ГОСТ Р 53205-2008

ГОСТ Р 53205-2008 Контроль неруйнівний. Визначення розмірів зерен стали акустичним способом. Загальні вимоги

ГОСТ Р 53205-2008
Група Т59

НАЦІОНАЛЬНИЙ СТАНДАРТ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ

Контроль неруйнівний

ВИЗНАЧЕННЯ РОЗМІРІВ ЗЕРЕН СТАЛИ АКУСТИЧНИМ МЕТОДОМ

Загальні вимоги

Non-destructive testing. Evaluation of grains size of steel by acoustic method. General requirements

ГКС 77.040.10

Дата введення 2010-01-01

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 РОЗРОБЛЕН Автономною некомерційною організацією «Науково-дослідний центр контролю та діагностики технічних систем» (АНО «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 25 грудня 2008 р. N 693-ст

4 ВВЕДЕНО ВПЕРШЕ


Інформація про зміни до цього стандарту публікується в інформаційному 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

Розмір зерен належить до найважливіших структурних характеристик сталей, визначальних їх експлуатаційні властивості.

Металографічний метод визначення розміру зерен, що застосовується в даний час, будучи досить трудомістким, призначений в основному для контролю зразків і малозастосовний для готових виробів.

В останні роки активно розробляються апаратура та методи неруйнівного акустичного контролю, спрямовані на їх застосування для визначення параметрів структури та фізико-механічних характеристик сталей. Факт залежності коефіцієнта загасання ультразвуку від величини розміру зерен сталей надійно встановлений і все ширше використовується в інженерній практиці [1].
________________
* Хімченко Н. В. Відносний метод ультразвукового структурного аналізу металів. - М., ЦИНТІХімнафтомаш, 1964, 68 с.

Цей стандарт розроблено з метою забезпечення методичної основи застосування акустичного методу для експрес-визначення розмірів зерен сталі як зразків, так і готових елементів конструкцій.

1 Область застосування

Цей стандарт поширюється на акустичний ехо-метод визначення розмірів зерен сталі для зразків та елементів конструкцій, що мають дві плоско-паралельні поверхні в зоні вимірювань.

Цей стандарт встановлює основні вимоги до порядку визначення розмірів зерен сталі, усереднених за товщиною матеріалу та площею ультразвукового пучка, з використанням об'ємних ультразвукових хвиль, що поширюються по товщині матеріалу зразка або елемента конструкції. Акустичний метод, що встановлюється цим стандартом, може бути застосований як при лабораторних дослідженнях, так і в умовах реальної експлуатації технічних об'єктів різного призначення.

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 12.1.005-88 Система стандартів безпеки праці. Загальні санітарно-гігієнічні вимоги до повітря робочої зони

ГОСТ 12.1.019-79 Система стандартів безпеки праці. Електробезпека. Загальні вимоги та номенклатура видів захисту

ГОСТ 12.1.038-82 Система стандартів безпеки праці. Електробезпека. Гранично допустимі значення напруги дотику та струмів

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

ГОСТ 12.2.013.0 −91 Система стандартів безпеки праці. Машини електричні ручні. Загальні вимоги безпеки та методи випробувань

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

ГОСТ 32-74 Олії турбінні. Технічні умови

ГОСТ 2768-84 Ацетон технічний. Технічні умови

ГОСТ 2789-73 Шорсткість поверхні. Параметри та характеристики

ГОСТ 5639-82 Сталі та сплави. Методи виявлення та визначення величини зерна

ГОСТ 6259-75 Реактиви. Гліцерин. Технічні умови

ГОСТ 17299-78 Спирт етиловий технічний. Технічні умови

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

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:

- Номер зерна за ГОСТ 5639 ;

- Середній діаметр зерна, мм;

- Швидкість поширення пружних поздовжніх хвиль, м / с;

- мінімальне значення номінальної частоти п'єзоперетворювачів, що використовуються;

— максимальне значення номінальної частоти п'єзоперетворювачів, що використовуються;

— кількість номінальних частот п'єзоперетворювачів, що використовуються;

— номінальні частоти п'єзоелектричних перетворювачів, що використовуються, МГц;

— амплітуди сигналів при заданому коефіцієнті посилення та частоті ;

- Структурні коефіцієнти, що обчислюються за формулою , де ;

- Структурні коефіцієнти стандартних зразків.

