Разработка технологических карт по ультразвуковому контролю в режиме АРД. Катушки 426x13 мм. Наш опыт
В предыдущем выпуске мы пробовали составить технологическую карту визуального и измерительного контроля. В новом сюжете мы попробуем составить технологическую карту ультразвукового контроля кольцевого стыкового сварного соединения 426x13 мм с использованием АРД-диаграмм по регламенту «Газпрома». Данные катушки, напомним, были изготовлены по заказу нашей редакции – дело было ещё в прошлом году, но вот руки до них дошли только сейчас. Делали мы их в том числе с таким расчётом, чтобы можно было попробовать поработать с АРД-диаграммами согласно регламенту «Газпрома», который разрешает использовать АРД для толщин больше 12 мм. Здесь, правда, мы сразу должны признаться, что не до конца понимаем реальную практику применения АРД-диаграмм.Дело в том, что п. 10.6.6 гласит: АРД-шкалы должны быть аттестованы организацией-изготовителем. Если бы мы использовали АРД-диаграммы, которые зашиты в память прибора для комплектного ПЭП, то, вероятно, в этом случае нужно было бы заказывать аттестацию АРД у производителя этого самого датчика. При этом – не совсем понятно, как быть, если мы будем строить АРД-кривые самостоятельно, например, всё по тем же зарубкам, как это тоже можно делать в современных дефектоскопах. В сообществе «Дефектоскопист.ру» уже неоднократно обсуждали этот нюанс, в том числе применительно к другому документу, РД 34.17.302-97 (например, здесь, здесь или здесь). И, честно говоря, 100% ясности пока нет. Кому-то достаточно паспорта ПЭП, кто-то изготавливает под себя так называемые утюги – образцы с плоскодонными отверстиями и после их аттестации настраивает АРД по ним, у кого-то проверяющим и вовсе достаточно показать свидетельство о поверке дефектоскопа – и дальше в подробности никто не вдаётся. Кто-то использует предустановленные АРД-диаграммы для комплектных преобразователей и согласует такой подход с заказчиком. Кто-то и вовсе предпочитает не связываться с АРД и работает только с ВРЧ. В общем, вариантов много – поэтому просьба к тем людям, кто знаком с реальной практикой лучше нас, поделиться своими наблюдениями, где как решается вопрос с метрологическим обеспечением АРД-диаграмм.
Форму для технологических карт мы взяли ту же, по которой оформили карты по визуальному и измерительному контролю. Подробно на этом мы останавливаться не будем – можете просто посмотреть предыдущий выпуск, ссылка на него есть в описании к этому ролику. И кстати говоря, если вдруг кому-то захочется скачать получившиеся у нас технологические карты, то пожалуйста:
- технологическая карта УЗК с АРД, 426x13 мм, 083-2006, строительство, автоматическая калибровка задержки в призме >>
- технологическая карта УЗК с АРД, 426x13 мм, 083-2006, строительство, ручная калибровка задержки в призме >>
- технологическая карта УЗК с АРД, 426x13 мм, 083-2006, эксплуатация, ручная калибровка задержки в призме >>
- версии технологических карт с поисковым усилением +6 дБ >>
Как и в прошлый раз, мы пройдёмся по содержимому технологических карт и поясним некоторые моменты.
В разделе Нормативные документы вместо отменённого ГОСТ 14782-86, который упоминается в основном регламенте, указали пришедший ему на замену ГОСТ Р 55724-2013. Ну и, конечно, не забыли про временные требования «Газпрома», которые, судя по названию документа, его введению и п. 1.1 не распространяются на неразрушающий контроль газопроводов, находящихся в эксплуатации. Поэтому в технологических картах для контроля эксплуатируемых объектов мы на этот документ уже не не ссылались.
Условия проведения контроля. Зона термического влияния для нашего случая составляет 10 мм (п. 10.7.1) . Про расстояние от трубы до грунта – взяли из временных требований (п. 5.7.5).
