Способ определения исходной и остаточной дефектности изделия, вероятности обнаружения дефектов и качества изделия по достоверной и вероятностной частям остаточной дефектности A method for determining the initial and residual defects of a product, the probability of detecting defects and product quality from the reliable and probable parts of residual defects
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к области неразрушающего контроля (далее HK) несплошностей, неоднородностей и других дефектов материала изделия или группы изделий (деталей, элементов конструкций и т.п.) в том числе ультразвукового, вихретокового, радиографического и других методов HK. Изобретение может применяться при оценке качества, надежности и безопасности изделия по результатам HK, оценке пригодности средств и методов HK, достаточности уровня квалификации операторов HK, организации контроля изделий во время эксплуатации и/или изготовления.The invention relates to the field of non-destructive testing (hereinafter referred to as HK) of discontinuities, inhomogeneities and other defects in the material of a product or a group of products (parts, structural elements, etc.) including ultrasonic, eddy current, radiographic and other HK methods. The invention can be used in assessing the quality, reliability and safety of a product based on HK results, evaluating the suitability of HK tools and methods, the adequacy of the qualifications of HK operators, and organizing product control during operation and / or manufacture.
Уровень техникиState of the art
В соответствии с существующей практикой в современной технике проводится HK ответственных изделий после изготовления, перед началом эксплуатации и во время эксплуатации. При этом предполагается, что в результате HK выявляются все дефекты, доступные для выявления данным методом контроля. Все несплошности, неоднородности и тому подобные аномалии металла, если они превышают допустимые размеры, классифицируются как дефекты и устраняются ремонтом. Считают, что после HK и ремонта выявленных дефектов других дефектов в изделии нет (см., например, «Oбopyдoвaниe и трубопроводы атомных энергетических установок. Сварные соединения и наплавки. Правила контроля)), ПHAЭГ-7-010-89, Госатомнадзор России, Энергоатомиздат, 1991г.). Такая же практика сложилась и в других странах. Таким образом, считается, что исходно (до HK) в изделии были те дефекты, которые выявились в процессе контроля, а после контроля и ремонта выявленных дефектов в изделии дефектов не осталось. Однако при оценке как исходной дефектности изделия, так и остаточной дефектности (т.е. дефектности, оставшейся в изделии после его
контроля и ремонта выявленных дефектов) не учитывают реальную выяв- ляемость дефектов, присущую использованным методам контроля и операторам HK с определенным уровнем классификации. Известно (например, Гурвич А.К. «Haдeжнocть дефектоскопического контроля как надежность комплекса «Дeфeктocкoп - оператор - cpeдa», Дефектоскопия, 1992 г., N°3, с. 5-13), что практически во всех случаях HK имеется существенная вероятность пропуска дефекта больших размеров, превышающих допустимые размеры. На практике оказывается, что практически всегда после HK и ремонта выявленных дефектов в изделии еще остаются дефекты. Именно эти дефекты в конечном итоге и определяют надежность и работоспособность изделия.In accordance with existing practice in modern technology, HK responsible products are carried out after manufacture, before operation and during operation. It is assumed that as a result of HK, all defects that are available for detection by this control method are detected. All discontinuities, inhomogeneities, and the like anomalies of the metal, if they exceed the permissible sizes, are classified as defects and are eliminated by repair. It is believed that after HK and repair of the detected defects there are no other defects in the product (see, for example, “Equipment and pipelines of nuclear power plants. Welded joints and surfacing. Control rules)), PHAEG-7-010-89, Gosatomnadzor of Russia, Energoatomizdat , 1991). The same practice has developed in other countries. Thus, it is believed that initially (before HK) in the product there were those defects that were revealed during the inspection, and after checking and repairing the detected defects, there were no defects in the product. However, when assessing both the initial defectiveness of the product and the residual defectiveness (i.e., the defectiveness remaining in the product after it inspection and repair of detected defects) do not take into account the real detectability of defects inherent in the used inspection methods and HK operators with a certain classification level. It is known (for example, Gurvich AK “Reliability of flaw detection control as the reliability of the complex“ Flaw detector - operator - medium ”, Flaw detection, 1992, N ° 3, p. 5-13), that in almost all cases of HK there is a significant probability skipping defect large sizes exceeding permissible sizes. In practice, it turns out that almost always after HK and repair of detected defects in the product, defects still remain. It is these defects that ultimately determine the reliability and performance of the product.
Известны способы определения дефектности изделия, при котором определяют исходную дефектность изделия, однако доказательств того, что выявленные дефекты и есть находящиеся в изделии дефекты, отсутствуют. Как правило, в изделии остаются еще и не выявленные дефекты.Known methods for determining the defectiveness of the product, which determine the initial defectiveness of the product, however, there is no evidence that the detected defects are defects in the product. As a rule, defects still remain in the product.
Таким образом, известные способы не обеспечивают полное выявление дефектов и не позволяет производить оценку пропущенных при контроле дефектов, что отрицательно влияет на надежность и работоспособность изделия.Thus, the known methods do not provide complete identification of defects and does not allow the assessment of defects missed during inspection, which negatively affects the reliability and performance of the product.
Известен способ определения дефектности изделия, при котором определяют исходную дефектность изделия, причем измеряемые при контроле параметры выбраны из условия обеспечения максимально возможной достоверности контроля путем уменьшения вероятности принятия ошибочного решения (Авторское свидетельство СССР N° 1406888, 1995г.)A known method for determining the defectiveness of the product, in which the initial defectiveness of the product is determined, and the parameters measured during the control are selected from the condition of ensuring the maximum possible reliability of control by reducing the likelihood of making an erroneous decision (USSR Author's Certificate N ° 1406888, 1995)
Однако указанный способ не обеспечивает полное устранение остаточной дефектности и не позволяет производить ее оценку, что отрицательно влияет на надежность и работоспособность изделия.However, this method does not completely eliminate the residual defect and does not allow its assessment, which negatively affects the reliability and performance of the product.
Известен также способ определения дефектности изделия (ГOCT14782-86), по которому изготавливают стандартный образец с де-
фектом малого размера, полученным сверлением или фрезерованием, по которому настраивается чувствительность, определяющая достоверность данного метода контроля (и средств контроля). Считается, что чем выше чувствительность, тем выше достоверность HK, но количественных характеристик этой взаимосвязи в указанном способе не установлено, т.е. способ не позволяет произвести оценку реальной дефектности как до, так и после ремонта выявленных дефектов. Недостатком является также то, что стандартные образцы не привязывают к реальным конструкциям, к размерам и типам дефектов, влияющих на качество, надежность и безопасность эксплуатации изделия, при этом способ не дает представления о действительной достоверности HK.There is also a method of determining the defectiveness of the product (GOCT14782-86), which produce a standard sample with a small-sized object obtained by drilling or milling, according to which the sensitivity is determined, which determines the reliability of this control method (and control means). It is believed that the higher the sensitivity, the higher the reliability of HK, but the quantitative characteristics of this relationship in the specified method has not been established, i.e. the method does not allow to evaluate the real defect both before and after repair of the identified defects. The disadvantage is that the standard samples are not tied to real designs, to the sizes and types of defects that affect the quality, reliability and safety of operation of the product, while the method does not give an idea of the true reliability of HK.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Технический результат, на достижение которого направлено данное изобретение, заключается в том, что оно позволяет произвести оценку реальной дефектности изделия как до контроля, так и после контроля и ремонта выявленных дефектов, и установить границу между размерами дефектов, которые достоверно существуют в изделии (вероятность их существования равна 1), и размерами дефектов, которые могут быть, а могут и не быть в изделии (вероятность их существования меньше 1).The technical result to which this invention is directed is that it allows one to evaluate the actual defectiveness of the product both before the inspection and after the inspection and repair of the detected defects, and to establish the boundary between the sizes of defects that reliably exist in the product (their probability existence is equal to 1), and the size of the defects that may or may not be in the product (the probability of their existence is less than 1).
Технический результат заключается также в том, что за счет знания исходной (до контроля) и остаточной (после контроля и ремонта выявленных дефектов) дефектности изделия повышается точность оценки реального состояния изделия, появляется возможность надежной и безопасной его эксплуатации, можно более точно судить о приемлемости тех или иных методов HK, качества технологии изготовления изделия. Кроме того, появляется возможность оценить достоверность HK, проведенного на одном или группе однотипных изделий, с учетом всех реальных особенностей конструкции изделия, технологии его изготовления, условий проведения контроля, квалификации и добросовестности операторов HK, прово-
дивших контроль, а также других факторов, оказывающих влияние на результаты контроля.The technical result also consists in the fact that due to the knowledge of the initial (before inspection) and residual (after inspection and repair of identified defects) defects in the product, the accuracy of the assessment of the real state of the product increases, it becomes possible to operate it reliably and safely, and it is possible to more accurately judge the acceptability or other HK methods, product manufacturing process quality. In addition, it becomes possible to evaluate the reliability of HK conducted on one or a group of similar products, taking into account all the real features of the product design, manufacturing technology, monitoring conditions, qualifications and integrity of HK operators, control, as well as other factors that influence the results of control.
