close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

9158.Диагностика оборудования холодильных установок

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Диагностика оборудования холодильных установок
Учебно-методическое пособие
Астрахань, 2014 г.
Сборник методических указаний предназначен для подготовки специалистов по
специальности 141200.62 - «Холодильная, криогенная техника и системы жизнеобеспечения»;
квалификация (степень) выпускника – бакалавр.
Составитель:
к.т.н., доцент кафедры “Холодильные машины” Путилин С.А.
Аннотация
Холодильные установки являются опасными производственными объектами (основание Федеральный Закон № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных
объектов»). В процессе эксплуатации холодильных систем технические устройства, входящие в
состав холодильных установок, а также здания, вентиляция, электрооборудование и автоматика
подвергаются периодической диагностике. Для ознакомления студентов с основами
диагностирования холодильного оборудования разработано настоящее пособие. Следует
отметить, что разделы, касающиеся описания диагностических приборов, их настройки и т.п.
составлены на основании паспортов (заводов-изготовителей) использованных приборов.
Большую помощь в разработке настоящего пособия оказали работы специалистов в отрасли
диагностики: Протасова В.Н., Султанов Б.З., Кривенков С.В. «Эксплуатация оборудования для
бурения скважин и нефтегазодобычи.-М.: Недра, 2006.-656 с. Неразрушающий контроль и
диагностика: Справочник/В.В.Клюев, Ф.Р.Соснин, А.В. Ковалев и др.; Под ред. В.В.Клюева.М.: Машиностроение, 2003.-656 с.
УДК [681.518.54+620.19]
ББК 30.82-5я2
СОДЕРЖАНИЕ
1. Анализ соответствия холодильной установки требованиям правил
2. Изучение принципа действия и порядка измерений ультразвуковым толщиномером
3. Анализ физических свойств материала по результатам измерения твердости с помощью ТЭМП-3
4. Анализ дефектов, выявленных с помощью ультразвукового дефектоскопа.
5. Анализ воспроизводимости результатов капиллярного неразрушающего контроля и
сходимости результатов капиллярного неразрушающего контроля
6. Анализ результатов расчета остаточного ресурса по результатам толщинометрии
7. Анализ влияния коррозионных повреждений на ресурс
Список использованной и рекомендуемой литературы.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Анализ соответствия холодильной установки требованиям правил.
Введение.
На основании Федерального закона от 21 июля 1997 г. N 116-ФЗ "О промышленной
безопасности опасных производственных объектов" (с изменениями от 7 августа 2000 г., 10
января 2003 г.) :
Выписка из Федерального закона 116-ФЗ:
Статья 2. “Опасными производственными объектами в соответствии с
настоящим Федеральным законом являются предприятия или их цехи,
участки, площадки, а также иные производственные объекты, указанные в
приложении 1 к настоящему Федеральному закону.”
Приложение 1 к 116-ФЗ
“К категории опасных производственных объектов относятся объекты,
на которых:
1) получаются, используются, перерабатываются, образуются,
хранятся, транспортируются, уничтожаются следующие опасные
вещества:
а) воспламеняющиеся вещества - газы, которые при нормальном давлении
и в смеси с воздухом становятся воспламеняющимися и температура кипения
которых при нормальном давлении составляет 20 о С;…
д) токсичные вещества - вещества, способные при воздействии на
живые организмы приводить к их гибели и имеющие следующие
характеристики:…
средняя смертельная концентрация в воздухе от 0,5 миллиграмма на
литр до 2 миллиграммов на литр включительно;…
2) используется оборудование, работающее под давлением более 0,07 МПа
или при температуре нагрева воды более 115 о С;…”
аммиачные, хладоновые, углекислотные, пропановые и др. холодильные установки относятся к
категории опасных производственных объектов.
Выписка из Федерального закона:
Статья 9. …“1. Организация, эксплуатирующая опасный производственный
объект,
обязана:…иметь на опасном производственном объекте
нормативные правовые акты и нормативные технические документы,
устанавливающие правила ведения работ на опасном производственном
объекте;
2. Работники опасного производственного объекта обязаны:…. соблюдать
требования нормативных правовых актов и нормативных технических
документов, устанавливающих правила ведения работ на опасном
производственном объекте…”
На основании “Перечень федеральных норм и правил промышленной безопасности опасных
производственных объектов, утвержденный приказом Госгортехнадзора РФ от 21 декабря 1999
г. N 266” проектирование, монтаж, ремонт и эксплуатация холодильных установок
осуществляется по: СНиП 2.11.02-87 - «Холодильники», ВНТП 03-86 - “Ведомственные нормы
технологического проектирования распределительных холоильников”, ПБ 09-592-03 – Правила
устройства и безопасной эксплуатации холодильных систем, ПБ 09-595-03 – Правила
устройства и безопасной эксплуатации аммиачных холодильных установок, ПОТ РМ015-2000
– Межотраслевые правила по охране труда при эксплуатации фреоновых холодильных
установок, ПБ 03-582-03 – Правила устройства и безопасной эксплуатации компрессоров,
работающих на вредных и взрывопожароопасных газах, ПБ 03-576-03 – Правила устройства и
безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением и других.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1. Цель и задачи работы.
