ГОСТ Р 56664-2015

ГОСТ Р 56664-2015 Контроль неруйнівний. Визначення напруженого стану матеріалу виробів машинобудування методами акустопружності. Загальні вимоги

ГОСТ Р 56664-2015
Група Т59

НАЦІОНАЛЬНИЙ СТАНДАРТ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ

Контроль неруйнівний

ВИЗНАЧЕННЯ НАПРУЖНОГО СТАНУ МАТЕРІАЛУ ВИРОБІВ МАШИНОБУДУВАННЯ МЕТОДАМИ АКУСТОПРУГОСТІ

Загальні вимоги

Non-destructive testing. Еvaluation of stress state material engineering products by acoustoelastic methods. General requirements

ГКС 77.040.10

Дата введення 2016-07-01

Передмова

1 РОЗРОБЛЕНО Відкритим акціонерним товариством «Науково-дослідний центр контролю та діагностики технічних систем» (АТ «НДЦ КД») за участю Нижегородського державного технічного університету ім. Р. Є. Алексєєва (НДТУ ім. Р.Є. Алексєєва)

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 22 жовтня 2015 р. N 1615-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

Об'єктивна оцінка працездатності та безпеки відповідальних технічних об'єктів, що експлуатуються, неможлива без оцінки напруженого стану, в якому знаходиться їх матеріал.

У багатьох практично важливих випадків розрахункова оцінка напруженого стану технічного об'єкта можлива лише на стадії початку його експлуатації, безпосередньо після виготовлення. Оцінити напружений стан матеріалу об'єкта в процесі його експлуатації можна лише методом прямих (і в більшості випадків руйнівних) вимірювань.

Одним з найперспективніших методів вимірювання механічних напруг у матеріалі без його руйнування є акустичний метод, що ґрунтується на пружноакустичному ефекті – лінійній залежності швидкості поширення пружних хвиль від напруг, надійне експериментальне визначення якої забезпечене завдяки наявності сучасної вимірювальної техніки.

Існуючі національні стандарти, що регламентують порядок використання акустичного методу у завданнях контролю напруженого стану, присвячені загальним вимогам до проведення вимірювань, а самі процедури підготовки та проведення вимірювань викладені у них неповно.

Цей стандарт розроблено з метою забезпечення методичної основи широкого застосування методу акустопружності для визначення одно- та двовісного напруженого стану матеріалу відповідальних технічних об'єктів як у процесі їх виготовлення та випробувань, так і в процесі реальної експлуатації.

1 Область застосування

Цей стандарт поширюється на акустичний метод визначення напруженого стану матеріалу виробів машинобудування з використанням методу акустопружності.

Цей стандарт встановлює основні вимоги до порядку визначення одно- та двовісного напруженого стану матеріалу технічних об'єктів, що мають дві плоскопаралельні поверхні в зоні вимірювань, з використанням об'ємних поздовжніх та поперечних хвиль, що поширюються нормально до поверхні технічного об'єкта.

Метод, що встановлюється цим стандартом, може бути застосований як при лабораторних дослідженнях, так і в стендових і натурних умовах контролю напруженого стану матеріалу широкого класу технічних об'єктів.

2 Нормативні посилання

У цьому стандарті використано нормативні посилання на такі стандарти:

ГОСТ 7.32-2001 Система стандартів з інформації, бібліотечної та видавничої справи. Звіт про науково-дослідну роботу. Структура та правила оформлення

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 12.1.038-82 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 1497-84 (ІСО 6892-84) Метали. Методи випробувань на розтягування

ГОСТ 2768-84 Ацетон технічний. Технічні умови

ГОСТ 2789-73 Шорсткість поверхні. Параметри та характеристики

ГОСТ 6616-94 Перетворювачі термоелектричні. Загальні технічні умови

ГОСТ 10587-84 Смоли епоксидно-діанові не затверджені. Технічні умови

ГОСТ 17299-78 Спирт етиловий технічний. Технічні умови

ГОСТ 28840-90 Машини для випробування матеріалів на розтяг, стиск та вигин. Загальні технічні вимоги