Поставленная задача решается тем, что в способе определения дефектности изделия, включающий изготовление тест-образца, предназначенного для определения характеристик неразрушающего контроля не- сплошностей в материале изделия, контроль этого тест-образца методом неразрушающего контроля, по результатом которого судят о достоверности контроля, и контроль изделия, который производится тем же методом, что и контроль тест-образца, тест-образец изготавливают в форме изделия или его наиболее ответственной части из того же материала и по той же технологии, что и изделие, с расположенными случайным образом дефектами с различными характеристическими размерами χ, достоверность контроля определяют как вероятность обнаружения дефектов Pвoд (χ):The problem is solved in that in the method for determining the defectiveness of the product, including the manufacture of a test sample designed to determine the characteristics of non-destructive testing of discontinuities in the material of the product, control of this test sample by the method of non-destructive testing, which is used to judge the reliability of the control, and control products that are produced by the same method as the control of the test sample, the test sample is made in the form of the product or its most critical part from the same material and for that the same technology as the product, with defects located at random with different characteristic sizes χ, the reliability of the control is defined as the probability of detecting defects P water (χ):
* вод (%) liобн mo\ %)' ™ зал mo\ к)i где Noбн m0— число обнаруженных при контроле тест-образца дефектов,* water (%) lioob mo \%) '™ hall mo \ k) i where N obn m0 is the number of defects detected during the control of the test sample,
N зал то - число заложенных при изготовлении образца дефектов, при контроле изделия результаты контроля представляют в виде гистограммы в координатах (χ, Noвн U30), где Noвн uзo— число обнаруженных при контроле изделия дефектов данного размера, определяют кривую исходной дефектности Nucx:N Hall is the number of defects inherent in the manufacture of the sample; when testing the product, the control results are presented in the form of a histogram in the coordinates (χ, N o in n U30 ), where N o in n uzo is the number of defects of a given size detected during the control of the product; the curve is determined initial defectiveness N ucx :
Nucx (χ) = Noбн шд (χ) IPвoд (χ), проводят ремонт выявленных дефектов и определяют остаточную дефектность Nocm как разность Nucx и Noбн uзд, причем тест-образец содержит три группы дефектов: дефекты, размеры которых лежат в интервале от размеров дефектов, допустимых при эксплуатации, до размеров, критических для изделия в режиме эксплуатации; дефекты, размеры которых лежат в интервале от размеров допустимых при изготовлении изделия до размеров дефектов, допустимых при эксплуатации; дефекты, размеры ко-
торых лежат в интервале от размеров минимально доступных для выявления дефектов, до размеров дефектов, допустимых при изготовлении, при этом первые два типа дефектов имитируют дефекты эксплуатационной природы, а третьего типа - технологической, остаточную дефектностьN ucx (χ) = N obd (χ) IP water (χ), repair the detected defects and determine the residual defectiveness N ocm as the difference between N ucx and N obn uzd , and the test sample contains three groups of defects: defects whose dimensions lie in the range from the dimensions of defects admissible during operation to the dimensions critical for the product in operation; defects, the sizes of which lie in the range from the sizes allowed during the manufacture of the product to the sizes of defects allowed during operation; defects, sizes of them lie in the range from the sizes minimally available for detecting defects to the sizes of defects acceptable during manufacture, the first two types of defects mimic defects of an operational nature, and the third type mimic technological defects, residual defects
NЪ,ficЖп в области дефектов, важных для безопасности, определяют в виде числа дефектов в изделии, размеры которых равны или больше критических размеров χ^ в режиме эксплуатации изделия: у / L _ fуu ( γЛИγ ' N b, f i c Жп in the field of defects important to safety, is determined as the number of defects in the product whose dimensions are equal to or greater than the critical dimensions χ ^ in the product's operating mode: у / L _ fуu (γЛγγ '
J V остfiезоп J ост \Л JUЛ » JV ostfiezop J ost \ L J U L »
Хкр остаточную дефектность N£mЛэ в области дефектов, важных для надежности, определяют в виде числа дефектов, размеры которых превышают размеры дефектов [χЬ.э., предельно допустимых в эксплуатации изделия:
;Xcr residual defectiveness N £ mLe in the region of defects important for reliability is determined as the number of defects whose dimensions exceed the dimensions of the defects [ xx. E. maximum permissible in the operation of the product: ;
остаточную дефектность N^m mг в области дефектов, определяющих качество изготовления, в виде числа дефектов, размеры которых превышают размеры [y}uзг допустимых при изготовлении несплош- ностей:
residual imperfection N ^ m mg in the region of defects that determine the quality of workmanship, in the form of the number of defects whose dimensions exceed the sizes [y} uzg of discontinuities allowed in the manufacture:
где χпpeд. - предельно возможный характеристический размер дефекта,where χ before - the maximum possible characteristic size of the defect,
Как правило, в качестве характеристического размера χ дефекта выбирается линейный размер дефекта, или комбинация линейных размеров дефекта, или площадь дефекта, или объем дефекта.
Как правило, полученную кривую исходной дефектности апроксими- руют уравнением типа Nucx = А exp(-пχ), шιиNucx = Aχχ'п" , или Nucx = Aaa'"" , или NUCI = 4,Д«Vc)"v , или Nucx = AFF-Я' , где а, с - линейные размеры дефекта, F - площадь дефекта, п, A - коэффициенты, выбираемые из условия максимального приближения аналитической кривой к экспериментальным данным.As a rule, the linear size of the defect, or a combination of the linear dimensions of the defect, or the area of the defect, or the volume of the defect, is chosen as the characteristic size χ of the defect. As a rule, the obtained initial defectiveness curve is approximated by an equation of the type N ucx = A exp (-пχ), шιиN ucx = A χ χ 'n ", or N ucx = A a a ' "", or N UCI = 4 , Д "Vc) " v , or N ucx = A F F - H ', where a, c are the linear dimensions of the defect, F is the area of the defect, n, A are the coefficients selected from the condition that the analytical curve is as close as possible to the experimental data.
Поставленная задача решается также тем, что в способе определения дефектности изделия, включающем контроль изделия методом неразру- шающего контроля и ремонт выявленных дефектов,, для конкретного изделия или группы m однотипных изделий определяют критические размеры Хкр дефектов в режиме эксплуатации, допустимые в эксплуатации размеры [χ]дэ дефектов и допустимые в изготовлении размеры [χ]uзг дефектов, результаты контроля представляют в виде гистограммы в координатах (Noбн, χ), где Noбн - число обнаруженных при контроле дефектов, χ - характеристический размер дефекта, апроксимируют гистограмму уравнением N0611(Z) = Лχ~" {1 - (1 - ή) exp[-α(^ - Z0)] - η) , или Noб» (Z) = А exp(-иj) {1 - (1 - η) exp[-lQr - χo)] - η} > где А, п, а, η — постоянные, которые определяют из условия максимального приближения уравнения Noбн (χ) к результатам контроля, представленным в виде гистограммы,The problem is also solved by the fact that in a method for determining product defectiveness, including non-destructive testing of a product and repairing detected defects, for a specific product or group m of the same type of product, critical dimensions X cr of defects in operation mode, allowable dimensions for operation [ χ] d and e permissible defects in manufacturing dimensions [χ] uzg defects, inspection results are represented as a histogram in the coordinates (N obn, χ), where N obn - the number of defects detected in the control, χ - characterized eristichesky defect size approximating equation histogram 0611 N (Z) = Lχ ~ '{1 - (1 - ή) exp [-α (^ - Z 0)] - η), or Nob »(Z) = A exp (- and j) {1 - (1 - η) exp [-lQr - χ o )] - η} > where A, n, a, η are constants that determine from the condition that the equation N obn (χ) is as close as possible to the control results, represented as a histogram,
Xo - минимально доступный для выявления размер дефекта, определяют исходную дефектность Nucx по формуле:Xo is the minimum defect size available for detection, the initial defect N ucx is determined by the formula:
Nucx = Aχ~" , или Nucx = Aexp(-пχ) , а вероятность обнаружения дефекта Pвoд по формуле: pe«> = ι ~ С1 - V) exp[-«ClГ - Zo)] - V , определяют остаточную дефектность Nocm как разность Nucx и Noбн, при этом Nocm определяют в трех диапазонах: остаточную дефектность
NЪпfieзпП в области дефектов, важных для безопасности, определяют в виде числа дефектов в изделии, размеры которых равны или больше критических размеров χ^ в режиме эксплуатации изделия:N ucx = Aχ ~ ", or N ucx = Aexp (-пχ), and the probability of detecting a defect P water by the formula: pe"> = ι ~ С 1 - V) exp [- “ClГ - Zo)] - V, determine residual defectiveness N ocm as the difference between N ucx and N obn , while N ocm is determined in three ranges: residual defectiveness N b pf i ezp in the field of defects important to safety, is determined as the number of defects in the product, the dimensions of which are equal to or greater than the critical dimensions χ ^ in the operating mode of the product:
5
остаточную дефектность N0^100 в области дефектов, важных для надежности, определяют в виде числа дефектов, размеры которых превышают размеры дефектов [χ]ό.э , предельно допустимых в эксплуатации изделия:
остаточную дефектность N^11 113, в области дефектов, определяющих качество изготовления, в виде числа дефектов, размеры которых превышают размеры [χ\uзг допустимых при изготовлении несплош- ностей:
где χпpeд - предельно возможный характеристический размер дефекта, т - число однотипных изделий.5 residual defectiveness N 0 ^ 100 in the area of defects important for reliability is determined as the number of defects whose dimensions exceed the dimensions of the defects [χ] ό.e , the maximum allowable in operation of the product: residual imperfection N ^ 11 113 , in the region of defects determining the workmanship, in the form of the number of defects whose dimensions exceed the dimensions [χ \ uzg of the discontinuities allowed in the manufacture: where χ front - the maximum possible characteristic size of the defect, t - the number of similar products.
Как правило, в качестве характеристического размера χ дефекта выбирается линейный размер дефекта, или комбинация линейных размеров дефекта, или площадь дефекта, или объем дефекта.As a rule, the linear size of the defect, or a combination of the linear dimensions of the defect, or the area of the defect, or the volume of the defect, is chosen as the characteristic size χ of the defect.
В частности, минимально доступный для выявления размер дефекта Xo определяют при настройке дефектоскопа, применяемого при контроле изделия, или как минимальный размер дефекта, который был выявлен при контроле.In particular, the minimum defect size Xo available for detection is determined when setting up the flaw detector used to inspect the product, or as the minimum defect size that was detected during inspection.
В частности, постоянную η принимают равной 0.
Поставленная задача решается также тем, что в способе определения качества изделия, включающий определение дефектности изделия методом неразрушающего контроля, определяют критические размеры χ^ дефектов в режиме эксплуатации, допустимые в эксплуатации размеры [χЬ.э. дефектов и допустимые в изготовлении размеры [χ]^ дефектов, результаты контроля представляют в виде гистограммы в координатах (NOбн, X), где Nобн - число обнаруженных при контроле дефектов, χ - характеристический размер дефекта, определяют вероятность обнаружения дефекта Pвoд, определяют исходную дефектность Nucx =Дχ), определяют остаточную дефектность Nocm= φ(χ) как разность Nucx и Noбн, причем Nocm оп- ределяют в трех диапазонах: остаточную дефектность N^1161130n в области дефектов, важных для безопасности, определяют в виде числа дефектов в изделии, размеры которых равны или больше критических размеров χ^ в режиме эксплуатации изделия:In particular, the constant η is taken equal to 0. The problem is also solved by the fact that in the method of determining the quality of the product, including determining the defectiveness of the product by non-destructive testing, determine the critical dimensions χ ^ of defects in the operating mode, the allowable dimensions in operation [ x. defects and permissible in the manufacture of dimensions [χ] ^ defects, inspection results are represented as a histogram in the coordinates (N Obn, X), where N of n - number of detected when monitoring the defects, χ - characteristic defect size is determined the probability of detecting the defect P vod , determine the initial defectiveness N ucx = Дχ), determine the residual defectiveness N ocm = φ (χ) as the difference between N ucx and N obn , and N ocm is determined in three ranges: residual defectiveness N ^ 1161130n in the area of defects important for safety , determined as the number of defects in the product, Dimensions are equal to or greater than a critical size in the χ ^ operation mode items:
п -сLт.безоп 5
остаточную дефектность N∑m д :) в области дефектов, важных для надежности, определяют в виде числа дефектов, размеры которых превышают размеры дефектов [χ]<ь., предельно допустимых в эксплуатации изделия:
остаточную дефектность N^m uзг в области дефектов, определяющих качество изготовления, в виде числа дефектов, размеры которых превышают размеры [χ]uзг допустимых при изготовлении несплош- ностей:n-sLt.besop 5 residual defectiveness N∑ m d :) in the region of defects important for reliability is determined as the number of defects whose dimensions exceed the dimensions of the defects [χ] < b . maximum permissible in the operation of the product: residual imperfection N ^ m uзг in the region of defects determining the quality of manufacture, in the form of the number of defects whose dimensions exceed the dimensions [χ] uзг of the discontinuities allowed in the manufacture:
Ni эг = — \NocЛz)dχ
где χпред. - предельно возможный характеристический размер дефекта, т — число однотипных изделий, остаточную дефектность разделяют на достоверную часть χ < χ^, и вероятностную часть χ > fø, где χ - характеристический размер дефекта, fø - размер дефектов на границе между достоверной и вероятностной частями, определяемый из: χмакс
Ni er = - \ N ocЛz) dχ where χrep. is the maximum possible characteristic size of the defect, t is the number of products of the same type, the residual defect is divided into the reliable part χ <χ ^, and the probabilistic part χ> fø, where χ is the characteristic size of the defect, fø is the size of the defects at the boundary between the reliable and probabilistic parts, determined from: χ max
где iмакс - максимально возможные размеры дефектов в данном изделии; значение fø сравнивают с
[χ]д.э. и [y]uзг> и по результатам сравнения делают заключение о качестве изделия и возможности его эксплуатации.where i max - the maximum possible defect sizes in this product; fø value is compared with [χ] d. e . and [y] uzg > and, based on the results of comparison, make a conclusion about the quality of the product and the possibility of its operation.