3.2 У цьому стандарті застосовані такі скорочення:

ПЕП - п'єзоелектричний перетворювач;

ОК - об'єкт контролю;

СІ - засоби вимірювань;

СОП – стандартний зразок підприємства.

4 Загальні положення

4.1 Принцип акустичного методу визначення розмірів зерен сталі заснований на існуючій залежності між коефіцієнтом загасання ультразвукових хвиль та величиною середнього розміру зерна сталі.

4.2 Вплив середнього розміру величини зерна сталі на частотну залежність коефіцієнта загасання ультразвуку дозволяє використовувати досить просту методологію акустичних вимірювань, що забезпечує можливість експрес-визначення середнього розміру зерна сталі в діапазоні номерів від 1 до 8 за ГОСТ 5639 з похибкою трохи більше одиниці.

4.3 Акустичний метод визначення розмірів зерен, що регламентується стандартом, заснований на ручному способі ультразвукового ехо-імпульсного контактного прозвучування із застосуванням суміщених або роздільно-суміщених п'єзоелектричних перетворювачів за ГОСТ 26266 .

4.4 Оптимальний вид випромінюваного сигналу - радіоімпульс з високочастотним (ультразвуковим) заповненням, плавною огинаючої та ефективною тривалістю (на рівні 0,6 максимальної амплітуди) 2-4 періоди високочастотного заповнення.

4.5 Визначаються розміри зерен стали усередненими за обсягом ультразвукового пучка, що визначається поперечними розмірами ПЕП та товщиною матеріалу ОК.

5 Вимоги до безпеки робіт

5.1 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 по акустичним методам контролю, що пройшли навчання роботі з застосовуваними СІ та атестованих на знання.

5.2 При проведенні робіт з визначення середніх розмірів зерна стали 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 по ГОСТ 12.1.019.

5.3 Роботи проводять відповідно до вимог безпеки, викладених в інструкції з експлуатації апаратури, що входить до складу використовуваних СІ.

5.4 Загальні санітарно-гігієнічні вимоги до повітря робочої зони – за ГОСТ 12.1.005.

5.5 При організації робіт з визначення середніх розмірів зерна стали акустичним методом повинні бути дотримані вимоги пожежної безпеки згідно з ГОСТ 12.1.004.

6 Вимоги до засобів вимірювань

6.1 В якості СІ використовують установки, зібрані з серійної апаратури, або спеціалізовані прилади для вимірювання розмірів зерен сталі (далі — прилади), сертифіковані та повірені в установленому порядку.

6.2 Експлуатаційні характеристики ультразвукових приладів, що застосовуються, повинні повністю відповідати вимогам технічних описів, технічних умов, паспорта та цього стандарту.

6.3 Для установки ультразвукових приладів застосовують спеціальні стандартні галузеві або стандартні зразки величини зерна підприємства-виробника. Кожен СОП має бути атестований та мати відповідне свідоцтво про атестацію та паспорт. СОП повинні проходити періодичну чергову, а також у спеціальних випадках позачергову атестацію (відомчу перевірку) у встановленому у галузі порядку.

6.4 При використанні роздільно-сумісних ПЕП перетворювачі повинні відповідати вимогам, наведеним нижче.

6.4.1 Відстань між точками виходу ультразвукового променя випромінюючого ПЕП та точкою виходу (входу) приймаючого ультразвук ПЕП повинна відповідати одноразовому відображенню від внутрішньої поверхні об'єкта контролю.

