Предисловие

1    ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измерений» (ФГУП «ВНИИОФИ») на основе стандарта, указанного в пункте 4

2    ВНЕСЕН Управлением по метрологии Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии. Техническим комитетом по стандартизации ТК 371 «Контроль неразрушающий»

3    УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 22 ноября 2013 г. № 1693-ст

4    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0-2012 (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуелпся в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет ('gost.ru)

Стандартинформ, 2014

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

ГОСТР 55809-2013

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Контроль неразрушающий ДЕФЕКТОСКОПЫ УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ Методы измерений основных параметров

Non-destructrve testing Ultrasonic flaw detectors Methods of measuring the mam parameters

Дата введения — 2015—07—01

1    Область применения

Настоящий стандарт устанавливает методы измерений основных параметров импульсных ультразвуковых дефектоскопов общего назначения (далее — дефектоскопы), предназначенных для контроля продукции на наличие дефектов типа нарушения сплошности материалов готовых изделий и полуфабрикатов. для измерения глубины залегания дефекта, измерения отношения амплитуд сигналов от дефектов и работающие в диапазоне частот от 0.2 до 30 МГц.

Перечень параметров дефектоскопов, для которых установлены настоящим стандартом методы измерения, приведен в приложении А.

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие документы:

ГОСТ 12.1.003-83 Система стандартов безопасности труда Шум Общие требования безопасности

ГОСТ 14782-86 Контроль неразрушающий. Соединения сварные Методы ультразвуковые

ГОСТ 21397-81 Контроль неразрушающий. Комплект стандартных образцов для ультразвукового контроля полуфабрикатов и изделий из алюминиевых сплавов. Технические условия

ГОСТ 23702-90 Контроль неразрушающий. Преобразователи ультразвуковые. Методы испытаний

3    Условия измерений

3.1    Измерения выполняют при следующих нормальных климатических условиях:

-    температура окружающего воздуха..........(293 ± 5) К [(20 ± 5) °С);

-    относительная влажность воздуха...............(65    ± 15) %;

-    атмосферное давление.................(100    ±    4) кПа [(750 ± 30 мм рт. ст.)].

Допускаемые отклонения от этих условий при испытаниях, контроле и поверке устанавливают в стандартах и технических условиях на дефектоскопы конкретного типа.

Поверку дефектоскопов проводят при нормальных климатических условиях.

3.2    Напряжение, частота переменного тока питания средств измерений должны соответствовать требованиям нормативных документов (далее - НД) на них.

3.3    При контроле вибрация, внешние электрические или магнитные поля не должны влиять на работу дефектоскопа и средств измерений.

3.4    Измерения проводят после установления рабочего режима дефектоскопов и средств измерений.

Издание официальное

3.5    Положение дефектоскопа и средств измерений в пространстве в при измерениях должно соответствовать требованиям НД на них.

3.6    Средства измерений применяют в соответствии с требованиями, установленными НД на приборы конкретного типа.

4 Средства измерений

4.1    При измерениях используются следующие средства измерений:

-    осциллографы:

-    электронно-счетные частотомеры;

-    аттенюаторы;

-    согласователи;

-    ограничители;

-    генераторы радиоимпульсов;

-    стандартные образцы.

4.2    Осциллографы должны иметь следующие параметры:

-    время нарастания переходной характеристики - не более 10 нс;

-    полоса пропускания при неравномерности 3 дБ - не уже 0.1—35 МГц;

-    выброс переходной характеристики - не более 5 %;

-    входное сопротивление - не менее 1.0 МОм;

-    входная емкостью - не более 30 пФ;

-    погрешность измерений амплитуды импульсного сигнала - не более 10 %;

-    погрешностью измерений временных интервалов - не более 12 %;

-    диапазон амплитуд исследуемых сигналов - не уже 0.03-300 В;

-    диапазон длительностей исследуемых сигналов - не уже 0.035-50 • 10¹ мкс.

