ГОСТ Р 57283-2016

• gost-r-57283-2016.pdf (611.29 KiB)
  ГОСТ Р 57283-2016

ГОСТ Р 57283−2016 Расчеты и испытания на прочность. Акустический метод определения поврежденности при термоциклической усталости стали. Общие требования

ГОСТ Р 57283−2016
Группа Т59

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Расчеты и испытания на прочность

АКУСТИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕННОСТИ ПРИ ТЕРМОЦИКЛИЧЕСКОЙ УСТАЛОСТИ СТАЛИ

Общие требования

Calculation and strength testing. Acoustic method for determination of damage under thermocyclic fatigue of steel. General requirements

ОКС 77.040.10

Дата введения 2017−10−01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Открытым акционерным обществом «Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем» (АО «НИЦ КД»)

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 132 «Техническая диагностика"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 24 ноября 2016 г. N 1774-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации». Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

Введение

Длительный опыт эксплуатации тепловых и атомных электростанций показывает, что на работоспособность и ресурс элементов оборудования водоохлаждаемых установок в значительной мере влияют локальные температурные воздействия, вызываемые пульсациями температуры теплоносителя различной природы, в том числе при смешении потоков рабочих сред с различными температурами.

При проектировании теплообменного оборудования важно учитывать термопульсации и путем выбора оптимальных режимных параметров и конструктивных решений снижать их до допустимого уровня. Вместе с тем, чрезвычайно важной задачей является определение степени поврежденности в материале элементов конструкций действующих установок методами неразрушающего контроля.

Процесс разрушения зависит от множества факторов, теоретически учесть вклад каждого из которых практически невозможно. Этим объясняется значительный разброс как расчетных, так и экспериментальных данных. Контроль повреждений в материале с помощью традиционных средств неразрушающего контроля затруднен.

Перспективным методом, позволяющим оценить степень поврежденности термически нагружаемого материала на стадии до образования усталостного макроскопического дефекта, является акустический метод.

Настоящий стандарт разработан с целью обеспечения методической основы применения акустического метода для определения поврежденности материала элементов конструкций, подвергаемых термоциклическим воздействиям.

Настоящий стандарт устанавливает:

— содержание и порядок проведения процедур измерений при акустическом контроле поврежденности стальных конструкционных материалов, подвергаемых термоциклическим воздействиям;

— требования к аппаратуре и программному обеспечению, применяемым в процессе измерений;

— требования к оформлению результатов контроля.

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает общие требования к методу выполнения акустических измерений для определения величины накопленной поврежденности стальных конструктивных элементов, подвергаемых термоциклическим усталостным воздействиям.

Регламентируемый настоящим стандартом метод позволяет на основании комплекса проведенных измерений сделать оценку уровня поврежденности в точке измерения при неизвестных параметрах термоциклических воздействий.

Номенклатура объектов, поврежденность материала которого может быть определена в соответствии с регламентируемым методом, устанавливают в техническом задании на контроль.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 12.1.001 Система стандартов безопасности труда. Ультразвук. Общие требования безопасности

ГОСТ 12.1.004 Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Общие требования

ГОСТ 12.1.038 Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов

ГОСТ 12.2.003 Система стандартов безопасности труда. Оборудование производственное. Общие требования безопасности

ГОСТ 12.3.002 Система стандартов безопасности труда. Процессы производственные. Общие требования безопасности

ГОСТ 427 Линейки измерительные металлические. Технические условия

ГОСТ 2768 Ацетон технический. Технические условия

ГОСТ 2789 Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики

ГОСТ 6616 Преобразователи термоэлектрические. Общие технические условия

ГОСТ 10587 Смолы эпоксидно-диановые неотвержденные. Технические условия

ГОСТ 17299 Спирт этиловый технический. Технические условия

ГОСТ 20415 Контроль неразрушающий. Методы акустические. Общие положения

ГОСТ 20799 Масла индустриальные. Технические условия

ГОСТ Р 8.563 Государственная система обеспечения единства измерений. Методики (методы) измерений

ГОСТ Р 12.1.019 Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты

ГОСТ Р 55725 Контроль неразрушающий. Преобразователи ультразвуковые пьезоэлектрические. Общие технические требования

ГОСТ Р МЭК 60745−2-3 Машины ручные электрические. Безопасность и методы испытаний. Часть 2−3. Частные требования к шлифовальным, дисковым шлифовальным и полировальным машинам с вращательным движением рабочего инструмента

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Обозначения и сокращения

3.1 В настоящем стандарте применены следующие обозначения:

t — задержка импульса сдвиговой волны, поляризованной вдоль текстуры материала объекта контроля, нс;

t — задержка импульса сдвиговой волны, поляризованной поперек текстуры материала объекта контроля, нс;

t — задержка импульса продольной волны, нс;

 — уровень поврежденности;

Т — температура поверхности объекта контроля, °С;

k — термоакустический коэффициент сдвиговых волн, 1/°С;

k — термоакустический коэффициент продольных волн, 1/°С.