6.4.2 Кути призм ПЕП повинні бути такими, щоб при падінні ультразвукового променя на внутрішню поверхню об'єкта контролю була відсутня трансформація типів хвиль при відображенні.

6.5 СІ повинні містити комплект ПЕП, що забезпечують випромінювання та прийом поздовжніх пружних хвиль у діапазоні частот від до .

6.5.1 Для досліджуваної сталі на основі аналізу відповідних технічних документів встановлюють максимально можливе значення середнього діаметра зерна .

6.5.2 Значення , обчислюють за формулами:

, (1)

. (2)

6.5.3 Мінімальне значення числа повинно бути одно 5. Для цього діапазон частот від до розбивають на октавні смуги, межі яких повинні відповідати номінальним частотам ПЕП, що використовуються:

, (3)

, (4)

, (5)

, (6)

. (7)

Примітка — Для зменшення похибки визначення середнього розміру зерна допускається збільшення значення за рахунок використання додаткових номінальних частот, що знаходяться усередині виділених октавних смуг.

6.6 Допоміжні пристрої та матеріали

6.6.1 Шліфувальний інструмент для підготовки поверхні за ГОСТ 12.2.013.0.

6.6.2 Знежирююча рідина (спирт за ГОСТ 17299 або ацетон за ГОСТ 2768 ) для підготовки поверхні.

6.6.3 Контактна рідина, в якості якої застосовують спеціальні досить густі текучі рідини, що добре проводять ультразвук (наприклад, гліцерин за ГОСТ 6259 , автоли 6, 10, 18, компресорна та інші аналогічні їм масла по ГОСТ 32 , що володіють змочуючими властивостями по відношенню контрольованого металу та контактної поверхні застосовуваного ультразвукового перетворювача).

7 Вимоги до об'єкта контролю

7.1 Мінімальна товщина матеріалу ОК у точках вимірювань повинна забезпечувати можливість отримання на екрані відеоконтрольного пристрою ультразвукового приладу відбитого сигналу на мінімальній частоті .

7.2 Максимальна товщина матеріалу ОК у точках вимірювань повинна забезпечувати можливість отримання на екрані відеоконтрольного пристрою ультразвукового приладу відображеного сигналу на максимальній частоті .

7.3 Температура поверхні ОК у точках вимірів: 0 °С-80 °С.

7.4 Перед встановленням ПЕП поверхню очищають від бруду, окалини, іржі та знежирюють.

7.5 Шорсткість поверхні в точці вимірювань повинна бути не більше 2,5 за ГОСТ 2789 .

7.6 За наявності зварних швів відстань від точки вимірювання до зварного шва повинна бути не меншою за подвійну товщину ОК у зоні вимірювань.

8 Порядок підготовки до проведення вимірювань

8.1 Вивчають сертифікати на матеріал ОК.

8.2 Визначають розташування точок вимірювань та вибирають схему вимірювання розмірів зерен.

8.3 Приводять стан поверхні у вибраних точках у відповідність до умов проведення вимірювань (див. 7.3-7.5).

8.4 Розміри підготовлених поверхонь повинні втричі перевищувати відповідні розміри контактної поверхні ПЕП.

8.5. Наносять шар контактної рідини на підготовлену поверхню ОК.

8.7 Включають прилад, перевіряють його працездатність, виводячи на екран відеоконтрольного пристрою тимчасову розгортку сигналів, що приймаються.

8.8 Перевіряють відсутність на тимчасовій розгортці додаткових імпульсів, викликаних наявністю в області вимірювання додаткових поверхонь, що відбивають (дефектів, шарів).

9 Порядок проведення вимірювань

9.1 Переводять пристрій у режим роботи на частоті , підключають до приладу ПЕП з номінальною частотою і встановлюють його на поверхню ОК у вибраній точці контролю.

9.2 Використовуючи регулювання амплітуди зондувального імпульсу, домагаються амплітуди відбитого сигналу, що відповідає значенню 0,5-0,7 вертикального розміру екрану відеоконтрольного пристрою. Отримане значення амплітуди сигналу приймають за значення .

