ГОСТ Р 55047-2012

ГОСТ Р 55047-2012 Технічна діагностика. Безеталонне калібрування засобів вимірювання для діагностування напружено-деформованого стану конструкційних матеріалів. Загальні вимоги

ГОСТ Р 55047-2012

Група Т59

НАЦІОНАЛЬНИЙ СТАНДАРТ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ

Технічна діагностика

БЕЗЕТАЛОННА КАЛІБРУВАННЯ ЗАСОБІВ ВИМІР ДЛЯ ДІАГНОСТУВАННЯ НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ КОНСТРУКЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ

Загальні вимоги

Technical diagnostics. Без standards calibration equipment for measuring stress-strain state of structural materials. General requirements

ГКС 77.040.10

Дата введення 2014-01-01

Передмова

1 РОЗРОБЛЕН Автономною некомерційною організацією «Науково-дослідний центр контролю та діагностики технічних систем» (АНО «НДЦ КД»), Товариством з обмеженою відповідальністю «Енергодіагностика» (ТОВ «Енергодіагностика»)

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 8 листопада 2012 р. N 700-ст

4 ВВЕДЕНО ВПЕРШЕ


Правила застосування цього стандарту встановлені у ГОСТ Р 1.0-2012 (розділ 8). Інформація про зміни до цього стандарту публікується у щорічному (станом на 1 січня поточного року) інформаційному покажчику «Національні стандарти», а офіційний текст змін та поправок — у щомісячному інформаційному покажчику «Національні стандарти». У разі перегляду (заміни) або скасування цього стандарту відповідне повідомлення буде опубліковано у найближчому випуску щомісячного інформаційного покажчика «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 (www.gost.ru)

Вступ

В даний час інтенсивно розробляються і все ширше впроваджуються в інженерну практику методи діагностування напружено деформованого стану конструкційних матеріалів відповідальних технічних об'єктів, засновані на сучасних методах неруйнівного контролю.

Більшість методів неруйнівного контролю напружено-деформованого стану передбачає використання калібрування засобів вимірювань, що застосовуються, на зразках (найчастіше це зразки на розтягування).

У той же час відомо, що таке калібрування часто призводить до значних похибок при визначенні напружено деформованого стану конструктивних елементів реального обладнання, яке не відповідає напружено деформованому стану калібрувальних зразків.

Створення єдиних еталонних зразків для порівняння різних методів неруйнівного контролю напруг з урахуванням масштабного фактора, характеру робочих навантажень і локальності зон максимальних напруг неможливо.

У цих умовах необхідний стандарт, що встановлює загальні вимоги до порядку безеталонного калібрування засобів вимірювань, що застосовуються при діагностуванні напруженого деформованого стану конструкційних матеріалів з використанням методів неруйнівного контролю.

1 Область застосування

Цей стандарт поширюється на засоби діагностування напружено-деформованого стану конструкційних матеріалів, в яких використовуються методи неруйнівного контролю, які застосовуються як при виготовленні, так і при експлуатації відповідальних технічних об'єктів.

Стандарт встановлює загальні вимоги до порядку безеталонного калібрування засобів вимірів визначення механічних напруг, що у матеріалі технічних об'єктів під впливом робочих навантажень.

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

2 Нормативні посилання

У цьому стандарті використано нормативні посилання на такі стандарти:

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 18353-79 Контроль неруйнівний. Класифікація видів та методів

ГОСТ 21616-91 Тензорезистори. Загальні технічні умови

ГОСТ 21625-76 Пристрій інформаційно-вимірювальний цифровий зі струнним перетворювачем для вимірювання лінійних розмірів

ГОСТ 23479-79 Контроль неруйнівний. Методи оптичного вигляду. Загальні вимоги

ГОСТ 28836-90 Датчики силовимірювальні тензорезисторні. Загальні технічні вимоги та методи випробувань

ГОСТ Р 52330-2005 Контроль неруйнівний. Контролює напружено-деформований стан об'єктів промисловості та транспорту. Загальні вимоги

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

ГОСТ Р 52890-2007 Контроль неруйнівний. Акустичний метод контролю напруги у матеріалі трубопроводів. Загальні вимоги

ГОСТ Р 52891-2007 Контроль залишкової технологічної напруги методом лазерної інтерферометрії. Загальні вимоги

ГОСТ Р 53204-2008 Контроль неруйнівний. Акустичний метод контролю змінної механічної напруги. Загальні вимоги

