izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2023-3-55-60izmertech-1521Research ArticleАКУСТИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯACOUSTIC MEASUREMENTSМеры ультразвукового неразрушающего контроля: регламентация технических требованийUltrasonic non-destructive testing measures: regulation of technical requirementsРоманкоА. А.RomankoA. A.

Алексей Анатольевич Романко

Хабаровск

 

Alexey An. Romanko

Khabarovsk

romanko_a@dst.khv.ruДальневосточный филиал Всероссийского научно-исследовательского института физико-технических и радиотехнических измеренийРоссияFar-Eastern branch of Russian Metrological Institute оf Technical Physics and Radio engineeringRussian Federation202314042023035560Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20232023ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/1521

Проанализированы действующие нормативные документы, устанавливающие характеристики калибровочных образцов (мер) в виде стандартных образцов СО-2, СО-1, применяемых в ультразвуковом неразрушающем контроле. Рассмотрены нормируемые метрологические характеристики мер. Показано, что нормируемые метрологические характеристики мер не обеспечивают достоверность неразрушающего контроля в должном объёме. Отмечены отличия нормируемых характеристик мер одного типа, выпускаемых разными организациями, и недостатки нормирования акустических характеристик. При использовании мер одного типа указанные недостатки приводят к разным значениям параметров приборов и существенной погрешности при оценке результатов контроля. Показана необходимость нормирования скорости фактически используемых в мерах типов ультразвуковых волн и уменьшения допускаемой погрешности измерения их скорости до ±(0,2…0,5) %. Отмечено, что затухание ультразвуковых волн в мерах, нормированное только для продольной ультразвуковой волны на одной частоте 2,5 МГц, не обеспечивает заявленную погрешность ±1 дБ при настройке чувствительности приборов ультразвукового контроля и оценке размера выявленного дефекта. Затухание ультразвуковых волн в мерах предложено определять сравнением амплитуд ультразвуковых эхо-сигналов в этих мерах с амплитудой ультразвукового эхо-сигнала в исходной мере. При этом исходная мера должна иметь простую геометрическую форму, позволяющую провести аттестацию меры по абсолютному значению коэффициента затухания. Показано, что действующая Государственная поверочная схема для средств измерений скоростей распространения и коэффициента затухания ультразвуковых волн в твёрдых средах требует доработки, так как не предусматривает передачи единицы коэффициента затухания для сдвиговых волн и в ней не учтено в полной мере реальное положение дел с уже используемыми на практике средствами измерений. Для обеспечения сопоставимости и достоверности результатов измерений с помощью мер в полном объёме предложено разработать единый нормативный документ, содержащий общие требования к нормируемым метрологическим характеристикам мер и методам измерений, а также локальную поверочную схему передачи единиц скорости и затухания ультразвуковых волн.

The current regulatory documents for measures in the form of standard samples CO-2, CO-1 used in ultrasonic non-destructive testing are analyzed. The normalized metrological characteristics of measures are considered. It is shown that the normalized metrological characteristics do not ensure the reliability of the control in the proper volume. Differences in the normalized characteristics of measures of the same type produced by different organizations and shortcomings in the normalization of acoustic characteristics are noted, leading to different values of instrument parameters on measures of the same type and a significant error in the evaluation of control results. The necessity of normalizing the ultrasound velocity for the types of waves actually used in the measures and reducing the permissible error of measuring the velocity in the measures to ±(0.2–0.5) % is shown. It is noted that the attenuation of ultrasound in the measures is normalized only for a longitudinal wave at one frequency of 2.5 MHz and does not provide the claimed error of ± 1 dB when adjusting to the sensitivity of the devices and assessing the size of the detected defect. It is proposed to determine the attenuation of ultrasound in measures by comparing the amplitudes of ultrasonic echo signals in these measures with the amplitude of the ultrasonic echo signal in the initial measure. At the same time, the initial measure should have a simple geometric shape that allows it to be certified according to the absolute value of the attenuation coefficient. It is noted that the current State verification scheme for measuring the propagation velocities and attenuation coefficient of ultrasonic waves in solid media requires improvement, since it does not provide for the transfer of a unit of attenuation coefficient for shear waves and it does not fully take into account the real state of affairs with the measuring instruments already used in practice. To ensure the comparability and reliability of measurement results with the help of measures in full, it is proposed to develop a unified regulatory document for the general requirements for the standardized metrological characteristics of measures, methods of their measurement and a local verification scheme for transmitting units of speed and attenuation of ultrasound.

