ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО
ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ
|
|
НАЦИОНАЛЬНЫЙ
СТАНДАРТ
РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ
|
ГОСТ Р ИСО
24497-3-
2009
|
Контроль неразрушающий
МЕТОД МАГНИТНОЙ ПАМЯТИ МЕТАЛЛА
Часть 3
Контроль сварных соединений
ISO 24497-3-2009
Non-destructive testing - Metal magnetic memory -
Part 3; Inspection of welded joints
(IDT)
|
Москва
Стандартинформ
2010
|
Цели и принципы
стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27
декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании»,
а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р
1.0-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения»
Сведения о стандарте
1 ПОДГОТОВЛЕН Автономной
некоммерческой организацией «Научно-исследовательский центр контроля и
диагностики технических систем» (АНО «НИЦ КД») на основе собственного
аутентичного перевода стандарта, указанного в пункте 4
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 10 ноября 2009 г. № 499-ст
4 Настоящий
стандарт идентичен международному стандарту ИСО 24497-3:2007 «Контроль
неразрушающий. Метод магнитной памяти металла. Часть 3. Контроль сварных соединений» (ISO 24497-3-2007 «Non-destructive
testing - Metal magnetic memory - Part 3: Inspection of welded joints»
5 ВВЕДЕН
ВПЕРВЫЕ
Информация об изменениях к настоящему стандарту
публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные
стандарты», а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых
информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра
(замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет
опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «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
СОДЕРЖАНИЕ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Контроль неразрушающий
МЕТОД МАГНИТНОЙ ПАМЯТИ МЕТАЛЛА
Часть 3
Контроль сварных соединений
Non-destructive testing. Metal magnetic
memory method. Part 3. Inspection of welded joints
|
Дата введения - 2010 - 12 - 01
Настоящий стандарт
устанавливает общие требования к применению метода магнитной памяти металла для
контроля качества сварных соединений оборудования и конструкций, работающих под
давлением.
Настоящий стандарт
распространяется на оборудование и конструкции, подведомственные и
неподведомственные Госгортехнадзору РФ в различных отраслях промышленности, включая
изготовление и эксплуатацию.
Настоящий стандарт может
быть распространен на сварные соединения любых видов трубопроводов, сосудов,
оборудования и металлоконструкций по согласованию с потребителем.
Термины и определения,
использованные в настоящем стандарте, приведены в ИСО 24497-1, общие требования
- в ИСО 24497-2.
2.1 Контроль методом
магнитной памяти металла (ММП-контроль) основан на измерении и анализе
распределения собственных магнитных полей рассеяния (СМПР) металла сварных соединений,
отображающих их структурную технологическую наследственность. При контроле
используется естественная намагниченность, сформировавшаяся в процессе сварки в
магнитном поле Земли.
2.2 ММП-контроль служит
для определения зон концентрации механических напряжений (ЗКН) и выдачи
рекомендаций для дополнительного контроля опасных зон в сварных соединениях
сосудов, трубопроводов, оборудования и конструкций.
2.3 ММП-контроль является
первоочередным по отношению к известным методам неразрушающего дефектоскопического
контроля (ультразвуковой, радиационный, магнитопорошковый, капиллярный, цветная
дефектоскопия, измерение твердости и толщинометрия).
2.4 ММП-контроль
позволяет контролировать сварные соединения любых размеров и форм (стыковые,
тавровые, угловые, нахлесточные, торцевые, прерывистые и др.) без ограничения
толщины свариваемого металла на всех видах ферромагнитных и аустенитных сталей
и сплавов и на чугунах.
2.5 ММП-контроль может
проводиться как при работе объекта контроля (ОК), так и при его ремонте.
2.6 При ММП-контроле
определяют:
- зоны концентрации
остаточных сварочных напряжений и их распределение вдоль сварного соединения;
- зоны вероятного
расположения микро- и макродефектов всех видов (поры, шлаковые включения,
несплошности, трещины, разрывы).
Классификацию дефектов по
магнитным параметрам проводят по специальным методикам контроля для конкретного
сварного соединения.