ГОСТ Р 53966-2010 Контроль неруйнівний. Контролює напружено-деформований стан матеріалу конструкцій. Загальні вимоги до порядку вибору методів

ДСТУ ISO 24497-2-2009 Контроль неруйнівний. Метод магнітної пам'яті металу. Загальні вимоги

ДСТУ ISO 24497-3-2009 Контроль неруйнівний. Метод магнітної пам'яті металу. Частина 3. Контроль зварних з'єднань

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 щорічним інформаційним покажчиком «Національні стандарти», який опублікований станом на 1 січня поточного року та за випусками щомісячного інформаційного покажчика «Національні стандарти» за поточний рік. Якщо замінений стандарт посилання, на який дано недатоване посилання, рекомендується використовувати діючу версію цього стандарту з урахуванням усіх внесених до цієї версії змін. Якщо замінений стандарт, на який дано датоване посилання, то рекомендується використовувати версію цього стандарту із зазначеним вище роком затвердження (прийняття). Якщо після затвердження цього стандарту до посилального стандарту, на який дано датоване посилання, внесено зміну, що стосується положення, на яке дано посилання, то це положення рекомендується застосовувати без урахування цієї зміни. Якщо стандарт посилається без заміни, то положення, в якому дано посилання на нього, рекомендується застосовувати в частині, що не зачіпає це посилання.

3 Позначення та скорочення

3.1 У цьому стандарті застосовані такі скорочення:

ПДВ – напружено-деформований стан;

ЕОПО – елемент об'єкта промислової небезпеки;

ПК - неруйнівний контроль;

ОІ - об'єкт випробувань;

СІ – засіб вимірювань.

4 Загальні положення

4.1 При виборі СІ для діагностування ПДВ матеріалу ЕОПО керуються вимогою максимальної чутливості методів ПК, що застосовуються.

4.2 При виборі методів ПК керуються загальними вимогами до порядку вибору згідно з ГОСТ Р 53966.

4.3 Рекомендуються до використання такі методи згідно з ГОСТ 18353 :

4.3.1 Тензометричний метод за ГОСТ 52728 * з використанням наступних типів тензометрів:

________________
* Ймовірно, помилка оригіналу. Слід читати: ГОСТ Р 52728. - Примітка виробника бази даних.

- електротензометри за ГОСТ 21616 та ГОСТ 28836 ;

- Механічні тензометри [1];

- Оптичні тензометри;

- струнні тензометри, пристрої інформаційно-вимірювальні цифрові зі струнними перетворювачами за ГОСТ 21625 .

4.3.2 Магнітні методи, що базуються на вимірі наступних параметрів:

- шуми Баркгаузена;

- Коерцитивна сила;

- магнітна анізотропія;

- Власне магнітне поле розсіювання (метод магнітної пам'яті металу) за ГОСТ Р ІСО 24497-2 та ГОСТ Р ІСО 24497-3.

4.3.3 Методи оптичного виду за ГОСТ 23479 , що включають:

- інтерферометричний метод за ГОСТ Р 52891;

- Метод муарових смуг;

- Метод оптично чутливих покриттів.

4.3.4 Рентгенівський метод.

4.3.5 Акустичні методи, що ґрунтуються на явищі акустопружності:

- методи, що використовують пружні об'ємні (поздовжні та поперечні) хвилі за ГОСТ Р 52731, ГОСТ Р 52890 та ГОСТ Р 53204;

- Методи, що використовують пружні поверхневі хвилі Релея [2];

- методи, що використовують пружні головні (повзущі, підповерхневі, в іноземній літературі; -хвилі) [3].

4.4 Вимоги до ЕОПЗ та засобів діагностування їх ПДВ повинні передбачати можливість здійснення порядку безеталонного калібрування, що встановлюється цим стандартом.

4.5 Підставою для вибору ОІ при калібруванні засобів діагностування ПДВ має бути аналіз результатів проведених підприємством — виробником ЕОПО експериментальних досліджень відповідності ПДВ матеріалу ОІ та ЕОПО, або аналіз результатів практичного застосування вибраних методів для аналогічних об'єктів.

4.6 Підприємство — виробник ЕОПО, підприємство, що експлуатує ЕОПО, а також підприємство, що здійснює діагностування ЕОПО, повинні мати нормативні та технічні документи на обраний метод ПК та засоби діагностування ПДВ та мати спеціалістів належної кваліфікації.

