ISO 23865-2021 - Неразрушающий контроль. Ультразвуковой контроль. Общее применение FMC/TFM и связанных технологий
Перевели и разобрали на тезисы международный стандарт ISO 23865-2021.
Стандарт определяет базовые правила применения полноматричного захвата (FMC) и метода общей фокусировки (TFM) в ультразвуковом контроле. Документ задает общий подход к применению этой техники контроля. Стандарт охватывает – углеродистые стали, алюминиевые и титановые сплавы, описывает требования к оборудованию, персоналу, калибровке и процедуре контроля.
Полное официальное название стандарта – «Non-destructive testing – Ultrasonic testing – General use of full matrix capture/total focusing technique (FMC/TFM) and related technologies» (Неразрушающий контроль – Ультразвуковой контроль – Общие принципы применения метода полноматричного захвата / метода полной фокусировки (FMC/TFM) и связанных технологий). Стандарт опубликован 19 января 2021 года, разработан техническим комитетом ISO/TC 135/SC 3, относится к классу ICS 19.100, имеет 42 страницы и идентификатор 78034. Действующая версия – первая редакция.
Ниже – тезисный разбор стандарта в формате «вопрос – ответ» с выдержками из оригинального текста.
Что такое FMC и TFM простыми словами?
|
Выдержка из стандарта |
Краткое пояснение |
|
«Последовательное возбуждение отдельных пьезоэлементов решётки и регистрация результирующих эхо-сигналов на всех пьезоэлементах называется полным матричным сбором данных (FMC)... Техника полной фокусировки (TFM) — это термин, используемый для описания одного из таких алгоритмов, который применяет рассчитанные законы задержек к данным FMC для фокусировки ультразвука на многих точках в пределах заданной зоны интереса (ROI (зона интереса)).» (4.2, Рисунок 1, Приложение B) |
FMC — это алгоритм сбора сырых данных, при котором каждый пьезоэлемент преобразователя по очереди излучает сигнал, а принимают его все элементы решётки. TFM — это программная обработка этих данных, которая фокусирует ультразвук в каждой точке зоны контроля и выдаёт итоговое изображение. Если просто: FMC записывает акустическое эхо, а TFM превращает его в чёткую картинку на экране дефектоскопа. |
В чём главное преимущество FMC/TFM перед обычным контролем с фазированными решётками (PAUT)?
|
Выдержка из стандарта |
Краткое пояснение |
|
«На TFM-изображении оптимальное разрешение достигается во всех точках внутри хорошо обусловленной ROI (зона интереса). Точечные отражатели в ROI (зона интереса), расположенные на расстоянии, превышающем разрешение сетки, отображаются хорошо (без больших дуг) и могут быть разрешены.» (Приложение A, Таблица A.1) |
В PAUT чёткое изображение получается только в одной точке фокуса. TFM даёт высокое разрешение одновременно во всей зоне контроля, что позволяет не только находить дефекты, но и точно определять их форму и размеры. |
Если ошибиться в настройках (неправильно указать скорость ультразвука или геометрию), нужно ли заново контролировать объект?
|
Выдержка из стандарта |
Краткое пояснение |
|
«Скорости могут быть изменены во время постобработки после сбора данных, и, следовательно, неверные допущения могут быть исправлены без повторного контроля объекта контроля.» (Приложение A, Таблица A.1) |
Нет, не нужно. Преимущество FMC/TFM в том, что данные собираются один раз (в формате FMC), а визуализация (TFM) выполняется потом. Если вы ошиблись во входных параметрах (скорость, геометрия призмы, толщина), можно просто пересчитать изображение с правильными параметрами — повторный выезд на объект не требуется. |
Какие требования предъявляются к поверхности контроля при использовании FMC/TFM?
