ISO 23864-2021 Неразрушающий контроль сварных соединений. Ультразвуковой контроль. Применение автоматизированной техники полной фокусировки (TFM) и связанных технологий
Перевели и разобрали на тезисы международный стандарт ISO 23864-2021.
Стандарт применяется к сварными швам, изготовленными из металлов, которые являются изотропными (с постоянными свойствами во всех направлениях) и гомогенными. В том числе сварные швы из низкоуглеродистых легированных сталей, а также из алюминиевых и титановых сплавов обычного авиационного класса при условии их гомогенности и изотропности.
Ниже – тезисный разбор стандарта в формате «вопрос – ответ» с выдержками из оригинального текста.
Какая минимальная толщина сварного шва пригодна для контроля согласно стандарту?
|
Выдержка из стандарта |
Краткое пояснение |
|
«Настоящий документ устанавливает применение техники TFM и связанных с ней технологий для полуавтоматизированного или полностью автоматизированного ультразвукового контроля сварных соединений, выполненных плавлением, в металлических материалах минимальной толщиной 3,2 мм.» (1 Область применения) |
Стандарт применим для сварных швов начиная с 3,2 мм. Более тонкие материалы (например, листовой металл 1–2 мм) этим стандартом не охвачены. |
Какие уровни контроля установлены в стандарте и чем они отличаются?
|
Выдержка из стандарта |
Краткое пояснение |
|
«Настоящий документ устанавливает четыре уровня контроля (А, В, С, D), каждый из которых соответствует различной вероятности обнаружения дефектов. Даны рекомендации по выбору уровней контроля.» (1 Область применения) «От уровня контроля А до уровня контроля С повышение вероятности обнаружения достигается за счёт увеличения полноты контроля, т.е. охвата контролируемого объёма несколькими способами, например, количеством схем визуализации, количеством положений решётки. Уровень контроля D может использоваться для специальных задач с использованием письменной процедуры, которая должна учитывать общие требования настоящего документа. Это включает контроль металлов, отличных от ферритной стали, контроль сварных швов с неполным проплавлением, контроль при температурах объекта вне диапазона, указанного в 7.7. Для уровня D обязательна проверка на контрольных образцах.» (4 Уровни контроля) |
A — базовый (одна схема визуализации), B — расширенный (добавляется отражение от противоположной стенки), C — детальный (множество схем, совмещение изображений), D — специальный (сложная геометрия, аустенит, нестандартные условия). Чем выше уровень, тем больше вероятность обнаружения дефектов, но тем сложнее и дольше контроль. Увеличивается нагрузка на вычислительные способности оборудования. |
В чём преимущество TFM перед PAUT при контроле сварных швов?
|
Выдержка из стандарта |
Краткое пояснение |
|
«По сравнению с PAUT, TFM обычно менее чувствителен к ориентации дефекта. Если ожидаются плоскостные дефекты, следует использовать такие схемы визуализации, которые учитывают отражательную способность этих дефектов. Если используется определение размеров по амплитуде, то требуется перпендикулярное падение (зеркальное отражение). Обнаружение и определение размеров также могут выполняться с использованием дифракционных сигналов, которые в значительно меньшей степени зависят от заранее определённой схемы визуализации, но следует учитывать, что результирующие изображения имеют более низкое отношение сигнал/шум и их труднее интерпретировать.» (7.2.1 Ориентация дефекта) |
В PAUT качество изображения сильно зависит от ориентации дефекта. TFM менее чувствителен к ориентации и позволяет выявлять дефекты, которые при традиционном ПАР могли бы быть пропущены. Дифракционные сигналы расширяют возможности, но дают больше шума. |
Какие основные схемы сканирования сварных швов рассматриваются в стандарте?
|
Выдержка из стандарта |
Краткое пояснение |
|
«В настоящем документе рассматриваются следующие два типовых метода контроля сварных швов: a) сканирование сбоку, при котором преобразователь(и) располагается(ются) рядом с усилением сварного шва, как правило, с использованием призм. Боковое сканирование может выполняться с одной или с обеих сторон сварного шва; b) сканирование сверху, при котором преобразователь располагается на усилении сварного шва с использованием гибкой, адаптируемой линии задержки или иммерсионной техники, или с использованием контактной техники после снятия усиления сварного шва.» (1 Область применения) |
Сканирование сбоку — преобразователь сбоку от шва, чаще с призмой. Подходит для большинства швов. Сканирование сверху — преобразователь на усилении шва (часто с гибкой линией задержки или после удаления усилия шва). |
Какую схему визуализации выбрать для выявления непровара в корне шва?
|
Выдержка из стандарта |
Краткое пояснение |
|
«Прямая схема визуализации для вершины (верхней части) и/или отражение от боковой стороны дефекта (например, TT-T/T-TT). При вогнутости шва также использовать приём на преобразователь с другой стороны сварного шва.» (Таблица 3) |
Для корневого непровара рекомендуется прямая схема визуализации (луч идёт прямо к дефекту и/или отражается от его боковой стороны). При корневой вогнутости полезен приём с другой стороны шва. |
Какой шаг сканирования выбрать для контроля сварного шва?
|
Выдержка из стандарта |
Краткое пояснение |
|
«Для толщин: меньше или равным 6 мм — шаг сканирования должен быть не более 0,5 мм; от 6 мм до 10 мм — шаг сканирования должен быть не более 1 мм; от 10 мм до 150 мм — шаг сканирования должен быть не более 2 мм; более 150 мм — рекомендуется шаг сканирования 3 мм.» (7.4 Установка шага сканирования) |
Чем тоньше материал, тем мельче шаг сканирования. Для тонких швов (≤6 мм) шаг 0,5 мм обязателен, чтобы не пропустить мелкие дефекты. Для толстых (≥150 мм) шаг может быть до 3 мм. |
Нужно ли проверять стабильность настроек чувствительности и как часто это делать?
