статья о двух системах УК. Статья о двух системах УК. О сопоставлении двух систем ультразвукового контроля сварных соединений
 Скачать 0.84 Mb.
|
|
О СОПОСТАВЛЕНИИ ДВУХ СИСТЕМ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ 1. Введение Перспектива полного перехода в России к международной системе ультразвукового контроля (УК) сварных соединений (СС) всё более активно проявляет себя. В свете этого в 2016 году вступил в силу ГОСТ Р ИСО 17640 [1], адаптированный к международному стандарту ISO 17640 [2] и ныне действующий одновременно с сугубо российским ГОСТ Р 55724 [3]. Все сварные соединения объектов международного пользования (межгосударственные магистральные трубопроводы, объекты Российского морского регистра судоходства, а с начала2019 г. – и Российского речного регистра, и т.п.), подвергаемые УК, должны проходить контроль по системе, базирующейся настандарте [1] иISO 11666 [4]. И только в отношении чисто российских объектов продолжает действовать стандарт [3]. Однако дискретный, «революционный»переход к международной системе сразу во всех отраслях, и главным образом на объектах Ростехнадзора, не представляется логичным, так как потребовал бы быстрой переработки или замены очень большого количества нормативных и методических документов, замены обширного парка настроечных образцов. Например, переход в январе 2019 г. к международной системе в Правилах Российского речного регистра (РРР) [5]уже сегодня повлек у дефектоскопистов-речников определенные трудности. Ранее они, в соответствии с ГОСТ 14782-86[6], настраивали чувствительность (браковочный уровень), как условную, по мере СО-1 в соответствии с нормами, указанными в ОСТ 5. 1093-78 [7], а потом, относительно браковочного уровня, отмеряли в децибелах«вниз» контрольный и поисковый уровни. Но с выходом новых Правил [5] отраслевой стандарт[7] автоматически утратил силу, а специалисты теперь вынуждены, пользуясь тремя документами ([1], [4], [5]), всегда сначала по стандарту [1]по образцу с заданным там плоскодонным отражателем устанавливать опорный уровень, а затем, относительно него, по ISO [4] определять три рабочих:уровня оценки (приблизительный аналог поискового), уровень записи (аналог фиксационного), уровень приемки (аналог браковочного). 2. Основная часть Документы, разделяющие участь ОСТ [7] в результате внедрения международной системы, можно отправлять в макулатуру. А вот российские настроечные образцы, по мнению авторов, по мере внедрения международной системы отправлять в металлолом не стоит. Их еще можно «спасти», корректно сопоставив две эти системы УК СС. В таблице 1 приведено сравнение способов контроля по ISO17640 [2] с российскими в соответствии с требованиями ГОСТ Р 55724 [3] и иными отечественными методическими документами. Таблица 1. Сравнение способов контроля СС
Из таблицы видно, что только одиносновной способ контроля СС по ISO17640имеет стандартный российский аналог – способ № 2. Учитывая то, что большинство объектов промышленности и транспорта требует контроля на уровне «В»(соответствует уровню качества «В» по ГОСТ Р ИСО 5817 [10]),из таблицы 3 стандарта [1]видно, что для этого уровня и способа 2 предусмотрено только 10 вариантов настройки чувствительности УК для всех подконтрольных объектов, тогда как в России таких вариантов гораздо больше (определяются отраслевой принадлежностью и степенью опасности или ответственности объекта; только в таблице 2, приведенной ниже,показано 53варианта). Поэтому для сохранения уровня безопасности контролируемых объектов после перехода от российской системы УК СС к международной потребуется пересчет уровней чувствительности и, при необходимости, введение соответствующих поправок к усилению. Для примера снова обратимся к объектам Российского речного регистра. Допустим, требуется проконтролировать ультразвуком сварное соединение обшивки корпуса речного теплохода