ГОСТ Р 8.563-2009 Державна система забезпечення єдності вимірів. Методики (методи) вимірів

ГОСТ Р 12.1.019-2009 Система стандартів безпеки праці. Електробезпека. Загальні вимоги та номенклатура видів захисту

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

ГОСТ Р 55043-2012 Контроль неруйнівний. Визначення коефіцієнтів пружно-акустичного зв'язку. Загальні вимоги

ГОСТ Р 55725-2013 Контроль неруйнівний. Перетворювачі ультразвукові п'єзоелектричні. Загальні технічні вимоги

ГОСТ Р ИСО 5725-2-2002 Точність (правильність та прецизійність) методів та результатів вимірювань. Частина 2. Основний метод визначення повторюваності та відтворюваності стандартного методу вимірювань

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 умовні позначення:

h - Товщина матеріалу об'єкта контролю, мм;

V — швидкість поширення пружної хвилі з хвильовим вектором, спрямованим у напрямку і з вектором поляризації, спрямованим у напрямку (значення i =до відповідають поздовжнім хвилях, значення - Поперечним), м / с;

t - Затримка імпульсу пружної хвилі, що поширюється зі швидкістю V , НД;

- Акустопружні коефіцієнти швидкості, 1/МПа;

- акустопружні коефіцієнти затримки, 1/МПа;

- Ефективна частота ультразвукових імпульсів, МГц;

- Умовна межа плинності матеріалу об'єкта контролю, МПа;

, - Головні напруги, що діють у матеріалі об'єкта контролю, МПа;

Т — температура об'єкта контролю у зоні вимірів за відсутності напруг, °З;

T - температура об'єкта контролю в зоні вимірювань при дії напруги, °С;

V - Швидкість поширення пружних поздовжніх хвиль у матеріалі об'єкта контролю, м / с;

V - Швидкість поширення пружних поперечних хвиль в матеріалі об'єкта контролю, м / с;

m - Номер відображеного імпульсу пружних поперечних хвиль, поляризованих у напрямку текстури матеріалу;

m - Номер відображеного імпульсу пружних поперечних хвиль, поляризованих у напрямку, перпендикулярному до текстури матеріалу;

т - Номер відображеного імпульсу пружних поздовжніх хвиль;

n — число повторних вимірів щодо затримки імпульсу пружних поперечних хвиль, поляризованих у бік текстури матеріалу, при дії напруг;

n — число повторних вимірів щодо затримки імпульсу пружних поперечних хвиль, поляризованих у бік, перпендикулярному до текстури матеріалу, при дії напруг;

n - Число повторних вимірювань при визначенні затримки імпульсу пружних поздовжніх хвиль при дії напруг;

T (m ) - Тривалість розгортки, що забезпечує візуалізацію m відбитих імпульсів пружних поперечних хвиль, поляризованих у напрямку текстури матеріалу, мкс;

T (m ) - Тривалість розгортки, що забезпечує візуалізацію m відбитих імпульсів пружних поперечних хвиль, поляризованих у напрямку, перпендикулярному текстурі матеріалу, мкс;

T ( m ) - Тривалість розгортки, що забезпечує візуалізацію m відбитих імпульсів пружних поздовжніх хвиль, мкс;

- гранично допустима абсолютна похибка вимірювання часових інтервалів використовуваних засобів вимірювань, нс;

- гранично допустима відносна похибка вимірювання часових інтервалів засобів вимірювань, що використовуються;

- Затримки відбитих імпульсів поперечної хвилі з номерами т щодо першого відбитого імпульсу при поляризації хвилі у напрямку текстури матеріалу за відсутності напруг після n повторних вимірів, нс, i = 1 ... n ;

t - Середнє значення затримки відбитого імпульсу поперечної хвилі з номером m щодо першого відбитого імпульсу при поляризації хвилі у напрямку текстури матеріалу за відсутності напруги, нс;

- Коефіцієнт варіації значень ;

- Затримки відбитих імпульсів поперечної хвилі з номерами m щодо першого відбитого імпульсу при поляризації у напрямку текстури матеріалу при дії напруг після n повторних вимірів, нс, i = 1 ... n ;

t - Середнє значення затримки відбитого імпульсу поперечної хвилі з номером m щодо першого відбитого імпульсу при поляризації хвилі у напрямку текстури матеріалу при дії напруги, нс;

