СВАРКА МЕТАЛЛОВ ПЛАВЛЕНИЕМ

СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ПО РЕЗУЛЬТАТАМ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ

 

ГОСТ 25997-83

 

 

 

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ

Москва

 

РАЗРАБОТАН Министерством энергетики и электрификации СССР

ИСПОЛНИТЕЛИ

Б.Ф. Демидов (руководитель темы); А.В. Ротштейн; В.И. Ананьев; В.Н. Волченко, профессор, д-р техн. наук; Б.Г. Маслов, канд. техн. наук; В.А. Троицкий, профессор, д-р техн. наук; В.Ф. Давиденко

ВНЕСЕН Министерством энергетики и электрификации СССР

Член Коллегии П.П. Триандафилиди

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 12 декабря 1983 года № 5819

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 12 декабря 1983 г. № 5819 срок действия установлен

с 01.01.85

до 01.01.90

Несоблюдение стандарта преследуется по закону

Настоящий стандарт устанавливает правила статистической оценки стабильности статистически управляемых технологических процессов сварки соединений из металлов и их сплавов для изделий массового или серийного производства по результатам неразрушающего контроля.

Термины, применяемые в стандарте, и их определения - по ГОСТ 15467-79, ГОСТ 15895-77, ГОСТ 16504-81 и ГОСТ 2601-74.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Статистическую оценку стабильности технологического процесса сварки выполняют границами доверительного интервала n_р и q_в по результатам неразрушающего контроля выборки сварных соединений.

1.2. Для отбора единиц продукции в выборку применяют метод систематического отбора по ГОСТ 18321-73.

При необходимости допускается применять метод отбора с применением случайных чисел.

1.3. В качестве случайных чисел в выборке принимают:

число дефектных единиц продукции n_d, распределенных в выборках по биномиальному закону или закону Пуассона;

показатель качества технологического процесса q, значения которого в выборках распределены по закону Пуассона или нормальному закону.

Согласие опытного распределения с теоретическим следует проверять в соответствии с требованиями ГОСТ 11.006-74.

1.4. Для показателя q (0,03 - 0,30) и фиксированных объемов выборки n (5, 10, 15, 20, 30) статистическую оценку по числу дефектных единиц продукции n_d выполняют по биномиальному закону распределения.

Для показателя q £ 0,1 и значений выборок n ³ 0,1 объема партии статистическую оценку выполняют на основании закона Пуассона.

Для показателей q проконтролированных выборок объемом n ³ l00 единиц продукции и распределенных по нормальному закону статистическую оценку выполняют для известного и неизвестного среднего квадратического отклонения.

1.5. Статистическую оценку выполняют в следующем порядке:

на этапе предварительного исследования устанавливают среднее () и номинальное (q_н) значения показателя качества.

В случае перерыва процесса изготовления сварного изделия, не связанного с изменением технологии, и известного значения уровня качества сварки  допускается определять q_н по формуле (4);

устанавливают доверительную вероятность g с учетом уровня качества сварки  и требований конкретного сварочного производства. При невозможности установить уровень качества сварки допускается принимать g равной 0,5 - 0,8. На последующем этапе статистической оценки устанавливают g ³ 0,8;

для номенклатуры сварных изделий или однотипных сварных соединений устанавливают необходимый объем выборки n с учетом требований п. 1.4;

по установленным значениям q_н, g и n определяют границы доверительного интервала n_р или q_в и выполняют статистическую оценку.

1.6. Параметры оценки q_н, g, n, n_р или q_в рассматривают в качестве плана статистической оценки и обозначают [(q_н, g, n), n_р] или [(q_н, g, n), q_в].

1.7. Оценку качества допускается производить построением графиков, на которых по оси абсцисс откладывают условные номера выборок в последовательности выполнения сварных соединений, по оси ординат - значения n_d или q и верхней границы доверительного интервала.

При построении графиков рекомендуется использовать фиксированные объемы выборок по данным учетной документации.

2. СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА КАЧЕСТВА

2.1. Определение показателей качества

2.1.1. Показатели качества определяют по результатам первичного неразрушающего контроля по альтернативному признаку.

2.1.2. За условную единицу продукции принимают участок сварного шва длиной 100 мм (например, при контроле 1 м шва сварного соединения число единиц равно 10).

