Ультразвук. Загальні вимоги безпеки

ГОСТ 12.1.004-91 Система стандартів безпеки праці. Пожежна безпека. Загальні вимоги

ГОСТ 12.2.003-91 Система стандартів безпеки праці. Устаткування виробниче. Загальні вимоги безпеки

ГОСТ 12.3.002-75 Система стандартів безпеки праці. Процеси виробничі. Загальні вимоги безпеки

ГОСТ 1497-84 Метали. Методи випробувань на розтягування

ГОСТ 20911-89 Технічна діагностика. терміни та визначення

ГОСТ 23829-85 Контроль неруйнівний акустичний. терміни та визначення

ГОСТ 26266-90 Контроль неруйнівний. Перетворювачі ультразвукові. Загальні технічні вимоги

Примітка — При користуванні цим стандартом доцільно перевірити дію стандартів та класифікаторів на території держави за відповідним покажчиком стандартів і класифікаторів, складеним станом на 1 січня поточного року, та за відповідними інформаційними покажчиками, опублікованими в поточному. Якщо посилальний документ замінено (змінено), то при користуванні цим стандартом слід керуватися замінним (зміненим) стандартом. Якщо посилальний документ скасовано без заміни, то положення, в якому дано посилання на нього, застосовується в частині, яка не стосується цього посилання.

3 Скорочення

У цьому стандарті застосовують такі скорочення:

САК - система акустичного контролю;

ОК - об'єкт контролю;

СК - засоби контролю;

АТ - апаратне забезпечення;

ПЗ - програмне забезпечення;

МО – методичне забезпечення;

ЕАП – електроакустичний перетворювач.

4 Загальні положення

4.1 Акустичні методи контролю ґрунтуються на чутливості параметрів пружних хвиль, що розповсюджуються в матеріалі елемента технічної системи, до структурно-механічного стану матеріалу.

4.2 Як акустичні параметри використовуються швидкості звуку, коефіцієнти згасання і пов'язані з ними параметри пружних хвиль різних типів.

4.3. Необхідність оцінки фізико-механічних характеристик матеріалу елементів технічних систем акустичними методами та її періодичність встановлюють залежно від вимог технічної документації.

4.4 Процедуру оцінки фізико-механічних характеристик матеріалу елемента технічної системи проводять у такому порядку:

- Вибір акустичних параметрів, чутливих до зміни фізико-механічних характеристик матеріалу контрольованих елементів технічної системи;

- Встановлення регресійних зв'язків акустичних параметрів матеріалу з його фізико-механічними характеристиками в ході навчальних експериментів;

- Оцінка фізико-механічних характеристик матеріалу контрольованого елемента технічної системи.

5 Вимоги до об'єкта контролю

5.1 Обстежувані елементи технічних систем у зонах контролю не повинні містити макродефектів, виявлених методами контролю, що не руйнує.

5.2 Стан поверхні в зонах контролю повинен забезпечити необхідну чутливість та стабільність чутливості інформативних акустичних параметрів, що встановлюються під час навчальних експериментів.

5.3 При обстеженні ОК з криволінійними поверхнями кращими для контролю є поверхні опуклого типу.

5.4 Допустимий діапазон товщин матеріалу в зонах контролю визначають виходячи із значень коефіцієнта загасання використовуваного типу хвиль і встановлюють на підставі довідкових даних або в ході навчальних експериментів.

5.5 Мінімальний радіус кривизни та ступінь непаралельності поверхонь елемента конструкції в зоні контролю визначають залежно від значення максимально допустимої похибки вимірювання акустичного параметра, що використовується.

6 Вимоги до систем акустичного контролю

6.1 САК представляє відповідно до ГОСТ 20911 сукупність ОК, СК, нормативно-технологічної документації та людини-оператора.

6.2 СК формують на базі АТ, ПЗ (при необхідності) та МО.