|
Выдержка из стандарта |
Краткое пояснение |
|
«Поверхности сканирования могут считаться удовлетворительными, если шероховатость поверхности Ra составляет не хуже 6,3 мкм для механически обработанных поверхностей, или не хуже 12,5 мкм для поверхностей после пескоструйной обработки. Состояние поверхности контроля должно обеспечивать зазор между преобразователем и поверхностью не более 0,5 мм.» (10.6) |
Требования жёсткие. Плохая поверхность (грязь, царапины) сильно ослабляет и без того слабые сигналы. Максимальный зазор под преобразователем — 0,5 мм. Шероховатость: не хуже 6,3 мкм для обработанных поверхностей и не хуже 12,5 мкм для пескоструйных. |
Что такое шаг сетки (grid) и какой правильный шаг выбрать для TFM?
|
Выдержка из стандарта |
Краткое пояснение |
|---|---|
|
«Данные, визуализируемые после процесса TFM, обычно представляют собой зону интереса (ROI), которая представляет собой сетку, где каждая точка сетки соответствует рассчитанной амплитуде... Шаг сетки должен быть выбран достаточно малым, чтобы можно было обнаружить соответствующие несплошности.» (8.2 Прибор) |
Шаг сетки — это расстояние между соседними точками в зоне интереса (ROI), для которых алгоритм TFM рассчитывает амплитуду. Чем меньше шаг, тем выше разрешение, но больше вычислительная нагрузка. Хорошее эмпирическое правило: шаг сетки должен быть меньше λ/5 (одной пятой длины волны). Однако из-за влияния многих факторов (характеристики преобразователя, версия программного обеспечения алгоритма) стандарт не рекомендует полагаться только на это правило, а советует выполнить процедуру проверки стабильности амплитуды, описанную в Приложении C. |
Как настроить чувствительность для обнаружения коррозионного растрескивания под напряжением (SCC)?
|
Выдержка из стандарта |
Краткое пояснение |
|
«Для целей контроля изотропных или гомогенных материалов чувствительность может быть установлена на 6 дБ выше, чем от углового отражателя эталонного надреза или трещины... Если требуется определение размеров путём регистрации дифрагированных сигналов от трещин, то чувствительность должна быть установлена не менее чем на 14 дБ выше, чем от углового отражателя эталонного надреза или трещины.» (Приложение D, D.4.2.4) |
Зависит от цели. Просто найти трещину: поднимите усиление на 6 дБ выше сигнала от уголка эталонного надреза. Чтобы измерить высоту трещины: нужно поднять усиление на 14 дБ выше уголка, иначе слабые сигналы от концов трещины не будут видны. |
Можно ли определить точный профиль коррозионного поражения? И зачем это может быть нужно?
|
Выдержка из стандарта |
Краткое пояснение |
|
«Основным преимуществом применения техники FMC/TFM в этой ситуации является определение профиля коррозии на всём её протяжении. Можно измерить, под каким углом дно коррозионной язвы (или области коррозии) пересекается с донной поверхностью (задней стенкой) объекта контроля.» (Приложение D, D.3.5, Рисунок D.6) |
FMC/TFM позволяет не просто измерить остаточную толщину, а визуализировать всю область коррозии и измерить угол наклона её дна относительно донной поверхности. Это критически важно для оценки концентрации напряжений и прогноза остаточного ресурса. |
Можно ли контролировать сварные швы с помощью FMC/TFM и какой стандарт это регулирует?
|
Выдержка из стандарта |
Краткое пояснение |
|
«Для применения FMC/TFM при контроле сварных швов см. ISO 23864.»* (1 Область применения) |
Да, FMC/TFM применяется для контроля сварных швов. Однако общий стандарт ISO 23865 не содержит всех деталей для этой задачи. Существует отдельный специализированный стандарт — ISO 23864, который следует использовать совместно с ISO 23865. |
Можно ли использовать FMC/TFM для контроля материалов с высоким затуханием ультразвука (например, крупнозернистое литьё)?