Дальше – раздел Средства контроля. Преобразователь подобрали по таблице 19. Датчик ALC2565, рабочая частота 2,5 МГц, угол ввода 65 градусов, круглая пьезопластина диаметром 12 мм. Преобразователь марки АМКРО – благодарим за него нашего спонсора, научно-производственный центр «КРОПУС», равно как и за ультразвуковой дефектоскоп УСД-60ФР. За образцы шероховатости говорим спасибо компании «Арсенал НК». Настроечные образцы подобрали по таблицам 20 и 21. За них говорим спасибо другому нашему спонсору, компании «Константа УЗК». Это дочернее предприятие группы компаний «КОНСТАНТА», которое производит меры и настроечные образцы для ультразвукового контроля на собственной базе в Санкт-Петербурге.
Переходим к разделу Порядок проведения контроля, подраздел Осмотр и разметка объекта контроля. Нам показалось логичным сразу обозначить схему сканирования – хотя бы для того, чтобы корректнее оценить контроледоступность стыка. Ширина подготовленной под контроль зоны, если считать её по формуле из регламента, должна бы составлять не менее 102.1 мм, но мы решили округлить в более выгодную для себя сторону и указать зону зачистки с запасом, 105 мм.
Далее - мы посчитали разумным вынести в отдельный раздел Подготовку дефектоскопа к настройке глубиномера и чувствительности. Точнее – подготовку рабочего интерфейса. Перво-наперво – подключение ПЭП и вызов предустановленных параметров из памяти прибора. По-хорошему, при смене преобразователя можно задать прибору тип ПЭП, рабочую частоту, угол ввода, стрелу, задержку в призме, частоту заполнения зондирующего импульса, демпфирование и прочие экспертные настройки. А ещё есть фильтры, есть АРД-диаграммы. Понятно, что угол ввода и стрела проверяются на мерах. Понятно, что все эти настройки можно задать самому. Но, в целом, проще, надёжнее и быстрее при наличии такой возможности загружать всё это из памяти прибора и при необходимости лишь корректировать отдельные параметры.
При этом, что любопытно, даже после автоматической загрузки предустановленных настроек выбранного преобразователя параметр Стрела остаётся равным нулю. Данный параметр может варьироваться от преобразователя к преобразователю и зависит от изнашивания призмы. Пользователю опять же не нужно сбрасывать дефолтное значение – достаточно проверить стрелу на СО-3, например, и задать прибору нужное значение.
По-хорошему, параметр Протектор тоже можно было бы обнулить – это необходимо, например, для правильного определения задержки в призме. Но: УСД-60ФР может калибровать задержку в призме в автоматическом режиме, при запуске которого введённое пользователем значение протектора не учитывается прибором, равно как и угол, задержка развёртки и даже скорость. Всё это в режиме автоматической калибровки прибор подстраивает сам. Калибровка выполняется по двум отражённым сигналам. А после её завершения – полученный результат опять же автоматически выставляется в параметре Протектор. Для пользователя это означает экономию времени и снижение риска ошибиться.
Опять же, с другой стороны, возможности прибора немного опережают методические указания. Поэтому мы решили сделать выбор в пользу ручной калибровки задержки в призме – хотя версию техкарты с автоматической калибровкой мы тоже на всякий случай подготовили. В этой версии техкарты предполагается более смелое использование возможностей прибора. Но, если вернуться к техкарте с ручной калибровкой задержки в призме, то, несмотря на загрузку значений из памяти прибора, параметр Протектор перед началом настройки на мерах лучше обнулить.
Дальше – можно сразу включить и настроить а-Зону. Как мы покажем в следующем сюжете, параметр а-Порог для режима ВРЧ лучше выставить на 80% высоты экрана, так как там он будет обозначать браковочный уровень чувствительности. В случае с АРД а-Зона будет отвечать только за стробирование сигналов – уровни будут обозначаться кривыми. Тем не менее, параметр а-Порог мы также предусматриваем на 80% высоты экрана.
