ГОСТ Р 57283-2016

ГОСТ Р 57283-2016 Розрахунки та випробування на міцність. Акустичний метод визначення ушкодженості при термоциклічній втомі сталі. Загальні вимоги

ГОСТ Р 57283-2016
Група Т59

НАЦІОНАЛЬНИЙ СТАНДАРТ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ

Розрахунки та випробування на міцність

АКУСТИЧНИЙ МЕТОД ВИЗНАЧЕННЯ ПОШКОДЖЕННОСТІ ПРИ ТЕРМОЦИКЛІЧНОЇ Втоми СТАЛИ

Загальні вимоги

Calculation and strength testing. Акустичний метод для визначання довжини під thermocyclic fatigue of steel. General requirements

ГКС 77.040.10

Дата введення 2017-10-01

Передмова

1 РОЗРОБЛЕНО Відкритим акціонерним товариством «Науково-дослідний центр контролю та діагностики технічних систем» (АТ «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 24 листопада 2016 р. N 1774-ст

4 ВВЕДЕНО ВПЕРШЕ

Правила застосування цього стандарту встановлені у статті 26 Федерального закону від 29 червня 2015 р. N 162-ФЗ «Про стандартизацію в Російській Федерації». 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

Тривалий досвід експлуатації теплових і атомних електростанцій показує, що на працездатність та ресурс елементів обладнання водоохолоджуваних установок значною мірою впливають локальні температурні впливи, що викликаються пульсаціями температури теплоносія різної природи, у тому числі при змішуванні робочих середовищ з різними температурами.

При проектуванні теплообмінного обладнання важливо враховувати термопульсації та шляхом вибору оптимальних режимних параметрів та конструктивних рішень знижувати їх до допустимого рівня. Разом з тим, надзвичайно важливим завданням є визначення ступеня пошкодженості в матеріалі елементів конструкцій установок, що діють, методами неруйнівного контролю.

Процес руйнування залежить від багатьох факторів, теоретично врахувати внесок кожного з яких практично неможливо. Цим пояснюється значний розкид як розрахункових, і експериментальних даних. Контроль пошкоджень у матеріалі за допомогою традиційних засобів неруйнівного контролю утруднений.

Перспективним методом, що дозволяє оцінити ступінь пошкодженості матеріалу, що термічно навантажується на стадії до утворення втомного макроскопічного дефекту, є акустичний метод.

Цей стандарт розроблено з метою забезпечення методичної основи застосування акустичного методу для визначення пошкодженості матеріалу елементів конструкцій, що піддаються термоциклічним впливам.

Цей стандарт встановлює:

- Зміст і порядок проведення процедур вимірювань при акустичному контролі пошкодженості сталевих конструкційних матеріалів, що піддаються термоциклічним впливам;

- вимоги до апаратури та програмного забезпечення, що застосовуються у процесі вимірювань;

- Вимоги до оформлення результатів контролю.

1 Область застосування

Цей стандарт встановлює загальні вимоги до методу виконання акустичних вимірювань для визначення величини накопиченої ушкодженості сталевих конструктивних елементів, що піддаються термоциклічним втомним впливам.

Метод, що регламентується цим стандартом, дозволяє на підставі комплексу проведених вимірювань зробити оцінку рівня пошкодженості в точці вимірювання при невідомих параметрах термоциклічних впливів.

Номенклатура об'єктів, пошкодженість матеріалу якого може бути визначена відповідно до методу, що регламентується, встановлюють у технічному завданні на контроль.

2 Нормативні посилання

У цьому стандарті використано нормативні посилання на такі стандарти:

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

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

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

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

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

ГОСТ 427 Лінійки вимірювальні металеві. Технічні умови

ГОСТ 2768 Ацетон технічний. Технічні умови

ГОСТ 2789 Шорсткість поверхні. Параметри та характеристики

ГОСТ 6616 Перетворювачі термоелектричні. Загальні технічні умови

ГОСТ 10587 Смоли епоксидно-діанові не затверджені. Технічні умови

ГОСТ 17299 Спирт етиловий технічний. Технічні умови

ГОСТ 20415 Контроль неруйнівний. Методи акустичні. загальні положення

ГОСТ 20799 Олії індустріальні. Технічні умови

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

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

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

ГОСТ Р МЕК 60745-2-3 Машини електричні ручні. Безпека та методи випробувань. Частина 2-3. Приватні вимоги до шліфувальних, дискових шліфувальних та полірувальних машин з обертальним рухом робочого інструменту