|
Выдержка из стандарта |
Краткое пояснение |
|
«Потенциальной проблемой FMC является то, что из-за возбуждения только одного пьезоэлемента решётки за раз в объект контроля излучается ограниченное количество энергии. Следствием этого является то, что эта энергия может рассеиваться в материалах с высоким затуханием УЗК и/или очень большой толщины и не проникать к местам расположения дефектов.» (15) |
Можно, но есть нюанс. В классическом FMC излучает только один пьезоэлемент, и энергии может не хватить для «пробивки» крупнозернистого материала. Помогают низкочастотные преобразователи с большой апертурой или альтернативные схемы сбора. В литье чувствительность часто настраивают не по БЦО, а по допустимому уровню шума. |
Что такое «схема визуализации» (imaging path) на примере L-L и T-TT?
|
Выдержка из стандарта |
Краткое пояснение |
|
«L соответствует продольному типу волны, а T — поперечному типу волны.» (Таблица 1) |
Это «маршрут» ультразвука. L-L (прямая продольная волна) хороша для горизонтальных дефектов (расслоения). T-TT (полупрямая схема: передатчик — поперечная волна, приёмник — поперечная волна после отражения от дна) хорошо выявляет вертикальные трещины. Схема визуализации (imaging path) обозначает путь распространения ультразвука от передатчика до точки изображения и обратно до приёмника с учётом отражений и преобразований типа волны. Устоявшегося аналога в российской нормативной документации на данный момент нет. |
Какие техники определения размеров дефектов рекомендуются в FMC/TFM?
|
Выдержка из стандарта |
Краткое пояснение |
|
«Рекомендуемыми методами определения размеров являются: a) выделение сигналов, рассеянных (дифрагированных) от различных точек на несплошности, и определение протяжённости несплошности на основе изображений дифрагированных сигналов; b) использование падения амплитуды относительно максимального TFM-сигнала для установления протяжённости несплошности.» (8.7 Оценка TFM-сигналов) |
Стандарт рекомендует два основных метода. Первый — по дифрагированным сигналам от концов дефекта (наиболее точный). Второй — по падению амплитуды относительно максимального сигнала (по уровню -6 дБ или аналогичному порогу). Выбор метода зависит от требований конкретной задачи. |
Можно ли использовать ISO 23865 для определения браковочных уровней объекта контроля?
|
Выдержка из стандарта |
Краткое пояснение |
|
«Настоящий документ не включает браковочные уровни для несплошностей.» (1 Область применения) |
Нет. Стандарт однозначно заявляет, что браковочные уровни в него не входят. Его нельзя использовать как источник критериев приёмки. |
Даёт ли ISO 23865 какую-либо ссылку, как производить разбраковку объектов контроля?
|
Выдержка из стандарта |
Краткое пояснение |
|
В разделе 2 Нормативные ссылки перечислены: ISO 5577, ISO 9712, ISO 16810, ISO 18563-1, ISO 18563-2, ISO 23243. Ни один из них не содержит браковочных уровней. |
Нет. Стандарт не ссылается на другие документы с браковочными уровнями. |
Где брать браковочные уровни?
|
Выдержка из стандарта |
Краткое пояснение |
|
«Критерии приемки и методы определения размеров должны быть определены спецификацией и предоставлены перед контролем.» (6.2.h) |
Браковочные уровни должны быть определены в проектной документации заказчика, отраслевых стандартах: ASME BPVC, API 1104, EN 1712, ISO 5817, ГОСТ Р, ПБ... Без этих данных контроль по ISO 23865 невозможен. |
Какие из ссылочных стандартов ISO 23865 гармонизированы в России (имеют статус ГОСТ Р)?
|
Выдержка из стандарта |
Краткое пояснение |
|
По данным на апрель 2026 года: |
Из ссылочных стандартов ISO 23865 в России приняты 5 (в статусе ГОСТ Р). Это обеспечивает возможность применения национальной нормативной базы при внедрении FMC/TFM. Остальные стандарты используются в оригинале. |
TFM - Базовые принципы
Какие дефектоскопы Пергам поддерживают требования ISO 23865?
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.
