ГОСТ 25.506-85 Розрахунки та випробування на міцність. Методи механічних випробувань металів. Визначення характеристик тріщиностійкості (в'язкості руйнування) при статичному навантаженні

ГОСТ 25.506-85

Група В09

МІ

ГОСТ Р 52731-2007 Контроль неруйнівний. Акустичний метод контролю механічної напруги. Загальні вимоги

ГОСТ Р 52731-2007

Група Т59

НАЦІОНАЛЬНИЙ СТАНДАРТ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ

Контроль неруйнівний

АКУСТИЧНИЙ МЕТОД КОНТРОЛЮ МЕХАНІЧНИХ НАПРУГ

Загальні вимоги

Non-destructive testing. Stress evaluation by ultrasound. General requirements

ГКС 77.040.10

Дата введення 2007-10-0

Передмова

Цілі та принципи стандартизації в Російській Федерації встановлені Федеральним законом від 27 грудня 2002 р. N 184-ФЗ «Про технічне регулювання», а правила застосування національних стандартів Російської Федерації - ГОСТ Р 1.0-2004 "Стандартизація в Російській Федерації. Основні положення"

Відомості про стандарт

1 РОЗРОБЛЕНО Нижегородською філією інституту машинознавства Академії наук Російської Федерації (НФ ІМАШ РАН) та Відкритим акціонерним товариством «Науково-дослідний центр контролю та діагностики технічних систем» (ВАТ «НДЦ КД»)

2 ВНЕСЕН Технічним комітетом зі стандартизації ТК 132 «Технічна діагностика»

3 ЗАТВЕРДЖЕНИЙ І ВВЕДЕНИЙ У ДІЮ Наказом Федерального агентства з технічного регулювання та метрології від 28 червня 2007 р. N 153-ст

4 ВВЕДЕНО ВПЕРШЕ


Інформація про зміни до цього стандарту публікується в покажчику «Національні стандарти», що щорічно видається, а текст змін і поправок — у щомісячно видаваних інформаційних покажчиках «Національні стандарти». У разі перегляду (заміни) або скасування цього стандарту відповідне повідомлення буде опубліковане у щомісячному інформаційному покажчику «Національні стандарти». Відповідна інформація, повідомлення та тексти розміщуються також в інформаційній системі загального користування - на офіційному сайті Федерального агентства з технічного регулювання та метрології в мережі Інтернет

Вступ

Об'єктивна оцінка працездатності та безпеки відповідального технічного об'єкта, що експлуатується, в більшості практично важливих випадків неможлива без оцінки напруженого стану, в якому знаходиться його матеріал.

Серед сучасних неруйнівних методів вимірювання механічних напруг акустичні методи відносяться до найбільш перспективних і все ширше застосовуваних у світовій практиці.

В основі акустичних методів визначення напруженого стану лежить упругоакустичний ефект - лінійна залежність швидкості пружних хвиль від напруг, надійне експериментальне визначення якої стало можливим з появою сучасної ультразвукової та радіоелектронної вимірювальної техніки.

Цей стандарт послужить методичною основою застосування методу акустичної тензометрії при вирішенні широкого класу інженерних завдань, що вимагають оперативної оцінки напруженого стану матеріалу у складі відповідальних технічних об'єктів.

1 Область застосування

Цей стандарт поширюється на акустичний ехо-метод визначення одно- та двовісних напруг, що діють у площині, перпендикулярній до напряму поширення хвиль для ізотропних та анізотропних матеріалів, напрями головних напруг у яких збігаються з осями симетрії (у тому числі листового прокату, де напруги діють вздовж) і впоперек прокату).

Стандарт не поширюється на визначення залишкових напруг, що виникають при незворотних змінах матеріалу внаслідок термообробки, пластичної деформації, накопичення втомних ушкоджень тощо.

Цей стандарт встановлює основні вимоги до порядку визначення механічних напруг, усереднених по товщині матеріалу та площі ультразвукового пучка, у матеріалі технічних об'єктів з використанням методу акустичної тензометрії як у лабораторних, так і в натурних умовах, при пуско-налагоджувальних роботах та в процесі експлуатації.

2 Нормативні посилання

У цьому стандарті використано нормативні посилання на такі стандарти:

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

Примітка — При користуванні цим стандартом доцільно перевірити дію стандартів посилань в інформаційній системі загального користування — на офіційному сайті Федерального агентства з технічного регулювання та метрології в мережі Інтернет або за щорічно видається інформаційному покажчику «Національні стандарти», опублікованому станом на 1 січня , та за відповідними інформаційними покажчиками, що щомісяця видаються, опублікованими в поточному році. Якщо стандарт посилається (змінений), то при користуванні цим стандартом слід керуватися замінним (зміненим) стандартом. Якщо стандарт зв'язку скасовано без заміни, то положення, в якому дано посилання на нього, застосовується в частині, що не зачіпає це посилання.