мераультразвуковая волнаскорость ультразвуковых волнзатуханиеусловная чувствительностьпогрешностьметрологические характеристикиугол вводанормирование характеристиксопоставимость результатов контроляmeasureultrasound wavespeed of ultrasound wavesattenuationconditional sensitivityerrormetrological characteristicsinput anglenormalization of characteristicscomparability of control resultsReferencesЕрмолов И. Н., Ланге Ю. В. Неразрушающий контроль: Справочник: В 7 т. / Под общ. ред. В. В. Клюева. Т. 3: Ультразвуковой контроль. М.: Машиностроение, 2004. 864 с.Yermolov I. N., Lange Yu. V. Nerazrushayushchiy kontrol′: Spravochnik: v 7 t. Ed. by V. V. Klyuyev. T.3: Ul′trazvukovoy kontrol′ [Non-destructive testing: Reference book: in 7 t. Ed. by V. V. Klyuev. Vol. 3: Ultrasonic control]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 2004, 864 p. (In Russ.)Шелухин А. А. Оценка реальной чувствительности приемочного ультразвукового контроля рельсов // Дефектоскопия. 2020. № 11. С. 17–27. https://doi.org/10.31857/S0130308220110020Shelukhin A. A. Russian Journal of Nondestructive Testing, 2020, vol. 56. no. 11, pp. 887–897. https://doi.org/10.1134/S106183092011008XУшаков В. М., Данилов В. Н. К вопросу оценки чувствительности ультразвукового контроля сварных соединений объектов энергетики // Дефектоскопия. 2019. № 10. С. 3–13. https://doi.org/10.1134/S0130308219100014Ushakov V. M., Danilov V. N. Russian Journal of Nondestructive Testing, 2019, vol. 55, no. 10, pp. 701–712. https://doi.org/10.1134/S1061830919100103Чуприн А. В., Чуприн В. А., Застава А. П., Шарин П. А. Нормирование акустических характеристик мер СО-2, СО-3 для ультразвукового контроля по ГОСТ Р 55724-2013 // Контроль. Диагностика. 2016. № 11. С. 4–8. https://doi.org/10.14489/td/2016.11.pp.004-008Chuprin A. V., Chuprin V. A., Zastava A. P., Sharin P. A. Kontrol′. Diagnostika, 2016, no. 11, pp. 4–8. (In Russ.) https://doi.org/10.14489/td/2016.11.pp.004-008Козлов А. В., Козлов В. Н., Подольский А. В., Щукин И. В. Сравнительный анализ различных методов определения угла ввода и расчета диаграммы направленности одиночных наклонных пьезоэлектрических преобразователей // Дефектоскопия. 2017. № 5. С. 25–29.Kozlov A. V., Kozlov V. N., Podol′skiy A. V., Shchukin I. V. Russian Journal of Nondestructive Testing, 2017, vol. 53, no. 5, pp. 358–361. https://doi.org/10.1134/S1061830917050047Базылев П. В., Доронин И. С., Кондратьев А. И., Крумгольц И. Я., Луговой В. А., Окишев К. Н. Государственный первичный эталон единиц скоростей распространения и коэффициента затухания ультразвуковых волн в твердых средах ГЭТ 189-2014 // Измерительная техника. 2016. № 5. С. 5–10.Bazylev P. V., Doronin I. S., Kondrat′yev A. I., Krumgol′ts I. Ya., Lugovoy V. A., Okishev K. N. Measurement Techniques, 2016, vol. 59, no. 5, pp. 451–459. https://doi.org/10.1007/s11018-016-0990-5Луговой В. А., Романко А. А., Шулатов А. В. Обеспечение единства акустических измерений в неразрушающем контроле // Контроль. Диагностика. 2021. № 12. С. 42–45. https://doi.org/10.14489/td/2021.12.pp.042-045Lugovoy V. A., Romanko A. A., Shulatov A. V. Kontrol′. Diagnostika, 2021, no. 12, pp. 42–45. (In Russ.) https://doi.org/10.14489/td/2021.12.pp.042-045Бабкин С. Э. Определение скорости основных типов акустических волн в металлах приставным датчиком // Дефектоскопия. 2020. № 4. С. 32–39. https://doi.org/10.31857/S0130308220040041Babkin S. E. Russian Journal of Nondestructive Testing, 2020, no. 4. pp. 32–39. (In Russ.) https://doi.org/10.31857/S0130308220040041Базулин Е. Г., Вопилкин А. Х. Безэталонный метод измерения толщины объекта контроля и скорости продольной и поперечной волны в нем по эхосигналам, измеренным антенной решеткой // Дефектоскопия. 2019. № 6. С. 40–52. https://doi.org/10.1134/S0130308219060058Bazulin E. G., Vopilkin A. K. Russian Journal of Nondestructive Testing, 2019, vol. 55. no. 6, pp. 463–475. https://doi.org/10.1134/S1061830919060032Гурвич А. К. Влияние поглощения ультразвука на диаграмму направленности наклонных искателей // Дефектоскопия. 1967. № 1. С. 23–28.Gurvich A. K. The effect of ultrasound absorption on the directional pattern of inclined seekers. Russian Journal of Nondestructive Testing, 1967, no. 1, pp. 23–28. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.