1.1. Цель. Провести анализ соответствия холодильной установки требованиям промышленной
безопасности.
1.2. Задачи:
- ознакомиться с нормативно технической документацией по проектированию, монтажу,
ремонту и эксплуатации холодильных установок СНиП 2.11.02-87, ВНТП 03-86, ПБ 09-592-03,
ПБ 09-595-03, ПОТ РМ015-2000, ПБ 03-582-03, ПБ 03-576-03;
- выбрать установку, подвергаемую анализу. Анализируется установка, разрабатываемая в
курсовом проекте или установка кафедры холодильных машин;
- сопоставить технические решения, принятые для проектируемой (в КП) или действующей
(КХМ) установки, с положениями НТД;
- на основании анализа подготовить выводы о соответствии (или нет) рассматриваемой
установки требованиям промышленной безопасности.
2. Порядок работы.
2.1. Текст нормативно-технических документов в раздаточном материале.
2.2. Контрольные вопросы см. п. 3.
2.3. Сопоставить технические решения, принятые для холодильной установки (кафедры
холодильных машин или проектируемой в курсовом проекте)
3. Контрольные вопросы.
3.1. СНиП 2.11.02-87
- на какие объекты распространяется действие СНиП 2.11.02-87 ?
- можно ли размещать машинное отделение аммиачной холодильной установки на втором (или
выше) этаже ?
- можно ли аппаратное отделение аммиачной холодильной установки размещать над (или под)
компрессорным цехом ?
- допускается ли использование закрытой автомобильной платформы для аммиачного
холодильника ?
- можно ли выполнить вход в охлаждаемое помещение из неохлаждаемого ?
- предусматривается ли на холодильнике помещение для обогрева рабочих ?
- какая толщина железобетонных панелей предусматривается для строительства одноэтажных
холодильников ?
- какие способы защиты грунта от промерзания предусматриваются в холодильниках ?
- для холодильников с проветриваемым подпольем расстояние от грунта до низа несущей балки
должно быть ?
- какие виды сигнализации предусматриваются на холодильниках ?
- можно ли помещение машинного отделения аммиачной холодильной установки размещать в
“холодном контуре” ?
- что предусматривается в изоляционной конструкции холодильника для защиты
теплоизоляции от сгорания во время пожара ?
- каким образом рассчитывается толщина теплоизоляции ?
- как выбирается кратность воздухообмена в помещениях холодильника ?
3.2. ВНТП 03-86
- на какие объекты распространяется действие ВНТП 03-86 ?
- какие холодильники относятся к категории малых, средних, крупных ?
- каков грузооборот распределительного холодильника принимается при его проектировании ?
- какую длину и ширину камер принимают для распределительных холодильников ?
- какова сетка колонн рекомендуется для строительства одноэтажных холодильников ?
- какова рекомендуемая высота одноэтажного холодильника ?
- можно ли планировать выход из камер непосредственного охлаждения на платформу ?
- какая ширина автомобильной платформы рекомендуется для строительства
распределительного холодильника ?
- можно ли для портового (или распределительного) холодильника предусматривать балкон ?
- какова должна быть грузовместимость одной камеры ?
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- можно ли использовать децентрализованную систему охлаждения для распределительных
холодильников ?
- какие системы охлаждения рекомендуется предусматривать для распределительных
холодильников ?
- для каких холодильников предусматривается безнасосная система охлаждения ?
- какие приборы охлаждения рекомендуется использовать в камерах распределительных
холодильников ?
- какова расчетная скорость воздуха на выходе из воздухоохладителя ?
- для каких систем рекомендуется использовать аммиак и в каких случаях – хладон ?
- что такое – расчетная температура наружного воздуха ?
- какая температура в помещении принимается за расчетную величину ?
- какая разность температур принимается при подборе аппаратов холодильной установки ?
- как рассчитывается теплоприток через пол, лежащий на грунте ?
- каково количество груза, поступающего ежесуточно в камеру хранения ?
- как учитывается теплоприток через ограждение “на компрессор” и “на оборудование” ?
- для чего и в каких случаях используется компаундная схема ?
- куда рекомендуется отводить тепло конденсации холодильного агента ?
- какова рекомендуемая кратность циркуляции хладагента, принимаемая в расчет насоса ?
- зависит ли значение коэффициента теплопередачи охлаждающих приборов от направления
(верхнее или нижнее) подачи хладагента ?
