3.2 В настоящем стандарте применены следующие сокращения:
ОК - объект контроля;
НС - напряженное состояние;
СИ - средство измерений;
УИ - ультразвуковой импульс;
ЭАП - электроакустический преобразователь;
ПЭП - пьезоэлектрический преобразователь;
ЭМАП - электромагнитноакустический преобразователь;
КУАС - коэффициенты упругоакустической связи.
4.1 Измерения напряжений в точке контроля выполняют методом акустоупругости в соответствии с общими требованиями ГОСТ Р 52731.
4.2 Направление распространения волн - перпендикулярно к плоскости действия измеряемых напряжений.
4.3 Схема прозвучивания материала соответствует эхо-методу ультразвукового контроля. Способ возбуждения упругих колебаний - контактный или бесконтактный в зависимости от используемого ЭАП. Рекомендуемый вид излучаемого сигнала - "радиоимпульс" с высокочастотным (ультразвуковым) заполнением, плавной огибающей и эффективной длительностью (на уровне 0,6 от максимальной амплитуды) от 2 до 4 периодов основной частоты.
4.4 Излучение и прием акустических сигналов проводится с помощью приемо-передающих (совмещенных) ЭАП продольных и поперечных волн.
Примечание - В качестве ЭАП могут быть использованы ПЭП по ГОСТ Р 55725 или специально разработанные ЭМАП.
4.5 Измеряемые напряжения являются усредненными по объему ультразвукового пучка, определяемого поперечными размерами ЭАП и толщиной материала. Как правило, это главные напряжения в плоскости, перпендикулярной к направлению распространения волн. Величины напряжений отсчитываются от тех их значений, которые соответствуют начальным значениям акустических параметров, измеренным до возникновения напряжений.
4.6 Сложившиеся к настоящему времени подходы к контролю механических напряжений в материале акустическим методом обычно базируются на общих соотношениях акустоупругости [1] - [3].
Соответствующие уравнения связи скорости и времени распространения упругих объемных волн различной поляризации с действующими напряжениями в рамках матричной теории акустоупругости при отсутствии внешних тепловых и электромагнитных воздействий имеют обычный для линеаризованных соотношений вид:
где
, (3) , (4)где Vik и tik соответствуют напряжениям
В отсутствие начальных напряжений уравнения (1), (2) приобретают вид:
4.7 Инженерные методики контроля напряжений с использованием наиболее распространенного акустического эхо-импульсного метода обычно базируются на измерениях временных интервалов между многократно отраженными импульсами упругих волн различной поляризации. В этой связи акустоупругие соотношения типа (6) представляются более предпочтительными.
4.8 Наиболее строгий подход к построению инженерных соотношений акустоупругости, базирующихся на измерении временных интервалов, предложен в работе [4], в которой на основе базовых уравнений (5) для случая плоского НС с главными напряжениями
4.9 Материал большинства изделий машиностроения можно считать ортотропным. Если оси анизотропии материала считать направленными вдоль осей декартовых координат x и y соответственно, то волновой вектор для используемых объемных волн будет по направлению совпадать с осью z. Главные напряжения - продольное
4.10 Формулы для расчета
, (7) , (8)где
, , , . , (10) , (11)Входящие в формулы (9) - (12) параметры
, (13) , (14) , (15) . (16)4.11 В том случае, когда материал ОК в соответствии с ГОСТ Р 52731 является акустически изотропным, для акустоупругих коэффициентов справедливы равенства:
, (17) . (18)4.12 Тензометрические (упругоакустические) коэффициенты для акустически изотропного материала вычисляются по формулам:
, (19) . (20)
4.13 Тензометрические коэффициенты (КУАС), применяемые для расчета напряжений по измеренным акустическим задержкам, должны быть определены с максимально допустимой относительной погрешностью +/- 10%. Экспериментальное определение КУАС проводят в соответствии с требованиями ГОСТ 55043 и приложения А настоящего стандарта.
4.14 Формулы для расчета
, (21) . (22)4.15 Влияние температуры на результаты измерения двухосных напряжений учитывают с помощью термоакустических коэффициентов, порядок определения которых приведен в приложении Б.
4.16 Рекомендуемый настоящим стандартом метод может служить основой для составления методики выполнения измерений по ГОСТ Р 8.563.
4.17 При разработке методики выполнения измерений необходима ее верификация на основании представительной базы испытанных ОК.
5.1 К выполнению измерений НС допускают операторов, обладающих навыками эксплуатации оборудования ультразвукового контроля, умеющих пользоваться национальными и отраслевыми нормативными и техническими документами по акустическим методам контроля, прошедших обучение работе с применяемыми СИ и аттестованных на знание правил безопасности в соответствующей отрасли промышленности.