Как правило, в качестве характеристического размера χ дефекта выбирается линейный размер дефекта, или комбинация линейных размеров дефекта, или площадь дефекта, или объем дефекта.As a rule, the linear size of the defect, or a combination of the linear dimensions of the defect, or the area of the defect, or the volume of the defect, is chosen as the characteristic size χ of the defect.
В одном из вариантов гистограмму (NOбн, χ) апроксимируют уравнениемIn one embodiment, the histogram (N Obn , χ) is approximated by the equation
KM) = Aχ-" {\ - (l - η) eχp[-a(χ - χo)] - η} , где А, п, а, η - постоянные, которые определяют из условия максимального приближения уравнения Noбн (χ) к результатам контроля, представленным в виде гистограммы,KM) = Aχ- "{\ - (l - η) e χp [-a (χ - χ o)] - η}, where A, n, a, η - constants which are determined from the condition of maximum approximation equation N obn (χ) to the control results presented in the form of a histogram,
Xo - минимально доступный для выявления размер дефекта, исходную дефектность Nucx определяют по формуле: T 1V ' исх = A "-Лy'" а вероятность обнаружения дефекта -PβOό Пo формуле: Ко, = 1 " 0 " П) exp[-or(^ - Z0)] ~ η .
В частном случае в качестве характеристического размера принимают малую полуось а эллипса, которым схематизируют дефект, при этом соотношение а/с принимают постоянным для всех а, определяемым из условия максимальной скорости развития дефекта в эксплуатационных услоfljяк.этом
tøизг определяют для конкретного изделия или группы m однотипных изделий, причем при контроле m однотипных изделий все результаты контроля суммируют и представляют в виде одной гистограммы.Xo is the minimum defect size that can be detected, the initial defect N ucx is determined by the formula: T 1 V 'out = A "-Ly ' " and the probability of detection of a defect is -P βOό By the formula: Co., = 1 "0" P) exp [ -or (^ - Z 0 )] ~ η. In the particular case, the semi-axis of the ellipse, which schematize the defect, is taken as the characteristic size, and the ratio a / c is taken constant for all a, determined from the condition of the maximum rate of development of the defect under operational conditions. tø mfd determined for a particular product or group of products of similar m, wherein m in controlling all of one type of control results are summed and are in the form of a histogram.
При этом минимально доступный для выявления размер дефекта χ0 определяют при настройке дефектоскопа, применяемого при контроле изделия, или как минимальный размер дефекта, который был выявлен при контроле.At the same time, the minimum defect size χ 0 that is available for detection is determined when setting up the flaw detector used to control the product, or as the minimum defect size that was detected during inspection.
Для упрощения вычислений постоянную η принимают равной 0.To simplify the calculations, the constant η is taken equal to 0.
В другом варианте изготавливают тест-образец, предназначенный для определения характеристик неразрушающего контроля несплошностей в материале изделия, осуществляют контроль этого тест-образца методом неразрушающего контроля, и контроль изделия, который производится тем же методом, что и контроль тест-образца, при этом тест-образец изготавливают в форме изделия или его наиболее ответственной части из того же материала и по той же технологии, что и изделие, с расположенными случайным образом дефектами с различными характеристическими размерами χ, определяют вероятность обнаружения дефектов Pвoд (γ):In another embodiment, a test sample is manufactured to determine the characteristics of non-destructive testing of discontinuities in the product material, this test sample is controlled by the non-destructive testing method, and the product is controlled using the same method as the test sample, and the test the sample is made in the form of the product or its most critical part from the same material and according to the same technology as the product, with defects located at random with different characteristic p χ, determine the probability of detecting defects P water (γ):
* вод (50 •* ' обн тоСХJ' * * зал mo\ fjt где Noбн m0- число обнаруженных при контроле тест-образца дефектов,* water (50 • * 'update CXJ' * * hall mo \ fjt where N obn m0 - the number of defects detected during the control of the test sample,
Nзcuι mo - число заложенных при изготовлении образца дефектов, исходную дефектность определяют как:N zcuι mo - the number of defects incorporated in the manufacture of the sample, the initial defect is defined as:
Nucx= N0бн uзд/Pв0д (χ)
гистограмму (Nucx,χ) апроксимируют уравнением Nucx=f(χ) илиN ucx = N 0bn uzd / P w0d (χ) the histogram (N ucx , χ) is approximated by the equation N ucx = f (χ) or
Nucx=f(a,c), где a,c - линейные размеры дефектов, а при определении остаточной дефектности Nocm используют выражениеN ucx = f (a, c), where a, c are the linear dimensions of the defects, and when determining the residual defectiveness N ocm use the expression
Nocm =NUCX -[1- Pвoд (%)] или Nocm =NUCX- Noбн; а граничное значение & разделяющее достоверную и вероятностную части остаточной дефектности определяют из уравнения χмаксN ocm = N UCX - [1-P water (%)] or N ocm = N UCX - N obn ; and the boundary value & separating the reliable and probabilistic parts of the residual defect is determined from the equation χ max
≠≠
При этом тест-образец содержит три группы дефектов: дефекты, размеры которых лежат в интервале от размеров дефектов, допустимых при эксплуатации, до размеров, критических для изделия в режиме эксплуатации; дефекты, размеры которых лежат в интервале от размеров допустимых при изготовлении изделия до размеров дефектов, допустимых при эксплуатации; дефекты, размеры которых лежат в интервале от размеров минимально доступных для выявления дефектов, до размеров дефектов, допустимых при изготовлении при этом первые два типа дефектов имитируют дефекты эксплуатационной природы, а третьего типа - технологической, остаточную дефектность N^m бeзпп в области дефектов, важных для безопасности, определяют в виде числа дефектов в изделии, размеры которых равны или больше критических размеров %,p в режиме эксплуатации изделия:
At the same time, the test sample contains three groups of defects: defects whose sizes lie in the range from the sizes of defects admissible during operation to sizes critical for the product in operation; defects, the sizes of which lie in the range from the sizes allowed during the manufacture of the product to the sizes of defects allowed during operation; defects, the sizes of which lie in the range from the sizes minimally available for detecting defects, to the sizes of defects acceptable in the manufacture while the first two types of defects mimic defects of an operational nature, and the third type - technological ones, residual defects N ^ m without defects in the region of defects that are important for safety, determined in the form of the number of defects in the product, the dimensions of which are equal to or greater than the critical dimensions%, p in the operation mode of the product:
остаточную дефектность N∑кд з в области дефектов, важных для надежности, определяют в виде числа дефектов, размеры которых превышают размеры дефектов [χЬ.э., предельно допустимых в эксплуатации изделия:
N т £∑п*д 3э == frосЛzW,residual defectiveness N∑ cd s in the region of defects important for reliability is determined in the form of the number of defects whose dimensions exceed the dimensions of the defects [χ b . e ., the maximum allowable in operation of the product: N т £ ∑п * д 3э == frосЛzW,
Xo J остаточную дефектность N^m uзг в области дефектов, определяющих качество изготовления, в виде числа дефектов, размеры которых превышают размеры X1132 допустимых при изготовлении несплош- ностей:Xo J residual defectiveness N ^ m uзг in the region of defects that determine the quality of workmanship, in the form of the number of defects whose dimensions exceed the dimensions X 1132 allowable for manufacturing discontinuities:
N ГlLL,u,г -=r- JNocm(χ)dχ ,N ГlLL, u, r - = r- JN ocm (χ) dχ,
Xw где χпред. - предельно возможный характеристический размер дефектаXw where χ prev. - maximum possible characteristic defect size
В частном случае гистограмму (Nucx,χ) апроксимируют уравнением типа Nucx = Aχ exp(-пzχ) , или NUCJC = An exp(-иβα) , или Nucx = Aa c exp[-иЙ C(α7c)], или Nucx = AF eχp(-иF) , илиIn a particular case, the histogram (N ucx , χ) is approximated by an equation of the type N ucx = A χ exp (-n z χ), or N UCJC = An n exp (-i β α), or N ucx = A ac exp [-and C C (α7c)], or N ucx = A F eχp (-and F), or
N UC* = АХ'"" > ИЛИ N∞ = А*"'"' ' ИЛИ N«* = AaЛa2lCУ""-' » ИЛИ Nua = ^^ , где а, с - линейные размеры дефекта, F - площадь дефекта, п, А - коэффициенты, выбираемые из условия максимального приближения аналитической кривой к экспериментальным даннымN UC * = AX ' ""> OR N ∞ = A * "'"'' OR N " * = A aL a2 l C Y"" - ' " OR N ua = ^^, where a, c are linear dimensions defect, F - defect area, n, A - coefficients selected from the condition of maximum approximation of the analytical curve to the experimental data
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На фиг.l схематически изображен дефект в трубопроводе, на фиг.2 изображено распределение дефектов критических размеров, допустимых в эксплуатации размеров и допустимых размеров несплошностей при изготовлении (соответствующие нормы на изготовление приведены в таблице НТД ПHAЭГ-7 010-89), на фиг. 3 - характеристика достоверности HK в виде зависимости вероятности обнаружения дефектов .P00^ от его размера (в данном случае - ширины а), на фиг. 4 - гистограмма выявленных в изделии дефектов, на фиг. 5 - исходная дефектность изделия, на фиг. 6 - остаточная дефектность изделия, на фиг. 7 показаны результаты
контроля изделия в примере 2, на фиг. 8 - функции исходной дефектностиFigure 1 schematically depicts a defect in the pipeline, figure 2 shows the distribution of defects of critical dimensions, allowable dimensions and allowable discontinuities in the manufacturing process (the corresponding manufacturing standards are shown in table NTD PHAEG-7 010-89), Fig. 3 is a characteristic of the reliability of HK in the form of a dependence of the probability of detection of defects .P 00 ^ on its size (in this case, width a), in FIG. 4 is a histogram of defects detected in the product; FIG. 5 - initial defectiveness of the product, in FIG. 6 - residual defectiveness of the product, in FIG. 7 shows the results product control in example 2, in FIG. 8 - initial defective functions
Nucx(%), остаточной дефектности Nocm(χ), и вероятности обнаружения дефектов Pвoд (χ), определенные по результатам HK изделия. На фиг. 9 показана вероятностная часть остаточной дефектности.N ucx (%), residual imperfection N ocm (χ), and the probabilities of detecting defects P water (χ), determined by the results of the HK product. In FIG. 9 shows the probabilistic part of the residual defect.