4.3    Электронно-счетные частотомеры должны иметь следующие параметры:

-    диапазон измерений частоты - не уже 0.1-35 МГц;

-    диапазон измерений длительности импульсов - не уже 1-10¹ мкс;

-    погрешность измерений длительности -не более 0,01 мкс;

4 4 Аттенюаторы должны иметь следующие параметры.

-    рабочий диапазоном частот - от 0 до 35 МГц;

-    входное и выходное сопротивление - 75 ±1 Ом или 50 Ом ±1 %;

-    максимальное ослабление - не менее 100 дБ;

-    значение ступени ослабления - не более 0.1 дБ;

-    основная погрешность установки ослабления - до ±0.2 дБ в диапазоне ослаблений от 0 до 10 дБ. до ±0.5 дБ в диапазоне ослаблений от 10 до 50 дБ и до ±1,0 дБ в диапазоне ослаблений от 50 до 100 дБ.

4.5    Все средства измерений должны иметь свидетельство о поверке. Стандартные образцы должны быть аттестованы по геометрическим и акустическим параметрам.

4.6    Генераторы прямоугольных импульсов должны иметь следующие параметры:

-    диапазон длительностей импульсов - не уже 0.1-10¹ мкс;

-    диапазон задержки импульсов между каналами - не уже 0.2-10¹ мкс;

-    диапазон частот следования импульсов - не уже 1-50 10¹ Гц;

-    амплитуда импульсного основного и задержанного каналов - не менее 3 В.

1.7    Генераторы радиоимпульсов должны иметь следующие параметры:

-    частота заполнения радиоимпульсов должна регулироваться в диапазоне от 0.1 до 30 МГц;

-    длительность радиоимпульсов должна регулироваться в диапазоне от 5/ f₀ до 10/ f₀;

• амплитуда напряжения радиоимпульса должна быть не менее 5 В и плавно регулироваться в диапазоне не менее от 10 до20 дБ;

-    сопротивление нагрузки генератора должно быть не менее 50 Ом;

-    генератор должен формировать прямоугольный импульс длительностью, равной задержке радиоимпульса относительно синхроимпульса, или формировать импульс, фронт которого совпадает с фронтом радиоимпульса;

-    генератор должен иметь два режима работы - режим непрерывной генерации радиоимпульсов и режим однократной генерации пачек с заданным числом \_н радиоимпульсов в пачке, где Л/_м = 1.2,3... 10.

ГОСТР 55809-2013

4.8    Типы стандартных образцов должны быть установлены в НД дефектоскопов конкретного типа.

4.9    Основные метрологические характеристики стандартных образцов для определения общих параметров дефектоскопов должны соответствовать требованиям НД

4.10    Допускается применение комбинированных и автоматических средств измерений, соответствующих требования настоящего стандарта.

4.11    Допускается в обоснованных случаях применять средства измерений на более узкие диапазоны параметров исследуемого сигнала, соответствующих требования настоящего стандарта.

4.12    Соотношение пределов допускаемых значений характеристик погрешности стандартных образцов (методик измерений) и испытуемого дефектоскопа не должны превышать 1/3.

4.13    Принципиальная схема ограничителя приведена в приложении Б, согласователя - в приложении В. перечень рекомендуемых средств измерений -в приложении Г и конструкция стандартного образца - в приложении Д.

5    Подготовка к измерениям

4.1    Если дефектоскоп или средство измерения находились в климатических условиях, отличных от нормальных, то их выдерживают в нормальных климатических условиях не менее 1 ч или времени, указанного в НД на них.

5.2    Проверяют соответствие средств измерений требованиям раздела 4.

5.3    Дефектоскоп и средства измерений подготавливают к работе в соответствии с требованиями НД на них и собирают схему для конкретного вида измерений.