- Коефіцієнт варіації значень ;

- Значення затримки t , Наведене до температури 20 °C, нс;

- Значення затримки t , Наведене до температури 20 °C, нс;

- Затримки відбитих імпульсів поперечної хвилі з номерами m щодо першого відбитого імпульсу при поляризації хвилі у напрямку, перпендикулярному до текстури матеріалу, після n повторних вимірів, нс, i = 1 ... n ;

t - Середнє значення затримки відбитого імпульсу поперечної хвилі з номером m щодо першого відбитого імпульсу при поляризації хвилі у напрямку, перпендикулярному до текстури матеріалу, за відсутності напруг після n повторних вимірів, нс;

- Коефіцієнт варіації значень ;

- Затримки відбитих імпульсів поперечної хвилі з номерами m щодо першого відбитого імпульсу при поляризації хвилі в напрямку, перпендикулярному до текстури матеріалу, при дії напруги після n повторних вимірів, нс, i = 1 ... n ;

t - Середнє значення відображеного імпульсу поперечної хвилі з номером m щодо першого відбитого імпульсу при поляризації хвилі у напрямі, перпендикулярному до текстури матеріалу, при дії напруги, нс;

- Коефіцієнт варіації значень ;

- Значення затримки t , Наведене до температури 20 °C, нс;

- Значення затримки t , Наведене до температури 20 °C, нс;

- Затримки відбитих імпульсів поздовжньої хвилі з номерами m щодо першого відбитого імпульсу за відсутності напруг після n повторних вимірів, нс, i = 1 ... n ;

t - Середнє значення відображеного імпульсу поздовжньої хвилі з номером m щодо першого відбитого імпульсу за відсутності напруги, нс;

- Коефіцієнт варіації значень ;

- Затримки відбитих імпульсів поздовжньої хвилі з номерами m щодо першого відбитого імпульсу при дії напруги після n повторних вимірів, нс, i = 1 ... n ;

t - Середнє значення затримки відображеного імпульсу поздовжньої хвилі з номером m щодо першого відбитого імпульсу при дії напруги, нс;

- Коефіцієнт варіації значень ;

- Значення затримки t , Наведене до температури 20 °C, нс;

- Значення затримки t , Наведене до температури 20 °C, нс;

, , , - Акустопружні коефіцієнти, 1/МПа;

k , k , k , k - Пружноакустичні (тензометричні) коефіцієнти, МПа;

k , k - Термоакустичні коефіцієнти, 1/град:

k - Відносна зміна швидкості поздовжньої пружної хвилі при зміні температури на 1 градус;

k — те саме для поперечної хвилі.

3.2 У цьому стандарті застосовані такі скорочення:

ОК - об'єкт контролю;

СР - напружений стан;

СІ - засіб вимірювань;

УІ - ультразвуковий імпульс;

ЕАП - електроакустичний перетворювач;

ПЕП - п'єзоелектричний перетворювач;

ЕМАП - електромагнітноакустичний перетворювач;

КУАС - коефіцієнти пружноакустичного зв'язку.

4 Загальні положення

4.1 Вимірювання напруги в точці контролю виконують методом акустопружності відповідно до загальних вимог ГОСТ Р 52731.

4.2 Напрямок поширення хвиль - перпендикулярно до площини дії вимірюваної напруги.

4.3 Схема прозвучування матеріалу відповідає луна-методу ультразвукового контролю. Спосіб збудження пружних коливань - контактний або безконтактний залежно від ЕАП, що використовується. Рекомендований вид випромінюваного сигналу - "радіоімпульс" з високочастотним (ультразвуковим) заповненням, плавною огинаючої та ефективною тривалістю (на рівні 0,6 від максимальної амплітуди) від 2 до 4 періодів основної частоти.

4.4 Випромінювання та прийом акустичних сигналів проводиться за допомогою приймально-передаючих (поєднаних) ЕАП поздовжніх та поперечних хвиль.