3.2 В настоящем стандарте применены следующие сокращения:

ОК — объект контроля;

ПЭП — пьезоэлектрический преобразователь;

СИ — средство измерений;

СОП — стандартный образец предприятия;

УИ — ультразвуковой импульс;

ЦТС — цирконат титанат свинца.

4 Общие положения

4.1 Метод основан на существующей зависимости между параметрами распространения упругих объемных волн и уровнем микроповреждений в структуре стали ОК, возникающих в процессе термоциклических воздействий на его материал.

4.2 В методе используют ручной способ ультразвукового эхо-импульсного контактного прозвучивания с применением прямых совмещенных ПЭП волн различных типов по ГОСТ Р 55725.

4.3 Контроль осуществляют по технологической документации, разработанной в соответствии с требованиями ГОСТ 20415.

4.4 Используют схему прозвучивания, соответствующую эхо-методу ультразвукового контроля. Способ возбуждения упругих колебаний — контактный. Вид излучаемого сигнала — радиоимпульс с высокочастотным (ультразвуковым) заполнением, с плавной огибающей и эффективной длительностью (на уровне 0,6 от максимальной амплитуды) от двух до четырех периодов основной частоты.

4.5 Измеряемые характеристики поврежденности являются усредненными по толщине материала и площади ультразвукового пучка.

4.6 Непосредственно измеряемыми величинами являются задержки (время распространения в материале) УИ.

4.7 Влияние температуры на точность измерения информативных акустических параметров учитывают с помощью соответствующих термоакустических коэффициентов, имеющих размерность 1/°С.

Их значения содержатся в базе данных СИ или могут быть получены экспериментально в соответствии с приложением А.

4.8 Характеристики поврежденности определяют на основании обработки массивов информативных акустических параметров с использованием результатов предварительных экспериментов.

4.9 Рекомендуемый настоящим стандартом метод может служить основой для составления методики выполнения измерений по ГОСТ Р 8.563.

4.10 При разработке методики выполнения измерений необходима ее верификация на основании представительной базы испытанных ОК.

5 Требования безопасности

5.1 К выполнению измерений для определения поврежденности, регламентируемых настоящим стандартом, допускают операторов, обладающих навыками эксплуатации используемого оборудования, умеющих пользоваться соответствующими национальными отраслевыми нормативными и техническими документами, прошедших обучение работе с применяемыми СИ и аттестованных на знание правил безопасности в соответствующей отрасли промышленности.

5.2 При проведении измерений оператору следует руководствоваться ГОСТ 12.1.001, ГОСТ 12.2.003, ГОСТ 12.3.002 и правилами технической безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей по ГОСТ Р 12.1.019 и ГОСТ 12.1.038.

5.3 Измерения проводят в соответствии с требованиями безопасности, указанными в инструкции по эксплуатации аппаратуры, входящей в состав используемых СИ.

5.4 При организации работ по проведению измерений должны быть соблюдены требования пожарной безопасности по ГОСТ 12.1.004.

6 Требования к средствам измерений и испытательному оборудованию

6.1 В качестве СИ используют установки, скомпонованные из серийной аппаратуры, или специализированные ультразвуковые приборы, сертифицированные и поверяемые в установленном порядке.

6.2 В своем составе СИ должны содержать следующие ПЭП:

— прямой совмещенный преобразователь продольных волн типа П111−5,0 по ГОСТ Р 55725;

— прямой совмещенный преобразователь сдвиговых волн типа П111−5,0 по ГОСТ Р 55725, например преобразователи типа V155-RB, V155-RM, V156-RM или специально изготовленные по технологии, приведенной в приложении Б.