Варианты выполнения способаVariants of the method
Способ применяется для конкретного изделия или группы однотипных изделий, качество изготовления, надежность и безопасность которого необходимо обеспечить с применением известного метода HK при проведении контроля оператором известной квалификации. При реализации способа определения исходной и остаточной дефектности изделия и вероятности обнаружения, а также определения качества изделия по достоверной и вероятностной частям остаточной дефектности дефектов методами механики разрушения определяют критические размеры дефектов в режиме эксплуатации для данного изделия χ^ , предельно допустимые в эксплуатации дефекты [χ\д э , допустимые в изготовлении размеры дефектов [χ]^ (нормы дефектов изделия), определяемые по действующим нормативным документам и/или ТУ на изготовление (χ характеристический размер дефекта, например, выбирается линейный размер дефекта, или комбинация линейных размеров дефекта, или площадь дефекта, или объем дефекта). Надо отметить, что дефекты, определяющие качество - это дефекты, размеры которых находятся в интервале от размеров минимальных доступных для выявления дефектов (поискового) до размеров дефектов, допустимых при изготовлении и выше; дефекты определяющие надежность - это дефекты, размеры которых находятся в интервале от браковочного при изготовлении до допустимого при эксплуатации и выше; дефекты, определяющие безопасность - от допустимых при эксплуатации до критических размеров и выше. В некоторых вариантах способ предполагает использование тест-образца, в этом случае определение размеров дефектов производят перед изготовлением тест-образца.
С учетом реальных эксплуатационных нагрузок и условий определяют для изделия (например, трубопровода, рис.l) методами механики разрушения (с учетом коэффициентов безопасности) дефекты (несплошности):The method is used for a specific product or group of similar products, the workmanship, the reliability and safety of which must be ensured using the well-known HK method when monitoring by an operator of known skill. When implementing the method of determining the initial and residual defectiveness of the product and the probability of detection, as well as determining the quality of the product by the reliable and probable parts of the residual defectiveness of defects, the methods of fracture mechanics determine the critical sizes of defects in the operating mode for this product χ ^, the maximum allowable defects in operation [χ \ d e, permissible in the manufacture of defect size [χ] ^ (standards product defects), defined by the applicable regulations and / or specifications for the production of (χ the Features -terrorism defect size, for example, a linear defect size is selected, or a combination of linear dimensions of the defect or defect area, or volume of the defect). It should be noted that defects that determine quality are defects whose sizes are in the range from the minimum dimensions available for detecting defects (search) to the sizes of defects acceptable during manufacture and above; defects determining reliability are those defects whose sizes are in the range from defective during manufacture to acceptable during operation and higher; defects defining safety - from acceptable during operation to critical sizes and above. In some embodiments, the method involves the use of a test sample, in this case, the determination of the size of the defects is carried out before the manufacture of the test sample. Taking into account the real operational loads and conditions, the defects (discontinuities) are determined for the product (for example, pipeline, Fig. L) using the methods of fracture mechanics (taking into account safety factors):
Распределение дефектов критических размеров (кривая 3), допустимых в эксплуатации размеров (кривая 2), а также допустимые размеры не- сплошностей при изготовлении (кривая 1) изображены на фиг.2The distribution of defects of critical dimensions (curve 3), allowable sizes in use (curve 2), as well as allowable sizes of discontinuities in the manufacture (curve 1) are shown in FIG.
При реализации способ определения исходной и остаточной дефектности изделия с использованием тест— образца он изготавливается по форме изделия и в масштабе примерно 1 : 1 к изделию или его наиболее ответственной части. Наиболее ответственная часть изделия — это та часть изделия, в которой наиболее вероятно возникновение дефектов (сварные швы, места максимальных эксплуатационных воздействий и т.п.) или разрушение которых представляет опасность. Тест-образец выполняют из того же материала и по той же технологии, что и изделие. В тест-образцы закладывают искусственные дефекты трех типов:When implementing a method for determining the initial and residual defects of a product using a test sample, it is manufactured according to the shape of the product and on a scale of about 1: 1 to the product or its most critical part. The most critical part of the product is that part of the product in which the most likely occurrence of defects (welds, places of maximum operational influences, etc.) or the destruction of which is dangerous. The test sample is made of the same material and using the same technology as the product. Three types of artificial defects are laid in test samples:
-дефекты, размеры которых лежат в интервале от размеров дефектов допустимых при эксплуатации до размеров критических для изделия в режиме эксплуатации дефектов,-defects, the sizes of which lie in the range from the sizes of defects admissible during operation to the dimensions critical for the product in the operating mode of defects,
-дефекты, размеры которых лежат в интервале от размеров допустимых при изготовлении дефектов до размеров дефектов, допустимых при эксплуатации,-defects, the sizes of which lie in the range from the dimensions acceptable during the manufacture of defects to the dimensions of defects permitted during operation,
-дефекты, размеры которых лежат в интервале от размеров минимальных доступных для выявления дефектов до размеров дефектов, допустимых при изготовлении (при этом допустимо, чтобы верхняя граница интервала превышала размеры дефектов допустимых при изготовлении).-defects, the sizes of which lie in the range from the minimum sizes available for detecting defects to the sizes of defects acceptable during manufacturing (it is also acceptable for the upper boundary of the interval to exceed the dimensions of defects acceptable during manufacturing).
При этом первые два типа дефектов (несплошностей) должны имитировать дефекты эксплуатационной природы, а третьего типа - технологической Эксплуатационные дефекты - дефекты, которые могут развиться от
технологических дефектов или зародиться и развиться под действием эксплуатационных нагрузок (трещины усталости, трещины коррозионного растрескивания под напряжением и т.п.), технологические дефекты - это дефекты, возникновение которых связано с особенностями технологии изготовления или монтажа (непровары, несплавления, поры и т.п. При этом возможна закладка различного сочетания типов дефектов (одного, любых двух, трех), при необходимости, возможно также изготовление различного числа образцов, в каждом из которых будет заложен один тип дефектов или их различное сочетание.In this case, the first two types of defects (discontinuities) should imitate defects of an operational nature, and the third type - of technological defects. Operational defects - defects that can develop from technological defects or originate and develop under the action of operational loads (fatigue cracks, stress corrosion cracking cracks, etc.), technological defects are defects whose occurrence is associated with the features of manufacturing or installation technology (lack of fusion, non-fusion, pores, etc.). n. In this case, it is possible to lay a different combination of types of defects (one, any two, three), if necessary, it is also possible to produce a different number of samples, in each of which one type of effects or their various combination.
Все заложенные дефекты должны быть скрытыми от операторов HK, т.е. быть внутренними (подповерхностными) или, если дефект поверхностный, располагаться в месте, недоступном для визуального обнаружения (или иметь размеры, которые невозможно зафиксировать визуально).All embedded defects must be hidden from HK operators, i.e. be internal (subsurface) or, if the defect is superficial, be located in a place inaccessible to visual detection (or have dimensions that cannot be visually fixed).
Также следует отметить, что дефекты располагают в образце случайным образом, например, с использованием таблиц случайных чисел.It should also be noted that defects are randomly placed in the sample, for example, using random number tables.
Минимальное допустимое расстояние между дефектами определяют исходя из условия существования одиночных дефектов (если закладываются одиночные дефекты) или меньше - для групповых трещин (условия взаимного влияния известны, например, Методические рекомендации MP 108.7-86, M., ЦНИИТМАШ, 1986).The minimum allowable distance between defects is determined on the basis of the condition for the existence of single defects (if single defects are laid) or less for group cracks (the conditions of mutual influence are known, for example, Guidelines MP 108.7-86, M., TSNIITMASH, 1986).
Число дефектов каждого типа должно быть достаточным для статистической обработки результатов, например, не менее 9шт. (При меньшем количестве результаты менее достоверны).The number of defects of each type should be sufficient for statistical processing of the results, for example, at least 9 pieces. (With less results are less reliable).
Любой дефект консервативно можно смоделировать трещиной, а любую трещину можно описать эллипсом с полуосями: короткой а и длинной с.Any defect can be conservatively modeled by a crack, and any crack can be described by an ellipse with semi-axes: short a and long c.
Возможны различные варианты закладки дефектов в тест-образец:
В тест-образец закладывают дефекты в виде эллипсов, а соотношение осей эллипса принимают исходя из условия максимальной скорости роста дефекта в эксплуатационном поле напряжений;There are various options for bookmarking defects in the test sample: Defects in the form of ellipses are laid in the test sample, and the ratio of the axes of the ellipse is taken on the basis of the condition for the maximum growth rate of the defect in the operational stress field;
В тест-образец закладывают дефекты в виде эллипсов, при этом соотношение осей эллипса принимают произвольное, а в качестве характеризующей размер дефекта величины принимают площадь плоскостного дефекта или площадь проекции объемного дефекта на плоскость вероятного развития дефекта;Defects in the form of ellipses are laid in the test sample, while the ratio of the axes of the ellipse is arbitrary, and the area of the plane defect or the projection area of the volume defect on the plane of the probable development of the defect is taken as characterizing the size of the defect;
В тест-образец закладывают дефекты в виде эллипсов, при этом количество дефектов и соотношение осей эллипса выбирают с использованием математических методов планирования эксперимента, исходя из условия минимизации числа закладываемых дефектов (К.Дэниел, Применение статистики в промышленном эксперименте, из-во «Mиp», M. 1979);Defects in the form of ellipses are placed in the test sample, while the number of defects and the ratio of the axes of the ellipse are selected using mathematical methods for planning the experiment, based on the condition of minimizing the number of defects to be laid (K. Daniel, Using statistics in an industrial experiment, because of Mir M. 1979);
В случае, если закладываемые в тест-образец дефекты не имеют форму эллипса, то их схематизируют эллипсами.If the defects to be inserted into the test sample do not have the shape of an ellipse, then they are schematized by ellipses.