Примітка - В якості ЕАП можуть бути використані ПЕП за ГОСТ Р 55725 або спеціально розроблені ЕМАП.

4.5 Вимірювані напруги є усередненими за обсягом ультразвукового пучка, що визначається поперечними розмірами ЕАП та товщиною матеріалу. Як правило, це головна напруга у площині, перпендикулярній до напряму поширення хвиль. Величини напруг відраховуються від тих значень, які відповідають початковим значенням акустичних параметрів, виміряним до виникнення напруг.

4.6 Підходи, що склалися до цього часу, до контролю механічних напруг у матеріалі акустичним методом зазвичай базуються на загальних співвідношеннях акустопружності [1]-[3].

Відповідні рівняння зв'язку швидкості та часу поширення пружних об'ємних хвиль різної поляризації з діючими напругами в рамках матричної теорії акустопружності за відсутності зовнішніх теплових та електромагнітних впливів мають звичайний для лінеаризованих співвідношень вид:

, (1)

, (2)

де , - тензор напруг у момент вимірювання та тензор початкових напруг відповідно;

, - Відносні зміни швидкості та часу поширення пружних хвиль:

, (3)

, (4)

де V і t відповідають напругам , і - Початковим напруженням .

У відсутність початкових напруг рівняння (1), (2) набувають вигляду:

, (5)

. (6)

4.7 Інженерні методики контролю напруги з використанням найбільш поширеного акустичного ехо-імпульсного методу зазвичай базуються на вимірах часових інтервалів між багаторазово відбитими імпульсами пружних хвиль різної поляризації. У зв'язку з цим акустопружні співвідношення типу (6) видаються кращими.

4.8 Найбільш суворий підхід до побудови інженерних співвідношень акустопружності, що базуються на вимірі часових інтервалів, запропонований у роботі [4], в якій на основі базових рівнянь (5) для випадку плоского СР з головною напругою , у площині, перпендикулярній напрямку поширення пружних хвиль, отримані вирази, що зв'язують напруги із затримками імпульсів пружних хвиль двох типів: поздовжніх і поперечних, поляризованих уздовж головних напруг.

4.9 Матеріал більшості виробів машинобудування вважатимуться ортотропним. Якщо осі анізотропії матеріалу вважати спрямованими вздовж осей декартових координат х і відповідно, то хвильовий вектор для використовуваних об'ємних хвиль буде збігатися з напрямком з віссю z. Головні напруження - поздовжнє та поперечне — лежать у площині z= 0 і спрямовані вздовж осей х і відповідно.

4.10 Формули до розрахунку і мають вигляд:

, (7)

, (8)

де , , , , , .

Тензометричні [3] або упругоакустичні [4] коефіцієнти розраховуються за формулами:

, (9)

, (10)

, (11)

. (12)

Вхідні формули (9)-(12) параметри , , , виражаються через акустопружні коефіцієнти наступним чином:

, (13)

, (14)

, (15)

, (16)

4.11 У тому випадку, коли матеріал ОК відповідно до ГОСТу Р 52731 є акустично ізотропним для акустопружних коефіцієнтів справедливі рівності:

, (17)

. (18)

4.12 Тензометричні (упругоакустичні) коефіцієнти для акустично-ізотропного матеріалу обчислюються за формулами:

, (19)

, (20)

4.13 Тензометричні коефіцієнти (КУАС), що застосовуються для розрахунку напруги за виміряними акустичними затримками, повинні бути визначені з максимально допустимою відносною похибкою ±10%. Експериментальне визначення КУАС проводять відповідно до вимог ГОСТ 55043 та додатка А цього стандарту.

4.14 Формули до розрахунку і у разі акустично-ізотропного матеріалу мають вигляд:

, (21)

. (22)

4.15 Вплив температури на результати вимірювання двовісної напруги враховують за допомогою термоакустичних коефіцієнтів, порядок визначення яких наведено в додатку Б.

4.16 Рекомендований цим стандартом метод може бути основою для складання методики виконання вимірювань згідно з ГОСТ Р 8.563.

4.17 Під час розробки методики виконання вимірювань необхідна її верифікація на підставі представницької бази випробуваних ОК.