5.2 При определении НС оператор должен 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.
5.5 При организации работ по определению НС ОК должны быть соблюдены требования пожарной безопасности по ГОСТ 12.1.004.
6.1 В качестве СИ могут быть использованы установки, собранные из серийной аппаратуры, и специализированные приборы для определения временных интервалов между многократно отраженными УИ, распространяющимися в материале ОК, сертифицированные и поверяемые в установленном порядке.
6.2 СИ должны обеспечивать проведение измерений эхо-методом с использованием УИ с плавной огибающей.
6.3 СИ должны обеспечивать возможность излучения и приема УИ с эффективной частотой от 2,5 до 10 МГц.
6.4 В комплект СИ должны входить прямые совмещенные или раздельно-совмещенные ЭАП, обеспечивающие излучение и прием импульсов продольных и поперечных упругих волн, распространяющихся по нормали к поверхности ОК.
Примечание - В качестве прямых совмещенных ПЭП поперечных волн могут использоваться преобразователи фирмы Panametrics (США).
6.5 Документация СИ должна содержать методику выполнения измерений, а также документы, устанавливающие:
- назначение и область применения СИ;
- состав и основные характеристики средств аппаратного и программного обеспечения, включая погрешности измерения параметров УИ;
- методы и средства достижения совместимости СИ, в том числе информационной, электрической, энергетической, программной, конструкторской, эксплуатационной.
6.6 Описание функциональных возможностей СИ в эксплуатационных, конструкторских и программных документах должно отражать характеристики аппаратного и программного обеспечения.
6.7 Эксплуатационные характеристики СИ должны соответствовать требованиям технических условий и настоящего стандарта.
6.8 Требования к программному обеспечению средств измерений
6.8.1 Программное обеспечение СИ должно обеспечивать возможность выбора любого отраженного УИ и поиск необходимых отсчетных точек профиля импульсов.
6.8.2 Программное обеспечение должно учитывать условия проведения акустических измерений на ОК, в частности температурный режим.
6.8.3 Первичная акустическая информация для каждой точки измерений должна постоянно храниться на внешних носителях, защищенных от несанкционированного доступа.
6.9 Вспомогательные устройства и материалы
6.9.1 Термопреобразователь поверхностный типа ТПП 13 или ТПП 10 по ГОСТ 6616 для измерения температуры поверхности ТД.
6.9.2 При использовании ПЭП требуются:
- шлифовальный инструмент для подготовки поверхности по ГОСТ 12.2.013.3;
- обезжиривающая жидкость (спирт по ГОСТ 17299 или ацетон по ГОСТ 2768) для подготовки поверхности;
- контактная жидкость.
7.1 Толщина материала ОК в точках измерения НС должна быть не менее 2 мм.
7.3 Класс шероховатости поверхности в точке измерений при использовании ПЭП - не ниже Ra 2,5 (ГОСТ 2789).
Примечание - При использовании ПЭП метод не обеспечивает требуемую точность определения НС, если шероховатость поверхности ОК Ra превышает 2,5 мкм по ГОСТ 2789.
7.4 Расстояние от точки измерения до сварных швов ОК - не менее удвоенной толщины материала ОК.
7.5 При использовании ПЭП вязкость контактной жидкости при температуре измерения должна соответствовать вязкости эпоксидной смолы при температуре 25 °C: от 12 до 25 Па·с (по ГОСТ 10587).
7.6 Дополнительные факторы, влияющие на точность измерений НС
7.6.1 Шероховатость внутренней (отражающей) поверхности или наличие на ней тонкого твердого слоя покрытия.
7.6.2 Значительная объемная неоднородность материала в области прозвучивания, приводящая к дисперсии упругих волн и дополнительному их затуханию.
7.6.3 Дополнительные отражающие поверхности, возникающие по причине слоистости материала в области прозвучивания (наличие плоских дефектов основного металла).
7.6.4 Характеристики факторов, указанных в 7.6.1 - 7.6.3, не определяются количественно. Их комплексное влияние оценивается по соответствию характеристик отраженных акустических импульсов требованиям настоящего стандарта.
8.2 На основании технической документации на ОК определяют значения h в точках измерений.
8.3 На основании справочных данных или экспериментально определяют величины Vl и Vt.
8.4 Выбирают ЭАП, fэ которого в зависимости от h имеет следующие значения:
- 10 МГц при h от 2 до 3 мм;
- 5 МГц при h от 3 до 10 мм;
- 2,5 МГц при h более 10 мм.