3 Позначення та скорочення

3.1 У цьому стандарті застосовані такі позначення:

, - Головні напруги в площині, МПа;

— затримка імпульсу пружної хвилі зсуву з вектором поляризації, паралельним напрузі , у навантаженому матеріалі, мкс;

— затримка імпульсу пружної хвилі зсуву з вектором поляризації, паралельним напрузі , у ненавантаженому матеріалі;

— затримка імпульсу пружної хвилі зсуву з вектором поляризації, паралельним напрузі , у навантаженому матеріалі, мкс;

— затримка імпульсу пружної хвилі зсуву з вектором поляризації, паралельним напрузі , у ненавантаженому матеріалі;

- Затримка імпульсу пружної поздовжньої хвилі в навантаженому матеріалі, мкс;

- Затримка імпульсу пружної поздовжньої хвилі в ненавантаженому матеріалі;

- Власна акустична анізотропія матеріалу, що обчислюється за формулою ;

, , - Коефіцієнти акустопружного зв'язку, 1/МПа:

- Відносна зміна затримки імпульсу зсувної хвилі, поляризованої вздовж напрямку дії одновісної напруги, при його зміні на 1 МПа;

- Відносна зміна затримки імпульсу зсувної хвилі, поляризованої поперек напрямку дії одновісної напруги, при його зміні на 1 МПа;

- Відносна зміна затримки імпульсу поздовжньої хвилі при зміні напруги на 1 МПа;

, - Коефіцієнти пружноакустичного зв'язку, що зв'язують напругу зі зміною акустичних параметрів для хвиль, поляризованих вздовж і поперек його дії (відповідно), і поздовжньої хвилі, МПа;

- Температура об'єкта контролю в ненавантаженому стані, ° С;

- Температура об'єкта контролю в навантаженому стані, ° С;

, - Термоакустичні коефіцієнти, 1/град:

- Відносна зміна затримки імпульсу зсувної хвилі при зміні температури на 1 °C,

- Відносна зміна затримки імпульсу поздовжньої хвилі при зміні температур

на 1 °C.

3.2 У цьому стандарті застосовані такі скорочення:

СР - напружений стан;

ОК - об'єкт контролю;

СІ - засіб вимірювань;

ЕАП – електроакустичний перетворювач.

4 Вимоги до безпеки робіт

4.1 До виконання вимірювань та обробки їх результатів допускають операторів, що володіють навичками експлуатації обладнання ультразвукового неруйнівного контролю, які вміють користуватися загальноросійськими та галузевими нормативними і технічними документами за акустичними методами контролю, що пройшли навчання роботі з застосовуваними СІ та атестованих на промисловість.

4.2 При проведенні робіт з визначення механічних напруг акустичним методом оператор повинен керуватися ГОСТ 12.1.001, ГОСТ 12.2.003, ГОСТ 12.3.002 та правилами технічної безпеки при експлуатації електроустановок споживачів*, затвердженими Держенергонаглядом.
_______________
* Діють «Міжгалузеві Правила з охорони праці (правила безпеки) при експлуатації електроустановок» (ПОТ Р М-016-2001, РД 153-34.0-03.150-00). - Примітка виробника бази даних.

4.3 Роботу слід проводити відповідно до вимог безпеки, викладених в інструкції з експлуатації апаратури, що входить до складу використовуваних засобів вимірювальної техніки.

4.4 У методиці проведення акустичних вимірювань на конкретному ОК повинні бути зазначені вимоги, дотримання яких є обов'язковим при роботі на даному підприємстві.

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

5 Вимоги до засобів вимірювань

5.1 В якості СІ можуть бути використані установки, зібрані із серійної апаратури, та спеціалізовані прилади для визначення напруги, сертифіковані та повіряні в установленому порядку.

5.2 СІ повинні містити комплект ЕАП, що забезпечують випромінювання та прийом зсувних та поздовжніх пружних хвиль.

5.3 Вимоги до допустимої похибки СІ

На підставі відомостей про значення коефіцієнта акустопружного зв'язку матеріалу ОК застосовують СІ, для яких допустима абсолютна похибка вимірювання затримки задовольняє умову

, (1)

де - метрологічний запас;

- максимальне значення абсолютної похибки вимірювання затримки , що обчислюється за формулою

, (2)

де - Абсолютна похибка визначення коефіцієнта акустопружного зв'язку ;

- допустима абсолютна похибка вимірювання напруги;

- Межа плинності матеріалу.