После изготовления тест-образца производят его контроль с использованием тех же средств и методов контроля и операторами той же квалификации, которые затем будут применяться при контроле изделия, результаты контроля сравниваются с реальными дефектами, заложенными в тест- образец.After the manufacture of the test sample, it is controlled using the same means and methods of control and by operators of the same qualifications, which will then be used to control the product, the results of the monitoring are compared with real defects embedded in the test sample.
Для каждого характеристического размера дефекта определяется достоверность в виде функции вероятности обнаружения дефектов Pвoд (χ):For each characteristic size of the defect, reliability is determined as a function of the probability of detection of defects P water (χ):
P вод (%) = Noбн тоbύlNзал mo(%), где Noбн m0- число обнаруженных при контроле тест-образца дефектов, N зал то - число заложенных при изготовлении образца дефектов,P water (%) = N total bύlN hall mo (%), where N total m0 is the number of defects detected during the control of the test sample, N Hall is the number of defects incorporated in the manufacture of the sample,
По результатам контроля строят кривую вероятности выявления дефектов для данной детали данным методом HK в зависимости от характеристического размера дефектов. Кривую вероятности выявления дефектов
от размеров дефектов "α" и "с" (любой дефект в материале консервативно можно описать эллипсом с полуосями а и с) можно аппроксимировать наиболее близко описывающим экспериментальные результаты контроля уравнением, например pш
- c0)]-ε , илиBased on the results of the control, a probability curve for detecting defects for a given part is constructed using this HK method depending on the characteristic size of the defects. Defect probability curve from the dimensions of the defects "α" and "c" (any defect in the material can be conservatively described by an ellipse with axes a and c), it is possible to approximate the equation that most closely describes the experimental results of control, for example, p w - c 0 )] - ε, or
Pmд = l - (l - ε)oxp - aнк (а - a0 )^ - ε , или Pmx) = 1 - (l - *)exp[- «ж (* - χй )]- fP md = l - (l - ε) oxp - a nk (a - a 0 ) ^ - ε, or P mx) = 1 - (l - *) exp [- « ж (* - χ й )] - f
Где QLНК - коэффициент достоверности HK, характеризует увеличение выявляемости дефектов в зависимости от его размера; ε - постоянная, характеризующая предельную выявляемость контроля данным методом при сколь угодно большом размере дефекта; если размеры детали небольшие, то данной величиной можно пренебречь, введя соответствующую корректировку величины аш χ -характеристический размер дефекта, например , его площадь; χ0 - минимальный характеристический размер дефекта; ao> co - минимальные размеры дефектов, доступные для выявления HK.Where QL NK - confidence coefficient HK, characterizes the increase in the detection of defects depending on its size; ε is a constant characterizing the ultimate detectability of the control by this method for an arbitrarily large defect size; if the dimensions of the part are small, then this value can be neglected by introducing an appropriate adjustment of the value; χ χ is the characteristic size of the defect, for example, its area; χ 0 is the minimum characteristic size of the defect; ao > c o - minimum defect sizes available for detecting HK.
Далее проводят контроль изделия, а результаты контроля представляют в виде гистограммы в координатах «xapaктepиcтичecкий размер дефекта χ - количество выявленных дефектов данного размера TV0^ uзд».Then, the product is inspected, and the inspection results are presented in the form of a histogram in the coordinates “characteristic x size of the defect χ - the number of detected defects of this size TV 0 ^ uzd ”.
Исходную дефектность Nucx определяют как отношение Noвн изс/ P водThe initial defectiveness N ucx is defined as the ratio of N o in n ISC / P in
полученную гистограмму апроксимируют уравнением типа Nucx = А exp(- пχ), или Nucx = Aχχ~"z , или Nucx = Aaa'п- , или их аналогами типа Nucx = Aa c{a2lcГ- , или Nucx = AFF-τ , где а, с - линейные размеры дефекта, F - площадь дефекта,
п, А - коэффициенты, выбираемые из условия максимального приближения аналитической кривой к экспериментальным данным.the resulting histogram is approximated by an equation of the type N ucx = A exp (- χ), or N ucx = A χ χ ~ " z , or N ucx = A a a 'p -, or their analogues of the type N ucx = A ac {a 2 lcГ -, or N ucx = A F F-τ, where a, c are the linear dimensions of the defect, F is the area of the defect, n, A - coefficients selected from the condition of maximum approximation of the analytical curve to the experimental data.
Остаточную дефектность получают как разность между Nucx и Noбн изд- При этом Noбн изд можно брать как непосредственно из результатов контроля, так и из аналитического выражения Nucx • Pвoд (χ); в последнем случае остаточную дефектность Nocm можно представить в виде уравнения Nocm =Nucx (\- Pвoд).The residual defects is obtained as the difference between N and N ucx obn of railway Thus N obn of d can be taken directly from the results of control, and from the analytical expression N ucx • P vo d (χ); in the latter case, the residual imperfection N ocm can be represented as the equation N ocm = N ucx (\ - P water ).
Остаточную N^mfieзпп в области дефектов, важных для безопасности, определяют в виде числа дефектов в изделии, размеры которых равны или больше критических размеров χ*p в режиме эксплуатации изделия:The residual N ^ mfiepp in the field of defects important to safety is determined as the number of defects in the product whose dimensions are equal to or greater than the critical dimensions χ * p in the operating mode of the product:
ХпредXpred
" остβезоп ~ J ^ оспХХWХ"ostβesop ~ J ^ OSNXXWWX
остаточную дефектность N∑m д з в области дефектов, важных для надежности, определяют в виде числа дефектов, размеры которых превышают размеры дефектов [χ]<ь5 предельно допустимых в эксплуатации изделия:
residual imperfection N∑ m d in the area of defects important for reliability is determined as the number of defects whose dimensions exceed the dimensions of the defects [χ] < 5 of the maximum permissible product operation:
остаточную дефектность N£mtUЗ!, в области дефектов, определяющих качество изготовления, в виде числа дефектов, размеры которых превышают размеры [χ\uзг допустимых при изготовлении несплош- ностей:
где χпред - предельно возможный характеристический размер дефекта.residual defectiveness N £ mtUЗ! , in the field of defects that determine the quality of manufacture, in the form of the number of defects whose dimensions exceed the dimensions [χ \ uzg of the discontinuities allowed in the manufacture: where χ before - the maximum possible characteristic size of the defect.
В других вариантах реализации способа определения вероятности обнаружения дефектов, исходной и остаточной дефектности изделия с ис-
пользованием результатов неразрушающего контроля, а также определения качества изделия по достоверной и вероятностной частям остаточной дефектности проводят неразрушающий контроль изделия (HK) выбранным методом (ультразвуковым, вихретоковым, радиографическим и другими методами HK) и техническими средствами контроля операторами определенной квалификации.In other embodiments of the method for determining the probability of detection of defects, the initial and residual defects of the product using Using the results of non-destructive testing, as well as determining the quality of the product by the reliable and probable parts of the residual defect, the non-destructive testing of the product (HK) is carried out by the selected method (ultrasonic, eddy current, radiographic and other HK methods) and technical control equipment by operators of certain qualifications.
Результаты контроля представляют в виде гистограммы в координатах «xapaктepиcтичecкий размер дефекта χ - количество выявленных дефектов данного размера Noбн UJ()». Горизонтальная ось χ должна включать критический размер дефекта, даже если в результате контроля все выявленные дефекты не достигали критических размеров.The results of the control are presented in the form of a histogram in the coordinates "characteristic x size of the defect χ - the number of detected defects of this size N UN UJ () ". The horizontal axis χ must include the critical size of the defect, even if as a result of the inspection all the detected defects did not reach critical sizes.
В случае контроля нескольких однотипных изделий все результаты контроля суммируют и представляют в виде одной гистограммы. Чем большее количество изделий было проконтролировано, тем достовернее получаемый окончательный результат.In the case of control of several products of the same type, all control results are summarized and presented in the form of a single histogram. The more products were monitored, the more reliable the final result.
Структура аналитического выражения, которое может описать результаты HK, представленные на гистограмме, следующая:The structure of the analytical expression that can describe the HK results presented on the histogram is as follows:
Noбн (χ)= Nucx(χ) Pвoд (χ) где N Oбн— число обнаруженных при контроле дефектов на единицу характеристического размера. Если в качестве характеристического размера выбрана малая полуось эллипса, которым схематизируют дефект, то размерность N00-,, - мм"1 ;N obn (χ) = N ucx (χ) P water (χ) where N Obn is the number of defects detected during inspection per unit of characteristic size. If the semimajor axis of the ellipse with which the defect is schematized is selected as the characteristic size, then the dimension N 00 - ,, - mm "1 ;
Nucx- функция исходной (до HK) дефектности с той же размерностью, что и No6н;N ucx is the function of the initial (up to HK) defectiveness with the same dimension as N o6н ;
Pвoд - вероятность обнаружения дефекта данного размера χ.P water is the probability of detecting a defect of a given size χ.
Вид функций Nucx и Pвoд определяется, исходя из условия наибольшей простоты выражения, минимального числа констант и соответствия физически обусловленной зависимости Nucx и Pвoд от χ. В первом приближении могут быть использованы следующие уравнения:
Nucx = Aχ- , pвoo = 1 - 0 - 7) GXP[~a(Z - Xo)] ~ 1 ,The form of the functions N ucx and P water is determined based on the condition of the greatest simplicity of expression, the minimum number of constants and the correspondence of the physically determined dependence of N ucx and P water on χ. In a first approximation, the following equations can be used: N ucx = Aχ-, pвoo = 1 - 0 - 7) GX P [ ~ a (Z - Xo)] ~ 1,
N0611(Z) = Аχ-1 {1 - (1 - η) exp[-a(χ - χo)] - η] , где А, п, а, η, χ0 - постоянные.N 0611 (Z) = Аχ- 1 {1 - (1 - η) exp [-a (χ - χ o )] - η], where A, n, a, η, χ 0 are constants.
Определяют численные значения постоянных, где А, п, а, η из условия максимального приближения уравнения Noбн(χ) к результатам HK, представленным в виде гистограммы.Determine the numerical values of the constants, where A, n, a, η from the condition of maximum approximation of the equation N obn (χ) to the results of HK, presented in the form of a histogram.
При этом χ0 - минимально доступный для выявления размер дефекта - определяют при настройке дефектоскопа, применяемого при контроле изделия, или как минимальный размер дефекта, который был выявлен при контроле; η в первом приближении можно принять равной 0. В результате остается три неизвестных, что существенно облегчает задачу их определения.Moreover, χ 0 - the minimum defect size that is available for detection - is determined when setting up the flaw detector used to control the product, or as the minimum defect size that was detected during the inspection; As a first approximation, η can be taken equal to 0. As a result, three unknowns remain, which greatly simplifies the task of determining them.