5 Загальні вимоги до порядку безеталонного калібрування засобів вимірювання для діагностування напружено-деформованого стану

5.1 При безеталонному калібруванні СІ налаштовуються безпосередньо на реальному ЕОПО шляхом порівняння результатів контролю ПДВ, отриманих під дією робочих навантажень та після їх зняття.

Примітка — Як ОІ при калібруванні засобів діагностування ПДВ можуть бути використані моделі установок, що імітують умови роботи реального ЕОПО з урахуванням масштабного фактора.

5.2 При виборі методу ПК та способу калібрування СІ для діагностування ПДВ необхідно керуватися ГОСТ Р 52330.

5.3 При виборі ОІ для калібрування засобів діагностування ПДВ необхідно враховувати локальність контролю та площу (обсяг) усереднення в оцінці ПДВ ЕОПО.

5.4 Складають програму ступінчастого навантаження ОІ від мінімального навантаження до максимальної . Рекомендується передбачити не менше п'яти ступенів навантаження для подальшої регресійної обробки результатів випробувань.

Примітка — Залежно від виду ЕОПО навантаженням може бути тиск, зусилля, згинальний момент тощо.

5.5 На О. І. встановлюють датчики СІ, що калібруються.

5.6 На кожному ступені навантаження проводять вимірювання параметрів методу ПК, що реалізується С. І, що калібрується. Кожний ступінь навантаження (у порядку «вгору-вниз») повторюють три рази.

5.7 Обчислюють коефіцієнти лінійної регресії залежностей величин параметрів методу ПК від навантаження, використовуючи метод найменших квадратів.

5.8 Цей стандарт застосовується, якщо коефіцієнт кореляції по 5.7 не менше 0,9.

5.9 З даних по 5.7 і 5.8 будують тарировочные криві чи вносять отримані коефіцієнти лінійної регресії у базу даних СИ.

5.10 Приклад безеталонного калібрування СІ для діагностування ПДВ матеріалу трубопроводу акустичним методом наведено у додатку А.

6 Вимоги безпеки

6.1 До виконання робіт з проведення калібрування засобів вимірювання для діагностування ПДВ конструкційних матеріалів ЕОПО допускають операторів, що володіють навичками експлуатації обраного засобу діагностування ПДВ, які вміють користуватися нормативними і технічними документами за відповідними методами ПК, що пройшли навчання роботі з застосовуваними СІ відповідної галузі промисловості.

6.2 Оператор повинен керуватися правилами технічної безпеки під час експлуатації електроустановок споживачів за ГОСТ 12.1.019 та ГОСТ 12.1.038.

Додаток, А (довідковий). Приклад безеталонного калібрування засобів вимірювання для діагностування напружено-деформованого стану матеріалу трубопроводу акустичним методом

Додаток А
(довідкове)

А.1 Відповідно до сучасних експериментальних даних класичні формули акустопружності [2, 4, 5] дають задовільні результати для конструкційних матеріалів, що не володіють високою анізотропією механічних властивостей. Їх виявляються застосовними прийоми визначення напруг акустичним методом, регламентовані ГОСТ Р 52731 і ДЕРЖСТАНДАРТ Р 52890, що передбачають визначення необхідних акустопружних коефіцієнтів на пружно деформованих плоских зразках по ГОСТ 1497.

А.2 У поширених випадках, коли матеріал трубопроводу має виражену анізотропію механічних властивостей (прикладом є сталь контрольованої прокатки), використання класичних формул акустопружності призводить до неприпустимих похибок визначення напруги в матеріалі трубопроводу внаслідок некоректності використання визначених на плоских зразках тарування [пружноакустичних коефіцієнтів.

А.3 Підвищення точності визначення напруги у матеріалі трубопроводів, виготовлених з анізотропного матеріалу, може бути досягнуто шляхом використання для тарування акустичного методу трубчастих зразків, геометричні параметри яких відповідають параметрам передбачуваних до обстеження трубопроводів.

А.4 Для калібрування в якості ОІ використовувався зразок, виготовлений з трубної сталі контрольованої прокатки Х70, діаметром 1420 мм, товщиною 20 мм, довжиною 8 м, заварений по торцях.

У двох зонах були встановлені групи п'єзоелектричних перетворювачів, що забезпечують випромінювання та прийом об'ємних поздовжніх та поперечних хвиль для визначення двовісного напруженого стану відповідно до ГОСТ Р 52731 та ГОСТ Р 52890.

Ескіз зразка наведено малюнку А.1.