6.3 Испытательное оборудование

6.3.1 В качестве калибровочных образцов для экспериментальных исследований по оценке влияния термоциклической нагрузки на накопление поврежденности материала могут быть использованы пластины, а также трубные образцы, представляющие собой полукруглый в сечении фрагмент трубы (см. рисунок 1). В торце каждого образца просверливают отверстие глубиной 10 мм и диаметром 1 мм под установку термопреобразователя.

Рисунок 1 — Калибровочные образцы

а) — плоский образец; б) — трубный образец

Рисунок 1 — Калибровочные образцы

6.3.2 Для проведения калибровочных экспериментов может быть использована установка, схема которой приведена на рисунке 2.

Рисунок 2 — Схема установки для калибровочных экспериментов

1 — бак запаса дистиллированной воды (БЗД); 2 — центробежный насос (ЦН); 3 — бак переливной (БП); 4 — вентиль запорный (ВЗ); 5 — клапан регулирующий (ВР); 6 — капельница-дозатор; 7 — инфракрасный датчик капель; 8 — образец; 9 — нагревательный элемент; 10 — лабораторный автотрансформатор; 11 — персональный компьютер (ПК); 12 — клапан обратный (КО); 13 — вентиль дренажный (ВД)

Рисунок 2 — Схема установки для калибровочных экспериментов

6.3.3 Из бака запаса 1 центробежным насосом 2 дистиллированная вода подается в переливной бак 3.

6.3.4 Из переливного бака вода через запорный 4 и регулирующий 5 вентили поступает на капельницу-дозатор 6, где происходит формирование капель нужного объема с заданной частотой.

6.3.5 Применение переливного бака позволяет создать постоянное давления столба жидкости и обеспечить неизменность частоты срыва капель с кромки дозатора.

6.3.6 Регистрацию количества капель осуществляют инфракрасным (ИК) датчиком 7.

6.3.7 Капли дистиллированной воды, попадающие на поверхность нагретого до заданной температуры образца 8, создают на ней локальные пульсации температуры.

6.3.8 Установка позволяет одновременно формировать несколько участков накопления повреждений с различной частотой нагружения.

6.3.9 Создание и поддержание заданной температуры образцов осуществляют при помощи электрических нагревательных элементов 9.

6.3.10 Нагревательные элементы представляют собой облаченную в керамические изоляторы нихромовую проволоку, закрепленную на металлических плоских и «полутрубных» ложементах.

6.3.11 Плавную регулировку подводимой к нагревательному элементу мощности осуществляют лабораторным автотрансформатором 10.

6.4 Вспомогательные устройства и материалы

6.4.1 Инструмент шлифовальный для подготовки поверхности по ГОСТ Р МЭК 60745−2-3.

6.4.2 Термопреобразователь поверхностный типа ТПП 13 или ТПП 10 по ГОСТ 6616 для измерения температуры поверхности ОК.

6.4.3 Жидкость обезжиривающая (спирт по ГОСТ 17299 или ацетон по ГОСТ 2768) для подготовки поверхности.

6.4.4 Жидкость контактная (индустриальное масло марок И-30А, И-40А, И-50А по ГОСТ 20799, вода).

6.4.5 Жидкость контактная для ввода сдвиговых колебаний (эпоксидная смола по ГОСТ 10587, жидкость SWC, мед), вязкость которой при температуре измерения должна соответствовать вязкости эпоксидной смолы при температуре 25°С: от 12 до 25 кг/(м·с) поГОСТ 10587.

6.4.6 Емкости для хранения контактной жидкости, кисти для нанесения контактной жидкости на поверхность изделий, ветошь для протирки ультразвуковой аппаратуры и рук оператора, линейка металлическая 500 мм по ГОСТ 427 для разметки ОК, маркер или мел для нанесения меток на проконтролированные изделия, журнал для ведения протокола контроля.

6.5 СИ должны обеспечивать проведение измерений эхо-методом с использованием УИ с плавной огибающей.

6.6 СИ должны обеспечивать дискретизацию ультразвукового сигнала с частотой, превосходящей не менее чем в 10 раз максимальную эффективную частоту используемого ПЭП.

6.7 СИ должны содержать аналого-цифровые преобразователи с разрядностью не менее 12.

6.8 Первичную акустическую информацию для каждого измерения следует постоянно хранить на внешних носителях, защищенных от несанкционированного доступа.

6.9 Документация С. И. должна содержать методику выполнения измерений, а также документы, устанавливающие:

— назначение и область применения СИ;

— состав и основные характеристики средств аппаратного и программного обеспечения, включающие погрешность измерения параметров УИ;