5 Вимоги безпеки

5.1 До виконання вимірювань СР допускають операторів, які мають навички експлуатації обладнання ультразвукового контролю, які вміють користуватися національними та галузевими нормативними та технічними документами з акустичних методів контролю, що пройшли навчання роботі з застосовуваними СІ та атестованих на знання правил безпеки у відповідній галузі промисловості.

5.2 При визначенні СР оператор повинен керуватися ГОСТ 12.1.001, ГОСТ 12.2.003, ГОСТ 12.3.002 та правилами технічної безпеки при експлуатації електроустановок споживачів за ГОСТ Р 12.1.019 та ГОСТ 12.1.038.

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

5.4 Приміщення для проведення вимірювань повинні відповідати вимогам [5] та [6].

5.5 При організації робіт з визначення СР ОК повинні бути дотримані вимоги пожежної безпеки згідно з ГОСТ 12.1.004.

6 Вимоги до засобів вимірювань

6.1 В якості СІ можуть бути використані установки, зібрані з серійної апаратури, та спеціалізовані прилади для визначення часових інтервалів між багаторазово відображеними УІ, що розповсюджуються в матеріалі ОК, сертифіковані та перевірені в установленому порядку.

6.2 СІ повинні забезпечувати проведення вимірювань луною методом з використанням УІ з плавною огинаючою.

6.3 СІ повинні забезпечувати можливість випромінювання та прийому УІ з ефективною частотою від 2,5 до 10 МГц.

6.4 У комплект СІ повинні входити прямі суміщені або роздільно-сумісні ЕАП, що забезпечують випромінювання та прийом імпульсів поздовжніх та поперечних пружних хвиль, що розповсюджуються за нормаллю до поверхні ОК.

Примітка — Як прямі суміщені ПЕП поперечні хвилі можуть використовуватися перетворювачі фірми Panametrics (США).

6.5 Документація С. І. повинна містити методику виконання вимірювань, а також документи, що встановлюють:

— призначення та сфера застосування СІ;

- склад та основні характеристики засобів апаратного та програмного забезпечення, включаючи похибки вимірювання параметрів УІ;

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

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

6.7 Експлуатаційні характеристики СІ повинні відповідати вимогам технічних умов та цього стандарту.

6.8 Вимоги до програмного забезпечення засобів вимірювальної техніки

6.8.1 Програмне забезпечення СІ повинно забезпечувати можливість вибору будь-якого відображеного УІ та пошук необхідних відлікових точок профілю імпульсів.

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

6.8.3 Первинна акустична інформація для кожної точки вимірювання повинна зберігатися на зовнішніх носіях, захищених від несанкціонованого доступу.

6.9 Допоміжні пристрої та матеріали

6.9.1 Термоперетворювач поверхневий типу ТПП 13 або ТПП 10 ГОСТ 6616 для вимірювання температури поверхні ТД.

6.9.2 При використанні ПЕП потрібні:

- шліфувальний інструмент для підготовки поверхні за ГОСТ 12.2.013.3;

- Знежирююча рідина (спирт за ГОСТ 17299 або ацетон за ГОСТ 2768 ) для підготовки поверхні;

- Контактна рідина.

7 Вимоги до об'єктів контролю

7.1 Товщина матеріалу ОК у точках вимірювання СР повинна бути не менше 2 мм.

7.2 Перед встановленням ЕАП поверхню очищають від бруду, окалини, іржі та знежирюють.

7.3 Клас шорсткості поверхні у точці вимірювань під час використання ПЕП — не нижче Ra 2,5 (ГОСТ 2789).

Примітка - При використанні ПЕП метод не забезпечує необхідну точність визначення НС, якщо шорсткість поверхні ОК Ra перевищує 2,5 мкм за ГОСТ 2789 .

7.4 Відстань від точки виміру до зварних швів ОК — не менше подвоєної товщини матеріалу ОК.

7.5 При використанні ПЕП в'язкість контактної рідини за температури вимірювання повинна відповідати в'язкості епоксидної смоли при температурі 25°С: від 12 до 25 Па·с (за ГОСТ 10587 ).

