Контроль неразрушающий МЕТОД МАГНИТНОЙ ПАМЯТИ МЕТАЛЛА Часть 3 Контроль сварных соединений ISO 24497-3-2009
ПредисловиеЦели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения» Сведения о стандарте 1 ПОДГОТОВЛЕН Автономной некоммерческой организацией «Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем» (АНО «НИЦ КД») на основе собственного аутентичного перевода стандарта, указанного в пункте 4 2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 132 «Техническая диагностика» 3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 10 ноября 2009 г. № 499-ст 4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 24497-3:2007 «Контроль неразрушающий. Метод магнитной памяти металла. Часть 3. Контроль сварных соединений» (ISO 24497-3-2007 «Non-destructive testing - Metal magnetic memory - Part 3: Inspection of welded joints» 5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет СОДЕРЖАНИЕ НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Дата введения - 2010 - 12 - 01 1 Область примененияНастоящий стандарт устанавливает общие требования к применению метода магнитной памяти металла для контроля качества сварных соединений оборудования и конструкций, работающих под давлением. Настоящий стандарт распространяется на оборудование и конструкции, подведомственные и неподведомственные Госгортехнадзору РФ в различных отраслях промышленности, включая изготовление и эксплуатацию. Настоящий стандарт может быть распространен на сварные соединения любых видов трубопроводов, сосудов, оборудования и металлоконструкций по согласованию с потребителем. Термины и определения, использованные в настоящем стандарте, приведены в ИСО 24497-1, общие требования - в ИСО 24497-2. 2 Основные положения2.1 Контроль методом магнитной памяти металла (ММП-контроль) основан на измерении и анализе распределения собственных магнитных полей рассеяния (СМПР) металла сварных соединений, отображающих их структурную технологическую наследственность. При контроле используется естественная намагниченность, сформировавшаяся в процессе сварки в магнитном поле Земли. 2.2 ММП-контроль служит для определения зон концентрации механических напряжений (ЗКН) и выдачи рекомендаций для дополнительного контроля опасных зон в сварных соединениях сосудов, трубопроводов, оборудования и конструкций. 2.3 ММП-контроль является первоочередным по отношению к известным методам неразрушающего дефектоскопического контроля (ультразвуковой, радиационный, магнитопорошковый, капиллярный, цветная дефектоскопия, измерение твердости и толщинометрия). 2.4 ММП-контроль позволяет контролировать сварные соединения любых размеров и форм (стыковые, тавровые, угловые, нахлесточные, торцевые, прерывистые и др.) без ограничения толщины свариваемого металла на всех видах ферромагнитных и аустенитных сталей и сплавов и на чугунах. 2.5 ММП-контроль может проводиться как при работе объекта контроля (ОК), так и при его ремонте. 2.6 При ММП-контроле определяют: - зоны концентрации остаточных сварочных напряжений и их распределение вдоль сварного соединения; - зоны вероятного расположения микро- и макродефектов всех видов (поры, шлаковые включения, несплошности, трещины, разрывы). Классификацию дефектов по магнитным параметрам проводят по специальным методикам контроля для конкретного сварного соединения. 2.7 ММП-контроль можно использовать для контроля: - степени «засоренности» сварных швов дефектами и наличия развивающегося дефекта; - качества сварных соединений при аттестации, выборе, оптимизации и сертификации технологии сварки. 2.8 Температурный диапазон ММП-контроля составляет от минус 20°С до плюс 60°С и регламентируется условиями нормальной работы оператора и приборов контроля. 2.9 По результатам ММП-контроля рекомендуется использовать традиционные методы и средства дефектоскопического контроля в зонах максимальной концентрации напряжений и вероятного расположения микро- и макродефектов по действующим нормам для сварного соединения. 2.10 Необходимость применения ММП-контроля может устанавливаться соответствующими нормами контроля качества сварных соединений на данном предприятии или в данной отрасли. 3 Условия контроля3.1 Оборудование и конструкции контролируют с использованием метода МПМ как в рабочем состоянии (под нагрузкой), так и при их остановке (после снятия рабочей нагрузки). 3.2 Зачистки и какой-либо подготовки поверхности не требуются. Изоляцию рекомендуется снять. В отдельных случаях допускается проведение контроля без снятия немагнитной изоляции. Максимально допустимая для проведения контроля толщина изоляции определяется экспериментально. 3.3 Допустимый диапазон толщин металла в зонах контроля указывают в методиках на данный объект контроля. 3.4 Ограничивающими факторами применения МПМ являются: - наличие искусственной намагниченности металла; - наличие на объекте контроля постороннего ферромагнитного изделия; - наличие вблизи (ближе 1 м) объекта контроля источника внешнего магнитного поля и поля от электросварки. 3.5 Акустические шумы, механические вибрации вблизи объектов контроля и на самих ОК не оказывают влияния на результаты контроля. 