Приложение Б (обязательное). Метод автоматизированного ультразвукового контроля труб

Приложение Б
(обязательное)

Метод автоматизированного ультразвукового контроля труб

Б.1 Метод применяется при контроле труб диаметром от 4 мм и более с толщиной стенки от 1 до 45 мм включительно и обеспечивает выявление в трубах естественных дефектов, для которых амплитуда отраженного сигнала равна или более амплитуды сигнала от искусственного дефекта, выбранного в качестве нормы отбраковки при ультразвуковом контроле. Контроль дает сведения о сечении трубы, содержащем дефект, и его условной протяженности.

При работе по данной методике применяют эхоимпульсный иммерсионный способ дефектоскопии, при этом реализуются схемы контроля по ГОСТ 17410.

Контроль труб на продольные дефекты производится ультразвуковыми волнами, распространяющимися по окружности в двух противоположных направлениях в соответствии с ГОСТ 17410.

При работе со стыкователем концы трубы длиной до 90 мм не контролируются.

Б.2 Аппаратура

Б.2.1 Аппаратура для контроля металла труб должна удовлетворять требованиям ГОСТ 17410.

Для проведения автоматизированного ультразвукового контроля применяют дефектоскопические установки типа "Микрон", ИДЦ-8, УДГ-4М, "Днепр", ИДЦ-3М и другие с техническими характеристиками по технической документации, не уступающими перечисленным.

Б.2.2 В состав установки входят:

- электронные блоки типа ДУК-66, УД-10УА, УДМ-1М и другие, обеспечивающие частоту посылок ультразвуковых импульсов не менее 900 Гц и рабочую частоту контроля 1,8; 2,5 и 5,0 мГц;

- блок автоматики, осуществляющий разбраковку труб и обеспечивающий 100-процентную фиксацию искусственных дефектов на испытательном образце при работе установки в автоматическом режиме;

- акустический блок, состоящий из механизмов ориентации датчиков и самих датчиков, фиксируемых неподвижно относительно поступательно перемещающейся и вращающейся трубы в иммерсионной ванне, или специального акустического блока, вращающегося вокруг поступательно перемещающейся трубы и содержащего один или несколько датчиков.

Для труб наружным диаметром до 140 мм включительно следует использовать фокусированные датчики.

Рекомендуется использовать линзы с отношением фокусного расстояния к поперечному размеру преобразователя не более двух. Применяют круглые преобразователи диаметром 8, 10 и 22 мм и прямоугольные размером 15 x 4мм и 15 х 10 мм и другие.

Фокусное расстояние Г, мм, цилиндрической линзы вычисляют по формуле

,

(Б.1)

где - радиус кривизны вогнутой поверхности линзы, мм;

,

(Б.2)

где - скорость звука в окружающей жидкости, см/с;

- скорость продольных волн в материале линзы, см/с.

Датчик для контроля трубы диаметром более 140 мм может иметь рабочую частоту 1,8 и 2,5 МГц;

- трубопротяжное устройство, осуществляющее поступательно-вращательное перемещение трубы с регулируемым шагом подачи (например, УК-1).

Б.3 Испытательные образцы

Б.3.1 На каждый типоразмер труб должны быть изготовлены рабочий и контрольный испытательные образцы.

Рабочие испытательные образцы предназначены для настройки и периодической проверки чувствительности аппаратуры, контрольные - для установления пригодности рабочих испытательных образцов.

Б.3.2 Контрольный испытательный образец хранят на участке, занимающемся сверкой испытательных образцов.

Рабочие испытательные образцы являются дублерами контрольных и сверяются с ними в соответствии с ГОСТ 17410.

Оценка амплитуд сигналов от искусственных дефектов на рабочем и контрольном испытательных образцах для горячедеформированных труб может быть осуществлена контактным методом.

Б.3.3 Испытательные образцы изготовляют из труб без дефектов того же материала и типоразмера, что и контролируемая партия труб.

Допускается изготовлять испытательные образцы из труб, близких по химическому составу и геометрическим размерам, в соответствии с ГОСТ 17410.