2.7 ММП-контроль можно
использовать для контроля:
- степени «засоренности»
сварных швов дефектами и наличия развивающегося дефекта;
- качества сварных
соединений при аттестации, выборе, оптимизации и сертификации технологии
сварки.
2.8 Температурный
диапазон ММП-контроля составляет от минус 20°С до плюс 60°С и регламентируется
условиями нормальной работы оператора и приборов контроля.
2.9 По результатам
ММП-контроля рекомендуется использовать традиционные методы и средства
дефектоскопического контроля в зонах максимальной концентрации напряжений и
вероятного расположения микро- и макродефектов по действующим нормам для
сварного соединения.
2.10 Необходимость
применения ММП-контроля может устанавливаться соответствующими нормами контроля
качества сварных соединений на данном предприятии или в данной отрасли.
3.1 Оборудование и
конструкции контролируют с использованием метода МПМ как в рабочем состоянии
(под нагрузкой), так и при их остановке (после снятия рабочей нагрузки).
3.2 Зачистки и какой-либо
подготовки поверхности не требуются. Изоляцию рекомендуется снять. В отдельных
случаях допускается проведение контроля без снятия немагнитной изоляции.
Максимально допустимая для проведения контроля толщина изоляции определяется
экспериментально.
3.3 Допустимый диапазон
толщин металла в зонах контроля указывают в методиках на данный объект
контроля.
3.4 Ограничивающими факторами
применения МПМ являются:
- наличие искусственной
намагниченности металла;
- наличие на объекте
контроля постороннего ферромагнитного изделия;
- наличие вблизи (ближе 1
м) объекта контроля
источника внешнего магнитного поля и поля от электросварки.
3.5 Акустические шумы,
механические вибрации вблизи объектов контроля и на самих ОК не оказывают
влияния на результаты контроля.
4.1 Для контроля
оборудования с использованием метода МПМ применяются специализированные
магнитометрические приборы, имеющие соответствующие сертификаты. В описании
указанных приборов должны быть типовые методики определения ЗКН.
4.2 Принцип действия
указанных приборов должен быть основан на фиксации импульсов тока в обмотке
феррозонда при помещении его в СМПР приповерхностного пространства объекта
контроля. В качестве датчиков для измерения напряженности СМПР могут быть
использованы феррозондовые или другие магниточувствительные преобразователи:
полемеры или градиентометры.
4.3 Приборы должны иметь
экран для графического представления параметров контроля, регистрирующее
устройство на базе микропроцессора, блок памяти и сканирующие устройства в виде
специализированных датчиков. Должна быть обеспечена возможность передачи
информации от прибора к компьютеру и распечатки на принтере. В комплекте с
прибором должно поставляться программное обеспечение для обработки результатов
контроля на компьютере.
4.4 В комплекте с
прибором поставляются специализированные датчики. Тип датчика определяется
методикой и объектом контроля. На датчике должно быть не менее двух каналов
измерений, один из которых измерительный, а другой используют для отстройки от
внешнего магнитного поля Земли.
В корпусах датчиков
должен быть электронный блок усиления измеряемого поля и датчик для измерения
длины контролируемого участка.
4.5 Допустимую
погрешность измерений напряженности магнитного поля указывают в методиках в
зависимости от объекта контроля.
4.6 Приборы должны иметь
следующие метрологические характеристики:
- основная относительная
погрешность измеряемого магнитного поля для каждого канала измерений не должна
превышать ±5%;
- относительная
погрешность измеряемой длины не должна превышать ±5%;
- диапазон измерений
приборов должен быть не менее ±1000 А/м;
- минимальный шаг
сканирования (расстояние между двумя соседними точками контроля) должен быть 1
мм;
- уровень электронных
шумов, обусловленный работой процессора и микросхем, не должен превышать ±5
А/м.
4.7 Прибор должен иметь
паспорт с инструкцией для пользователя.
5.1 Подготовка к контролю
содержит следующие основные этапы:
- анализ технической
документации на объект контроля и составление карты (формуляра) ОК;
- выбор типов датчиков и
приборов контроля;
- настройку и калибровку
приборов и датчиков в соответствии с инструкцией, указанной в паспорте прибора;
- условное разбиение
объекта контроля на отдельные участки и узлы, имеющие конструктивные
особенности, и обозначение их на формуляре ОК.