7.6 Додаткові фактори, що впливають на точність вимірювань СР

7.6.1 Шорсткість внутрішньої (відбиває) поверхні або наявність на ній тонкого твердого шару покриття.

7.6.2 Значна об'ємна неоднорідність матеріалу в області прозвучування, що призводить до дисперсії пружних хвиль та додаткового їх згасання.

7.6.3 Додаткові поверхні, що відбивають, що виникають через шаруватість матеріалу в області прозвучування (наявність плоских дефектів основного металу).

7.6.4 Характеристики факторів, зазначених у 7.6.1-7.6.3, не визначаються кількісно. Їх комплексний вплив оцінюється відповідно до характеристик відбитих акустичних імпульсів вимогам цього стандарту.

8 Порядок підготовки до проведення вимірювань

8.1 Вивчають сертифікати на матеріал ОК.

8.2 На підставі технічної документації на ОК визначають значення h у точках вимірів.

8.3 На підставі довідкових даних або експериментально визначають величини V та V .

8.4 Обирають ЕАП, якого залежно від h має такі значення:

- 10 МГц при h від 2 до 3 мм;

- 5 МГц при h від 3 до 10 мм;

- 2,5 МГц при h більше 10 мм.

8.5 Визначають розташування точок вимірів.

8.6 Приводять стан поверхні у вибраних точках у відповідність до умов проведення вимірювань (див. 7.2-7.3).

8.7 При необхідності наносять шар контактної рідини на підготовлену поверхню ОК.

8.8 Встановлюють ЕАП поверхню ОК, підключають їх СІ.

8.9 Включають С. І. , перевіряють його працездатність, виводячи на екран відеоконтрольного пристрою тимчасову розгортку сигналів, що приймаються.

8.10 На екрані відеоконтрольного пристрою без значних видимих спотворень повинні спостерігатися багаторазово відображені УІ.

8.11 Перевіряють відсутність на тимчасовій розгортці додаткових імпульсів, викликаних або наявністю в області вимірювання додаткових поверхонь, що відбивають (допустимих за умов експлуатації ОК дефектів — шарів, включень тощо). , виявлених методами ультразвукової дефектоскопії) або неправильною орієнтацією перетворювача поперечних коливань щодо осей симетрії матеріалу ОК.

8.12 Розраховують мінімальні значення розгортки, що забезпечує візуалізацію необхідної кількості відбитих УІ та вимірювання їх затримок із заданою відносною похибкою за формулою:

, (23)

де t - апаратна затримка зондувального імпульсу, мкс, що визначається технічними характеристиками використовуваного СІ.

Зазвичай значення не повинно перевищувати 10 .

8.13 Отримують осцилограми сигналів при використанні ЕАП пружних поперечних хвиль, поляризованих у напрямку текстури матеріалу при значенні розгортки T .

Примітка - Для ізотропного матеріалу при двовісному НР ЕАП встановлюють напрямом поляризації вздовж .

8.14 Оцінюють ставлення амплітуди УІ з номером m до середнього значення рівня шуму. Якщо це відношення перевищує 10 дБ, проведення вимірювань із заданою відносною похибкою вважається можливим.

8.15 Якщо відношення „сигнал-шум“ для УІ з номером m менше 10 дБ, то послідовно зменшують значення m на одиницю доти, доки значення відношення „сигнал-шум“ не стане більше 10 дБ.

8.16 Розраховують фактичну відносну похибку визначення затримок УІ за формулою:

, (24)

після чого приймають рішення про проведення вимірювань зі зниженою порівняно з похибкою або заміною використовуваного СІ на точніше, що забезпечують виконання співвідношення:

. (25)

8.17 Вимірювання по 8.13-8.16 повторюють для перетворювача поперечних пружних хвиль, поляризованих у напрямку, перпендикулярному текстурі матеріалу, визначаючи прийнятне значення номера відбитого УІ m , при цьому фактичну відносну похибку визначення затримок УІ розраховують за такою формулою:

. (26)

8.18 Вимірювання 8.13-8.16 повторюють для перетворювача поздовжніх пружних хвиль, визначаючи прийнятне значення номера відображеного УІ m , при цьому фактичну відносну похибку визначення затримок УІ розраховують за такою формулою:

. (27)

Примітка - Викладений у 8.1-8.18 порядок підготовки до проведення вимірювань однаковий для ОК з діючими напругами та за їх відсутності.