Определить постоянные А, п, а можно либо решая систему трех уравнений относительно А, п и а, которые получают, если взять три точки на гистограмме, либо их определяют с использованием метода наименьших квадратов.The constants A, n, and a can be determined either by solving a system of three equations with respect to A, n, and a, which are obtained if we take three points on the histogram, or they are determined using the least squares method.
Остаточную дефектность Nocm определяют как разность Nucx и Noбн: N0Cm(X) = Nucx(χ)- Noбн(χ).Residual imperfection N ocm is defined as the difference between N ucx and N oob : N 0C m (X) = N ucx (χ) - N obn (χ).
При этом число оставшихся дефектов в изделии определяют, также, как и в способе с использованием тест-образцов, в трех диапазонах: остаточную дефектность N^1n hp в области дефектов, важных для безопасности, определяют в виде числа дефектов в изделии, размеры которых равны или больше критических размеров χ^ в режиме эксплуатации изделия:In this case, the number of remaining defects in the product is determined, as in the method using test samples, in three ranges: residual defectiveness N ^ 1n hp in the area of defects important for safety, is determined as the number of defects in the product whose dimensions are equal or more critical dimensions χ ^ in product operation mode:
;
остаточную дефектность N^m д э в области дефектов, важных для надежности, определяют в виде числа дефектов, размеры которых превыша-
ют размеры дефектов
, предельно допустимых в эксплуатации изделия:; residual imperfection N ^ m d e in the region of defects important for reliability is determined as the number of defects whose sizes exceed defect sizes maximum permissible in the operation of the product:
I Хпреύ T^ - _ т Xd остаточную дефектность N^m uз, в области дефектов, определяющих качество изготовления, в виде числа дефектов, размеры которых превышают размеры [χ]ызг допустимых при изготовлении не- сплошностей:
где χпред - предельно возможный характеристический размер дефекта в данной конструкции с данной геометрией (например, в направлении толщины стенки сосуда давления предельный размер дефекта равен толщине стенки), т - число однотипных изделий. I Хпрύ T ^ - _ т Xd residual defectiveness N ^ m uз , in the region of defects that determine the quality of workmanship, in the form of the number of defects whose dimensions exceed the dimensions [χ] yzg of the discontinuities allowed in the manufacture: where χ pre - maximum possible characteristic size of the defect in the structure with the given geometry (e.g., in the direction of the pressure vessel wall thickness defect size limit equal wall thickness), that - the number of the same products.
По полученным результатам делают оценки и принимают решения:Based on the results, they make assessments and make decisions:
- по величине N^m кp - о возможности полного или частичного разрушения изделия в эксплуатации,- in terms of N ^ m kp - about the possibility of complete or partial destruction of the product in operation,
- по величине N£m d . - о надежности и объемах ремонта изделия во время эксплуатации,- in magnitude N £ md . - on the reliability and scope of product repair during operation,
- по величине N^m<uзr - о качестве контроля,- in terms of N ^ m <uзr - about the quality of control,
- по функции Pвoд (χ) - о достоверности HK изделия и уровне квалификации операторов HK, по функции Nucx(χ) - о качестве изделия до HK и ремонта (а следовательно, о качестве изготовления, если HK проводили на заводе- изготовителе, или о степени повреждения изделия, если причиной образования дефектов были эксплуатационные воздействия).
При определении качества изделия по достоверной и вероятностной частям остаточной дефектности после построения гистограммы в координатах ((характеристический размер дефекта χ - количество выявленных дефектов данного размера Noбн шдy> определяют вероятность обнаружения дефекта Pвoд, исходную дефектность Nucx =flχ) и остаточную дефектность φ(χ) как разность Nucx и Noбн - according to the function P water (χ) - about the reliability of the HK product and the qualification level of the HK operators, according to the function N ucx (χ) - about the quality of the product before HK and repair (and therefore, about the quality of manufacture if HK was performed at the factory, or the degree of damage to the product, if the cause of the formation of defects was the operational impact). When determining the product quality by the reliable and probabilistic parts of the residual defect after plotting the histogram in coordinates ((the characteristic defect size χ is the number of detected defects of a given size N obd wd y> determine the probability of defect P water , the initial defect N ucx = flχ) and residual defectiveness φ (χ) as the difference between N ucx and N obn
Указанные зависимости можно определять различными методами.These dependencies can be determined by various methods.
Согласно одному из вариантов результаты HK представляют в виде аналитических выражений.In one embodiment, the HK results are presented as analytical expressions.
Структура уравнения, которое может описать результаты HK, представленные на гистограмме, следующая:The structure of the equation that can describe the HK results presented in the histogram is as follows:
Kбн (χ)= Nucx(χ) Pвoд (χ) где Noбн- число обнаруженных при контроле дефектов на единицу характеристического размера. Если в качестве характеристического размера выбрана малая полуось эллипса, которым схематизируют дефект, то размерность NOбH - мм"1;K bn (χ) = N ucx (χ) P water (χ) where N obn is the number of defects detected during inspection per unit of characteristic size. If the semimajor axis of the ellipse with which the defect is schematized is selected as the characteristic size, then the dimension is N OH - mm "1 ;
Nucx- функция исходной (до HK) дефектности с той же размерностью, что и Noбн;N ucx is the function of the initial (up to HK) defectiveness with the same dimension as N obn ;
Pвoд - вероятность обнаружения дефекта данного размера χ.P water is the probability of detecting a defect of a given size χ.
Вид функций Nucx и Pвoд определяется, исходя из условия наибольшей простоты выражения, минимального числа констант и соответствия физически обусловленной зависимости Nucx и Pвoд от χ. В первом приближении могут быть использованы следующие уравнения:
pш,ύ = 1 - (1 - 7) exp[-α(^ - X0 )] - η , N0611(Z) = Aχ~" {1 - (1 - η) cxp[-a(χ - χ0)] - η) , где А, п, а, η, χо - постоянные.
Определяют численные значения постоянных А, п, а, η из условия максимального приближения уравнения Noбн(χ) к результатам HK, представленным в виде гистограммы.The form of the functions N ucx and P water is determined based on the condition of the greatest simplicity of expression, the minimum number of constants and the correspondence of the physically determined dependence of N ucx and P water on χ. In a first approximation, the following equations can be used: rp, ύ = 1 - (1 - 7) exp [-α (^ - X 0 )] - η, N 0611 (Z) = Aχ ~ "{1 - (1 - η) cxp [-a (χ - χ 0 )] - η), where A, n, a, η, χо are constants. The numerical values of the constants A, n, a, η are determined from the condition that the equation N obn (χ) is as close as possible to the HK results presented in the form of a histogram.
При этом χ0 - минимально доступный для выявления размер дефекта - определяют при настройке дефектоскопа, применяемого при контроле изделия, или как минимальный размер дефекта, который был выявлен при контроле; η в первом приближении можно принять равной 0. В результате остается три неизвестных, что существенно облегчает задачу их определения.Moreover, χ 0 - the minimum defect size that is available for detection - is determined when setting up the flaw detector used to control the product, or as the minimum defect size that was detected during the inspection; As a first approximation, η can be taken equal to 0. As a result, three unknowns remain, which greatly simplifies the task of determining them.
Определить постоянные А, п, а можно либо решая систему трех уравнений относительно А, п и α, которые получают, если взять три точки на гистограмме, либо их определяют с использованием метода наименьших квадратов.The constants A, n, and can be determined either by solving a system of three equations with respect to A, n, and α, which are obtained if we take three points on the histogram, or they are determined using the least squares method.
Остаточную дефектность Nocm определяют как разность Nucx и JV0^/. Nocm(χ) = Nucx(χ)- Noбн(χ). (17)The residual imperfection N ocm is defined as the difference between N ucx and JV 0 ^ /. N ocm (χ) = N ucx (χ) - N obn (χ). (17)
При этом число оставшихся дефектов в изделии определяют в трех диапазонах так, как описано выше: остаточную дефектность N^1n кp в об- v ласти дефектов, важных для безопасности, остаточную дефектность N1^103 в области дефектов, важных для надежности, остаточную дефектность N∑m uзr в области дефектов, определяющих качество изготовления.The number of remaining defects in the product is determined in three ranges as described above: residual defectiveness N ^ 1n cr in the area of defects important for safety, residual defectiveness N 1 ^ 103 in the region of defects important for reliability, residual defectiveness N∑ m uзr in the field of defects that determine the quality of workmanship.
При построении гистограммы горизонтальная ось χ должна включать критический размер дефекта, даже если в результате контроля все выявленные дефекты не достигали критических размеров.When building a histogram, the horizontal axis χ must include the critical size of the defect, even if, as a result of the control, all detected defects did not reach critical sizes.
В случае контроля нескольких однотипных изделий все результаты контроля суммируют и представляют в виде одной гистограммы. Чем большее количество изделий было проконтролировано, тем достовернее получаемый окончательный результат.
Согласно другому варианту для определения зависимостей Pвoд (вероятность обнаружения дефекта), Nucx =Дχ) (исходная дефектность) и Nocm= φ(χ) (остаточнаю дефектность) изготавливают тест-образец описанным выше методом.In the case of control of several products of the same type, all control results are summarized and presented in the form of a single histogram. The more products were monitored, the more reliable the final result. According to another option, to determine the dependences P water (probability of detecting a defect), N ucx = Дχ) (initial defectiveness) and N ocm = φ (χ) (residual defectiveness), a test sample is prepared by the method described above.
После изготовления тест-образца производят его контроль с использованием тех же средств и методов контроля и операторами той же квалификации, которые затем будут применяться при контроле изделия, результаты контроля сравниваются с реальными дефектами, заложенными в тест- образец.After the manufacture of the test sample, it is controlled using the same means and methods of control and by operators of the same qualifications, which will then be used to control the product, the results of the monitoring are compared with real defects embedded in the test sample.