- какова рекомендуемая скорость агента в трубопроводах ?
- указывается ли на технологической схеме трубопроводов толщина изоляции ?
- что учитывается при определении расстояния между опорами трубопровода ?
- какие технические характеристики учитываются при проектировании подвесных путей ?
- какие хозяйственные и вспомогательные помещения должны быть предусмотрены на
холодильнике ?
- какие двери предусматриваются на холодильниках ?
- на какие категории по надежности энергоснабжения делятся холодильники ?
- какова мощность светильников, устанавливаемых в камерах холодильника ?
- какие параметры работы машин, аппаратов и приборов охлаждения выводятся “на сигнализацию”, а
какие “на защиту“ ?
- какими устройствами рекомендуется регулировать уровень хладагента в циркуляционном ресивере ?
- с помощью каких приборов рекомендуется регулировать подачу хладагента в испаритель ?
- есть ли экологическая опасность (и какая) производственных стоков холодильника?
3.3. ПБ 09-592-03
- на какие объекты распространяется действие правил ?
- распространяется ли действие правил на заправленную, но находящуюся в нерабочем
состоянии холодильную установку ?
- знание каких действий персонала проверяется при допуске его к работе ?
- должен ли персонал, обслуживающий холодильную установку, принимать участие в
локализации аварийной ситуации на установке ?
- к какой группе и категории относится холодильная система, проектируемая Вами в курсовом
проекте ?
- допускается ли в аммиачной системе применение штуцерно-торцовых соединений ?
- допускается ли использование в холодильной системе рычажно-грузовых предохранительных
клапанов ?
- какие варианты размещения машинного отделения предусматриваются при проектировании
холодильных систем ?
- какое ограничение и почему наложено на температуру воды, подаваемой на охлаждающую
рубашку компрессора ?
- какова должна быть скорость охлаждения (нагрева) аппаратов холодильной установки ?
- в каких случаях при проведении освидетельствования аппарата допускается не снимать
теплоизоляцию ?
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3.4. ПБ 09-595-03
- каков порядок приведения действующих аммиачных холодильных установок в соответствие с
требованиями правил ?
- какую документацию обязана иметь организация, эксплуатирующая аммиачную холодильную
установку ?
- какой величины должен приниматься относительный энергетический потенциал
взрывоопасности блока при проектировании аммиачной холодильной установки ?
- к какой группе относятся сосуды аммиачной холодильной установки ?
- обязателен ли отделитель жидкости перед компрессором аммиачной холодильной установки ?
- допускается ли совмещать функции отделителя жидкости и циркуляционного ресивера в
одном аппарате ?
- какая величина определяет размер отделителя жидкости (горизонтального и вертикального) ?
- можно ли разместить оборудование аммиачной холодильной установки на улице ?
- можно ли прокладывать аммиачные трубопроводы вдоль стен зданий ?
- нужен ли обратный клапан на нагнетательной стороне аммиачного компрессора ?
- размещается ли аммиачная арматура в камерах ?
- можно ли разместить аммиачное машинное отделение в подвальном (и цокольном)
помещении ?
- необходима ли система очистки воздуха, удаляемого вентиляцией из машинного отделения
аммиачной холодильной установки ?
- предусматривается ли система контроля загазованности воздуха в аммиачном машинном
отделении ?
- допускается ли установка одного предохранительного клапана на сосуде аммиачной
холодильной установки ?
- требуется ли защита аммиачного компрессора от понижения давления всасывания ?
- можно ли использовать в системе противоаварийной защиты многоточечные обегающие
приборы ?
- можно ли измерять температуру в какой либо точке аммиачной системы с помощью ртутного
термометра ?
- какое расчетное давление принимается для определения прочности оборудования аммиачной
холодильной системы ?
- можно ли при монтаже холодильной установки внести изменения в проект ?
- допускается ли использовать аммиак в качестве “нагружающей среды” при проведении
пневматических испытаний ?
- в каких случаях аппарат выводят из эксплуатации ?
- что является основанием для проведения ремонта ?
- какие сведения о холодильной установки отражаются в паспорте ?
3.5. ПОТ РМ015-2000
- достаточно ли правил для проектирования, монтажа, ремонта и эксплуатации хладоновой
холодильной установки ?
- кто имеет право проектировать, монтировать, ремонтировать и эксплуатировать хладоновую
холодильную установку ?
- какое время хранятся эксплуатационные документы (журналы, графики, планы и пр.) ?
- как назначается лицо, ответственное за исправное состояние, правильное и безопасное
действие оборудования ?
- предусматривается ли предохранительный клапан на воздухоохладителе ?
- кто имеет право проводить сварку трубопроводов хладоновой установки ?
- можно ли произвести сварку на сосуде хладоновой холодильной установки ?
- можно ли отключать КИП при проведении испытаний ?