5.2 Анализ технической
документации на объект контроля включает в себя:
- выявление марок сталей
и типоразмера узлов;
- анализ режимов работы
ОК и причин отказов (повреждений);
- выявление
конструктивных особенностей узлов, мест расположения сварных соединений.
6.1 Контроль сварных соединений с использованием приборов, имеющих
цифровую индикацию напряженности магнитного поля
Схема сканирования
датчиком прибора при диагностировании сварных соединений представлена на рисунке
1.
Феррозондовый
преобразователь располагается перпендикулярно к поверхности контроля и
перемещается оператором вручную последовательно вдоль сварного шва по всему
периметру (отдельно по металлу шва и зонам термического влияния с обеих сторон
шва) и затем перпендикулярно к сварному шву с отклонением от края шва на 30 -
50 мм в сторону основного металла трубы.
Второй оператор
регистрирует в журнале данные контроля: напряженность магнитного поля Нр,
А/м, со знаком плюс или минус. Скачкообразное изменение знака и величины
поля Нр указывает на концентрацию остаточных напряжений по
линии Нр, равной 0, для конкретного участка сварного
соединения. Эти участки отмечают мелом или краской.
а - перемещение датчика вдоль
сварного шва; b – перемещение датчика
перпендикулярно к сварному шву; МШ - металл шва; ЗТВ - зона термического
влияния сварного соединения; ОМ - основной металл; 1, 2, 3 - зоны
контроля
Рисунок 1 -
Схема сканирования датчиком при диагностировании сварных соединений по
остаточной намагниченности металла
6.2 Контроль сварных
соединений с использованием приборов, имеющих экран, регистрирующее и
сканирующее устройства
На рисунке 2
приведена схема контроля стыкового сварного соединения. Контроль осуществляют с
помощью сканирующего устройства, состоящего из четырех феррозондовых
преобразователей 1, 2, 3,
4 и счетчика измерения длины, встроенного в корпус тележки и
позволяющего одновременно с измерением величин напряженности магнитного поля Нр
выполнять измерение длины контролируемого участка. Преобразователи 1 и 3 располагают при контроле по
зонам термического влияния с обеих сторон шва, а преобразователь 2 располагают между ними посередине.
1, 2, 3 - феррозондовые преобразователи сканирующего устройства для регистрации
поля Нр на поверхности сварного шва; 4 - феррозондовый
преобразователь для отстройки от внешнего магнитного поля; 5 - колеса привода измерителя длины; Δl6 - базовое расстояние между феррозондовыми преобразователями
Рисунок 2 -
Схема контроля стыковых сварных соединений труб четырехканальным датчиком
прибора
Перед началом контроля по
каждому каналу измерений устанавливают шаг измерения поля Нр. Шаг
измерения S или расстояние между двумя
соседними точками контроля Δlк по каждому каналу измерений не должны превышать
толщину стенок, соединяемых сварным швом.
Базовое расстояние Δlб
между соседними преобразователями 1, 2 и 3 устанавливают в соответствии с размерами
сварного шва и заносят в память прибора после измерений.
7.1 По результатам
контроля методом МПМ определяют следующие параметры:
- градиент магнитного
поля по каждому каналу измерений, вычисляемый по формуле
- градиент магнитного поля между каналами измерений, вычисляемый
по формуле
- средние и максимальные
значения по каждому
каналу измерений на базовом расстоянии между каналами измерений;
- магнитный параметр т, характеризующий степень неоднородности
напряженно-деформированного состояния и деформационную способность металла в
ЗКН, вычисляемый по формуле
Магнитный параметр т изменяется
в диапазоне не менее 1,05 - 3,0, в зависимости от качества сварного соединения.
Примечание - Указанные магнитные
параметры определяют с использованием программного обеспечения используемого
прибора,
7.2 Наиболее
предрасположенными к развитию повреждений являются участки сварного шва, на
которых зафиксировано максимальное разнополярное значение поля Нр
между каналами измерений (максимальное значение ) или максимальное значение градиента поля по любому из каналов
измерений. Эти участки соответствуют ЗКН и дефектам сварного соединения. Для выявления
конкретных дефектов в ЗКН проводят дополнительный контроль традиционными
методами (УЗД, рентген и т. д.).