9 Порядок проведення вимірювань та обробки результатів

9.1 Визначення двовісного напруженого стану

9.1.1 За допомогою контактного термометра вимірюють температуру поверхні ОК за відсутності напруги Т .

9.1.2 Відповідно до посібника з експлуатації СІ проводять вимірювання затримок поперечних пружних хвиль, поляризованих уздовж текстури матеріалу ОК (або вздовж дії головної напруги ) , з перевстановленням ЕАП. Число повторних вимірів n має бути не менше ніж 5.

Примітка — Як правило, найменшу похибку визначення затримок забезпечує метод переходу сигналу через нуль [7].

9.1.3 Перевірка синфазності відлікових точок

9.1.3.1 Обчислюють різницю між затримкою для відображеного УІ з номером m та затримкою другого відбитого УІ щодо першого.

9.1.3.2 Перевіряють справедливість співвідношення:

. (28)

9.1.3.3 При дотриманні співвідношення (28) виконують дії 9.1.4.

9.1.3.4 При недотриманні співвідношення (28) розраховують значення k за формулою:

, (29)

де . Значок [ ] означає операцію округлення.

9.1.3.5 У подальших розрахунках замість значень використовують скориговані значення затримок, рівні .

Перевірку синфазності відлікових точок проводять для всіх типів хвиль.

9.1.4 Масив значень перевіряють на наявність викидів відповідно до ДСТУ ISO 5725-2.

9.1.5 Після зменшення (за наявності викидів) значення n для подальших розрахунків використовують усічений варіаційний ряд.

9.1.6 Визначають значення t і за формулами:

, (30)

. (31)

9.1.7 Перевіряють виконання умови:

. (32)

9.1.8 При виконанні умови (32) у подальших розрахунках використовують значення t отримане за 9.1.6.

9.1.9 Якщо умова (32) не виконана, проводять повторні вимірювання зі збільшеним числом n .

9.1.10 Якщо збільшення числа вимірів n не призводить до виконання умови (32), приймають рішення про можливість подальших вимірів зі зниженою точністю.

9.1.11 Вимірювання та їх обробку за 9.1.3-9.1.10 проводять для ЕАП поперечних пружних хвиль, поляризованих у напрямку, перпендикулярному до текстури матеріалу ОК (або вздовж дії головної напруги) ):

, (33)

. (34)

9.1.12 Вимірювання та їх обробку за 9.1.3-9.1.10 проводять для ЕАП поздовжніх пружних хвиль. При цьому визначають значення t і за формулами:

, (35)

, (36)

9.1.13 Розраховують наведені затримки за формулами:

, (37)

, (38)

. (39)

9.1.14 За допомогою контактного термометра вимірюють температуру поверхні ОК при дії напруги T .

9.1.15 Вимірювання та їх обробку за 9.1.3-9.1.14 проводять для ОК при дії напруги.

9.1.16 Наведені затримки розраховують за формулами:

, (40)

, (41)

. (42)

9.1.17 Напруги і для кожної точки вимірів розраховують за формулами:

, (43)

, (44)

де , , *, *, , .
___________________
* Формули відповідають оригіналу. - Примітка виробника бази даних.

9.2 Визначення одновісного напруженого стану

9.2.1 При дії одновісної напруги вздовж текстури матеріалу напруга розраховують за формулою:

, (45)

де .

9.2.2 При дії одновісної напруги поперек текстури матеріалу напруга розраховують за формулою:

, (46)

де .

10 Правила оформлення результатів вимірів

10.1 Результати вимірювань фіксують у протоколі, форма якого наведена у додатку.

10.2 Якщо вимірювання СР ОК є частиною науково-дослідних робіт, то результати вимірювань слід оформлювати відповідно до вимог ГОСТ 7.32.