5.4    Положения органов регулировок дефектоскопа, кроме особо указанных в разделах 6 и 7 должны быть установлены в НД на дефектоскоп конкретного типа и заданы в виде:

а)    таблиц - для органов регулировки, которые имеют фиксированные положения (фиксаторы, оцифрованные шкалы, предельные значения);

б)    описания последовательности действий оператора в соответствии с методикой, приведенной в НД

6    Методы измерений общих параметров дефектоскопа

5.1 Измерения отклонения условной чувствительности, погрешности глубиномера, запаса чувствительности. абсолютной чувствительности, предельной условной чувствительности, диапазона зоны контроля, мертвой зоны, запаса чувствительности в диапазоне зоны контроля, неравномерности выравнивания чувствительности в диапазоне зоны контроля, условной разрешающей способности по фронту проводят по схеме, приведенной на рисунке 1.

1 1 1 1 * [Vi Вход Выход 1 3

1 - электронный блок дефектоскопа, 2 - лреобраэоаатель, 3 - стандартный обраэец Рисунок 1 - Схема Подключения преобразователя к электронному бюку лсфскюем>иа и подготовку сто к работе

6.1.1 Измерение отклонения условной чувствительности (±AS_/{ или All_s/ проводят следующим образом:

а)    отключают временную регулировку чувствительности (ВРЧ) и отсечку;

б)    устанавливают преобразователь на калибровочный образец, соответствующий номинальному значению условной чувствительности r.S), или //$), и настраивают дефектоскоп на эту чувствительность, используя только измерительный аттенюатор дефектоскопа;

в)    рассчитывают значение отклонения условной чувствительности AS_H или AH_S от номинальной в дБ по формуле

(1) ¹

где \_/{—номинальное значение ослабления измерительного аттенюатора, соответствующее номинальной условной чувствительности;

— установленное в процессе измерения показание измерительного аттенюатора дефектоскопа.

6.1.2    Измерение погрешности глубиномера проводят следующим образом:

а)    проводят калибровку глубиномера на стандартных образцах с номинальными значениями приведенных глубин залегания отражателей в соответствии с требованиями эксплуатационной документации на дефектоскоп конкретного типа;

б)    устанавливают преобразователь на стандартные образцы, соответствующие выбранному диапазону измерений, и проводят измерение приведенной глубины залегания отражателя в соответствии с требованиями эксплуатационной документации на дефектоскоп.

в)    погрешность глубиномера AL в мм рассчитывают по формуле

~ 1-изи ~ 1-пр н    (2)

где - показания глубиномера;

Цф н ~ приведенная глубина залегания отражателя в стандартном образце.

Примечание - Допускается использовать многократные отражения в стандартном образце для определения погрешности глубиномера

6.1.3    Измерение запаса чувствительности ДМ проводят следующим образом;

а)    отключают ВРЧ и отсечку;

б)    устанавливают регулировки мощности генератора и чувствительности приемника в положение, соответствующее максимальной мощности генератора, и максимальному усилению сигнала приемника;

в)    устанавливают регулировки чувствительности приемника в положение, соответствующее реальной чувствительности приемника, для чего устанавливают преобразователь на калибровочный образец и. сканируя им. определяют уровень помех в зоне регистрации на индикаторе дефектоскопа. Если уровень помех превышает 1/2 стандартного уровня, то регулировками чувствительности приемника устанавливают его равным 1/2 стандартного уровня;

г)    при неизменной настройке дефектоскопа устанавливают рабочую чувствительность приемника, для чего амплитуду эхо-сигнала на индикаторе с помощью измерительного аттенюатора устанавливают равной стандартному уровню;

д)    рассчитывают значение запаса чувствительности лМ в дБ по формуле

±M=N_pa6-N_poan    (3)

где Л/_ра6. Л/реап - установленные в процессе измерения показания измерительного аттенюатора рабочей чувствительности и реальной чувствительности соответственно.