толщиной t = 12 мм. Согласно ОСТ [11] для этого применялся наклонный преобразователь на частоту 5 МГц с углом ввода 65° и образец с зарубкой 2,5×2,0 мм (площадь углового отражателя Sу = 5,0 мм2). Требования современных Правил РРР [5]: а) уровень контроля по стандарту[1] – «В»; б) способ контроля по стандарту[1] – 2 (вариант с наклонным преобразователем, поперечными волнами с настройкой по плоскодонному отражателю); в) уровень приемки по ISO [4] – AL2. Согласно таблице 3 стандарта[1] для установки опорного уровня следует применять плоскодонное отверстие диаметром d = 1,5 мм. Площадь дна такого отверстия составляет:  (1)На рисунке 1 воспроизведен график из ISO [4] для определения уровней оценки (4), записи (3) и приемки (2) относительно опорного уровня (1) в данных условиях контроля. Из графика видно, что в области контроля прямым лучом (n≤ 1) уровень приемки 2на 2 дБ выше опорного1. Пересчитаем эту разницу в относительные единицы:  (2)Из этого следует, что при настройке по российской системе для обеспечения той же чувствительности площадь плоскодонного отражателя, задающего браковочный уровень (по ISO [4] – уровень приемки), должна составлять  (3) Рисунок 1. Репродукция графика FigureA.5 из ISO 11666 «Уровни для способа № 2 для толщины от 8 до 15 мм по уровню приемки AL2». Здесь: 1 – опорный уровень; 2 – уровень приемки AL2; 3 – уровень записи; 4 – уровень оценки; Н – амплитуда; l– длина пути сигнала в долях от толщины СС; n– доля толщины СС; t– толщина СС. Теперь рассчитаем по стандарту[3] эквивалентную площадь имеющейся зарубки:  , (4)где N – коэффициент, определяемый углом ввода α; согласно графику на рисунке 22 стандарта [3] для α = 65̊ N = 0.5. Таким образом, после настройки чувствительности дефектоскопа на имеющемся образце по российской системе, для приведения ее к идентичной настройке по международной системе, необходимая поправка к усилению составит:  (5)И напротив, после настройки по международной системе, для сохранения российских норм оценки качества СС в данном случае следует уменьшить усиление на 1 дБ. Для реализации на практике такой схемы контроля очень хорошо подходят дефектоскопы, имеющие два строба с субстробами (дополнительными порогами) и W-развертку, показывающую тракт сигнала в объекте, например, приборы серии «Пеленг». Они позволяют буквально нарисовать на экране рабочие уровни, изображенные на рисунке 1 (см. фото на рисунке 2). После такой расстановки стробов оператору остается получить эхосигнал от зарубки (посередине ширины экрана), усилением довести его амплитуду до уровня порога 1 строба ВС1, затем полученное усиление увеличить на число децибелов, рассчитанное по формуле (5).  Рисунок 2. Экран дефектоскопа УД 3-307ВД «Пеленг» после настройки на контроль СС по международной системе: 1 – изображение тракта сигнала на W-развертке; 2 – уровень приемки (слева – порог 1 строба ВС1,справа – порог 1 строба ВС2); 3 – уровень записи (слева – порог 2 строба ВС1,справа – порог 2 строба ВС2); 4 – уровень оценки (слева – порог 3 строба ВС1,справа – порог 2 строба ВС2). Сложнее произвести настройку приборов, не имеющих субстробов Во-первых, невозможно организовать ступеньку на уровне перелома тракта сигнала (n = 1). Во-вторых, из трех рабочих уровней стробами можно проиллюстрировать только два (уровни записи и приемки), а для третьего (уровень оценки) остается только уровень отсечки шумов. В-третьих, у таких приборов, как правило, высота расположения стробов и уровня отсечки шумов задается только в процентах, что вынуждает делать пересчет децибелов, полученных по рисунку 1, в проценты. В частности, для левой части экрана (см. рисунок 3) положение по высоте строба 2, имитирующего уровень записи, рассчитывается по формуле:  , (6)где Н1 = 90% - уровень строба, имитирующего уровень приемки; Δ2-3 = 4 дБ – перепад между уровнями приемки и записи. Уровень оценки на экране отмечается уровнем отсечки шумов:  , (7)где Δ2-4 = 10 дБ – перепад между уровнями приемки и оценки. При этом, в левой части экрана оценка сигналов ведется обычным порядком: амплитуда – по превышению верхнего строба; условные размеры дефекта – относительно нижнего строба. В правой части экрана (область отраженного луча) он одновременно будет уровнем записи (контрольным).  