Б.3.4 Длина испытательного образца определяется техническими возможностями трубопротяжного устройства и акустического блока.

Допускается изготовлять составной (сварной) испытательный образец для труб диаметром более 57 мм и толщиной стенки, равной или более 6 мм.

Б.3.5 При изготовлении испытательного образца на наружную и внутреннюю поверхности трубы без дефекта наносят искусственные дефекты типа рисок.

Для холоднодеформированных труб с толщиной стенки до 6 мм - профиль рисок треугольный, для остальных - в соответствии с ГОСТ 17410.

Риски на испытательных образцах наносят в соответствии с ГОСТ 17410. Расстояние между рисками не менее 50 мм, а расположение рисок от торца трубы определяется конструкцией иммерсионной ванны и трубопротяжного устройства.

Риски могут быть нанесены на разных отрезках труб. Допускается наносить риски вдоль трубы не по одной образующей.

Продольные риски должны быть параллельны оси трубы, отклонение от параллельности не должно превышать 1°.

На испытательном образце у одного из торцов электрокарандашом или чертилкой должны быть нанесены:

- номер испытательного образца;

- тип образца;

- марка металла;

- размер трубы.

Б.3.6 Глубину и длину искусственных рисок, по которым производят настройку чувствительности ультразвуковых установок и разбраковку труб, устанавливает настоящий стандарт.

Б.3.7 Искусственные дефекты типа рисок наносят механическим способом. Риски треугольной формы наносят резцом с углом заточки (30   5)°. После изготовления каждой риски резец вновь затачивают с доводкой режущих граней по шероховатости поверхности R_a = 0,16-0,32 мкм по ГОСТ 2789.

Б.3.8 Допускается изготовлять риски электроискровым способом, если сигнал от нее отличается от сигнала риски, изготовленной механическим способом, не более чем на  2 дБ.

Б.3.9 К каждому испытательному образцу прилагается паспорт, в котором указаны:

- номер образца, марка материала, диаметр и толщина стенки;

- назначение (рабочий или контрольный);

- глубина, протяженность дефекта и его характер (продольная или поперечная риска);

- дата изготовления.

Б.3.10 Для проверки образцов внутренней поверхности на четыре-пять отобранных патрубков наносят от пяти до десяти рисок. Оценивают максимальную амплитуду сигналов от рисок при контроле предполагаемых испытательных образцов на ультразвуковой установке в статическом режиме. Настройку электронно-акустического блока при этом производят по любой из изготовленных рисок или по имеющимся испытательным образцам соответствующего типоразмера. Положение ручек управления на дефектоскопе при оценке должно быть фиксированным.

Оценку проводят с помощью аттенюаторов на приборах ДУК-66 и УД-10УА и устройств частоты импульсов на приборах УДМ-1М и УДМ-3.

Риски объединяют в одну группу, если расхождение амплитуд сигналов от них не превышает  1,5 дБ для приборов ДУК-66 и УД-10УА или  10 % измеренной величины для дефектоскопов УДМ.

В одной группе должно быть не менее пяти рисок.

Все риски каждой группы, кроме двух для контрольного и рабочего испытательного образцов, вскрывают и замеряют их размеры по микрошлифу на микроскопах МИМ-7, МИМ-8 или с помощью МИС-11, ОРИМ-1 и других инструментальных микроскопов, не уступающих им по техническим характеристикам.

За глубину риски принимают среднее арифметическое значение глубин, измеренных в центральном сечении и в сечениях, расположенных на расстоянии 1 мм в ту или другую сторону от центрального сечения для рисок длиной 5 мм; 2 мм - для рисок длиной 10 мм; 7 мм - для рисок длиной 25 мм; 15 мм - для остальных рисок.

Средние арифметические значения размеров вскрытых рисок группы считаются размерами рисок на оставшихся предполагаемых рабочем и контрольном испытательных образцах.

В качестве контрольного и рабочего испытательных образцов выбирают те, для которых среднеарифметическая глубина рисок отличается от значения глубин, устанавливаемых специальными документами, не более чем на  10 %.