4 Приборы и аппаратура4.1 Для контроля оборудования с использованием метода МПМ применяются специализированные магнитометрические приборы, имеющие соответствующие сертификаты. В описании указанных приборов должны быть типовые методики определения ЗКН. 4.2 Принцип действия указанных приборов должен быть основан на фиксации импульсов тока в обмотке феррозонда при помещении его в СМПР приповерхностного пространства объекта контроля. В качестве датчиков для измерения напряженности СМПР могут быть использованы феррозондовые или другие магниточувствительные преобразователи: полемеры или градиентометры. 4.3 Приборы должны иметь экран для графического представления параметров контроля, регистрирующее устройство на базе микропроцессора, блок памяти и сканирующие устройства в виде специализированных датчиков. Должна быть обеспечена возможность передачи информации от прибора к компьютеру и распечатки на принтере. В комплекте с прибором должно поставляться программное обеспечение для обработки результатов контроля на компьютере. 4.4 В комплекте с прибором поставляются специализированные датчики. Тип датчика определяется методикой и объектом контроля. На датчике должно быть не менее двух каналов измерений, один из которых измерительный, а другой используют для отстройки от внешнего магнитного поля Земли. В корпусах датчиков должен быть электронный блок усиления измеряемого поля и датчик для измерения длины контролируемого участка. 4.5 Допустимую погрешность измерений напряженности магнитного поля указывают в методиках в зависимости от объекта контроля. 4.6 Приборы должны иметь следующие метрологические характеристики: - основная относительная погрешность измеряемого магнитного поля для каждого канала измерений не должна превышать ±5%; - относительная погрешность измеряемой длины не должна превышать ±5%; - диапазон измерений приборов должен быть не менее ±1000 А/м; - минимальный шаг сканирования (расстояние между двумя соседними точками контроля) должен быть 1 мм; - уровень электронных шумов, обусловленный работой процессора и микросхем, не должен превышать ±5 А/м. 4.7 Прибор должен иметь паспорт с инструкцией для пользователя. 5 Подготовка к контролю5.1 Подготовка к контролю содержит следующие основные этапы: - анализ технической документации на объект контроля и составление карты (формуляра) ОК; - выбор типов датчиков и приборов контроля; - настройку и калибровку приборов и датчиков в соответствии с инструкцией, указанной в паспорте прибора; - условное разбиение объекта контроля на отдельные участки и узлы, имеющие конструктивные особенности, и обозначение их на формуляре ОК. 5.2 Анализ технической документации на объект контроля включает в себя: - выявление марок сталей и типоразмера узлов; - анализ режимов работы ОК и причин отказов (повреждений); - выявление конструктивных особенностей узлов, мест расположения сварных соединений. 6 Порядок проведения контроля6.1 Контроль сварных соединений с использованием приборов, имеющих цифровую индикацию напряженности магнитного поля Схема сканирования датчиком прибора при диагностировании сварных соединений представлена на рисунке 1. Феррозондовый преобразователь располагается перпендикулярно к поверхности контроля и перемещается оператором вручную последовательно вдоль сварного шва по всему периметру (отдельно по металлу шва и зонам термического влияния с обеих сторон шва) и затем перпендикулярно к сварному шву с отклонением от края шва на 30 - 50 мм в сторону основного металла трубы. Второй оператор регистрирует в журнале данные контроля: напряженность магнитного поля Нр, А/м, со знаком плюс или минус. Скачкообразное изменение знака и величины поля Нр указывает на концентрацию остаточных напряжений по линии Нр, равной 0, для конкретного участка сварного соединения. Эти участки отмечают мелом или краской. а - перемещение датчика вдоль сварного шва; b – перемещение датчика перпендикулярно к сварному шву; МШ - металл шва; ЗТВ - зона термического влияния сварного соединения; ОМ - основной металл; 1, 2, 3 - зоны контроля 6.2 Контроль сварных соединений с использованием приборов, имеющих экран, регистрирующее и сканирующее устройства На рисунке 2 приведена схема контроля стыкового сварного соединения. Контроль осуществляют с помощью сканирующего устройства, состоящего из четырех феррозондовых преобразователей 1, 2, 3, 4 и счетчика измерения длины, встроенного в корпус тележки и позволяющего одновременно с измерением величин напряженности магнитного поля Нр выполнять измерение длины контролируемого участка. Преобразователи 1 и 3 располагают при контроле по зонам термического влияния с обеих сторон шва, а преобразователь 2 располагают между ними посередине. 1, 2, 3 - феррозондовые преобразователи сканирующего устройства для регистрации поля Нр на поверхности сварного шва; 4 - феррозондовый преобразователь для отстройки от внешнего магнитного поля; 5 - колеса привода измерителя длины; Δl6 - базовое расстояние между феррозондовыми преобразователями Рисунок 2 - Схема контроля стыковых сварных соединений труб четырехканальным датчиком прибора Перед началом контроля по каждому каналу измерений устанавливают шаг измерения поля Нр. Шаг измерения S или расстояние между двумя соседними точками контроля Δlк по каждому каналу измерений не должны превышать толщину стенок, соединяемых сварным швом. Базовое расстояние Δlб между соседними преобразователями 1, 2 и 3 устанавливают в соответствии с размерами сварного шва и заносят в память прибора после измерений. 7 Обработка результатов7.1 По результатам контроля методом МПМ определяют следующие параметры: - градиент магнитного поля по каждому каналу измерений, вычисляемый по формуле
