Принятые и утвержденные методики контроля для дефектоскопов с ФАР

В который раз на занятиях по ультразвуковому контролю (УЗК) столкнулась с вопросами по фазированным антенным решеткам (ФАР), в частности, есть ли утвержденные нормативно-технические документы (НТД), по которым можно работать и проводить отбраковку.

Насколько мне известно, в настоящее время принято 3 НТД по ФАР:
I. ОАО «Транснефть»
РД-19.100.00-КТН-219-07 (вышла новая редакция РД 19.100.00-КТН-001-10)
Ультразвуковой контроль качества сварных стыков магистральных нефтепроводов с применением дефектоскопов с фазированными решетками
II. Атомная промышленность
МЦУ-1-2012 №27.28.05.052-2011
Методика ультразвукового контроля сварных соединений трубопроводов главного циркуляционного контура энергоблоков АЭС с РУ ВВЭР-1000 с использованием технологии фазированных решеток
III. Европейские стандарты
ISO/FDIS 13588
Non-destructive testing of welds — Ultrasonic testing — Use of automated phased array technology

Рассмотрим каждую из них.

I. РД-19.100.00-КТН-219-07
Разработана:
ОАО "ВНИИСТ" для контроля качества стыковых сварных соединений при строительстве, ремонте и эксплуатации магистральных, технологических, вспомогательных нефтепроводов и трубопроводов технологической обвязки
внешним диаметром 168 мм и более и с
толщиной стенки от 6,0 до 40 мм

Требования к средствам контроля:
линейный и/или секторный режимы сканирования
частота ФАР от 1,5 МГц до 10 МГц
СО+СОП

При настройке требуется СОП с зарубками (верхней и нижней) разного размера.

Процедура настройки:
1. установить толщину контролируемого объекта;
2. задать скорость звука;
3. установить глубину фокусировки;
4. настроить диапазон развертки;
5. настроить положение и уровень строба;
6. настроить ВРЧ и чувствительность;
7. включить режим отображения разверток согласно операционной технологической карте или инструкции на прибор.

Чувствительность:
1. браковочный уровень чувствительности равен амплитуде эхо-сигнала от отражателя в СОП;
2. поисковый уровень чувствительности (осуществляется поиск и измерение размеров дефектов) - минус 6 дБ от браковочного уровня

Режимы сканирования:
1. секторное сканирование

2. линейное сканирование с использованием одного угла ввода на одной ФАР

3. линейное сканирование с использованием двух углов ввода на одной ФАР

Измеряемые параметры дефектов:
1. координата начала дефекта;
2. глубина залегания дефекта в сечении шва;
3. протяженность дефекта вдоль шва;
4. высота дефекта в сечении сварного шва;
5. расстояние между дефектами;
6. суммарная протяженность дефектов на оценочном участке шва.
Для дефектов длиной менее 7 мм измеряются условные размеры дефекта, для больших дефектов - реальные размеры.
Размеры дефектов измерять по их изображениям в C, B и D-сканах по уровню минус 6 дБ от максимума сигнала.

Описание дефектов:

Принципы интерпретации данных:
1. Критерии:
амплитуда сигнала от дефекта должна превышать поисковый уровень;
дефект должен находиться в зоне контроля шва.
2. В заключении указывается:
тип дефекта;
координата дефекта (положение дефекта относительно точки начала координат и относительно оси шва);
протяженность, высота и глубина залегания дефекта.
В заключении отмечаются дефекты, амплитуда сигналов от которых превышает поисковый уровень.
3. Дефекты следует относить к одному из следующих видов:
непротяженные;
протяженные;
цепочки и скопления (цепочки, скопления пор и шлаковых включений).
К непротяженным относят дефекты, условная протяженность которых не превышает 7,0 мм.
К протяженным относят дефекты, условная протяженность которых превышает 7,0 мм.
К цепочкам и скоплениям относят три и более дефекта, если хотя бы на одном изображении сечения шва, дефекты имеют общий контур, цвет которого соответствуют цветам уровней, превышающих уровень поисковой чувствительности. В остальных случаях дефекты считаются одиночными.