8.5 Определяют расположение точек измерений.
8.6 Приводят состояние поверхности в выбранных точках в соответствие условиям проведения измерений (см. 7.2 - 7.3).
8.7 Наносят при необходимости слой контактной жидкости на подготовленную поверхность ОК.
8.8 Устанавливают ЭАП на поверхность ОК, подключают их СИ.
8.9 Включают СИ, проверяют его работоспособность, выводя на экран видеоконтрольного устройства временную развертку принимаемых сигналов.
8.10 На экране видеоконтрольного устройства без значительных видимых искажений должны наблюдаться многократно отраженные УИ.
8.11 Проверяют отсутствие на временной развертке дополнительных импульсов, вызванных либо наличием в области измерения дополнительных отражающих поверхностей (допустимых по условиям эксплуатации ОК дефектов - слоев, включений и т.п., обнаруженных методами ультразвуковой дефектоскопии), либо неправильной ориентацией преобразователя поперечных колебаний относительно осей симметрии материала ОК.
8.12 Рассчитывают минимальные значения развертки, обеспечивающей визуализацию необходимого количества отраженных УИ и измерение их задержек с заданной относительной погрешностью
, (23)где tз - аппаратная задержка зондирующего импульса, мкс, определяемая техническими характеристиками используемого СИ.
Обычно значение
8.13 Получают осциллограммы сигналов при использовании ЭАП упругих поперечных волн, поляризованных в направлении текстуры материала, при значении развертки Tm.
Примечание - Для изотропного материала при двухосном НС ЭАП устанавливают направлением поляризации вдоль
8.14 Оценивают отношение амплитуды УИ с номером m1 к среднему значению уровня шума. Если это отношение превышает 10 дБ, то проведение измерений с заданной относительной погрешностью считается возможным.
8.15 Если отношение "сигнал - шум" для УИ с номером m1 менее 10 дБ, то последовательно уменьшают значение m1 на единицу до тех пор, пока значение отношения "сигнал - шум" не станет больше 10 дБ.
, (24)после чего принимают решение о проведении измерений с пониженной по сравнению с
. (25)8.17 Измерения по 8.13 - 8.16 повторяют для преобразователя поперечных упругих волн, поляризованных в направлении, перпендикулярном к текстуре материала, определяя приемлемое значение номера отраженного УИ m2, при этом фактическую относительную погрешность определения задержек УИ рассчитывают по формуле:
. (26)8.18 Измерения по 8.13 - 8.16 повторяют для преобразователя продольных упругих волн, определяя приемлемое значение номера отраженного УИ m3, при этом фактическую относительную погрешность определения задержек УИ рассчитывают по формуле:
. (27)Примечание - Изложенный в 8.1 - 8.18 порядок подготовки к проведению измерений одинаков для ОК с действующими напряжениями и при их отсутствии.
9.1.1 С помощью контактного термометра измеряют температуру поверхности ОК при отсутствии напряжений T0.
9.1.2 В соответствии с руководством по эксплуатации СИ проводят измерения задержек поперечных упругих волн, поляризованных вдоль текстуры материала ОК (или вдоль действия главного напряжения
Примечание - Как правило наименьшую погрешность определения задержек обеспечивает метод перехода сигнала через нуль [7].
9.1.3.1 Вычисляют разность
9.1.3.2 Проверяют справедливость соотношения:
9.1.3.3 При соблюдении соотношения (28) выполняют действия по 9.1.4.
9.1.3.4 При несоблюдении соотношения (28) рассчитывают значение k по формуле:
k = [R·fэ], (29)
где
Значок [] означает операцию округления.9.1.3.5 В дальнейших расчетах вместо значений
.Проверку синфазности отсчетных точек проводят для волн всех типов.
9.1.5 После уменьшения (при наличии выбросов) значения n1 для дальнейших расчетов используют усеченный вариационный ряд.
, (30) . (31)9.1.7 Проверяют выполнение условия:
9.1.9 Если условие (32) не выполнено, проводят повторные измерения с увеличенным числом n1.
9.1.10 Если увеличение числа измерений n1 не приводит к выполнению условия (32), принимают решение о возможности дальнейших измерений с пониженной точностью.
9.1.11 Измерения и их обработку по 9.1.3 - 9.1.10 проводят для ЭАП поперечных упругих волн, поляризованных в направлении, перпендикулярном к текстуре материала ОК (или вдоль действия главного напряжения
, (33) . (34)9.1.12 Измерения и их обработку по 9.1.3 - 9.1.10 проводят для ЭАП продольных упругих волн. При этом определяют значения
, (35) . (36)9.1.13 Рассчитывают приведенные задержки по формулам:
, (37) , (38) . (39)9.1.14 С помощью контактного термометра измеряют температуру поверхности ОК при действии напряжений T.