6.3 В якості АТ СК можуть бути використані установки, зібрані з серійної апаратури та оригінальних блоків, що повіряються в установленому порядку відповідно до схем, наведених у рекомендаціях [1], [2], [3] залежно від типу використовуваних пружних хвиль, та що забезпечують:

- Отримання акустичних параметрів, що безпосередньо використовуються для оцінки фізико-механічних характеристик матеріалу ОК;

— отримання акустичної інформації, яка використовується як вихідна для її подальшої обробки засобами ПЗ.

6.4 Вимоги до допустимої похибки вимірювальної апаратури АТ СК та процедура її оцінки

6.4.1 На підставі відомостей про зміну акустичного параметра у межах зміни контрольованої фізико-механічної характеристики , наявних або отриманих в результаті проведення першої серії навчальних експериментів, вибирають метод та засоби вимірювання, що забезпечують найвищу чутливість до , Т. е. що приводять при їх використанні до отримання максимального значення величини

, (1)

де , — максимальне та мінімальне значення акустичного параметра;

, — максимальне та мінімальне значення фізико-механічної характеристики, що визначається.

6.4.2 Мінімальне значення абсолютної похибки вимірювання акустичного параметра визначають за формулою

, (2)

де - Абсолютна похибка вимірювання фізико-механічної характеристики.

6.4.3 Значення допустимої похибки вимірювальної апаратури АТ СК має задовольняти умову

, (3)

де - Метрологічний запас.

6.5 Обов'язковими компонентами АТ СК є ЕАП та стандартні зразки.

6.6 Вимоги до ЕАП

6.6.1 Як ЕАП у САК допускається використовувати будь-які перетворювачі. Як правило, використовують п'єзоперетворювачі.

6.6.2 Конструктивно п'єзоперетворювачі повинні відповідати загальним ергономічним вимогам ГОСТ 26266 .

6.6.3 Форму робочої поверхні п'єзоперетворювача та її розміри вибирають виходячи з геометричних особливостей ОК.

6.6.4 Спосіб введення ультразвуку в контрольований матеріал (контактний, щілинний, безконтактний, імерсійний) визначають, виходячи з особливостей геометрії ОК та вимог, що висуваються до технології контролю.

6.6.5 При контактному способі введення ультразвуку в якості контактного мастила рекомендується використовувати рідину, що добре змочує контактні поверхні, не викликає корозію ОК.

6.7 Вимоги до стандартних зразків

6.7.1 Для підготовки АТ СК до вимірювань застосовують стандартні зразки, що відповідають вимогам ГОСТ 8.315 та службовці як для налаштування апаратури, так і для проведення комплексу навчальних експериментів.

6.7.2 Стандартні зразки виготовляють із матеріалу передбачуваного ОК у вихідному стані відповідно до вимог ГОСТ 8.315. Якість поверхні стандартних зразків має бути ідентично поверхні О. К. Ідентичність повинна перевірятися інструментальним методом, що оцінює шорсткість і хвилястість (з кроком 5-10 довжин хвиль ультразвукової хвилі) поверхні.

Примітки

1 Слід враховувати, що шорсткість надає від 10 до 20%, а хвилястість - від 80 до 90% впливу на стабільність чутливості інформативних акустичних параметрів.

2 Дозволяється використовувати як стандартні зразки вирізки з досліджуваних елементів ОК.

6.7.3 Вимірювання на стандартних зразках проводять за умов, що збігаються з умовами вимірювань на ОК.

Примітка — Дозволяється за наявності відповідних кореляційних залежностей проводити вимірювання у нормальних кліматичних умовах:

6.8 Програмне забезпечення засобів контролю

6.8.1 У програмних засобах мають бути передбачені підпрограми, що підтримують режим самодіагностики системи.

Примітка: Самодіагностика системи обов'язково включає акустичний тракт.

6.8.2 Повинна бути передбачена можливість оперативного поповнення банку даних системи шляхом внесення до нього інформації, отриманої під час навчальних експериментів та внаслідок чергового обстеження ОК.