Для каждого характеристического размера дефекта определяется достоверность в виде функции вероятности обнаружения дефектов Pвoд (χ):For each characteristic size of the defect, reliability is determined as a function of the probability of detection of defects P water (χ):
* вод (%) -* * обн mo'%)' -* * зал mo(%)> где N0бH mo- число обнаруженных при контроле тест-образца дефектов,* water (%) - * * update mo '%)' - * * hall mo (%)> where N 0бH mo is the number of defects detected during the control of the test sample,
N3(Ui то - число заложенных при изготовлении образца дефектов, По результатам контроля строят кривую вероятности выявляемое™ дефектов для данной детали данным методом HK в зависимости от характеристического размера дефектов. Кривую вероятности выявления дефектов от размеров дефектов "а" и "с" (любой дефект в материале консервативно можно описать эллипсом с полуосями а и с) можно аппроксимировать наиболее близко описывающим экспериментальные результаты контроля уравнением, напримерN 3 (U i that - the number of inherent in the manufacture of sample defects, the results of control building curve probability detectable ™ defects to the part data by HK depending on the characteristic size of defects curve of the probability of detecting defects on the defect size "a" and "c". (any defect in the material can be conservatively described by an ellipse with semiaxes a and c) can be approximated by the equation that most closely describes the experimental results of control, for example
P<«,o = 1 ~ О - *)exp[- aнк {а - a0
- c0 )] - ε , илиP <a , o = 1 ~ 0 - *) exp [- a nk {a - a 0 - c 0 )] - ε, or
P«* = 1 - О - ^)exp - am (а - α0 )^ - ε , илиP « * = 1 - 0 - ^) exp - a m (a - α 0 ) ^ - ε, or
p sПд = 1 - (l - e)exp[- aнк (χ - χo)]- ε
Где aнк - коэффициент достоверности HK, характеризует увеличение выявляемое™ дефектов в зависимости от его размера; ε - постоянная, характеризующая предельную выявляемость контроля данным методом при сколь угодно большом размере дефекта; если размеры детали небольшие, то данной величиной можно пренебречь, введя соответствующую корректировку величины aHк. χ -характеристический размер дефекта, например , его площадь; χ0 - минимальный характеристический размер дефекта; a0, C0 - минимальные размеры дефектов, доступные для выявления HK.p sПд = 1 - (l - e) exp [- a нк (χ - χ o )] - ε Where a NK - confidence coefficient HK, characterizes the increase in detected ™ defects depending on its size; ε is a constant characterizing the ultimate detectability of the control by this method for an arbitrarily large defect size; if the dimensions of the part are small, then this value can be neglected by introducing an appropriate adjustment of a H k . χ is the characteristic size of the defect, for example, its area; χ 0 is the minimum characteristic size of the defect; a 0 , C 0 - minimum defect sizes available for detecting HK.
Далее проводят контроль изделия, а результаты контроля представляют в виде гистограммы в координатах «xapaктepиcтичecкий размер дефекта χ - количество выявленных дефектов данного размера Noбн JЫ».Next, the product is inspected, and the inspection results are presented in the form of a histogram in the coordinates “characteristic x size of the defect χ - the number of detected defects of this size N U JJ ”.
Исходную дефектность Nucx определяют как отношение Noбн ш^ Pвoд The initial defectiveness N ucx is defined as the ratio of N obn w ^ P water
(X); полученную гистограмму апроксимируют уравнением типа N^x = Ax &φ(-пχχ), или Nucx = Aχχ~п* , или Nucx = A0U"1" , или(X); the resulting histogram is approximated by an equation of the type N ^ x = A x & φ (-n χ χ), or N ucx = A χ χ ~ n *, or N ucx = A 0 U " 1 ", or
Nю = KXa1Ic) ^ , илиNucr = AFF-*' ,N u = KXa 1 Ic) ^, or N ucr = A F F- * ',
2 или Nucx = Aaa-"-p(c) ,или Nucx = A0^" -т^ехр (C - C)2 or N ucx = A a a - "- p (c), or N ucx = A 0 ^" -t ^ exp (C - C)
'2D\c)'2D \ c)
где а, с - линейные размеры дефекта,
Pc - функция распределения величины с, например, нормальный закон распределения,where a, c are the linear dimensions of the defect, P c is the distribution function of c, for example, the normal distribution law,
F- площадь дефекта, п, A, D, с- коэффициенты, выбираемые из условия максимального приближения аналитической кривой к экспериментальным данным, при этом с- среднее значение с, а D - дисперсия.F is the defect area, n, A, D, and c are the coefficients selected from the condition that the analytical curve is as close as possible to the experimental data, with c being the average value of c, and D the variance.
В качестве характеристического размера можно принять малую полуось а эллипса, которым схематизируют дефект, при этом соотношение а/с принимают постоянным для всех а, исходя из условия максимальной скорости роста дефекта в условиях эксплуатации; при этомAs the characteristic size, we can take the semi-minor axis a of the ellipse, which schematize the defect, while the a / c ratio is taken constant for all a, based on the condition for the maximum growth rate of the defect under operating conditions; wherein
N исх = = /(д) , например, в случае однородного поля напря-
N ref = = ((e), for example, in the case of a uniform field of voltage
жений а/с -2 и нормального закона для распределения с со средним значением c=2a и дисперсией D=a/2 получаемdependences a / s -2 and the normal law for a distribution with with an average value of c = 2a and a dispersion of D = a / 2, we obtain
= Aa~"
~ 2af /0,5a2 ]dc = Aa~" о алjπ= Aa ~ " ~ 2af / 0.5a 2 ] dc = Aa ~ "oh aljπ
Остаточную дефектность получают как разность между Nucx и Noбн U30. При этом Noбн юд определяют из аналитического выражения Nucx • Pвoд (χ), т.е. остаточную дефектность Nocm можно представить в виде уравненияResidual defectiveness is obtained as the difference between N ucx and N obn U30 . At the same time, N obn is determined from the analytical expression N ucx • P water (χ), i.e. residual imperfection N ocm can be represented as the equation
Л ост ^исх V ^ * вод)-
Остаточную N∑mβeзoп в области дефектов, важных для безопасности, определяют в виде числа дефектов в изделии, размеры которых равны или больше критических размеров χ^ в режиме эксплуатации изделия:L ost ^ ref V ^ * water) - The residual N∑ mβezop in the field of defects important for safety is determined as the number of defects in the product whose dimensions are equal to or greater than the critical dimensions χ ^ in the operating mode of the product:
ХпреόXpreό
-* * остjбезоп = J ™ ост \Z )"Z 5- * * ostjesop = J ™ ost \ Z) "Z 5
остаточную дефектность iV∑, ,,od в области дефектов, важных для надежности, определяют в виде числа дефектов, размеры которых превышают размеры дефектов fø.э., предельно допустимых в эксплуатации изделия:
>residual imperfection iV∑, ,, od in the area of defects important for reliability is determined as the number of defects whose dimensions exceed the dimensions of the defects fø .э. maximum permissible in the operation of the product: >
Xd эXd e
остаточную дефектность N^m uзг в области дефектов, определяющих качество изготовления, в виде числа дефектов, размеры которых превышают размеры Jj132 допустимых при изготовлении несплош- ностей:
residual imperfection N ^ m uзг in the region of defects determining the workmanship, in the form of the number of defects whose dimensions exceed the dimensions J j132 allowable for the manufacture of discontinuities:
ХилHil
где χпред. - предельно возможный характеристический размер дефекта.where χ pre d. - the maximum possible characteristic size of the defect.
Далее остаточную дефектность разделяют на достоверную часть χ < Xa, в которой дефекты с размерами χ < χд существуют достоверно, и вероятностную часть χ > χд, в которой дефекты с размерами χ > χ, могут быть, а могут и не быть.
Границу между достоверной и вероятностной частями остаточной де¬Further, residual defects are divided into a reliable part χ <X a , in which defects with dimensions χ <χ d exist reliably, and the probabilistic part χ> χ д, in which defects with sizes χ> χ, may or may not exist. The boundary between the reliable and probabilistic parts of the residual
фектности определяют из условия:Fektnosti is determined from the condition:
где Хмакс ~ максимально возможные размеры дефектов в данном из¬where X m ax ~ the maximum possible defect sizes in a given ¬
делии.divisions.
Значение fø сравнивают с χ^, [χ]d э. и [χ]шг, и по результатам сравнения делают выводы о качестве, надежности и безопасности изделия.The value of fø is compared with χ ^, [χ] d e. and [χ] shh , and, based on the results of comparison, draw conclusions about the quality, reliability and safety of the product.
Варианты реализации способов иллюстрируется следующими примерами.Embodiments of the methods are illustrated by the following examples.
Пример 1.Example 1
Изделие: главный циркуляционный трубопровод энергетической реакторной установки.Product: main circulation pipeline of a power reactor installation.
Характеристики изделия: сталь типа 22K с пределом текучести =320MПa, плакированная с внутренней стороны трубопровода нержавеющей сталью аустенитного класса; сварные швы расположены как поперек оси трубопровода, так и вдоль оси; толщина стенки по основному металлу трубопровода - S=34мм; внутренний диаметр трубопровода - D=800мм.Product specifications: steel type 22K with yield strength = 320MPa, clad on the inside of the pipeline with austenitic stainless steel; welds are located both across the axis of the pipeline and along the axis; wall thickness for the base metal of the pipeline - S = 34mm; the inner diameter of the pipeline is D = 800mm.
Условия эксплуатации изделия: температура рабочая - 2800C ; давление рабочее -80кr/cм2; назначенный срок службы - 30 лет.Product operating conditions: operating temperature - 280 0 C; working pressure -80kr / cm 2 ; the assigned service life is 30 years.
^Допустимые на стадии изготовления (нормы качества) скрытые несплошности, допустимые в эксплуатации дефекты и критические дефекты представлены на фиг.2 соответственно кривыми 1,2, 3. ^ The latent discontinuities, admissible in operation, defects and critical defects, admissible at the manufacturing stage (quality standards), are shown in Fig. 2, respectively, by curves 1,2, 3.
Изготавливают тест— образец, содержащий плоские дефекты технологической природы типа несплавлений и горячих сварочных трещин i 'J t -.
Определяют достоверность HK с использованием метода (ультразвукового, вихретокового, радиографического и других методов HK), технического средства и оператора HK определенной квалификации, которые будут применяться также при контроле изделия. Результаты определения P вoд от а представлены на фиг.З.Make the test sample containing planar defects technological nature poor fusion type weld cracking and hot i 'J t -. The reliability of the HK is determined using the method (ultrasonic, eddy current, radiographic and other HK methods), a technical tool and an HK operator of a certain qualification, which will also be used to control the product. The results of determining P water from a are presented in FIG.
Проводят HK изделия теми же средствами и методом, и операторами той же квалификации, что и при контроле тест-образца (при определении достоверности HK. Результаты контроля представлены в виде гистограммы на фиг.4.Conduct HK products using the same means and method, and operators of the same qualifications as in the control of the test sample (when determining the reliability of HK. The results of the control are presented in the form of a histogram in figure 4.
Используя численные значения Noбн Шд из гистограммы (фиг.4) и Pвoд из графика (фиг. 3) определяют исходную дефектность Nucx. Результаты определения Nucx представлены в виде графика на фиг.5 в координатах Nucx - характеристический размер дефекта (в данном случае ширина дефекта а, схематически дефект показан на фиг.l).Using the numerical values of N obb W d from the histogram (Fig. 4) and P water from the graph (Fig. 3), the initial defect N ucx is determined . The results of determining N ucx are presented in the form of a graph in FIG. 5 in coordinates N ucx — the characteristic size of the defect (in this case, the width of the defect a, the defect is schematically shown in FIG. L).
График остаточной дефектности Nocm представлен в тех же координатах, что и для Nucx, на фиг. 6. Для получения Nocm произвели для каждого фиксированного значения а вычитание из величины Nucx числа обнаруженных дефектов.The residual imperfection graph N ocm is presented in the same coordinates as for N ucx , in FIG. 6. To obtain N ocm , for each fixed value, a subtraction from the number N ucx of the number of detected defects was subtracted.