Что касается б-Зоны, то для ручной калибровки протектора (задержки в призме) лучше сразу её включить и тоже настроить. При этом параметры а-Начало, а-Ширина и б-Начало, б-Ширина нужно будет подстраивать таким образом, чтобы в а-Зону попадал первый отражённый сигнал от вогнутой поверхности СО-3 (55 мм, или 33,7 мкс), а в б-Зону – попадал второй (фактически, третий) сигнал (с глубины 165 мм, или больше 100 мкс).
Что касается Показаний, то здесь всё опять же зависит от того, как мы будем производить калибровку задержки в призме – автоматически или вручную. В первом случае можно сразу задавать те же величины, что и для последующей настройки чувствительности и проведения контроля. Во втором случае – время задержки в призме мы будем считать сами, и для этого нам понадобятся определённые показания. По этой же логике – выбирается единица для шкалы на оси абсцисс. Если калибровка задержки в призме будет выполняться автоматически, то можем сразу выбрать вариант мм, глубина. Если вручную – то лучше сначала выбрать мкс.
Дальше – раздел Настройка глубиномера. Нам показалось важным указать пределы допустимой погрешности глубиномера, например, при измерении времени распространения ультразвука в СО-3. Во «Временных требованиях» указана допустимая погрешность при определении координат отражателей, плюс можно посмотреть другие источники (Пособие к СНиП III-18-75 – п. 2.51-2.54, РД-25.160.10-КТН-016-15 – п. 8.5.11.9), то кое-какие ориентиры мы можем назвать. Например, время распространения ультразвука в СО-3 должно измеряться с погрешностью не более ±1 мкс, причём за основу мы всё-таки будем брать значение 33,7 мкс, а не 34,1 мкс, как в некоторых источниках. Хотя бы потому, что в отменённом, но каноничном ГОСТ 14782-86 указано именно это значение (приложение 3). То есть после калибровки протектора (в терминологии УСД-60ФР) результат измерения времени распространения ультразвука в СО-3 должно составлять от 32,7 до 34,7 мкс.
Интересный момент с мерой СО-2. Как известно, на ней нанесены две шкалы – так что наш номинальный угол ввода 65 градусов можно было бы проверить – условно – и по верхней, и по нижней шкале. В зависимости от этого 6-миллиметровое боковое цилиндрическое отверстие получается на глубине 44 мм или 15 мм. И поначалу мы хотели остановиться на втором варианте. Хотя бы потому, что 15 мм ближе к толщине объекта контроля (13 мм). Однако – если присмотреться к рисункам с изображением СО-2 в учебниках и нормативных документах, то со стороны, которая ближе к БЦО, на шкале нет значения 65 градусов. При этом – на мере СО-2, которой мы располагаем, нужные нам риски на шкале имеются. Такая вот непонятная ситуация. И поскольку изображение СО-2 мы решили взять из ГОСТ Р 55724-2013, то мы всё-таки решили указать в техкарте положение ПЭП – условной – на верхней шкале.
Настройка чувствительности. Как я уже говорил ранее, сегодня мы рассматриваем технологические карты с АРД-диаграммами. Что касается поиска максимума отражённых сигналов от зарубки, то здесь было бы уместно вспомнить наш большой выпуск об этом. Один из главных выводов, напомним, заключался в том, чтобы при настройке обязательно использовать линейку. Нужно рассчитать минимальное и максимальное расстояние от передней грани ПЭП до передней стенки зарубки. Нам показалось, что эти формулы и рекомендация про линейку будут уместны в нашей технологической карте.