При длине шва сварного соединения менее 100 мм за единицу продукции принимают изделие.

2.1.3. При радиографическом контроле за условную единицу продукции принимают участок радиографического снимка длиной 100 мм (например, для радиографического снимка длиной 300 мм число условных единиц равно 3).

При длине снимка менее 100 мм и использовании для контроля более одного снимка за единицу продукции принимают изделие.

При необходимости за условную единицу продукции принимают радиографический снимок длиной более 100 мм. В этом случае при показателе качества указывают длину снимка (например, для снимка 400 мм и показателе качества 0,2 указывают q₍₄₀₀₎ = 0,2).

2.1.4. Показатель качества (q) по числу условных дефектных единиц продукции при n_d £ n вычисляют по формуле

                                                                (1)

где n_d - число условных дефектных единиц продукции в выборке;

n - число условных единиц продукции в выборке.

Для сварных соединений, удаляемых полностью при обнаружении одного или более дефектов, число условных дефектных единиц принимают равным числу условных единиц.

2.1.5. Допускается применять показатель качества (q_l) по суммарной длине l_d удаленных дефектных участков и проконтролированного сварного соединения l_k при l_d £ l_k, вычисляемый по формуле

                                                                 (2)

и показатель качества по суммарному объему металла v_d удаленных дефектных участков и объему металла шва V_k проконтролированного сварного соединения, вычисляемый по формуле

                                                                (3)

2.1.6. Указания по выбору показателей качества, примеры их определения и выполнения оценки приведены в справочном приложении 1.

2.2. Определение уровня качества сварки

2.2.1. Уровень качества сварки () в процентах вычисляют по формуле

 = (1 - q_н) · 100 %,                                                   (4)

где q_н - номинальное значение показателя качества, определяемое по среднему значению.

2.2.2. Если по результатам статистического анализа выявлено, что для данного технологического процесса изготовления сварных изделий используют свариваемые или сварочные материалы с показателями, которые не учитывались при установлении , то такой уровень подлежит пересмотру.

2.2.3. При наличии в изделиях нескольких типов сварных соединений классифицируют уровни качества для каждого типа.

2.2.4. Классификация уровней качества сварки приведена в справочном приложении 2.

2.2.5. Определение доверительной вероятности g с учетом уровня качества сварки приведено в справочном приложении 3.

2.3. Оценка уровня качества

2.3.1. Для случайных величин, имеющих вид целых и положительных значений (0, 1, 2, ..., k) и распределенных по биномиальному закону или закону Пуассона статистическую оценку выполняют по соотношению

n_р - n_d ³ 0,                                                                (5)

где n_р - верхняя граница доверительного интервала, учитывающая приемлемое число условных дефектных единиц в выборке.

2.3.2. Для случайных величин, распределенных по нормальному закону, оценку выполняют по соотношению

q_в - q ³ 0,                                                               (6)

где q_в - верхняя граница доверительного интервала, учитывающая допустимое отклонение показателя качества.

2.3.3. Если n_d или q превышают значения n_р или q_в, то считают, что с вероятностью g наблюдается отклонение стабильности технологического процесса сварки.

Если n_d или q не превышают значения n_р или q_в, то подтверждается стабильность технологического процесса сварки.

2.3.4. Указания по определению границ доверительного интервала n_р и q_в приведены в рекомендуемом приложении 4.

2.4. Для статистической оценки качества разрабатывают формы учета.

Состав и количество параметров в формах учета устанавливают в нормативно-технической документации на конкретную продукцию.

Образец заполнения формы учета приведен в справочном приложении 5.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Справочное

УКАЗАНИЯ ПО ВЫБОРУ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА И ПРИМЕРЫ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА

1. Указания по выбору показателей качества

1.1. Показатель q_i используют для толщин свариваемого металла от 3 до 40 мм.

Применение показателя q_i требует измерения длины удаленного участка. При отсутствии требований к точности оценки для q ³ 0,2 допускается принимать длину удаляемого участка D (при удалении дефектных мест шлифмашинками) равной условной единице продукции. Для повышения точности оценки учитывают среднюю длину D_i - от каждого вида дефекта, где i = 1, 2, ..., k. Тогда суммарную длину дефектных участков для выборочной совокупности вычисляют по формуле

l_d = Δ₁d₁ + Δ₂d₂ + ... + Δ_kd_k,

где d_k - число дефектных мест по k-му виду дефекта в выборке.