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 позначення:

t - Затримка імпульсу зсувної хвилі, поляризованої вздовж текстури матеріалу об'єкта контролю, нс;

t — затримка імпульсу хвилі зсуву, поляризованої поперек текстури матеріалу об'єкта контролю, нс;

t - Затримка імпульсу поздовжньої хвилі, нс;

- Рівень пошкодження;

Т - температура поверхні об'єкта контролю, ° С;

k - Термоакустичний коефіцієнт зсувних хвиль, 1 / ° С;

k - Термоакустичний коефіцієнт поздовжніх хвиль, 1/°С.

3.2 У цьому стандарті застосовані такі скорочення:

ОК - об'єкт контролю;

ПЕП - п'єзоелектричний перетворювач;

СІ - засіб вимірювань;

СОП - стандартний зразок підприємства;

УІ - ультразвуковий імпульс;

ЦТС - цирконат титанат свинцю.

4 Загальні положення

4.1 Метод заснований на існуючій залежності між параметрами поширення пружних об'ємних хвиль та рівнем мікроушкоджень у структурі сталі ОК, що виникають у процесі термоциклічних впливів на його матеріал.

4.2 У методі використовують ручний спосіб ультразвукового луна-імпульсного контактного прозвучування із застосуванням прямих поєднаних ПЕП хвиль різних типів за ГОСТ Р 55725.

4.3 Контроль здійснюють за технологічною документацією, розробленою відповідно до вимог ГОСТ 20415 .

4.4 Використовують схему прозвучування, що відповідає ехо-методу ультразвукового контролю. Спосіб збудження пружних коливань – контактний. Вид випромінюваного сигналу - радіоімпульс з високочастотним (ультразвуковим) заповненням, з плавною огинаючої та ефективною тривалістю (на рівні 0,6 від максимальної амплітуди) від двох до чотирьох періодів основної частоти.

4.5 Вимірювані характеристики пошкодженості є усередненими по товщині матеріалу та площі ультразвукового пучка.

4.6 Безпосередньо вимірюваними величинами є затримки (час поширення у матеріалі) УІ.

4.7 Вплив температури на точність вимірювання інформаційних акустичних параметрів враховують за допомогою відповідних термоакустичних коефіцієнтів, що мають розмірність 1/°С.

Їхні значення містяться в базі даних СІ або можуть бути отримані експериментально відповідно до додатку А.

4.8 Характеристики ушкодженості визначають на підставі обробки масивів інформативних акустичних параметрів із використанням результатів попередніх експериментів.

4.9 Рекомендований цим стандартом метод може бути основою складання методики виконання вимірювань по ГОСТ Р 8.563.

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

5 Вимоги безпеки

5.1 До виконання вимірювань для визначення пошкодженості, що регламентуються цим стандартом, допускають операторів, що володіють навичками експлуатації використовуваного обладнання, які вміють користуватися відповідними національними галузевими нормативними та технічними документами, що пройшли навчання роботі з застосовуваними СІ та атестованих на знання правил безпеки.

5.2 При проведенні вимірювань оператору слід 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 При організації робіт з проведення вимірювань повинні бути дотримані вимоги пожежної безпеки згідно з ГОСТ 12.1.004.

6 Вимоги до засобів вимірювань та випробувального обладнання

6.1 В якості СІ використовують установки, скомпоновані із серійної апаратури, або спеціалізовані ультразвукові прилади, сертифіковані та повірені в установленому порядку.

6.2 У своєму складі СІ повинні містити такі ПЕП:

- Прямий суміщений перетворювач поздовжніх хвиль типу П111-5,0 за ГОСТ Р 55725;

- Прямий суміщений перетворювач зсувних хвиль типу П111-5,0 за ГОСТ Р 55725, наприклад перетворювачі типу V155-RB, V155-RM, V156-RM або спеціально виготовлені за технологією, наведеною в додатку Б.