Рисунок 3. Экран дефектоскопа УСД -50 после настройки на контроль СС по международной системе: 1 – строб «б», уровень приемки; 2 –строб «а», уровень записи для сигналов на прямом луче; 3 - уровень отсечки шумов, уровень оценки, в правой части также уровень записи для сигналов на отраженном луче. . Однако на практике в каждом случае контроля выполнять пересчет по формулам (1)÷(7) «вручную» крайне сложно. С этой целью в ЧОУ ДПО НУЦ «РТС» в редакторе «Delphi-15» была разработана специальная программа, интерфейс которой показан на рисунке 4.  Рисунок 4. Интерфейс программы «Связь двух систем УК СС» С помощью этой программы авторами был выполнен расчет сравнения чувствительности по ISO с чувствительностью по вариантам контроля опасных производственных объектов по российским нормам. Результаты расчета приведены в таблице 2. Таблица 2. Сравнение чувствительностиУК СС по ISO с чувствительностью по российской системе
Продолжение таблицы 2
Продолжение таблицы 2
Окончание таблицы 2
*)Поскольку в ОСТ [7] чувствительность трактовалась как условная по образцу СО-1 (из оргстекла с горизонтальными отверстиями 2 мм на разной глубине hСО1), здесь авторами сделаны замеры соответствующей эквивалентной площади Sп на стальном образце с плоскодонными отражателями. Из таблицы 2 видно, что, даже при самой строгой настройке по международной системе на уровне контроля «В», в подавляющем большинстве случаев (около 90%), чувствительность УК окажется ниже требуемой по российской системе. Например, при контроле СС корпусов речных судов в диапазоне толщины от 20 до 40 мм на частоте 2,5 МГцбез введения дополнительной поправки она будет ниже требуемой по ОСТ[7]на 19,2 дБ, то есть в 9 раз!Это говорит о том, что при переходе к международной системе УК СС без введения соответствующих поправок к чувствительности мы рискуем существенно снизить уровень безопасности наших подконтрольных опасных производственных объектов. И еще два замечания в части различий между российской и международной системами УК СС. 1. Система ISO не признает применение ультразвука для контроля любых СС толщиной менее 8 мм, в то время как в России такая практика существует давно. В частности, на трубопроводах пара и горячей воды по РТМ-1с [9] УК предусмотрен от толщины СС 2 мм, на сосудах и аппаратах по СТО [12], металлоконструкциях грузоподъемных кранов по РД [13], магистральных нефтегазопроводах по ВСН [14] – от 4 мм; актуальность применения УК на СС технологических трубопроводов с толщиной менее 8 мм косвенно была обоснована авторами в статье [18]. По мнению авторов, при переходе к международной системе не следует утрачивать эти наработки. 2. В системе ISO предусмотрено выравнивание чувствительности по глубине с помощью DAC и DJS диаграмм (DJS – аналог российской АРД). Однако не все отечественные ультразвуковые дефектоскопы имеют функцию построения трех таких кривых на экране (для отображения уровней оценки, записи и приемки). Но все российские приборы обязательно оснащены системой временной регулировки чувствительности (ВРЧ), которая, при верной настройке, весьма удобна тем, что не перегружает экран системными линиями и избавляет специалиста от необходимости пересчета амплитуд сигналов через диаграммы. Кроме того, существует и политико-экономическая подоплека. Во-первых, в России сложилась тенденция упразднять контролирующие органы и перекладывать ответственность на владельца ОПО, которому предоставлена возможность выбирать испытательную лабораторию для