- градиент магнитного поля между каналами измерений, вычисляемый по формуле
- средние и максимальные значения по каждому каналу измерений на базовом расстоянии между каналами измерений; - магнитный параметр т, характеризующий степень неоднородности напряженно-деформированного состояния и деформационную способность металла в ЗКН, вычисляемый по формуле
Магнитный параметр т изменяется в диапазоне не менее 1,05 - 3,0, в зависимости от качества сварного соединения. Примечание - Указанные магнитные параметры определяют с использованием программного обеспечения используемого прибора, 7.2 Наиболее предрасположенными к развитию повреждений являются участки сварного шва, на которых зафиксировано максимальное разнополярное значение поля Нр между каналами измерений (максимальное значение ) или максимальное значение градиента поля по любому из каналов измерений. Эти участки соответствуют ЗКН и дефектам сварного соединения. Для выявления конкретных дефектов в ЗКН проводят дополнительный контроль традиционными методами (УЗД, рентген и т. д.). 7.3 По результатам контроля методом МПМ устанавливают участки для дополнительного контроля другими методами дефектоскопии. 7.4 В ЗКН со значением магнитного параметра не менее 2,0 делают шлифовку (или выборку металла) и повторный контроль методом МПМ. 7.5 Результаты выполненных измерений оформляют в виде заключения с приложением протокола. Форма протокола приведена в приложении А. 7.6 Пример обработки результатов контроля для прибора с цифровой индикацией магнитного поля Нр приведен в приложении В. 7.7 Пример обработки результатов контроля для прибора, имеющего регистрирующее и сканирующее устройства, приведен в приложении С. Расчеты показателей , , и т выполняют с использованием программного обеспечения, которое входит в комплектацию прибора. Приложение
А
|
Протокол результатов контроляНаименование предприятия ______________________________________ Наименование оборудования, тип _________________________________ Номер формуляра, рисунка, схемы _________________________________ ПРОТОКОЛ №_______ «___» _____________ Наименование узла и объем контроля _______________________________ Наименование методики или руководящего документа _________________ Наименование прибора ___________________________________________ 1 Результаты контроля
2 Выводы Рекомендуемые для дополнительного контроля и ремонта участки ЗКН ____________________________________ Контроль выполнил _______________________________________________ должность, ФИО Удостоверение № и квалификация специалиста ________________________ Дата контроля ______________________
|
На рисунке В.1а показан пример распределения магнитного поля Нр по периметру стыкового соединения и в зоне концентрации остаточных напряжений (линия КН).
а - эпюра Нр по периметру стыка с концентрацией остаточных напряжений КН (в зонах 1 - 4, по линии Нр, равной 0); b - эпюра Нр вдоль нижней образующей трубы в зонах 1 и 2 максимальной концентрации напряжений
Рисунок В.1 - Схема распределения магнитного поля Нр по периметру стыкового сварного соединения в зоне концентрации остаточных напряжений
Для определения интенсивности напряжений вблизи линии КН (линии Нр = 0) на равном расстоянии lк от нее по обе стороны (рисунок В.1 b) измеряют величину Нр, и определяют градиент величины Нр по длине 2lк. Этот градиент, определенный по формуле , характеризует магнитный коэффициент интенсивности остаточных напряжений КИН.
По результатам определения значений КИН для разных участков с зонами концентрации напряжений устанавливают максимальные его значения.
Например, для участка сварного соединения (рисунок В.1 b) значения Кин для зон 1 и 2 составляют
для зоны 1:
для зоны 2:
Отсюда следует, что максимальное значение Кин находится в зоне 2.
На рисунке С.1 представлены результаты контроля кольцевого сварного шва № 1 толстостенного барабана (Ø 1800×87, сталь аналогична марке 16 ГНМ) котла блока 110 МВт ТЭС.
На рисунке С.1 показано распределение поля Нр по периметру шва (рисунок С.1 а) и в развертке (рисунок С.1 b), а также отмечены зоны максимальных КН, в которых поле Нр имеет знакопеременный и скачкообразный характер с максимальным значением dH/dx. Расчет . . … , проводили только для области сварного шва с зонами КН.
= 3,5 (А/м)/мм;
= 6,2 (А/м)/мм;
= 3,5 (А/м)/мм;
Рисунок С.1 - Распределение поля Нр вдоль сварного шва № 1 барабана котла блока 110 МВт ТЭС
Ключевые слова: магнитная память металла, зона концентрации напряжений, напряженность магнитного поля рассеяния, неразрушающий контроль