В параметре ERS задаём эквивалентную площадь зарубки, по которой мы будем настраиваться, с учётом коэффициента N. Для угла ввода 65 градусов он составляет 0,5. Стало быть, эквивалентная площадь зарубки 2x2 мм будет составлять 2 кв. мм (4x0,5). Смотрим таблицу 20 – и видим, что максимально допустимая эквивалентная площадь для строительства составляет те же 2 кв. мм, а вот для эксплуатации – уже 2,5 кв. мм. Тем не менее, согласно таблице 21 настройка будет производиться по зарубке того же размера, 2.0x2.0 мм. Поэтому в параметре ERS для контроля при эксплуатации мы всё равно будем указывать 2.0 кв. мм, только вот браковочным уровнем у нас здесь уже будет 2.5 кв. мм (а не 2.0 кв. мм, как при строительстве), уровень фиксации же составит 1.25 кв. мм (а не 1.0 кв. мм). Тут ещё, конечно же, учитывается поправка чувствительности, но об этом чуть позже.
Поскольку в наших техкартах предполагается использование штатного преобразователя, то мы попробуем использовать АРД-диаграммы, зашитые в памяти прибора для выбранного нами датчика. При этом, конечно же, УСД-60ФР позволяет строить собственные АРД-кривые. И более того, мы пробовали так делать на настроечном образце с зарубкой 2.0x2.0 мм. Но поскольку с «родными» АРД-диаграммами результат измерения эквивалентной площади зарубки оказался вполне корректным, то нам показалось разумнее и безопаснее работать именно с ними, а не создавать «с нуля» собственные кривые.
Что касается уровней чувствительности, то подробнее об этом мы будем говорить в следующем выпуске, который мы посвятим временной регулировке чувствительности. В режиме АРД, как известно, главный критерий для отбраковки – эквивалентная площадь отражателя ERS. Соответственно, браковочным уровнем в нашем случае будет ERS, равная 2 кв. мм, а контрольный уровень – это 1 кв. мм. Для того. Чтобы нам было проще следить за сигналами на развёртке, а не только за показанием ERS, нам показалось целесообразным добавить кривую АРД 1, которая будет на -6 дБ ниже браковочного уровня и которая будет обозначать тот самый контрольный уровень, или уровень фиксации.
Также при настройке чувствительности отметим такой интересный момент, как внесение поправок. В рассматриваемых нами случаях, например, в технологической карте для эксплуатации необходимо прописать введение поправки чувствительности -2 дБ. Также, по-хорошему, стоило бы добавить поправку на шероховатость и волнистость, но за неимением специализированных средств измерения и методик, подробно останавливаться на этом мы не стали. То есть нами предполагается простейший случай, когда шероховатость не превышает Rz=40 мкм. Что касается внесения поправок, то в УСД-60ФР, особенно в режиме АРД делать это максимально удобно: в меню Датчик – подменю первого уровня АРД – подменю второго уровня Калибровка – в параметре Оп. уровень можно указать поправку с точностью до 0.1 дБ. В режиме ВРЧ поправка вносится простой регулировкой усиления – но к этому, как я уже сказал, мы вернёмся в следующем сюжете.
Сканирование сварного соединения. Здесь отметим немного странный момент: инструкция «Газпрома» предусматривает, что зону поперечного перемещения ПЭП надо рассчитывать по формуле Xп = 2 * t * tgꭤ + A. Но по-хорошему, в ней не хватает стрелы, которую нужно вычитать, чтобы вести отсчёт не от точки выхода, а от передней грани ПЭП, что гораздо удобнее. Как впоследствии оказалось, когда мы решили сверить наши карты с приложением «НК-Консультант», то там в примечаниях тоже обратили внимание на этот момент.
Ещё смутила разница в условных обозначениях, принятых в инструкции и во временных требованиях: l и ∆L (условная протяжённость), L и ∆l (расстояние между соседними дефектами), t и S (толщина стенки). Легко увидеть, что обозначения во временных требованиях такие же, как в РД-25.160.10-КТН-016-15. Это удобно, конечно же, однако в формулах и в иллюстрациях, которые мы заимствовали из инструкции, решили оставить исходные условные обозначения.
Также посчитали нужным добавить положение про абсолютную погрешность при определении координат залегания дефектов, о которой мы уже упомянули. Норма взята из «Временных требований» (п. 5.3.2.2). Они хоть и распространяются на строительство и ремонты, но в техкартах для эксплуатации мы решили оставить ту же норму.