6.3 Випробувальне обладнання

6.3.1 Як калібрувальні зразки для експериментальних досліджень з оцінки впливу термоциклічного навантаження на накопичення пошкодженості матеріалу можуть бути використані пластини, а також трубні зразки, що є напівкруглим у перерізі фрагментом труби (див. малюнок 1). У торці кожного зразка просвердлюють отвір глибиною 10 мм та діаметром 1 мм під установку термоперетворювача.

Малюнок 1 — Калібрувальні зразки.

а) – плоский зразок; б) - трубний зразок

Малюнок 1 — Калібрувальні зразки.

6.3.2 Для проведення калібрувальних експериментів може бути використана установка, схема якої наведена на малюнку 2.

Малюнок 2 - Схема установки для калібрувальних експериментів

1 - бак запасу дистильованої води (БЗД); 2 - відцентровий насос (ЦН); 3 - бак переливний (БП); 4 - вентиль запірний (ВЗ); 5 - клапан регулюючий (ВР); 6 - крапельниця-дозатор; 7 - інфрачервоний датчик крапель; 8 - зразок; 9 - нагрівальний елемент; 10 - лабораторний автотрансформатор; 11 - персональний комп'ютер (ПК); 12 - клапан зворотний (КО); 13 - вентиль дренажний (ВД)

Малюнок 2 - Схема установки для калібрувальних експериментів

6.3.3 З бака запасу 1 відцентровим насосом 2 дистильована вода подається в переливний бак 3 .

6.3.4 З переливного бака вода через запірний 4 і регулюючий вентилі 5 надходить на крапельницю-дозатор 6 , де відбувається формування крапель потрібного об'єму із заданою частотою.

6.3.5 Застосування переливного бака дозволяє створити постійний тиск стовпа рідини та забезпечити незмінність частоти зриву крапель з кромки дозатора.

6.3.6 Реєстрацію кількості крапель здійснюють інфрачервоним (ІЧ) датчиком 7 .

6.3.7 Краплі дистильованої води, що потрапляють на поверхню нагрітого до заданої температури зразка 8 створюють на ній локальні пульсації температури.

6.3.8 Установка дозволяє одночасно формувати декілька ділянок накопичення пошкоджень із різною частотою навантаження.

6.3.9 Створення та підтримання заданої температури зразків здійснюють за допомогою електричних нагрівальних елементів 9 .

6.3.10 Нагрівальні елементи являють собою одягнений у керамічні ізолятори ніхромовий дріт, закріплений на металевих плоских і «напіврубних» ложементах.

6.3.11 Плавне регулювання потужності, що підводиться до нагрівального елемента, здійснюють лабораторним автотрансформатором 10 .

6.4 Допоміжні пристрої та матеріали

6.4.1 Інструмент шліфувальний для підготовки поверхні за ГОСТ Р МЕК 60745-2-3.

6.4.2 Термоперетворювач поверхневий типу ТПП 13 або ТПП 10 ГОСТ 6616 для вимірювання температури поверхні ОК.

6.4.3 Рідина знежирююча (спирт за ГОСТ 17299 або ацетон за ГОСТ 2768 ) для підготовки поверхні.

6.4.4 Рідина контактна (індустріальна олія марок І-30А, І-40А, І-50А за ГОСТ 20799 вода).

6.4.5 Рідина контактна для введення зсувних коливань (епоксидна смола за ГОСТ 10587 рідина SWC, мед), в'язкість якої при температурі вимірювання повинна відповідати в'язкості епоксидної смоли при температурі 25°С: від 12 до 25 кг/(м· 10587.

6.4.6 Ємності для зберігання контактної рідини, кисті для нанесення контактної рідини на поверхню виробів, ганчір'я для протирання ультразвукової апаратури та рук оператора, лінійка металева 500 мм за ГОСТ 427 для розмітки ОК, маркер або крейда для нанесення міток на проконтрольовані вироби, журнал ведення протоколу контролю.

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

6.6 СІ повинні забезпечувати дискретизацію ультразвукового сигналу з частотою, що перевищує не менше ніж у 10 разів максимальну ефективну частоту ПЕП.

6.7 СІ повинні містити аналого-цифрові перетворювачі з розрядністю не менше ніж 12.

6.8 Первинну акустичну інформацію для кожного вимірювання слід зберігати на зовнішніх носіях, захищених від несанкціонованого доступу.

6.9 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, що включають похибку вимірювання параметрів УІ;