При средней длине удаляемого дефектного участка, рассчитываемого по формуле

где d - общее число дефектных мест в выборке, суммарная протяженность дефектных участков равна l_d = D_d · d.

1.2. Показатель q_v используют для толщин свариваемого металла более 40 мм.

При отсутствии требований к точности оценки для расчета показателя q_v используют среднее значение удаляемого объема металла D_v, вычисляемого по формуле

где D_vk - средний объем удаляемого металла по k-му виду дефекта в выборке;

d_k - число дефектных мест по k-му виду дефекта в выборке.

Суммарный объем металла удаленных дефектных мест вычисляют по формуле

v_d = D_v · d.

2. Примеры определения показателей и статистической оценки качества

Пример 1. На основании результатов радиографического контроля сварных соединений корпусной конструкции из стали 16ГС длиной 16 м, выполненных односторонней сваркой под слоем флюса, обнаружено 5 дефектных мест. Определить показатель качества q.

Решение. Для условной единицы продукции 0,1 м по формуле (1) настоящего стандарта определяем q для n_d = 5 и

 (3,1 %).

При использовании в качестве единицы продукции длины радиографического снимка 400 мм для n_d = 5 и  показатель q равен

 (12,5 %).

Пример 2. На основании результатов ультразвукового и радиографического контроля 10 стыковых сварных соединений трубопроводов (n_c) диаметром (D) 159 мм с толщиной стенки 8 мм из стали 20, выполненных полуавтоматической газоэлектрической сваркой плавящейся проволокой св-08Г2С в среде углекислого газа, обнаружено 5 дефектных мест. Определить q и q_l.

Решение. По формуле (1) настоящего стандарта определяем для n_с = 10, n_d = 5 и

 (10 %).

При D = 0,1 м по формуле (2) настоящего стандарта вычисляем для суммарной длины удаленных дефектных участков l_d = 0,5 м и

l_k = n_c ´ p ´ D = 10 ´ 3,14 ´ 159 = ~5 м.

 (10 %).

Пример 3. Уровень качества ручной электродуговой сварки плавящимся электродом стыковых сварных соединений трубопровода диаметром 325 мм с толщиной стенки 16 мм из низколегированной стали Θ = 90 %. Радиографический контроль 3 стыковых соединений выявил 3 дефектных места. С доверительной вероятностью γ = 0,65 произвести оценку качества. Вероятность распределения числа дефектных участков соответствует биномиальному закону.

Решение. По табл. 1 рекомендуемого приложения 4 для n_c = 3 и числа проконтролированных единиц  показателе  и g = 0,647 определяем доверительную границу n_р = 3. Так как обнаруженное число дефектных мест не превышает приемлемого n_d = n_р = 3, то можно сделать вывод, что нет оснований считать технологический процесс сварки нестабильным.

Пример 4. На основании результатов ультразвукового и радиографического контроля 5 стыковых сварных соединений трубопровода диаметром 219 мм с толщиной стенки 8 мм и 20 стыковых соединений трубопровода диаметром 160 мм с толщиной стенки 8 мм из легированной стали, выполненных аргонодуговой сваркой неплавящимся электродом, обнаружено 9 дефектных мест.

Для Θ = 95 % с доверительной вероятностью g = 0,8 произвести оценку качества. Вероятность распределения числа дефектных участков соответствует закону Пуассона.

Решение. Для n_с = 5 и 20 число проконтролированных единиц для двух типоразмеров сварных соединений . Для q_н = 5 % ожидаемое число дефектных мест равно а = q_н · n = 0,05 ´ 134 = 6,7. По табл. 3 рекомендуемого приложения 4 для а = 6,7 и g = 0,8 коэффициент k_g = 1,2. Доверительная граница по формуле (4) приложения 4 равна

n_р = 6,7 ´ 1,2 = ~8.