9.1.16 Приведенные задержки рассчитывают по формулам:
, (40) , (41) . (42)9.1.17 Напряжения
, (43) , (44)где
, .9.2.1 При действии одноосного напряжения вдоль текстуры материала напряжение
, (45)где
.9.2.2 При действии одноосного напряжения поперек текстуры материала напряжение
, (46)где
.10.1 Результаты измерений фиксируют в протоколе, форма которого приведена в приложении В.
10.2 Если измерения НС ОК являются частью научно-исследовательских работ, то результаты измерений следует оформлять в соответствии с требованиями ГОСТ 7.32.
(обязательное)
А.1 Упругоакустические коэффициенты определяют при проведении испытаний на растяжение плоских образцов по ГОСТ 1497.
А.2 Используют образцы двух типов:
- продольные, вырезанные из материала параллельно текстуре;
- поперечные, вырезанные из материала перпендикулярно текстуре.
А.3 При использовании ПЭП класс шероховатости поверхности образцов в точке измерений - не ниже Ra 2,5 по ГОСТ 2789.
А.4 Для нагружения образца используют машины для механических испытаний материалов по ГОСТ 28840.
А.5 Выбор испытательного оборудования осуществляют таким образом, чтобы в образце создать напряжение, составляющее
А.6 Испытательные машины должны обеспечивать требуемую нагрузку с допустимым отклонением напряжений не более 1 МПа в течение промежутка времени, необходимого для проведения акустических измерений (от 30 секунд до нескольких минут в зависимости от квалификации оператора и используемых СИ).
А.7 Составляют программу ступенчатого нагружения образца от начальной нагрузки, соответствующей значению одноосного напряжения не более
А.8 Образец с закрепленными на нем ЭАП помещают в машину для механических испытаний, добиваются правильной его центровки и прикладывают к нему небольшую нагрузку для обеспечения надежной фиксации образца в захватах.
А.9 На каждой ступени нагружения проводят измерения задержек УИ трех типов:
t1 - задержки УИ для поперечных волн, поляризованных вдоль оси нагружения;
t2 - задержки УИ для поперечных волн, поляризованных перпендикулярно к оси нагружения;
t3 - задержки УИ для продольных волн.
Измерения проводят как при увеличении, так и при уменьшении нагрузки. Затем образец вынимают из машины. Каждое нагружение ("вверх-вниз") проводят три раза. Перед новым нагружением ЭАП снимают и вновь устанавливают на образец.
А.10 Проводят регрессионную обработку зависимостей
, ,где
, , А.11 Акустоупругие коэффициенты определяют следующим образом:
для продольных образцов; для продольных образцов; для поперечных образцов; для поперечных образцов.А.12 Тензометрические (упругоакустические) коэффициенты рассчитывают по формулам:
. (А.1)(обязательное)
Б.1 Определение термоакустических коэффициентов kTk (kTl, kTs) проводят на основании исследования регрессионных зависимостей задержек импульсов упругих волн соответствующих типов tk от температуры T стандартного образца.
Б.2 Измерение температурных зависимостей проводят на стандартных образцах материала ОК в лабораторных условиях.
Б.3 Температуру поверхности образца измеряют с использованием термоэлектрического преобразователя по ГОСТ 6616.
Б.4 Образцы нагревают до температуры 80 °C, затем для равномерного распределения температуры выдерживают при комнатной температуре до их остывания до 60 °C.
Б.5 По мере остывания образца с интервалом 5 °C проводят измерение температуры поверхности образца Ti и соответствующих задержек tk(i) для каждого i значения температуры.
Б.6 Термоакустические коэффициенты рассчитывают по формуле:
, (Б.1)где
,NT - общее число измерений для данного образца.
Измерения повторяют для 3 - 5 образцов с усреднением результатов.
(рекомендуемое)
"УТВЕРЖДАЮ"
Руководитель
____________________________________
(наименование организации)
________________ ___________________
(личная подпись) (инициалы, фамилия)
"__" __________ 20__ г.
ПРОТОКОЛ
определения напряженного состояния объекта контроля
методом акустоупругости
(технический объект, контролируемый участок
технического объекта)
Вернуться в "Каталог нормативных документов"
Источник информации: https://internet-law.ru/documents/prod/gost-r_gosudarstvennyj-standart/7/gost_26701.html
На правах рекламы:
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||