Если ни одна пара из предполагаемых испытательных образцов не укладывается на поле допуска по глубине задаваемого искусственного дефекта или если в группе не содержится пяти рисок с одинаковой (с точностью  1,5 дБ или  10 %) амплитудой сигнала, то процесс изготовления испытательных образцов следует повторить.

Б.3.11 Оценку размеров искусственных рисок на внутренней поверхности образца допускается проводить методом пластмассовых оттисков (слепков) для труб внутренним диаметром не менее 13 мм.

Б.3.11.1 Точность измерения риски с помощью оттисков по данной методике - не менее четверти допуска на глубину риски по ГОСТ 17410.

Б.3.11.2 Материалом оттиска служит самотвердеющая пластмасса на основе акриловых смол (протакрил).

Перед снятием оттиска готовят пластмассу. Для этого необходимо смешать порошок и жидкость протакрил в стеклянном или фарфоровом сосуде в соотношении 2:1 (по объему). Порошок должен полностью пропитаться жидкостью, поверхность массы должна быть блестящей и однородной. При смешивании порошка и жидкости нужно избегать попадания пузырьков воздуха в жидкость, для этого шпатель при перемешивании массы все время должен касаться дна сосуда. Перед заливкой масса должна иметь консистенцию сгущенного молока.

Время приготовления и затвердевания пластмассы зависит от температуры. При температуре 20-40 °С время разбухания пластмассы - около 5 мин, время затвердевания - около 20 мин.

Поверхность дефекта и соседние с ним участки поверхности трубы должны быть промыты дихлорэтаном, просушены сжатым воздухом и смочены жидкостью протакрил.

Заливку массы на дефект, удаленный от торца трубы на расстояние до 300 мм, производят с помощью "ложки" с длинной ручкой.

Сразу же после того, как масса залита на дефект, в нее вставляют съемник.

Перед снятием оттиска трубу следует охладить, обильно смачивая холодной водой. Отделение оттиска облегчается, если труба перед охлаждением была теплой (30-40 °С).

Затвердевший оттиск отделяют от трубы вместе со съемником. Оттиск следует открывать осторожно, избегая сдвигов съемника вдоль трубы и в стороны.

Участок пластмассы с оттиском дефекта отделяют от съемника с помощью ножа. Оставшуюся на съемнике пластмассу снимают с него после разогрева до пластического состояния.

Б.3.11.3 Качество оттиска определяют при визуальном осмотре.

Б.3.11.4 Высоту оттиска (глубину дефекта) замеряют на микроскопе МИС-11.

В случае необходимости снятия повторного оттиска при некачественном первом оттиске пластмассу, оставшуюся в дефекте, можно не удалять, так как при повторной заливке дефекта застрявшие частицы пластмассы прочно соединяются с основной массой и вместе с ней отделяются от риски.

Размеры рисок на внутренней поверхности образцов можно измерять также индикаторами часового типа с игольчатым наконечником с ценой деления 0,001 мм для измерения рисок глубиной менее 0,1 мм и с ценой деления 0,01 мм для остальных рисок.

Длину риски определяют с помощью любого измерительного инструмента, имеющего цену деления не более 10 % заданной величины.

Б.4 Подготовка к испытанию

Б.4.1 Трубы, подаваемые на контроль, очищают от грязи, пыли, жира, краски, отслаивающейся окалины и других загрязнений поверхности.

Б.4.2 Проверяют заземление установки.

Б.4.3 Устанавливают в ванне сальники, рассчитанные на размер труб, подлежащих контролю.

Б.4.4 Вставляют в иммерсионную ванну рабочий испытательный образец.

Б.4.5 Устанавливают в ванне датчик так, чтобы образующая фокусирующей линзы была параллельна оси трубы.

Б.4.6 Наполняют ванну водой до уровня погружения датчика на глубину не менее 25 мм.

Б.4.7 Устанавливают шаг подачи трубы на величину не более половины длины штрихового фокуса датчика.