Ну и поскольку при регистрации дефектов нам нужно документировать эхограммы, то чуть подробнее прописали порядок сохранения сканов развёртки и результатов контроля. Кстати говоря, совсем недавно это обсуждали в нашей группе во «ВКонтакте» – и как подсказали знающие подписчики, дополнительно к эхограммам с дефектами нужно прикладывать эхограммы с настройками, причём делать их нужно каждые 4 часа, вместе с проверкой чувствительности. Поэтому мы на всякий случай добавили соответствующее положение и в наши техкарты, хоть и не уверены, что сделали это правильно, просто потому, что не видели примеры, как это делается. Рекомендация про меню Основные и Датчик нам показалась целесообразной, поскольку в них содержатся, по сути, все интересующие нас параметры, включая скорость ультразвука, частоту преобразователя, задержку в призме, угол, стрелу, усиление и прочее. Однако, повторюсь, реальных техкарт с таким положением мы видели не так много, поэтому данный пункт является не более чем нашей импровизацией.
Оценка качества. Нормы отбраковки для строительства взяли из временных требований, посчитали под наши параметры и категорию объекта контроля. Для нашего диаметра 426 мм длина оценочного участка для определения суммарной протяжённости дефектов составит 1/6 периметра шва, или 223 мм.
Оформление результатов контроля. Поскольку к заключению желательно прикладывать дефектограмму, то впоследствии, на этапе проведения контроля, надо будет разбираться с формой этих документов. Это не тема сегодняшнего сюжета. Сокращённую форму записи дефектов будем делать по ГОСТ Р 55724-2013 (вместо ГОСТ 14782-86) и, конечно же, в соответствии с временными требованиями.
В общем, у нас получилось как-то так. Скачать технологические карты можно по ссылкам в описании. Будем признательны, если кто в комментариях укажет на ошибки и недочёты. Это поможет нам делать техкарты лучше, мы надеемся.
И напоследок – заглянем в «НК-Консультант».
- Запускаем приложение, не забывая перед этим включить интернет.
- Что любопытно, ещё с прошлой нашей сессии приложение «запомнило» введённые нами параметры объекта контроля. Очень удобно, если, например, нас интересует контроль одного и того же объекта – не нужно каждый раз при запуске приложения заново указывать его характеристики.
- Выбираем метод контроля – Ультразвуковой.
- И видим выкладку по разным разделам – по сути, это практически готовая технологическая карта, только с интерактивным рубрикатором.
- Любопытная деталь в разделе Выбор ПЭП – разработчики добавили уточнение про ширину ПЭП, что она не должна превышать 28,4 мм. Мы рассказывали об этом нюансе в нашем сюжете про изготовление образцов сварных соединений и тоже указывали там это же значение. По ходу написания техкарты мы выбрали датчик ALC2565, у него ширина 21 мм, так что нам не придётся его притирать под диаметр 426 мм.
- В разделе Развёртка и строб – любопытный момент про то, что строб должен отступать от зондирующего импульса на 3 мм. Я знаю, что положение об этом есть в регламенте «Транснефти», но поскольку в инструкции «Газпрома» такого мы не нашли, то добавлять в карту изначально не планировали. Однако раз в приложении информация об этом присутствует, то и мы решили внести это уточнение в свою карту (п. 2.2.5).
- В разделе Ложные сигналы приведена подробная справка от разработчиков и иллюстрации для дополнительной наглядности. У нас в карте об этом сказано достаточно кратко – мы, по сути, просто процитировали инструкцию. Возможно, стоило бы остановиться на этом подробнее, как вот здесь.
- В разделе Определение параметров дефектов – любопытное уточнение про формулу для пересчёта измеренной условной протяжённости дефекта с учётом диаметра трубы. По факту, реально обеспечить разрешающую способность, которая предполагается по данному расчёту, может быть не так-то просто.
На этом на сегодня всё. В следующем видео мы разберём технологическую карту ультразвукового контроля в режиме временной регулировки чувствительности.