ISO 23865-2021 Неразрушающий контроль. Ультразвуковой контроль. Общее применение FMC TFM и связанных технологий

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 — режим сбора данных, где каждый пьезоэлемент по очереди излучает, а записывают все (включая излучающий элемент). TFM — алгоритм, который обрабатывает эти данные и фокусирует ультразвук одновременно во всех точках зоны интереса.

FMC/ TFM в совокупности один собирает данные, а другой их обрабатывает и выводит на экран.

TFM - базовые принципы

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.

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)

«Геометрические допущения — касаемые оборудования неразрушающего контроля (например, призмы) и объекта контроля — могут быть изменены, и данные могут быть пересчитаны без необходимости повторного сбора.» (Приложение A, Таблица A.1)

«Это ключевое преимущество техники на основе FMC: он позволяет создать метод (визуализации) уже после процесса сбора данных. Это даёт значительные экономические преимущества для промышленности, позволяя проводить будущие переоценки и анализ целостной записи (данных) об объекте контроля, который был проверен.» (Приложение A, Рисунок 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.

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)

«...ухудшение качества сигнала из-за плохого состояния поверхности оказывает серьезное влияние на надежность контроля.» (5)

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.

«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)

«Для базового FMC/TFM стабильная амплитуда достигается, когда шаг между точками сетки меньше одной пятой длины волны (λ/5). Поскольку на стабильность амплитуды влияет множество факторов (например, характеристики преобразователя) и существуют другие реализации алгоритма, для которых это правило не действует, здесь описывается процедура, которая позволяет проверять стабильность амплитуды по всей ROI (зона интереса).» (Приложение C, C.1.3)

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.

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.

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.

Выдержка из стандарта

Краткое пояснение

«Для применения FMC/TFM при контроле сварных швов см. ISO 23864.»* (1 Область применения)

«Для контроля сварных швов применяется ISO 23864.» (11 Процедура контроля)

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.

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)

«В литых изделиях чувствительность (усиление) часто требуется устанавливать по заданному уровню шумовых сигналов.» (Приложение D, D.5.2)

Можно, но есть нюанс. В классическом FMC излучает только один пьезоэлемент, и энергии может не хватить для «пробивки» крупнозернистого материала. Помогают специальные преобразователи (ниже частота, больше апертура) или альтернативные схемы сбора. В литье чувствительность часто настраивают не по БЦО, а по допустимому уровню шума.

Выдержка из стандарта

Краткое пояснение

«L соответствует продольному типу волны, а T — поперечному типу волны.» (Таблица 1)

(Описание схем: Прямой путь передатчика, прямой путь приёмника (L-L); Прямой путь передатчика, непрямой путь приёмника (T-TT)) (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.

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.

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.

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.

Упоминание смежного стандарта: «Для контроля сварных швов применяется ISO 23864.» (11 Процедура контроля)

Нет. Стандарт не ссылается на другие документы с браковочными уровнями.

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.

Выдержка из стандарта

Краткое пояснение

По данным на апрель 2026 года:
Приняты:
ГОСТ Р ИСО 5577; ГОСТ Р ИСО 9712; ГОСТ Р ИСО 16810; ГОСТ ISO 13588; ГОСТ Р ИСО 16809
Не приняты:
ISO 18563-1; ISO 18563-2; ISO 23243; ISO 23865; ISO 23864

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.