Примечания

1 Разрешается выбирать шаг сканирования таким образом, чтобы скорость контроля V_max, см/с, не превышала величины, рассчитанной по формуле

,

(Б.3)

где F - частота следования ультразвуковых импульсов, Гц;

D - диаметр контролируемых труб, мм;

- длина штрихового фокуса (вдоль трубы), мм;

- длина зоны по окружности трубы, мм, где амплитуда сигнала, отраженного от дефекта на испытательном образце, достаточна для срабатывания автоматической системы датчика (АСД);

K - число импульсов, необходимое для надежного срабатывания автоматики, должно быть не менее пяти.

2 При использовании трубопротяжного устройства промышленной установки ИДЦ-3М шаг контроля определяется ее паспортными данными.

Шаг подачи можно проверить, приведя в соприкосновение неподвижный карандаш с перемещающейся трубой и получив при этом на трубе винтовую линию.

Б.4.8 Определение размеров штрихового фокуса датчика

Б.4.8.1 Для определения размеров штрихового фокуса датчика используют отражатель в виде металлической нити диаметром не более 0,3 мм, натянутой между двумя держателями, которые легко закрепляются в сальниках иммерсионной ванны.

Б.4.8.2 Закрепляют нить-отражатель в иммерсионной ванне установки.

Б.4.8.3 Устанавливают в ванне датчик таким образом, чтобы образующая фокусирующей линзы была параллельна нити. Фокусируют ультразвуковой пучок на нить, то есть добиваются максимального сигнала от нити перемещением датчика в горизонтальной и вертикальной плоскостях и поворотом держателя в обе стороны. Фиксируют положение датчика по всем направлениям кроме линейного горизонтального перемещения (или вертикального, в зависимости от конструкции акустического блока).

Б.4.8.4 Устанавливают на экране электронно-лучевой трубки дефектоскопическую величину сигнала, отраженного от нити, равную 30 мм.

Б.4.8.5 Смещают датчик по горизонтали в одну сторону (или по вертикали вверх) до уменьшения сигнала на 2 дБ, записывают координаты датчика.

Б.4.8.6 Перемещают датчик в противоположную сторону до тех пор, пока сигнал на экране электронно-лучевой трубки не станет на 2 дБ меньше максимального, записывают координаты.

Б.4.8.7 Ширина штрихового фокуса датчика в миллиметрах равна разности между двумя координатами положения датчика.

Б.4.8.8 Для определения длины штрихового фокуса следует повернуть датчик на 90° (установить линию фокуса перпендикулярно нити) и перемещать его по горизонтали вперед и назад (или по вертикали вверх и вниз), отмечая две координаты, при которых сигнал отличается от максимального на 2 дБ.

Разность координат в миллиметрах соответствует длине штрихового фокуса.

Б.4.9 Подключают датчик к дефектоскопу и устанавливают рабочую частоту в соответствии с выбранным датчиком.

Б.4.10 Устанавливают частоту следования импульсов в соответствии с выбранной скоростью контроля и шагом подачи, но не менее 900 Гц.

Б.4.11 Настройка установки

Б.4.11.1 Включают установку и дефектоскоп. Через 2-3 мин после прогрева дефектоскопа добиваются четкого изображения линии развертки на экране электронно-лучевой трубки с помощью ручек "Фокус" и "Яркость".

Б.4.11.2 Перемещением датчика в горизонтальной и вертикальной плоскостях добиваются максимальной амплитуды сигнала, отраженного от поверхности испытательного образца. Проверяют правильность установки датчика поворотом держателя и датчика в обе стороны, а также корректировкой фокусного расстояния до получения максимальной амплитуды сигнала от поверхности испытательного образца.

Б.4.11.3 Устанавливают импульс, отраженный от поверхности испытательного образца, примерно посередине экрана дефектоскопа.

Б.4.11.4 Вводят риску, расположенную на внутренней поверхности образца, в зону падения ультразвукового пучка. Добиваются появления на экране максимальной амплитуды сигнала от риски правее сигнала от поверхности испытательного образца величиной не менее 30 мм, вращая испытательный образец вручную и перемещая датчик параллельно оси трубы с постепенным увеличением чувствительности дефектоскопа. При этом сигналы от рисок при вращении трубы перемещаются по экрану и изменяются по амплитуде.