Додаток, А (обов'язковий). Визначення пружноакустичних коефіцієнтів

Додаток А
(обов'язкове)

А.1 Пружноакустичні коефіцієнти визначають при проведенні випробувань на розтяг плоских зразків за ГОСТ 1497 .

А.2 Використовують зразки двох типів:

- Поздовжні, вирізані з матеріалу паралельно текстурі;

- Поперечні, вирізані з матеріалу перпендикулярно текстурі.

А.3 При використанні ПЕП клас шорсткості поверхні зразків у точці вимірювань не нижче Ra 2,5 за ГОСТ 2789 .

А.4 Для навантаження зразка використовують машини для механічних випробувань матеріалів за ГОСТ 28840 .

А.5 Вибір випробувального обладнання здійснюють таким чином, щоб у зразку створити напругу, яка становить .

А.6 Випробувальні машини повинні забезпечувати необхідне навантаження з допустимим відхиленням напруги не більше 1 МПа протягом проміжку часу, необхідного для проведення акустичних вимірювань (від 30 секунд до кількох хвилин залежно від кваліфікації оператора та використовуваних СІ).

А.7 Складають програму ступінчастого навантаження зразка від початкового навантаження, що відповідає значенню одновісної напруги не більше , до навантаження, що відповідає . Рекомендується передбачити не менше п'яти ступенів навантаження для подальшої регресійної обробки результатів випробувань.

А.8 Зразок із закріпленими на ньому ЕАП поміщають у машину для механічних випробувань, домагаються правильної його центрування та прикладають до нього невелике навантаження для забезпечення надійної фіксації зразка у захватах.

А.9 На кожному ступені навантаження проводять вимірювання затримок УІ трьох типів:

t - Затримки УІ для поперечних хвиль, поляризованих уздовж осі навантаження;

t - Затримки УІ для поперечних хвиль, поляризованих перпендикулярно до осі навантаження;

t - Затримки УІ для поздовжніх хвиль.

Вимірювання проводять як зі збільшенням, і при зменшенні навантаження. Потім зразок виймають із машини. Кожне навантаження („вгору-вниз“) проводять тричі. Перед новим навантаженням ЕАП знімають та знову встановлюють на зразок.

А.10 Проводять регресійну обробку залежностей , ,

де , , t , t , t - Затримки УІ в матеріалі зразків без навантаження.

А.11 Акустопружні коефіцієнти визначають наступним чином:

дорівнює тангенсу кута нахилу до осі лінії регресії для поздовжніх зразків;

дорівнює тангенсу кута нахилу до осі лінії регресії для поздовжніх зразків;

дорівнює тангенсу кута нахилу до осі лінії регресії для поперечних зразків;

дорівнює тангенсу кута нахилу до осі лінії регресії для поперечних зразків.

А.12 Тензометричні (упругоакустичні) коефіцієнти розраховують за формулами:

, , , . (А.1)

Додаток Б (обов'язковий). Визначення термоакустичних коефіцієнтів

Додаток Б
(обов'язкове)

Б.1 Визначення термоакустичних коефіцієнтів k (k , k ) проводять на підставі дослідження регресійних залежностей затримок імпульсів пружних хвиль відповідних типів t від температури стандартного зразка T.

Б.2 Вимірювання температурних залежностей проводять на стандартних зразках матеріалу ОК у лабораторних умовах.

Б.3 Температуру поверхні зразка вимірюють з використанням термоелектричного перетворювача за ГОСТ 6616 .

Б.4 Зразки нагрівають до температури 80 °C, потім для рівномірного розподілу температури витримують при кімнатній температурі до остигання до 60 °C.

Б.5 У міру остигання зразка з інтервалом 5 °C проводять вимірювання температури поверхні зразка T та відповідних затримок для кожного значення температури.

Б.6 Термоакустичні коефіцієнти розраховують за такою формулою:

, (Б.1)

де ,

N - загальна кількість вимірів для даного зразка.

Вимірювання повторюють для 3-5 зразків із усередненням результатів.

Додаток В (рекомендований). Форма протоколу вимірів

Додаток
(рекомендоване)

Бібліографія

Електронний текст документа
підготовлений АТ «Кодекс» і звірений за:
офіційне видання
М: Стандартінформ, 2016