6.8.3 Алгоритмічна частина програмного забезпечення повинна забезпечувати обчислення акустичних параметрів із похибкою, зазначеною в 6.4.

6.8.4 Програмні засоби повинні враховувати умови проведення акустичних вимірювань на ОК, зокрема температурний режим.

6.8.5 Первинна акустична інформація для кожної зони контролю повинна зберігатися на зовнішніх носіях, захищених від несанкціонованого доступу.

6.9 МО СК має містити документи, що встановлюють:

— призначення та сфера застосування СК;

— склад та основні характеристики засобів АТ та ПЗ, що включають норми похибки вимірювання акустичного параметра контролю;

- методи та засоби досягнення сумісності СК, у тому числі інформаційної, електричної, енергетичної, програмної, конструкторської, експлуатаційної;

- правила агрегатування засобів АТ та ПЗ та організації їх взаємодії.

6.10 Опис функціональних можливостей СК в експлуатаційних, конструкторських та програмних документах ОК та СК має містити характеристики АТ та ПЗ.

6.11 До проведення акустичних вимірювань з метою оцінки фізико-механічних характеристик ОК допускаються фахівці, які мають навички експлуатації ультразвукового дефектоскопічного обладнання та мають відповідні кваліфікаційні посвідчення.

7 Підготовка до контролю

7.1 Підготовка до контролю складається з наступних основних етапів:

— аналізу технічної документації на об'єкт та складання картки обстеження;

- Проведення комплексу навчальних експериментів;

- Підготовка об'єкта до акустичних вимірювань.

7.2 Порядок аналізу технічної документації та складання картки обстеження

7.2.1 На підставі технічної документації на об'єкт проводять аналіз:

- Матеріалів, з яких виготовлені елементи об'єкта (фізико-механічні характеристики, режими термічної обробки);

- видів з'єднань;

- Місць конструктивних переходів;

- видів напруженого стану елементів конструкцій;

- Умов експлуатації.

7.2.2 Під час аналізу відмов елементів конструкцій фіксують:

- Причини відмов;

- Місця відмов;

- Можливість зміни структури та фізико-механічних характеристик матеріалу в зоні відмови.

7.2.3 Виходячи з вимірюваної фізико-механічної характеристики, вибирають найбільш інформативний акустичний параметр.

7.2.4 На підставі аналізу, проведеного відповідно до 7.2.1-7.2.2, та з урахуванням вимог розділу 6 складають карту акустичного контролю об'єкта.

7.3 Порядок проведення навчальних експериментів

7.3.1 Виходячи з умов експлуатації об'єкта та характеру визначених фізико-механічних характеристик вибирають діапазон зміни зовнішніх впливів (температури, навантаження, деформації та ін.).

7.3.2 Складають план експерименту таким чином, щоб за кожним параметром зовнішніх впливів було реалізовано щонайменше п'ять станів матеріалу.

Приклад - При контролі пластичних деформацій активного деформування стандартних зразків реалізують п'ять значень залишкової деформації; в оцінці розмірів зерен шляхом відповідної термообробки формують структури з п'ятьма різними значеннями середніх розмірів зерен тощо.

Примітка — При виборі стану матеріалу слід враховувати, що найбільш вірогідний стан матеріалу ОК має знаходитися в середині вибірки.

7.3.3 З урахуванням структурних особливостей матеріалу ОК вибирають типи використовуваних перетворювачів та їх частоти.

7.3.3.1 Тип пружних хвиль, що використовуються, залежить від характеру розв'язуваної інженерної задачі.

7.3.3.2 Частоти використовуваних перетворювачів залежать від розмірів зерен матеріалу ОК і виду акустичного параметра:

— при використанні як акустичного параметра швидкості звуку та пов'язаних з нею параметрів рекомендується при виборі частоти перетворювача забезпечити наступне співвідношення між довжиною хвилі, що випромінюється. та середнім розміром зерен матеріалу :

;

- при використанні в якості акустичного параметра коефіцієнта загасання і пов'язаних з ним параметрів рекомендується забезпечити наступне співвідношення між довжиною хвилі, що випромінюється, і середнім характерним розміром зерен матеріалу ;

.