6.1.4    Абсолютную чувствительность М_тах вычисляют по формуле

Л^тах ⁼ 20 lg (Яд / ^тах)    W

где к₀ - уровень абсолютной чувствительности (6 4);

^тах - максимальная чувствительность приемника (6.2.2) или. если известно в дБ значение коэффициента передачи отражателя стандартного образца Кпо формуле

^Мтах ~ ^лМтвх * ко-    (5)

где ЛМ_тах - значение запаса чувствительности в зоне в дБ, где реверберационные помехи имеют достаточно малое значение.    __

6.1.5    Измерение предельной условной чувствительности S_н проводят следующим образом:

а)    отключают ВРЧ и отсечку;

б)    устанавливают регулировки чувствительности приемника и мощности генератора в положение, соответствующее максимальной мощности генератора и максимальному усилению сигнала приемником;

в)    устанавливают преобразователь на калибровочный образец с номинальной глубиной залегания отражателей и. сканируя им. определяют уровень помех в зоне регистрации на индикаторе дефектоскопа;

г)    если уровень помех превышает 1/2 стандартного уровня, то регулировками чувствительности приемника устанавливают его равным 1/2 стандартного уровня;

д)    при неизменной настройке дефектоскопа подбирают такой отражатель (с той же номинальной глубиной залегания), амплитуда эхо-сигнала от которого достигает уровня, наиболее близкого к стандартному;

е)    за значение предельной условной чувствительности принимают значение эффективного параметра подобранного отражателя.

4

ГОСТР 55809-2013

6.1.6 Измерение диапазона зоны контроля по дальности Н_тп и проводят следующим образом:

а)    устанавливают преобразователь на калибровочный (е) образец (цы) с номинальным значением эффективного параметра отражателя и сравнивают амплитуду эхо-сигнала со стандартным уровнем;

б)    определяют максимальную Н_т#х и минимальную Н_тт глубины залегания отражателей, амплитуда эхо-сигналов от которых не ниже стандартного уровня при условии, что уровень помех в зоне регистрации не превышает % стандартного уровня;

в)    положения ручек регулировок дефектоскопов при измерении значений Н_тах и W_mjn должны быть одинаковыми

6.1.7    Значение «мертвой зоны» Н_и измеряют в соответствии с 6.1.6. используя отражатели со значением эффективного параметра равным S_H. измеренным в соответствии с 6.1.5. и устанавливают, что

"т,п=Н_и    (6)

6.1.8    Запаса чувствительности в диапазоне зоны контроля (Д\/^ измеряют в соответствии с 6.1.3, используя отражатели со значением эффективного параметра и глубиной залегания, измеренным в соответствии с 6.1.6. и определяя уровень помех 8 диапазоне зоны контроля по отношению к сигналу от отражателя с глубиной залегания Н_тах.

6.1.9    Неравномерность выравнивания чувствительности в диапазоне зоны контроля ДЛ',, измеряют следующим образом:

а)    устанавливают преобразователь на калибровочные образцы с номинальным значением эффективного параметра отражателя и глубинами залегания, лежащими в пределах диапазона зоны контроля, и выравнивают чувствительность дефектоскопа, используя ВРЧ;

б)    устанавливают преобразователь на калибровочные образцы с номинальными значениями параметров отражателей и глубинами залегания, лежащими в пяти точках диапазона зоны контроля, и определяют значение Д\'_;/ по формуле

ДЛ/„ = Л/_твх-Л/_т)П    (7)

где A/_nuiv N_mn - показания измерительного аттенюатора дефектоскопа, соответствующие максимальной и минимальной амплитуде эхо-сигнала в диапазоне зоны контроля.

6.1.10    Условную разрешающую способность по фронту 6Х измеряют следующим образом:

а)    отключают ВРЧ и отсечку;

б)    устанавливают преобразователь накалибровочный образец с номинальным эффективным параметром и глубиной залегания отражателя и настраивают дефектоскоп на условную чувствительность S_H или H_s‘,

б) перемещают преобразователь линейно в заданном направлении относительно отражателя и снимают диаграмму обнаружения отражателя по фронту;

г)    условную разрешающую способность по фронту определяют как ширину диаграммы обнаружения отражателя по фронту на уровне 0.5 от ее максимума.