II. МЦУ-1-2012 №27.28.05.052-2011
Разработана:
ОАО НПО «ЦНИИТМАШ»
Материал труб – 10ГН2МФА, материал антикоррозионной наплавки – сталь типа 08Х18Н10Т.
Типоразмер труб – ∅ 990 х 70 мм.
Сварные соединения выполнены без усиления шва.

Методика контроля включает в себя несколько этапов:
1. прозвучивание эхо-методом поперечными волнами наклонным совмещенным преобразователем с диапазоном углов ввода 35°÷65° с прозвучиванием перпендикулярно оси сварного шва;

2. прозвучивание эхо-методом поперечными волнами наклонным совмещенным преобразователем с диапазоном углов ввода 35°÷65° с прозвучиванием вдоль оси шва для выявления поперечных несплошностей;

3. прозвучивание эхо-методом продольными волнами прямым совмещенным преобразователем с диапазоном углов ввода от -15° до 15°.

Требования к аппаратуре:
1. переносные ультразвуковые дефектоскопы типа «OMNISCAN»;
2. линейный преобразователь с ультразвуковой фазированной решеткой типа 2L-16-A1 (2 – частота в МГц, L – тип фазированной решетки (линейная), 16 – количество элементов фазированной решетки, A – тип призмы (наклонная съемная), 1 – тип корпуса преобразователя), закрепленный на сменной призме типа SA1-N45S (SA1 – тип призмы (призма для преобразователя типа A1), N – положение преобразователя на призме, 45 – угол ввода в металл, S – тип волны (поперечная)) с комплектом соединительных кабелей;
3. линейный преобразователь с ультразвуковой фазированной решеткой типа 2L-16-A1, закрепленный на сменной призме SA1-0L (или Пр-A1-0L-40) с комплектом соединительных кабелей;
4. линейный преобразователь с ультразвуковой фазированной решеткой типа 2L-16-A4 закрепленный на сменной призме SA4-N45S

СО и СОП:
1. стандартный образец СО-3 по ГОСТ 14782-86
2. калибровочный образец КО-УЗФР
содержит боковое цилиндрическое отверстие ∅6 на глубине 60 мм и позволяет выполнить калибровку чувствительности наклонного пучка ПЭП в диапазоне углов ввода от 35° до 65°

3. настроечный образец НО-Ду850-45°-60°-3,5-7
содержит плоскодонные отражатели площадью 3,5 мм² и 7 мм², расположенные под углами 45° и 60° на различной глубине

Основное отличие данной методики заключается в том, что существует два режима работа - режим контроля и режим измерения. При обнаружении в режиме контроля несплошности необходимо перейти в режим измерения и отбраковку уже проводить в режиме измерений (снова пройдя процедуру настройки параметров прибора при установленной глубине фокусировки на глубину найденной несплошности).

1. Параметры настройки при режиме контроля:
1. выбрать ПЭП с частотой 2÷2,25 МГц (2L16-A1);
2. количество элементов ПЭП ФР – не менее 16;
3. диапазон прозвучивания изделия – 100 мм;
4. углы ввода 35°÷65° для призмы с центральным углом ввода 45° (SA1-N45S);
5. дискретность углов ввода – 1°;
6. глубина фокусировки – 80 мм;
7. длина зоны контроля по толщине от 1 - до 65 мм;
8. скорость сканирования – не более 40 мм/сек;
9. шаг сканирования (при регистрации данных) – 1 мм;
10. опорный уровень чувствительности соответствует площади плоскодонного отверстия – 7,0 мм² при сканировании на продольные отражатели и 1,75 мм² – на поперечные отражатели;
11. запас чувствительности по отношению к опорному уровню - не менее 15 дБ.