|
Выдержка из стандарта |
Краткое пояснение |
|
«Настройки должны проверяться не реже одного раза в 4 часа и после завершения контроля. Если отдельный контроль занимает более 4 часов, настройки должны быть проверены после завершения контроля.» (9.3 Проверка настроек) |
Каждые 4 часа работы необходимо проверять стабильность чувствительности. Если контроль длится дольше 4 часов, проверка обязательна после его окончания. Это предотвращает пропуск дефектов из‑за ухода настроек. |
Что делать при отклонении чувствительности от первоначальных настроек?
|
Выдержка из стандарта |
Краткое пояснение |
|
«Отклонения ≤ 4 дБa, b : Действия не требуются; данные могут быть поправлены программным обеспечением. Отклонения > 4 дБa, b: Должна быть проверена вся измерительная цепочка. Если неисправных компонентов (оборудования НК) не выявлено, то настройку требуется поправить, и весь объём контроля, проведённый с момента последней успешной проверки, должен быть выполнен повторно.» (Таблица 4) |
При отклонении чувствительности более чем на 4 дБ требуется проверка всей измерительной цепочки. Если неисправностей не обнаружено, настройку требуется поправить, а весь контроль, выполненный с момента последней успешной проверки, подлежит повторению. a должно достигаться требуемое отношение сигнал/шум. b допускается отклонение 4дБ для отражённых сигналов; допускается 6дБ для дифрагированных. |
Можно ли настроить чувствительность без использования эталонных образцов?
|
Выдержка из стандарта |
Краткое пояснение |
|
«Поскольку TFM способен отображать геометрию объекта контроля, существует возможность установки диапазона и чувствительности на самом объекте контроля. Отсутствие необходимости в калибровочном или эталонном образцах — это преимущество. В письменной процедуре контроля должно быть указано, по каким геометрическим особенностям (например, донная поверхность, боковая стенка) устанавливаются диапазон и чувствительность. Для обеспечения соответствия настоящего документа другим стандартам использование этого варианта разрешено только для уровня контроля А.» (9.2.2 Настройка диапазона и чувствительности на самом объекте контроля) |
Да, можно использовать геометрические элементы самого объекта (например, донную поверхность). Это удобно и экономит время, но разрешено только для уровня A (базовый контроль), так как настройка является более грубой, по сравнению с использованием эталонных образцов. |
Какие типы искусственных отражателей используются в эталонных образцах для настройки оборудования?
|
Выдержка из стандарта |
Краткое пояснение |
|
«Типичными опорными отражателями являются боковые цилиндрические отверстия (БЦО), надрезы и плоскодонные отверстия.» (10.4 Опорные отражатели) |
Для калибровки используются три основных типа отражателей: БЦО (боковые цилиндрические отверстия), надрезы (имитируют трещины и непровары), плоскодонные отверстия (калибровка чувствительности по отражающей площади). |
Можно ли использовать браковочные уровни, установленные для PAUT, при контроле методом TFM?
|
Выдержка из стандарта |
Краткое пояснение |
|
«Поскольку TFM обычно имеет характеристики, аналогичные или лучшие, чем контроль фазированными решётками, критерии приемки для контроля фазированными решётками (например, ISO 19285) могут использоваться, согласно Таблице 6.» (15.7 Оценка по критериям приемки. Таблица 6) |
Да, можно. Если для PAUT уже установлены браковочные уровни по ISO 19285, для TFM их разрешается использовать. Это обосновано тем, что TFM не уступает PAUT (и часто превосходит его) по способности обнаруживать и оценивать дефекты. |
Какие требования к преобразователям с решётками предъявляет стандарт?
|
Выдержка из стандарта |
Краткое пояснение |
|
«Ультразвуковые решётки, используемые для TFM контроля, должны соответствовать ISO 18563-2. ...a) достаточно малый шаг для избежания пространственного наложения; b) высокодемпфированные пьезоэлементы для уменьшения длительности последовательности ультразвуковых импульсов; c) достаточно малые пьезоэлементы для избежания излишней направленности; d) соответствующие размеры (как по основной оси, так и по вторичной оси (в плоскости элевации) решётки) для обеспечения визуализации на расстоянии от преобразователя, так как алгоритм TFM даёт оптимальные результаты в ближней зоне преобразователя.» (6.2.3 Преобразователи) |
Оборудование должно быть сертифицировано по ISO 18563-2. Решётка должна иметь: малый шаг (чтобы не было наложения спектров), высокое демпфирование (короткий импульс → высокое разрешение по глубине), малые пьезоэлементы (меньше направленность), оптимальную апертуру и размер в плоскости элевации (чтобы работать в ближней зоне). |
TFM - Базовые принципы
Какие дефектоскопы Пергам поддерживают требования ISO 23864?
Все перечисленные ниже приборы реализуют FMC-сбор и TFM-визуализацию в соответствии с требованиями ISO 23865:2021:
- OmniScan (Olympus/Evident) — флагманский портативный дефектоскоп с поддержкой TFM/FMC, фазированных решёток и TOFD. Встроенный GPS, Wi-Fi, защита IP65.
- HS PA30-X (Zhongke) — поддерживает ФР на 64/128 элементов, режимы TFM, PCI и PWI — полный набор алгоритмов визуализации из стандарта.
- HS PA30-E (Zhongke) — ФР + TOFD + TFM с импортом CAD-моделей сварного соединения.