6.2 Условную разрешающую способность по глубине залегания измеряют по схеме, приведенной на рисунке 2.

5

Преобразователь подключают к электронному блоку дефектоскопа и подготавливают к работе согласно требованиям НД на дефектоскоп конкретного типа. Место контрольной точки (выхода видеоусилителя) электронного блока 1 должно быть установлено в НД на дефектоскоп конкретного типа (при наличии).

Измерение Условную разрешающую способность по глубине залегания сл ихиеряют следующим образом:

-    настраивают дефектоскоп на номинальную условную чувствительность S_H или H_s в соответствии с 6.1.1;

-    измеряют по осциллографу длительность эхо-сигнала на уровне 0.5. которую принимают за условную разрешающую способность б г.

Примечание - При необходимости разрешающую способность по гпубине 6Н в мм вычисляют по формуле

SH =61 —,    (8)

2

где С - скорость звука в калибровочном образце или материале контролируемого изделия.

6.3 Параметры импульса дефектоскопа измеряют по схеме, приведенной на рисунке 2.

Преобразователь подключают к электронному блоку дефектоскопа и подготавливают к работе согласно требованиям НД на дефектоскоп конкретного типа. Место контрольной точки для подключения осциллографа должно быть установлено в НД на дефектоскоп конкретного типа. Калибровочный образец при измерении параметров импульса дефектоскопа должен соответствовать калибровочному образцу, на котором фиксируют абсолютную чувствительность.

Измерения проводят следующим образом:

а)    устанавливают преобразователь на калибровочный образец и. сканируя им. получают максимальную амплитуду эхо-сигнала на индикаторе дефектоскопа и на экране осциллографа:

б)    измеряют временной интервал т. занимаемый полуволнами положительной и отрицательной полярности, амплитуды которых превышают 0.3 и_так. где Ц_п.,_ч — максимальная амплитуда эхо-сигнала;

в)    определяют частоту дефектоскопа f₀ в МГц по формуле

где л — число полуволн, амплитуда которых превышает 0,3 U_max;

г)    определяют амплитуду импульса дефектоскопа как А"' = U_mах;

д)    определяют длительность импульса дефектоскопа как интервал т₀, на котором мгновенные значения импульса дефектоскопа выходят за пределы ±0.3 U_max.

Если контрольная точка отсутствует, то подключают параллельно преобразователю на входе приемника дефектоскопа вход осциллографа через ограничитель (приложение Б).

6.4    При измерении уровня абсолютной чувствительности к₀ измеряют амплитуду А'” импульса дефектоскопа на калибровочном образце в соответствии с 6.3 и полагают А₀ = А'” .

Примечание - Допускается проводить измерение уровня абсолютной чувствительности кО на калибровочном образце при условии введения поправочных коэффициентов

6.5    К дефектоскопу подключают преобразователь и с помощью осциллографа или по экрану электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) дефектоскопа определяют отклонение реверберационно - шумовой характеристики (РШХ) от номинального A/V^, измеряя отклонения от номинальных значений зависимости от времени уровня помех в контрольной точке, указанной в НД на дефектоскопы конкретного типа.

По экрану ЭЛТ РШХ определяют следующим образом:

а)    включают дефектоскоп для работы с одним из преобразователей, органы управления компенсацией задержки сигналов в преобразователе устанавливают в положение, соответствующее нулевой задерхосе. устанавливают максимальную мощность генератора и максимальное усиление сигнала приемником дефектоскопа:

б)    устанавливают развертку дефектоскопа, при которой РШХ занимает максимальную часть видимой линии луча;

6

ГОСТР 55809-2013

в) переключая измерительный аттенюатор дефектоскопа через Л/ дБ. определяют длительность РШХ. соответствующую уровням в дБ. определяемым из выражения Л'_А- = N К. где К = 1.2. 3 ... (К - не менее 3) относительно 1/2 стандартного уровня, по формуле