Калибровка чувствительности:
1. установить ПЭП на поверхность образца КО-УЗФР и получить сигнал от бокового отверстия Ø6 мм на глубине 60 мм;
2. сканированием ПЭП ФР найти максимум эхо-сигнала от отверстия Ø6 мм на глубине 60 мм и изменить чувствительность дефектоскопа таким образом, чтобы его вершина находилась на уровне 80% высоты экрана;
3. войти в меню калибровки и выбрать параметр «чувствительность»;
4. сканированием ПЭП ФР найти значение максимума эхо-сигнала от отверстия ∅6 мм;
5. установить начало и ширину строба таким образом, чтобы эхо-сигнал находился в его середине и не захватывал шумы и другие ложные сигналы;
6. установить высоту строба 10÷15% высоты экрана, чтобы эхо-сигнал, соответствующий наибольшему углу ввода, превышал строб;
7. просканировать ПЭП по длине образца с целью получения огибающей эхо-сигналов от отверстия для всех углов ввода в диапазоне 35°÷65°;
8. откалибровать чувствительность дефектоскопа с ПЭП ФР по полученной огибающей и сохранить результаты калибровки;
9. проверить правильность выполнения калибровки путем сканирования ПЭП по длине образца и наблюдения за эхо-сигналом от отверстия ∅6 мм. При этом огибающая эхо-сигналов должна находиться в диапазоне 75÷85% высоты экрана;
10. После проведения калибровки изображение отверстия ∅6 мм на S-скане должно быть в одной цветовой гамме во всем диапазоне углов.

2. Параметры настройки при режиме измерения:
1. выбрать ПЭП с частотой 2÷2,25 МГц (2L16-A1);
2. количество элементов ПЭП ФР – не менее 16;
3. диапазон прозвучивания изделия – 100 мм;
4. углы ввода 35°÷65° для призмы с центральным углом ввода 45° (SA1-N45S);
5. дискретность углов ввода – 1°;
6. глубина фокусировки равна глубине залегания выявленного отражателя ±5 мм;
7. длина зоны контроля по толщине от 1 - до 65 мм;
8. скорость сканирования – не более 40 мм/сек;
9. шаг сканирования (при регистрации данных) – 1 мм;
10. опорный уровень чувствительности соответствует площади плоскодонного отверстия – 7,0 мм² при сканировании на продольные отражатели и 1,75 мм² – на поперечные отражатели;
11. запас чувствительности по отношению к опорному уровню - не менее 15 дБ.

III. ISO/FDIS 13588
Для сварных соединений объектов из металлических материалов минимальной толщиной 6 мм. Методика применяется к сварным швам с полным проплавлением простой геометрии в пластинах, трубах и сосудах, в которых и сварной шов и основной металл - низколегированная углеродистая сталь.
в стали скорость ультразвука (5 920±50) мм/с для продольных волн и (3 255±30) м/с для поперечных волн

Режимы сканирования:
1. фиксированные углы и фиксированное положение ФАР

2. фиксированные углы, ФАР перемещается

3. один угол ввода, фиксированное положение ФАР (E-scan)

4. секторное сканирование, фиксированное положение ФАР (S-scan)

5. секторное сканирование, ФАР перемещается (S-scan)

Общие положение:
1. для каждого луча фазированной решетки должна быть настроена чувствительность (угол луча, фокус и т.д);
2. при использовании фокусировки, должна быть установлена чувствительность для каждого луча;
3. использование корректировки усиления для каждого угла ввода (ACG) и временной корректировки усиления (TCG) позволяют представлять сигналы с той же самой амплитудой для всех углов излучения и всех расстояний.

Требования к стандартным образцам:
1. толщина 0,8 - 1,5 от толщины контролируемого объекта;
2. длина и ширина стандартного образца должны быть выбраны таким образом, что все искусственные дефекты могут быть должным образом просканированы;
3. для контроля продольных швов в цилиндрических объектах должны использоваться изогнутые стандартные образцы диаметром 0,9 - 1,5 раза от диаметра контролируемого объекта.;
4. для контролируемых объектов, имеющих диаметр ≥300 мм, может использоваться плоский стандартный образец.
5. для толщины 6 мм - 25 мм требуются по крайней мере три отражателя;
6. для толщины более 25 мм требуются по крайней мере пять отражателей.
Эталонные отражатели – боковые сверления, проточки и плоскодонные отверстия.
Длина, высота и ширина отражателей в стандартном образце

Диаметр бокового цилиндрического сверления в стандартном образце

Размеры стандартных образцов

Стандартные образцы по уровню контроля A

Стандартные образцы по уровню контроля B

Стандартные образцы по уровню контроля C

В следующей записи выложу методические рекомендации для настройки OmniScan.