Так как обнаруженное число дефектных мест превышает приемлемое n_d > n_р, то есть основания считать технологический процесс сварки нестабильным. Необходимо произвести анализ факторов, приведших к такому нарушению. Если анализ факторов не выявил существенных нарушений, то следует произвести повторную оценку следующей выборки стыковых соединений.

Пример 5. Для десяти выборок однотипных сварных соединений с объемом каждой выборки n = 300 показатели качества q имеют следующие значения: 0,4; 0,15; 0,17; 0,08; 0,1; 0,12; 0,13; 0,05; 0,07; 0,1. Определить номинальное значение показателя качества q_н.

Решение. Среднее значение

 (10,7 %). В качестве номинального принимаем q_н = 0,10 (Θ = 90 %).

Пример 6. Для ручной дуговой сварки плавящимся электродом ТМУ-21 стыковых соединений трубопровода из углеродистой стали толщин 8 - 10 мм уровень качества сварки Θ = 90 %, среднее квадратическое отклонение s = 6 %. С доверительной вероятностью g = 0,995 произвести оценку результатов контроля выборки n = 100, показатель качества которой q = 0,12. Вероятность распределения показателя соответствует нормальному закону.

Решение. Для q = 0,12,  и U_g = 2,807 - по табл. 4 рекомендуемого приложения 4 по формуле (5) рекомендуемого приложения 4 определяем

Верхняя граница доверительного интервала показателя q_в = q_н + 0,017 = 0,117. Так как q > q_в, то имеются основания считать наличие факторов (или фактора), нарушающих стабильность технологического процесса сварки.

Пример 7. Для значений q, приведенных в примере 5, и неизвестном среднем квадратическом отклонении показателя произвести оценку для Θ = 90 % и g = 0,95.

Решение. По формуле (7) рекомендуемого приложения 4 определяем

Для m = 10, S = 0,037, g = 0,95 и t(g, k) = 2,262 - по табл. 5 рекомендуемого приложения 4 для k = m - 1 = 9 по формуле (6) рекомендуемого приложения 4 определяем

Верхнее допускаемое значение показателя q_в = q_н + 0,026 = 0,126.

Так как  < q_в, то нет оснований сомневаться в стабильности технологического процесса сварки.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Справочное

КЛАССИФИКАЦИЯ УРОВНЕЙ КАЧЕСТВА СВАРКИ (УКС)

При выполнении классификации УКС используют следующие технологические признаки: характеристику способа сварки, тип или марку свариваемого металла и сварочного материала, диапазон свариваемых толщин, конфигурацию соединения, конструкцию свариваемых кромок, типоразмер свариваемой детали (сборочной единицы), а также условия выполнения сварочных работ, установленные нормативные требования, квалификацию сварщика, сварочное оборудование. Учитывают, что увеличение числа признаков классификации сварного соединения приводит к уменьшению величины рассеяния значений УКС, увеличению периода времени для накопления необходимого объема выборки и снижению оперативности при принятии решений.

Примеры классификации УКС приведены в табл. 1 и 2. Для определения УКС по табл. 1 использован показатель q, а по табл. 2 - q_l.

Таблица 1

Уровни качества сварки стыковых соединений трубопроводов

Примечание. Значения УКС выше средних относятся к стационарным условиям выполнения сварочных работ, ниже средних - к условиям выполнения сварочных работ при монтаже.

Таблица 2

Уровни качества сварки стыковых соединений трубопроводов

Примечания:

1. В графе «Уравнение дефектности» расчет выполняют для конкретной выборки по формуле

Условные обозначения дефектов (П, Н, Ш, Утж, Пдр) - по ГОСТ 7512-82.

2. Значения УКС ниже средних относятся к условиям выполнения сварки в начальный период.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Справочное

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОВЕРИТЕЛЬНОЙ ВЕРОЯТНОСТИ

1. Доверительную вероятность (g) выбирают с учетом уровня качества сварки (Θ) по табл. 1.

Таблица 1

2. Выбор доверительной вероятности производят с учетом коэффициента стабильности, вычисляемого по формуле

Допускаемые значения доверительных вероятностей g приведены в табл. 2.

Таблица 2

Примечание. Доверительную вероятность определяют для наименьшего значения K_с проконтролированных выборок.