9.3 Не змінюючи регулювань амплітуди зондувального імпульсу, проводять вимірювання амплітуд відбитого сигналу для всіх номінальних частот у вибраній точці контролю.

10 Правила обробки результатів вимірів

10.1 На підставі результатів вимірювань, отриманих відповідно до 9.2-9.3, розраховують значення структурних коефіцієнтів .

10.2 Будують графік залежності відповідно до малюнку 1.

Малюнок 1 - Графік залежності До (i) від i

Рисунок 1 - Графік залежності

10.3 Отриману криву зіставляють із серією кривих залежності , отриманих в ході тарувальних експериментів на стандартних зразках матеріалу ОК, що досліджується.

10.4 Із серії кривувальних тарівок виділяють криву, найближчу до експериментально отриманої кривої .

10.5 Як номер зерна за ГОСТ 5639 для досліджуваного ОК в зоні вимірювань приймають номер, відповідний кривою тарування , найближчою до експериментально отриманої кривої .

Примітка - Приклад конкретного використання методу, що регламентується стандартом, наведено в додатку А.

11 Правила оформлення результатів вимірів

11.1 Результати контролю фіксують у журналі, форма якого наведена у додатку Б.

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

11.2 Якщо виміри розмірів зерен є частиною науково-дослідних робіт, результати вимірів оформлюють відповідно до загальних вимог та правил оформлення звітів про науково-дослідні роботи.

11.3 Результати контролю зберігають до наступного контролю.

Додаток, А (довідковий). Приклад визначення розмірів зерен стали акустичним методом

Додаток А
(довідкове)

А.1 Як ОК використовувалися труби з аустенітної сталі 12Х18Н10Т.

А.2 Попередньо проведено експериментальне дослідження впливу величини зерна стали на величину згасання ультразвуку.

А.3 Відповідно до 6.5 було обрано діапазон частот, оптимальний для проведення контролю: =0,7 МГц; = 11,2 МГц.

А.4 Діапазон частот від до був розбитий на 4-октавні смуги.

А.5 Номінальні частоти використовуваних ПЕП виявилися рівними: =0,7 МГц; =1,4 МГц; =2,8 МГц; =5,6 МГц; = 11,2 МГц.

А.6 Відповідно до розділу 9 були проведені необхідні акустичні вимірювання на стандартних зразках, що мають номер зерна за ГОСТ 5639 від 1 до 8.

А.7 Структурні коефіцієнти стандартних зразків розраховувалися відповідно до 10.1.

А.8 Результати вимірювань наведено у таблиці А.1.


Таблиця А.1 - Результати вимірювань на стандартних зразках

А.9 На малюнку А.1 наведено серію кривувальних тарувальних, відповідна таблиці А.1. Номер кривої відповідає номеру збіжжя відповідного стандартного зразка.

Малюнок А.1 — Серія кривувальних структурних коефіцієнтів.

Малюнок А.1 — Серія кривувальних тарів.

А.10 У зоні контролю на поверхні труби була підготовлена точка для вимірювань відповідно до вимог 8.3-8.8.

А.11 Були проведені виміри відповідно до вимог 9.1-9.3. Результати вимірювань наведено у таблиці А.2.


Таблиця А.2 - Результати вимірювань на відрізку трубопроводу зі сталі 12Х18Н10Т

А.12 Крива залежності , нанесена на серію кривувальних тарировок, наведена на малюнку А.2 (жирна лінія 100).

Малюнок А.2 — Крива залежності К (i) від i, нанесена на серію кривих тарування.

Малюнок А.2 - Крива залежності , нанесена на серію кривувальних кривих

А.13 З малюнка А.2 слід, що номер зерна у точці контролю найближчий до 4.

Додаток Б (рекомендований). Форма протоколу вимірів

Додаток Б
(рекомендоване)

Таблиця 1 - Значення структурних коефіцієнтів

Бібліографія