7.3.4 З особливостей геометрії та умов експлуатації ОК компонують установку визначення вибраних акустичних характеристик.

7.3.5 У кожному стані проводять необхідні акустичні вимірювання з реєстрацією обраних акустичних параметрів або повних масивів первинної акустичної інформації в залежності від використовуваного АТ СК.

Примітка — При використанні вихідних даних масивів первинної акустичної інформації в кожному стані матеріалу стандартних зразків масиви повинні бути оброблені засобами МО САК для отримання необхідних акустичних параметрів.

7.3.6 Встановлюють вид регресійного зв'язку обраного акустичного параметра з фізико-механічною характеристикою матеріалу ОК, що досліджується, і вносять отримані коефіцієнти зв'язку в банк даних САК.

7.4 Підготовка об'єкта до акустичних вимірів

7.4.1 Зони контролю мають бути пронумеровані.

7.4.2 Повинні бути дотримані вимоги розділу 5.

8 Проведення контролю

8.1 Вимірюють і вносять у карту акустичного контролю температуру ОК у зонах контролю, а також діючий тиск.

8.2 Проводять уточнення розрахункового алгоритму:

- На стандартному зразку проводять налаштування АТ СК;

— витягують із банку даних САК відповідні коефіцієнти регресійних зв'язків;

- Розраховують вимірювану фізико-механічну характеристику для стандартного зразка;

- Порівнюють отримане значення зі значенням, що зберігається в банку даних;

- Вносять відповідні поправки в розрахунковий алгоритм.

8.3 Відповідно до карти обстеження у вибраних зонах проводять комплекс акустичних вимірювань та записують їх результати.

8.4 Розраховують найбільш інформативний акустичний параметр.

8.5 Вимірювання по 8.3-8.4 повторюють 3-5 разів.

8.6 Оцінюють дисперсію найбільш інформативного акустичного параметра та порівнюють її з відповідним значенням, отриманим під час навчального експерименту на стандартних зразках.

8.7 При необхідності збільшують число повторних вимірювань доти, доки дисперсія найбільш інформативного акустичного параметра стане порівнянною з дисперсією, отриманої під час навчального експерименту.

8.8 За усередненим найбільш інформативним акустичним параметром визначають необхідну фізико-механічну характеристику матеріалу, використовуючи відповідну інформацію з банку даних.

9 Оформлення результатів контролю

9.1 Результати контролю фіксують у журналі, форму якого наведено у додатку А.

Додаткові відомості, що підлягають запису, порядок оформлення та зберігання журналу (або висновків) мають бути встановлені у технічній документації на контроль.

9.2 Результати обстеження повинні зберігатись до наступного контролю ОК.

10 Вимоги безпеки

10.1 При проведенні робіт з визначення фізико-механічних характеристик акустичним методом оператор повинен керуватися ГОСТ 12.1.001, ГОСТ 12.2.003, ГОСТ 12.3.002 та правилами технічної безпеки під час експлуатації електроустановок споживачів, затвердженими Держенергонаглядом.

10.2 Роботу слід проводити відповідно до вимог безпеки, що викладені в інструкції з експлуатації апаратури, що входить до складу СК.

10.3 У методиці проведення акустичних вимірювань для контролю конкретного елемента технічної системи мають бути зазначені вимоги, дотримання яких є обов'язковим при роботі з контролю об'єктів на даному підприємстві.

10.4 При організації робіт з контролю повинні дотримуватися вимог пожежної безпеки згідно з ГОСТ 12.1.004.

Додаток, А (рекомендований). Форма журналу визначення фізико-механічних характеристик матеріалу елементів технічних систем акустичним методом

Додаток А
(рекомендоване)

Бібліографія