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Рекомендуемое

УКАЗАНИЯ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ГРАНИЦ ДОВЕРИТЕЛЬНОГО ИНТЕРВАЛА

1. Для дискретных случайных величин, имеющих вид целых и положительных значений (0, 1, 2,..., n) и распределенных по биномиальному закону, границы доверительного интервала определяют по уравнению

                                          (1)

где q - параметр распределения. Для совокупности проконтролированных сварных соединений показатель качества принимают равным вероятности появления условной дефектной единицы;

 - число сочетаний из n единиц по n_d.

1.1. Границы доверительного интервала определяют для установленных значений объемов выборок.

Верхнюю границу доверительного интервала для объемов выборки 5, 10, 15, 20, 30 проконтролированных условных единиц, доверительной вероятности g (0,5 - 0,999) и показателя q (0,03 - 0,30) определяют по табл. 1.

Для объемов выборок более 30 верхнюю границу доверительного интервала определяют по уравнению (1).

Таблица 1

Верхняя граница доверительного интервала n_р для объемов выборки n, доверительной вероятности g и показателе качества q

Примечание. Знаком «-» обозначены доверительные вероятности меньше 0,5.

1.2. Для значений выборок n ³ 100 допускается устанавливать границы доверительного интервала по формуле

                                        (2)

где  - функция, определяемая по табл. 2 для доверительной вероятности γ (0,5 - 0,999);

 - по табл. 2.

Таблица 2

Значения функции F₀ (x)

2. Для значений выборок n ³ 0,1 объема партии и показателя q £ 0,1 рекомендуется определять границы доверительного интервала на основании закона Пуассона по уравнению

                        (3)

где а - параметр распределения, равный математическому ожидаемому числу условных дефектных единиц в выборке. В практических расчетах допускается определять а по формуле a = q_н · n;

Р(0), Р(1), ..., Р(n_р) - вероятности появления событий ни одной дефектной единицы, одной и т.д. Границу доверительного интервала вычисляют по формуле

n_р = k_g · a,                                                             (4)

где k - коэффициент, учитывающий доверительную вероятность оцениваемого показателя, определяют по табл. 3.

Таблица 3

Значения k для математического ожидания числа дефектных единиц а и доверительной вероятности γ

Примечание. При расчете границы доверительного интервала n_р по заданным значениям g и а необходимо производить округление до целого значения.

2.1. Допускается определять границы доверительного интервала на основании закона Пуассона по ГОСТ 11.005-74.

3. Для непрерывных случайных величин, распределенных по нормальному закону, границы доверительного интервала определяют для случаев известного и неизвестного среднего квадратического отклонения учитываемого показателя.

3.1. Границы доверительного интервала при известном среднем квадратическом отклонении вычисляют по формуле

                                                         (5)

где U_γ - квантиль нормального распределения выбирают по табл. 4 с учетом доверительной вероятности γ (0,950 - 0,999);

s - среднее квадратическое отклонение показателя качества. Принимаемое значение s оценивается на основании закона распределения опытных данных.

Таблица 4

Квантили нормального распределения в зависимости от доверительных вероятностей g

3.2. Границы доверительного интервала при неизвестном среднем квадратическом отклонении учитываемой величины вычисляют по формуле

                                                   (6)

где t(γ, k) - функция, определяемая по табл. 5 для числа степеней свободы k = m - 1 и уровней доверительных вероятностей g (0,90; 0,95; 0,98; 0,99; 0,999);

т - число выборок.

Таблица 5

Значения t (g, k)

Оценку S² параметра s² находят по формуле

                                                (7)

где q_i - значение показателя проконтролированной выборки;

 - среднее значение показателя качества.

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

Справочное

ОБРАЗЕЦ ЗАПОЛНЕНИЯ ФОРМЫ УЧЕТА

Форма учёта

__________________   

^{наименование предприятия}                                                                                           

СВЕДЕНИЯ ЗА ___________ ПО КАЧЕСТВУ СВАРКИ

^дата

Фамилия и подпись лиц, ответственных за сварку и контроль

Решения и дополнительные указания о продолжении производственного процесса

^* Дополнительные указания включают: оценку достигнутого уровня качества сварки, характеристику факторов, причин образования дефектов, решения о переходе к статистическому регулированию.

 

СОДЕРЖАНИЕ