проведения оценки соответствия в процессе тендера, где чаще выигрывает не тот, кто компетентнее, а тот, кто предложит меньшую цену и это, к сожалению, означает, худшее качество такой оценки. Во-вторых, нельзя забывать о «возрасте» ОПО в России и возможности реальной замены дефектных конструкций новыми. Чаще всего, после выявления дефектных участков конструкции, владелец выбирает вариант «подлатать» и эксплуатировать дальше «на авось», превращая ОПО в бомбу замедленного действия. В-третьих, имеющаяся в России система нормативной документации была разработана на основании многолетнего опыта, прошла адаптацию к российским условиям и серьезную проверку временем. Применяя её для оценки соответствия, мы можем более уверенно рассуждать о понятии «промышленная безопасность». Выводы При переходе на международную систему УК СС следует: 1. В нормативных документах предусмотреть систему поправок к чувствительности УК ССв целях компенсации показанного здесь несоответствия. 2. В нормативных, руководящих и методических документах разработать систему ультразвукового контроля сварных соединений толщиной менее 8 мм для вариантов, предусмотренных ныне действующими отраслевыми документами. 3. В методических документах по УК СС большой толщины предусмотреть связь между системами компенсации ослабления сигнала с помощью систем ВРЧ и DJS. ЛИТЕРАТУРА 1. ГОСТ Р ИСО 17640-2016. Неразрушающий контроль сварных соединений. Ультразвуковой контроль. Технология, уровни контроля и оценки. 2. ISO 17640:2010.Non-destructivetestingofwelds - Ultrasonictesting – Techniques, testinglevels, andassessment. 3. ГОСТ Р 55724-2013. Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые. 4. ISO 11666:2018.Non-destructivetestingofwelds - Ultrasonictesting – Acceptancelevels. 5. Российский речной регистр.Правила. Правила классификации и постройки судов. Часть Х. Материалы и сварка. М: 2019 г. 6. ГОСТ 14782-86. Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые (отменен). 7. ОСТ 5.1093-78. Соединения сварные стальных корпусных конструкций надводных судов. Правила контроля. 8. ОСТ 5Р.9768-89. Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Ультразвуковой метод. 9. РД 34.17.302-97 (ОП 501 ЦД-97). Котлы паровые и водогрейные. Трубопроводы пара и горячей воды, сосуды. Сварные соединения. Контроль качества. Ультразвуковой контроль. Основные положения. 10. ГОСТ Р ИСО 5817-2009. Сварка. Сварные соединения из стали, никеля, титана и их сплавов, полученные сваркой плавлением (исключая лучевые способы сварки). Уровни качества. 11. РД 153-34.1-003-01 (РТМ-1с). Сварка, термообработка и контроль качества трубных систем котлов и трубопроводов при монтаже и ремонте энергетического оборудования. 12. СТО 00220256-005-2005. Швы стыковых, угловых и тавровых сварных соединений сосудов и аппаратов, работающих под давлением. Методика ультразвукового контроля. 13. РД 24.090.97-98 Оборудование подъемно-транспортное. Требования к изготовлению, ремонту и реконструкции металлоконструкций грузоподъемных кранов. 14. ВСН 012-88. Строительство магистральных и промысловых трубопроводов. Контроль качества и приемка работ. Ч.1. Миннефтегазстрой, 1989. 15. ГОСТ 32569-2013. Трубопроводы технологические стальные. Требования к устройству и эксплуатации на взрывопожароопасных и химически опасных производствах. 16. СП 70.13330.2012. Несущие и ограждающие конструкции. Актуализированная редакция СНиП 3.03.01-87. (с Изменением № 1). 17. СДОС-11-2015. Методические рекомендации о порядке проведения ультразвукового контроля металлических конструкций технических устройств, зданий и сооружений. 18. А.А. Сельский, Е.Е. Мельчикова, В.А. Сельский. Об опасной ошибке при ультразвуковом контроле сварных соединений технологических трубопроводов. - Безопасность труда в промышленности, 2018 г., № 11, с. 64 – 66. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