5.4 Вимоги до програмного забезпечення засобів вимірювальної техніки

5.4.1 Алгоритмічна частина програмного забезпечення повинна забезпечувати обчислення акустичних параметрів з похибкою відповідно до 5.2.

5.4.2 Програмне забезпечення має враховувати умови проведення акустичних вимірювань на ОК, зокрема температурний режим.

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

5.5 Вимоги до методичного забезпечення засобів вимірювальної техніки

5.5.1 Методичне забезпечення СІ має містити методику виконання вимірювань, а також документи, що встановлюють:

— призначення та сфера застосування СІ;

- склад та основні характеристики засобів апаратного та програмного забезпечення, що включають норми на похибку вимірювання затримок імпульсів;

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

- правила агрегатування засобів апаратного та програмного забезпечення та організації їх взаємодії.

5.5.2 Опис функціональних можливостей СІ в експлуатаційних, конструкторських та програмних документах ОК та СІ має відображати характеристики апаратного та програмного забезпечення.

6 Вимоги до об'єкта контролю

6.1 ОК у зонах вимірювань не повинен містити макродефектів, виявлених методами контролю, що не руйнує.

6.2 Стан поверхні в зонах вимірювань повинен забезпечити необхідну чутливість та стабільність вимірювання затримок акустичних імпульсів.

6.3 Мінімальна товщина матеріалу в зонах вимірювань визначається тривалістю імпульсів, а максимальна - загасанням пружних хвиль і станом поверхні, що відбиває.

6.4 Мінімальний радіус кривизни та ступінь непаралельності поверхонь елемента конструкції у зоні вимірювань визначають залежно від максимально допустимої похибки вимірювання значень затримок.

6.5 При обстеженні ОК з криволінійними поверхнями більш доцільними для вимірювань є поверхні опуклого типу.

7 Порядок підготовки до проведення контролю

7.1 Підготовка до контролю містить такі основні етапи:

- Аналіз технічних документів на об'єкт та складання карти обстеження;

- Підготовка зон вимірювань.

7.2 Порядок аналізу технічних документів та складання картки обстеження

7.2.1 На підставі вивчення технічних документів на об'єкт встановлюють:

- Товщину матеріалу ОК в зонах вимірювань напруг;

- Можливість виникнення у відповідальних вузлах або елементах конструкції небажаних напруг, що впливають на їхню працездатність;

- Розрахункові значення навантажень, яким конструкція піддається спеціально (балансування, зміщення одних частин щодо інших тощо );

- Інші відомості, що зумовлюють необхідність контролю напруг;

- Марку матеріалу, режим термообробки, межа плинності;

- Можливість зміни температури елемента конструкції більш ніж на 10 ° C - 20 ° C одночасно зі зміною напруг.

Примітка - За відсутності відомостей про матеріал ОК допускається ідентифікувати його механічні характеристики за результатами спеціально проведеного хімічного аналізу. За можливості слід експериментально оцінити межу плинності матеріалу ОК.

7.2.2 На підставі аналізу, проведеного відповідно до 7.2.1, та з урахуванням вимог розділу 5 складають карту акустичного контролю об'єкта.

7.3 Підготовка об'єкта до акустичних вимірів

7.3.1 У зонах контролю мають бути підготовлені плоскі ділянки розмірами, що перевищують відповідні геометричні розміри використовуваних ЕАП.

7.3.2 Поверхня підготовлених ділянок у зонах вимірювань механічною обробкою доводять до ступеня шорсткості та хвилястості, що забезпечують значення випадкової похибки вимірювання затримок. , що не перевищує допустимої похибки, що обчислюється за формулою (2).

7.3.3 Зони вимірювань нумерують та вносять до карти акустичного контролю.

8 Порядок проведення контролю

8.1 Вимірювання на ненавантаженому об'єкті

8.1.1 У разі двовісного СР матеріалу ОК вимірюють та вносять до журналу акустичного контролю температуру ОК у зонах контролю .

8.1.2 Залежно від виду СР у зонах контролю проводять вимірювання затримок , (одновісне СР) або затримок , , (Двохосний НС).

8.1.3 Вимірювання 8.1.2 повторюють 3-5 разів.

8.1.4 Оцінюють випадкову похибку визначення затримок та порівнюють її з допустимою похибкою, що забезпечує необхідну точність визначення напруги.

8.1.5 При необхідності збільшують кількість повторних вимірювань доти, доки випадкова похибка визначення затримок не стане порівнянною з допустимою похибкою.