Определили число оставшихся в изделии дефектов после HK и ремонта выявленных дефектов, при этом было получено, что: суммарное число дефектов, размеры которых равны или превышают критические размеры дефектов в режиме эксплуатации составило:The number of defects remaining in the product after HK and repair of the detected defects was determined, and it was obtained that: the total number of defects whose dimensions are equal to or exceed the critical dimensions of the defects in operation was:
^L, = 0,l «l; суммарное число дефектов, размеры которых равны или превышают допустимые размеры дефектов в режиме эксплуатации составило:
суммарное число дефектов, недопустимых в процессе изготовления по нормам несплошностей для изготовления составило:
.^ L, = 0, l «l; the total number of defects, the sizes of which are equal to or exceed the allowable sizes of defects in operation, amounted to: the total number of defects that are unacceptable during the manufacturing process according to the norms of discontinuities for manufacturing was: .
По полученным результатам можно сделать следующий вывод: технология изготовления изделия и/или технология HK нуждаются в улучшении, т.к. в случае передачи в эксплуатацию изделия в нем будут в результате эксплуатационного HK выявлены до 23 дефектов недопустимых в эксплуатации размеров, что приведет к дополнительному ремонту изделия в эксплуатационных условиях ( что является более дорогим мероприятием, чем ремонт в заводских условиях), а в случае пропуска дефектов по результатам эксплуатационного контроля, возможно возникновение аварии с частичным или полным разрушением изделия (в данном случае трубопровода давления).Based on the results obtained, the following conclusion can be made: the manufacturing technology of the product and / or HK technology need to be improved, because in the case of transferring the product into operation, as a result of the operational HK, up to 23 defects of unacceptable dimensions will be detected, which will lead to additional repair of the product under operating conditions (which is a more expensive measure than factory repair), and in case of missing defects according to the results of operational control, an accident may occur with partial or complete destruction of the product (in this case, the pressure pipeline).
Таким образом, если руководствоваться нормативными документами ПHAЭГ-7-010-89, изделие после изготовления, HK и ремонта выявленных дефектов может быть допущено к эксплуатации. Однако определение характеристик исходной (до HK) и остаточной (после HK и ремонта выявленных дефектов) дефектности указывает на низкий уровень надежности изделия и необходимость его доработки.Thus, if you are guided by the regulatory documents PHAEG-7-010-89, the product after manufacturing, HK and repair of the identified defects can be allowed to operate. However, the determination of the characteristics of the initial (before HK) and residual (after HK and repair of detected defects) defects indicates a low level of reliability of the product and the need for its improvement.
Пример 2Example 2
Необходимо обеспечить качество двух трубопроводов внутренним диаметром D=800мм толщиной стенки S=34мм из перлитной стали. Критические размеры дефектов в поперечных сварных швах представлены на фиг.2 (кривая 1). Допустимые в эксплуатации дефекты определили с использованием уравнений механики разрушения и коэффициентов запаса прочности (кривая 2 на фиг.2). Нормы дефектов в эксплуатации представлены на фиг. 2 кривой 3.It is necessary to ensure the quality of two pipelines with an inner diameter of D = 800 mm and a wall thickness of S = 34 mm made of pearlite steel. The critical dimensions of the defects in the transverse welds are shown in figure 2 (curve 1). Permissible defects in operation were determined using the equations of fracture mechanics and safety factors (curve 2 in FIG. 2). The operational defect rates are shown in FIG. 2 curve 3.
В результате HK штатным методом и средствами до начала эксплуатации (после монтажа) было обнаружено 47 несплошностей.As a result of HK, 47 discontinuities were discovered by the regular method and means before the start of operation (after installation).
Все выявленные несплошности (дефекты) представлены в виде гистограммы на фиг.7.
При этом в качестве характеристического размера дефекта выбрана ширина дефекта в направлении толщины стенки, а точнее - малая полуось эллипса, которыми схематизировали все выявленные дефекты.All identified discontinuities (defects) are presented in the form of a histogram in Fig.7. In this case, the defect width in the direction of the wall thickness, or rather, the semi-minor axis of the ellipse, with which all the identified defects were schematized, was chosen as the characteristic size of the defect.
При соотношении я/c~0,5 критическому размеру дефекта соответствует
1,15мм (фиг.2).At a ratio of s / c ~ 0.5, the critical size of the defect corresponds to 1.15mm (FIG. 2).
Несмотря на то, что максимальный размер выявленного дефекта составил aмaкc= 13мм, ось абсцисс содержит критический размер α=15 мм.Despite the fact that the maximum size of the detected defect was a max = 13 mm, the abscissa axis contains a critical size of α = 15 mm.
Уравнение, описывающее число выявленных дефектов Noбн в зависимости от размеров а:The equation describing the number of detected defects N Ob , depending on the size of a:
Noбн= Aa~п[l-exp[-a(a-a0)].N obn = Aa ~ n [l-exp [-a (aa 0 )].
По результатам контроля минимальный выявленный дефект имел αø=0,6мм.According to the control results, the minimum detected defect had αø = 0.6 mm.
Для определения постоянных А, п, а решают систему из трех уравнений относительно этих постоянных:To determine the constants A, n, and solve a system of three equations with respect to these constants:
1-ое уравнение получают для точки с координатами (α=lмм, Noбн-20) по фиг. 7:The first equation is obtained for the point with coordinates (α = lmm, N obn -20) of FIG. 7:
20= А- Г"[l-exp[-a(l-0,6)]];20 = A-G "[l-exp [-a (l-0.6)]];
2-ое уравнение получают для точки с координатами (α=5мм, Noбн-4) по фиг. 7:The 2nd equation is obtained for the point with coordinates (α = 5mm, N obn -4) in FIG. 7:
4= A-5-"[l-exp[-a(5-0,6Ш4 = A-5 - "[l-exp [-a (5-0.6 Ш
3-е уравнение получают для точки с координатами (α=13мм, Noбн=0,66) по фиг.7:The 3rd equation is obtained for a point with coordinates (α = 13mm, N obn = 0.66) in FIG. 7:
0,66=^13""[l-ejψ[-α(13-0,6)]].0.66 = ^ 13 " " [l-ejψ [-α (13-0.6)]].
Для 3-eгo уравнения Noбн=0,66 получено как осреднение числа выявленных дефектов в интервале от 1 1 до 13 мм, что составило 2/3, где 2 - число выявленных дефектов, 3 - число интервалов.For the 3rd equation, N obn = 0.66 was obtained as averaging the number of detected defects in the range from 1 1 to 13 mm, which was 2/3, where 2 is the number of detected defects, 3 is the number of intervals.
Окончательно система уравнений имеет вид:Finally, the system of equations has the form:
20= Ail-exp(- 0,4 a)]20 = Ail-exp (- 0.4 a)]
Л= A-5-п[l-exp(-4,4a)]
0,66= AЛУп[\-exp(-l2M)}L = A-5- p [l-exp (-4,4a)] 0.66 = ALU n [\ -exp (-l2M)}
Решение системы уравнений относительно А, п, а дало следующие результаты:The solution of the system of equations for A, n, and yielded the following results:
A= 1000мм, п=2,56, α=0,05 мм"1 A = 1000mm, n = 2.56, α = 0.05 mm "1
Подставляя постоянные А, п, а в соответствующие уравнения, получают: уравнение исходной дефектности:Substituting the constants A, n, and in the corresponding equations, we obtain: the equation of the initial defectiveness:
Nucx=l000cГ 2'56; уравнение вероятностей обнаружения дефекта:N ucx = l000cG 2 '56 ; defect detection probability equation:
Pвoд=l-exp[-0,05(a-0,6)]; уравнение остаточной дефектностиP water = l-exp [-0.05 (a-0.6)]; residual defectiveness equation
Nocm(χ)= Nucx(χ)- Noбн(χ).N ocm (χ) = N ucx (χ) - N obn (χ).
Указанные уравнения представлены графически на фиг. 8.These equations are represented graphically in FIG. 8.
Далее решают уравнениеNext, they solve the equation
\ Aa~" exp[-α(α - ao)]da = 1\ Aa ~ "exp [-α (α - a o )] da = 1
относительно а^. При этом aмaкc=S, где S- толщина стенки трубопровода. Результаты решения представлены на фиг.6 в виде кривой 2. Определенная таким образом величина a#= 14 мм. Для заданных условий эксплуатации наиболее быстрый рост площадиwith respect to a ^. Moreover, a max = S, where S is the thickness of the pipeline wall. The results of the solution are presented in Fig.6 in the form of a curve 2. The value a # = 14 mm determined in this way. For given operating conditions, the most rapid increase in area
дефекта будет обеспечен при а/с ^=0,5. Критический размер дефекта приdefect will be provided at a / c ^ = 0.5. The critical size of the defect at
этом будет иметь значение aкp= 15,5 мм, что близко к значению aд= 14 мм. Учитывая, что в эксплуатации дефект с aд= 14 мм может быстро дорасти до критического значения 15,4 мм, эксплуатацию изделия следует запретить, несмотря на то, что все выявленные дефекты отремонтированы и после ремонта изделие соответствует по качеству требованиям действующего HT Д, например, ПHAЭГ-7-010-89.this will have a value of a kp = 15.5 mm, which is close to the value of a d = 14 mm. Considering that in operation, a defect with a d = 14 mm can quickly grow to a critical value of 15.4 mm, the operation of the product should be prohibited, despite the fact that all identified defects are repaired and after repair the product meets the quality requirements of the current HT D, for example , PHAEG-7-010-89.
Промышленная применимость
Знание размеров дефектов, достоверно существующих в изделии (после контроля и ремонта выявленных дефектов) позволит более точно оценить реальное состояние изделия, возможность надежной и безопасной его эксплуатации, приемлемость тех или иных методов HK, качество технологии изготовление изделия, а также при необходимости принять обоснованные меры для повышения качества и надежности изделия до приемлемого уровня. Возможность оценки достоверности HK, проведенного на одном или группе однотипных изделий, с учетом всех реальных особенностей конструкции изделия, технологии его изготовления, условий проведения контроля, квалификации и добросовестности операторов HK, проводивших контроль, а также других факторов, оказывающих влияние на результаты контроля, способствует надежной и безопасной эксплуатации изделия.
Industrial applicability Knowing the size of the defects that reliably exist in the product (after checking and repairing the detected defects) will allow you to more accurately assess the actual condition of the product, the possibility of reliable and safe operation, the acceptability of certain HK methods, the quality of the manufacturing technology of the product, and also, if necessary, take reasonable measures to improve the quality and reliability of the product to an acceptable level. The ability to assess the reliability of HK conducted on one or a group of similar products, taking into account all the real features of the product design, manufacturing technology, conditions for the control, qualifications and integrity of the HK operators who performed the control, as well as other factors affecting the results of the control, contributes to reliable and safe operation of the product.