7-_K=Vm,    (Ю)

где 7„ или 1„ — показания глубиномера, при котором метка шкалы глубиномера совпадает с вертикальной линией, проходящей через крайнюю правую точку РШХ. соответствующую 1/2 стандартного уровня;

т — коэффициент соотношения между показаниями глубиномера т* и 1_К\

Значение т может быть определено на калибровочном образце с известными скоростью звука в образце С₀ и глубиной залегания отражателя в образце !₀ по формуле

2 /₀

^m = ct

4>'р    ₍₁₁₎

где Г_р — показание глубиномера на этом образце;

или путем введения в тракт пробного сигнала с известным временем задержки г_р по формуле

'р

Последнюю операцию проводят по схеме, приведенной на рисунке 4

6.6 Функцию влияния параметров объектов (скорости ультразвука, кривизны и шероховатости поверхности) на отклонение условной чувствительности и погрешности глубиномера измеряют по схеме, приведенной на рисунке 1.

Преобразователь подключают к электронному блоку дефектоскопа и подготавливают его к работе согласно требованиям НД на дефектоскоп конкретного типа.

6.6.1    Функцию влияния на отклонение условной чувствительности AS и А// определяют следующим образом:

а)    определяют отклонение условной чувствительности в соответствии с 6.1;

б)    не изменяя положения ручек регулировки дефектоскопа, переносят преобразователь на калибровочный образец, воспроизводящий ;-// влияющий фактор, и настраивают дефектоскоп на условную чувствительность, используя только измерительный аттенюатор дефектоскопа;

в)    значения функции влияния на отклонения условной чувствительности AS, или АН, в дБ рассчитывают по формуле    _    -    /    -    \

AS_H или А//у. (^оЛбг-Л'ойо).    03)

где Л/_уст — показание измерительного аттенюатора при измерении AS_H или AH_s;

Л/_уст, — показание измеритепьного аттенюатора, полученное при измерении на калибровочном образце с влияющим фактором.

6.6.2    Функцию влияния на погрешность глубиномера ДL определяют следующим образом:

а)    определяют погрешность глубиномера в соответствии с 6.1.2;

б)    не изменяя положения ручек регулировки дефектоскопа, переносят преобразователь на калибровочный образец, воспроизводящий / -й влияющий фактор, и определяют погрешность глубиномера:

в)    значение функции влияния на погрешность глубиномера в мм рассчитывают по формуле

AL, (AL AL) -14

где AL — погрешность глубиномера;

AL, — погрешность глубиномера на стандартном образце с влияющим фактором.

6.7 Общие параметры дефектоскопов определяют на частотах и типах преобразователей, установ ленных в НД на дефектоскопы конкретного типа.

7

ГОСТР 55809-2013

7 Методы измерений параметров электронного блока дефектоскопа

7.1    Методы измерения параметров генератора импульсов возбуждения

7.1.1    Параметры генератора импульсов возбуждения измеряют по схеме, приведенной на рисунке 3. где в качестве эквивалентной нагрузки генератора допускается использование емкостной нагрузки.

7.1.2    Амплитуду импульса напряжения U_t или его размаха, длительность переднего фронта г_ф на уровнях от 0.1 до 0.9; длительность импульса возбуждения г_и на уровне 0.5 U_t\ частоту следования F, частоту заполнения импульса определяют по шкале экрана осциллографа при установлении максимальной и минимальной длительностей и максимальной амплитуды импульсов возбуждения генератора дефектоскопа. Для определения частоты следования F электронный блок дефектоскопа переключают в режим внутренней синхронизации.

7.2    Методы измерения параметров приемного тракта электронного блока дефектоскопа

7.2.1 Максимальную чувствительность приемника дефектоскопа; полосу пропускания приемника. параметры амплитудной характеристики приемника; погрешность измерения отклонения амплитуд сигналов на входе приемника; параметры характеристики ВРЧ определяют по схеме, приведенной на рисунке 4.

8

1