7.3 По результатам
контроля методом МПМ устанавливают участки для дополнительного контроля другими
методами дефектоскопии.
7.4 В ЗКН со значением
магнитного параметра не менее 2,0 делают шлифовку (или выборку металла) и
повторный контроль методом МПМ.
7.5 Результаты
выполненных измерений оформляют в виде заключения с приложением протокола.
Форма протокола приведена в приложении А.
7.6 Пример обработки
результатов контроля для прибора с цифровой индикацией магнитного поля Нр
приведен в приложении
В.
7.7 Пример обработки
результатов контроля для прибора, имеющего регистрирующее и сканирующее
устройства, приведен в приложении
С. Расчеты показателей , , и т выполняют
с использованием программного обеспечения, которое входит в комплектацию
прибора.
Протокол результатов контроля
Наименование предприятия
______________________________________
Наименование оборудования,
тип _________________________________
Номер формуляра, рисунка, схемы
_________________________________
ПРОТОКОЛ №_______
«___»
_____________
Наименование узла и объем
контроля _______________________________
Наименование методики или
руководящего документа _________________
Наименование прибора
___________________________________________
1 Результаты контроля
№
|
Место расположения ЗКН на формуляре
(рисунке, схеме) сварного соединения
|
Экстремальные (min/max)
значения поля Нр (А/м)
в ЗКН
|
Значение параметров контроля
|
Результат контроля другими методами (ЭМИТ, УЗК, МИД
цветная и др.)
|
Примечание
|
КИН всех ЗКН
|
|
|
m
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 Выводы
Рекомендуемые для
дополнительного
контроля и ремонта участки
ЗКН ____________________________________
Контроль
выполнил _______________________________________________
должность,
ФИО
Удостоверение № и
квалификация специалиста ________________________
Дата контроля ______________________
|
На рисунке В.1а показан
пример распределения магнитного поля Нр по периметру стыкового
соединения и в зоне концентрации остаточных напряжений (линия КН).
а - эпюра Нр по
периметру стыка с концентрацией остаточных напряжений КН (в зонах 1 - 4,
по линии Нр, равной
0); b - эпюра Нр вдоль нижней образующей трубы в зонах 1
и 2 максимальной концентрации напряжений
Рисунок В.1 -
Схема распределения магнитного поля Нр по периметру стыкового
сварного соединения в зоне концентрации остаточных напряжений
Для определения
интенсивности напряжений вблизи линии КН (линии Нр = 0) на равном расстоянии lк
от нее по обе стороны (рисунок В.1 b) измеряют величину Нр,
и определяют градиент величины Нр по длине 2lк. Этот градиент, определенный по формуле , характеризует магнитный коэффициент интенсивности
остаточных напряжений КИН.
По результатам
определения значений КИН для разных участков с зонами
концентрации напряжений устанавливают максимальные его значения.
Например, для участка сварного соединения (рисунок
В.1 b) значения Кин
для зон 1 и 2 составляют
для зоны 1:
для зоны 2:
Отсюда следует, что
максимальное значение Кин
находится в зоне 2.
На рисунке С.1
представлены результаты контроля кольцевого сварного шва № 1 толстостенного
барабана (Ø 1800×87, сталь аналогична марке 16 ГНМ) котла блока
110 МВт ТЭС.
На рисунке С.1 показано
распределение поля Нр по периметру шва (рисунок С.1 а) и в развертке (рисунок С.1 b), а также отмечены зоны максимальных КН, в которых поле Нр
имеет знакопеременный и скачкообразный характер с максимальным значением dH/dx. Расчет . . … , проводили только для
области сварного шва с зонами КН.
= 3,5 (А/м)/мм;
= 6,2 (А/м)/мм;
= 3,5 (А/м)/мм;
Рисунок С.1 -
Распределение поля Нр
вдоль сварного шва № 1 барабана котла блока 110 МВт ТЭС
Ключевые слова:
магнитная память металла, зона концентрации напряжений, напряженность магнитного поля рассеяния, неразрушающий
контроль