Малюнок А.1 - Трубчастий зразок для тарування акустичного методу визначення напруженого стану

1 - відрізок трубопроводу; 2, 3 - герметичні заглушки; 4 - штуцер; 5 - манометр; 6 - зони вимірювань (N 1 і N 2)

Малюнок А.1 - Трубчастий зразок для тарування акустичного методу визначення напруженого стану

А.5 Для створення тиску через штуцер 4 ОІ закачувалася вода. Тиск контролювався за допомогою манометра 5 .

А.6 У таблицях А.1-А.4 наведено результати вимірювань затримок імпульсів пружних хвиль різного типу, що поширюються перпендикулярно поверхні зразка. У таблицях використані такі позначення:

- - Затримка імпульсу поперечної хвилі з поляризацією, паралельної осі зразка;

- - Затримка імпульсу поперечної хвилі з поляризацією, перпендикулярної осі зразка;

- - Затримка імпульсу поздовжньої хвилі;

- - Тиск, що визначається за допомогою манометра 5 ;

- - Кільцева напруга, що розраховується за формулою

, (А.1)

де - Внутрішній діаметр зразка;

- Товщина стінки зразка;

- осьова напруга досліджуваного ОІ, пов'язана з кільцевою напругою співвідношенням

. (А.2)

У таблицях , , , відповідають ненапруженому стану матеріалу, , .


Таблиця A.1 - Зона N 1, зростання тиску

Таблиця А.2 - Зона N 1, зниження тиску

Таблиця А.3 - Зона N 2, зростання тиску

___________________
* Відповідає оригіналу. - Примітка виробника бази даних.


Таблиця А.4 - Зона N 2, зниження тиску

А.7 Як рівняння акустопружності використовують узагальнені рівняння:

, (А.3)

, (А.4)

де , , , - Пружноакустичні коефіцієнти матеріалу з довільною анізотропією.

А.8 Результати вимірювань, наведених у А.6, дозволяють визначити пружноакустичні коефіцієнти , , , відповідно до наступної процедури.

А.8.1 Систему рівнянь (А.3-А.4) розглядають як дві лінійні регресійні моделі:

, (А.5)

. (А.6)

А.8.2 Коефіцієнти , , , визначають шляхом найменших квадратів. Кожне з рівнянь (А.5) і (А.6) є окремим випадком рівнянь множинної регресії без вільного члена функції за змінними :

, (А.7)

де - Параметри регресії, - Номер незалежної змінної, - Номер виміру.

А.8.3 Оцінка параметрів регресії здійснюють методом найменших квадратів, для чого мінімізують квадратичну форму

, (А.8)

що призводить до певної системи рівнянь, лінійної щодо параметрів регресії :

. (А.9)

А.8.4 У даному випадку завдання оцінки пружноакустичних коефіцієнтів зводиться до вирішення системи двох лінійних рівнянь:

, (А.10)

. (А.11)

А.8.5 Рішення системи рівнянь (А.10-А.11) має вигляд:

, (А.12)

. (А.13)

A.8.6 Таким чином, вирази для визначення пружноакустичних коефіцієнтів , , , мають вигляд:

- для , :

, , , , ;

- для , :

, , , , .

А.9 Після усереднення результатів, наведених у таблицях А.1-А.4, отримуємо таблицю вихідних значень розрахунку пружноакустичних коефіцієнтів.


Таблиця А.5 - Таблиця вихідних значень для розрахунку пружноакустичних коефіцієнтів

___________________
* Відповідає оригіналу. - Примітка виробника бази даних.

А.10 Використовуючи дані таблиці А.5 у розрахунковій процедурі, наведеній у А.8, отримуємо такі значення пружноакустичних коефіцієнтів:

1,32х10 МПа, -3,11х10 МПа,

0,37х10 МПа, -8,52 х10 МПа.

А.11 Для перевірки правильності отриманих результатів проводилося вимірювання напруги в зоні, що віддаляється на відстані приблизно 1 м по осі зразка від зони N 2.

Вимірювання проводилися за тих же значення тиску, що і в процесі тарування.

Результати вимірювань акустичних характеристик та розрахунку напруги наведені в таблиці А.6, в якій значення і відповідають осьовим і кільцевим напругам, розрахованим за формулами (А.3), (А.4), і - Абсолютні похибки їх визначення.


Таблиця А.6 - Результати експериментальної перевірки розрахункової методики

Результати, наведені у таблиці А.6, свідчать про досить високу точність визначення напруг у дослідженому ОІ.

Бібліографія

Електронний текст документа
підготовлений АТ «Кодекс» і звірений за:
офіційне видання
М: Стандартінформ, 2015