Примечание - Начинать настройку акустической системы можно по риске, нанесенной на внутреннюю поверхность трубы, глубиной до 10 % толщины стенки и длиной в два раза большей, чем на испытательном образце.

Б.4.11.5 Фиксируют положение датчика стопорными винтами.

Б.4.11.6 Устанавливают строб-импульс ручками "Зона автоматического контроля" справа от поверхностного импульса на минимальном от него расстоянии, при котором исключается срабатывание АСД от этого импульса. Ширину зоны следует устанавливать так, чтобы в нее не попадали сигналы от помех.

Б.4.11.7 Вращением испытательного образца вручную и изменением положения ручек регулировки чувствительности электронного блока добиваются срабатывания АСД при каждом прохождении риски под датчиком. Проверяют выявляемость риски, нанесенной на наружной поверхности образца. Если она не выявляется (АСД не срабатывает), то контроль проводят с использованием дополнительного датчика, настройку и регулировку которого осуществляют в соответствии с Б.4.7, Б.4.9 и Б.4.11.

Б.4.11.8 Настройку второго датчика при контроле труб в двух противоположных направлениях проводят аналогично.

Б.4.11.9 При контроле труб на установках с вращающимся блоком датчиков настройку акустического блока проводят по методике, изложенной в технической документации к установке.

Б.4.11.10 Проверяют выявляемость рисок на наружной и внутренней поверхностях образца в автоматическом режиме работы установки.

При этом при десятикратном прозвучании испытательного образца должно быть 100-процентное срабатывание АСД от обеих рисок.

Б.4.11.11 Для ограничения верхнего предела чувствительности (исключения возможной перебраковки труб) рекомендуется изготовлять риски глубиной на 2 % толщины стенки меньше, чем риски на испытательном образце. При десятикратном прохождении этих рисок под датчиком автоматическое устройство не должно срабатывать.

Б.5 Проведение испытаний

Б.5.1 Состыковывают контролируемую трубу с испытательным образцом и включают трубопротяжный механизм.

Б.5.2 При выходе стыкователя из трубопротяжного механизма труба расстыковывается.

Б.5.3 Следующую трубу состыковывают на расстоянии не менее 100-130 мм от входа в иммерсионную ванну.

Б.5.4 После контроля двух-трех труб их осматривают, чтобы убедиться, что в результате контроля не происходит повреждения и загрязнения поверхности трубы.

Наличие дефекта фиксируется по:

- остановке трубопротяжного механизма;

- срабатыванию сигнальной лампы "Индикатор дефекта" и появлению импульса на экране электроннолучевой трубки.

Б.5.5 При остановке трубопротяжного механизма необходимо проконтролировать дефектный участок три-четыре раза, очистив его от грязи, пузырьков воздуха и т.п.

Вводят вручную дефектный участок в зону ультразвукового пучка и убеждаются в том, что на экране электронно-лучевой трубки имеется четкий сигнал от дефекта в области строб-импульса, правее сигнала от поверхности.

Если дефект выявляется во всех случаях, трубу бракуют.

Отмечают дефектную зону маркировочным карандашом, фломастером или чертилкой.

Б.5.6 Правильность настройки установки проверяют по рабочему испытательному образцу через каждые 10-20 труб с обязательной отметкой в журнале.

В случае невыявления рисок на испытательном образце все трубы, проверенные после предыдущей проверки чувствительности, подлежат повторному контролю.

Б.5.7 По окончании работы воду из иммерсионной ванны спускают, установку очищают от загрязнений и вытирают насухо.

При проведении испытаний в качестве иммерсионной среды следует применять дистиллированную или отстоянную в течение 24 ч воду. Необходимо следить, чтобы вода в ванне была чистой. Смену воды производят по мере ее загрязнения. Разрешается добавка ингибиторов и присадок, улучшающих смачиваемость труб.

Б.5.8 Результаты ультразвукового контроля труб заносят в журнал.

Б.6 Требования безопасности

Работы по ультразвуковому контролю труб следует проводить в соответствии с Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей и Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей, утвержденными Госэнергонадзором.