Примітка — У разі неможливості зменшення похибки вимірювання затримок до гранично допустимого значення вирішується питання про припинення вимірювань або їх проведення із фактично отриманою похибкою.

8.1.6 Усереднені результати вимірювання затримок та визначення власної анізотропії вносять до журналу контролю, наведеного у додатку А.

8.2 Вимірювання на навантаженому об'єкті

8.2.1 У разі двовісного СР вимірюють та вносять до журналу акустичного контролю температуру ОК у зонах контролю .

8.2.2 Залежно від виду СР у зонах контролю проводять вимірювання затримок , (одновісне СР) або затримок , , (Двохосний НС).

8.2.3 Вимірювання проводять відповідно до 8.1.3-8.1.5.

8.2.4 Усереднені результати вимірювання затримок вносять до журналу контролю.

9 Правила обробки результатів контролю

9.1 Значення напруги, що діють у взаємно перпендикулярних напрямках 1 і 2 елемента конструкції, обчислюють за формулами:

; (3)

, (4)

де , - Коефіцієнти пружноакустичного зв'язку матеріалу конструкції, що розраховуються на основі відомих або експериментально виміряних , , :

; (5)

. (6)

9.2 Якщо за попередніми даними відомо, що елемент конструкції може відчувати тільки одновісне напруження в площині, перпендикулярній до напряму поширення хвиль, його можна розрахувати за спрощеними формулами:

(7)

або

, (8)

де - Коефіцієнт пружноакустичного зв'язку для одновісного напруженого стану.

9.3 У тому випадку, коли , відрізняються мало (для основних конструкційних матеріалів це означає відмінність менш ніж на 1,5%-2%), формули (7), (8) можна записати у вигляді:

; (9)

, (10)

де - Параметр акустичної анізотропії напруженого матеріалу, що обчислюється за формулою

. (11)

Примітка - Величина визначає ступінь акустичної анізотропії, наведеної одновісною напругою.

Якщо початковий стан характеризується відсутністю будь-яких навантажень, прикладених до контрольованого обсягу матеріалу, то можна вважати характеристикою матеріалу, а саме параметром його власної акустичної анізотропії, пов'язаної в основному з технологією виготовлення. Параметр пов'язаний із пружнопластичними, структурними (текстурними) і, можливо, іншими фізико-механічними характеристиками. Наприклад, матеріали, виготовлені штампуванням, акустично майже ізотропні для хвиль, що поширюються в тому напрямку, вздовж якого проведено штампування. Для листового прокату величина зазвичай позитивна, якщо напрям 1 вибрати вздовж напрямку прокату, і може досягати кількох відсотків.

9.4 У тому випадку, коли , відрізняються суттєво (більш ніж на 1,5%-2%), двовісне СР обчислюють за формулами:

; (12)

, (13)

де , - Коефіцієнти пружноакустичного зв'язку для напруг, що діють вздовж і поперек напрямку прокату відповідно:

; (14)

; (15)

. (16)

Примітка - Коефіцієнти , , обчислюють на основі відомих чи експериментально виміряних , , , . Коефіцієнт — поправочний, його значення у кілька разів менше , тому його залежністю від напрямку застосування навантаження можна знехтувати ( , слід взяти середніми для напрямів вздовж і впоперек спрямування прокату).

9.5 Одновісне напруження в такому матеріалі обчислюють за формулами:

(17)

або

, (18)

де , - Коефіцієнти пружноакустичного зв'язку для одновісної напруги, що діє вздовж і поперек напрямку прокату відповідно, які обчислюють на основі відомих або експериментально виміряних , , , :

; (19)

. (20)

9.6 При зміні температури матеріалу на 10 °C і більше у формулах (3), (4), (12), (13) слід замінити на , де - Термоакустичний коефіцієнт, що залежить від різниці температурних коефіцієнтів часу поширення поздовжньої та зсувної хвилі в матеріалі, а - Різниця його температур при проведенні акустичних вимірювань у навантаженому та ненавантаженому станах.

10 Правила оформлення результатів контролю

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

Додаткові відомості, що підлягають запису, порядок оформлення та зберігання журналу (або висновків) слід встановлювати у технічних документах на контроль.

10.2 Якщо вимірювання напруг є частиною науково-дослідних робіт, результати вимірювань слід оформлювати відповідно до загальних вимог та правил оформлення звітів про науково-дослідні роботи.

10.3 Результати обстеження слід зберігати до наступного контролю ОК.

Додаток, А (рекомендований). Форма журналу визначення механічних напруг у матеріалі ОК акустичним методом

Додаток А
(рекомендоване)

Електронний текст документа
підготовлений АТ «Кодекс» і звірений за:
офіційне видання
М: Стандартінформ, 2007