Оценка шероховатости и волнистости поверхности ОК перед УЗК: выбор форумчан «Дефектоскопист.ру»​

Полтора месяца назад редакция «Дефектоскопист.ру» запустила опрос о средствах определения шероховатости и волнистости поверхности объектов контроля перед ультразвуковой дефектоскопией. Результаты показали, что подавляющее большинство респондентов, 83% дефектоскопистов УК используют для этого образцы шероховатости, 17% – проверяют шероховатость при помощи профилометров.
Почему этот опрос случился. Если не углубляться в понятия стохастической, периодической и статистической шероховатой поверхности, то, в общем случае, чем выше шероховатость поверхность – тем ниже чувствительность. Если высота неровностей поверхности сопоставима с длиной волны (0,2–0,4 мм), а период для определения волнистости (отношение стрелы прогиба к длине базового участка) в 3–4 превышает размер ПЭП, – то при падении продольной ультразвуковой волны на такую поверхность происходит её трансформация в поперечную эллиптически поляризованную или поверхностную волну. Следствием этого становится рассеяние поля, ложные сигналы, увеличение длительности принимаемых сигналов (ухудшение разрешающей способности) и увеличение мёртвой зоны. С прямыми ПЭП попроще, особенно – если использовать специализированные РС ПЭП, рассчитанные на работу по грубым поверхностям. Как пример – П112-10-6/2-АС-01 и П112-5-10/2-АС-01, которые позволяют проводить на поверхностях шероховатостью до Rz160 мкм благодаря призмам из полимерного материала.
Если же говорить про «стандартные» условия контроля, то большинство НТД требуют, чтобы шероховатость Rz (высота неровностей профиля по 10 точкам) для УЗК не превышала 40 мкм, Ra (среднее арифметическое отклонение профиля) – в пределах 6,3 мкм. Про волнистость в НТД обычно не упоминают, но в учебно-справочной литературе приводят показатель 0,015. Помимо поверхности сканирования, при контроле отражённым лучом нужно обеспечить шероховатость донной поверхности не более Rz 80 мкм или Ra 20 мкм (ГОСТ Р 50.05.02-2018) или Rz 160 мкм (в учебно-справочной литературе). Гораздо интереснее – то, что шероховатость поверхности ОК должна быть идентична шероховатости поверхности НО. Если это требование не соблюдается, то при настройке дефектоскопа надо вносить поправку на шероховатость. Как её определить?
Практикуются два основных способа: по поверенным образцам шероховатости (визуально или на ощупь) или при помощи профилометра (измерителя шероховатости). Большинство НТД либо не содержат обязательных требований к средствам определения шероховатости, либо разрешают использовать оба варианта. Тем не менее, один из самых известных исследователей влияния качества поверхности ввода на результаты УЗ-контроля, Виктор Григорьевич Щербинский (1932–2018), в одной из своих книг говорит о «прямых экспериментах с участием 21 оператора I, II и III уровней квалификации», которые показали: «органолептическая сравнительная оценка качества поверхности ОК и образца приводит к большим ошибкам». Особенно если говорить об оценке волнистости. Портативные профилографы и профилометры, по утверждению В.Г. Щербинского, также «абсолютно неприемлемы» в УЗ-дефектоскопии. Всё из-за того, что такие приборы снимают профилограммы на малой базе (0,8–2,5 мм), что сильно меньше диаметра УЗ-пучка и размера рабочей поверхности ПЭП (данные из книги, изданной в 2014 году).
Сам Виктор Григорьевич в качестве решения предлагал датчик шероховатости и волнистости (ДШВ) собственной разработки. На форуме даже есть упоминание об официальной утверждённой методике. Конструкцию ДШВ Виктор Григорьевич при жизни не раскрывал, хотя некоторым разработчикам, например, инженерам ООО «Константа УЗК» в своё время удалось провести ряд успешных экспериментов по созданию прототипов, аналогичных ДШВ. Правда, в серийное производство они не пошли – вместо этого специалисты переключились на разработку новых преобразователей для портативных толщиномеров «Булат».
На сегодняшний день технология в ЦНИИТМАШ по-прежнему применяется. Научные сотрудники изготавливают ДШВ небольшими «тиражами» для своих нужд и даже могут продать такие датчики, если хорошо попросить и запастись терпением. Всё-таки надо понимать, что датчиками занимается Институт неразрушающих методов исследования металлов – подразделение ЦНИИТМАШ, а ЦНИИТМАШ – предприятие группы «Атомэнергомаш», которая принадлежит госкорпорации «Росатом». Поэтому такая закупка может оказаться делом не самым быстрым. Но если решитесь на эксперимент – то обращаться нужно к Игорю Витальевичу Семыкину (за координатами – можете написать админу в л/с). И не забудьте потом поделиться впечатлениями на нашем форуме.