- кто допускается к обслуживанию хладоновой холодильной установки ?
- разрешается ли посуточный график дежурных смен обслуживающего персонала холодильных
установок ?
- что такое “Давление рабочее” ?
- - какие сведения о холодильной установки отражаются в паспорте ?
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3.6. ПБ 03-582-03
- можно ли использовать компрессор, предназначенный для работы на одном газе, использовать
для работы на другом ?
- допускается ли совмещение в одном помещении компрессорного оборудования и
оборудования, не относящегося к холодильной установке ?
- в какую сторону (и почему) должны открываться двери и окна компрессорного цеха ?
- какая предусматривается система смазки компрессоров, работающих на вредных газах ?
- как продлевается срок эксплуатации оборудования, отработавшего свой ресурс ?
- какие сведения заносятся в эксплуатационный журнал ?
- в каких случаях компрессор должен немедленно остановлен ?
3.7. ПБ 03-576-03.
- на какие объекты распространяется действие правил ?
- кто вправе выполнить проект установки сосуда ?
- какие сосуды допускается изготавливать без люков ?
- какие днища используются для изготовления сосудов, работающих под давлением ?
- применяются (и в каком случае) ли нахлесточные сварные швы ?
- из какого материала должны быть изготовлены болты и шпильки ?
- какие сварные соединения сосудов маркируются (клеймятся) ?
- какие дефекты недопустимы в сварных швах сосудов ?
- у каких сосудов измеряют температуру стенки ?
- какие сосуды регистрируются в органах Ростехнадзора ?
- в каких случаях проводится внеочередное техническое освидетельствование ?
- в каких случаях сосуд немедленно выводится из эксплуатации ?
- как допускаются к эксплуатации сосуды, изготовленные за границей ?
- все ли баллоны снабжаются паспортом установленной формы ?
- что такое “баллон” ?
- используется ли Ст3сп для низкотемпературных сосудов ?
4. Рекомендуемая литература
4.1. СНиП 2.11.02-87 - «Холодильники».
4.2.
ВНТП 03-86 - “Ведомственные нормы технологического проектирования
распределительных холоильников”.
4.3. ПБ 09-592-03 – Правила устройства и безопасной эксплуатации холодильных систем.
4.4. ПБ 09-595-03 – Правила устройства и безопасной эксплуатации аммиачных холодильных
установок.
4.5. ПОТРМ015-2000 – Межотраслевые правила по охране труда при эксплуатации фреоновых
холодильных установок.
4.6. ПБ 03-582-03 – Правила устройства и безопасной эксплуатации компрессоров, работающих
на вредных и взрывопожароопасных газах.
4.7. ПБ 03-576-03 – Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под
давлением и других.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Изучение принципа действия и порядка измерений ультразвуковым толщиномером.
Цель работы. Изучить принцип действия и порядок работы при измерении толщины с
помощью ультразвукового толщиномера УТ9215
1. Назначение* ультразвукового толщиномера УТ9215
Прибор УТ9215 предназначен для определения остаточной толщины стенок труб, баков
цистерн и т.д. с целью выявления мест коррозии и механической эрозии металла. В приборе
реализован
неразрушающий
ультразвуковой
метод
измерений
при
доступе
к
контролируемым поверхностям с одной стороны. Прибор имеет высокую чувствительность,
что позволяет проводить измерение остаточной толщины стенки при высокой степени коррозии
донной поверхности. Также высокая чувствительность обеспечивает возможность измерений
через слой краски на поверхности изделия.
Измерительная схема прибора осуществляет компенсацию основной погрешности УЗ
толщиномера, которая имеется у раздельно-совмещенного преобразователя и образуется из-за Vобразного хода ультразвуковых волн в изделии.
Ультразвуковой толщиномер УТ9215 представляет собой малогабаритный цифровой
прибор с автономным питанием.
Прибор УТ9215 содержит микропроцессор и энергонезависимую память данных. Прибор
может запоминать до 999 измерений вместе с кодом точки замера. Прибор снабжен каналом
вывода данных (СОМ портом), через который результаты измерений передаются в
персональный компьютер.
Дальнейшая обработка данных контроля - формирование текстовых документов производится на компьютере с помощью программ, поставляемых в комплекте с прибором.
2.
Технические характеристики
2.1. Диапазон измеряемых толщин - 0,6 – 300 мм.
2.2. Дискретность измерительной шкалы в диапазонах:
2.2.1. толщина 0,6 - 19,99 мм - 0,01 мм.
2.2.2. толщина 20,0- 199,9 мм -0,1мм.
2.2.3. толщина 200 – 300 мм - 1мм.
2.3. Максимальная погрешность измерений в диапазонах толщин:.
2.3.1. толщина 0,6 - 19,99 мм ± 0,07 мм.
2.3.2. толщина 20,0 - 199,9 мм
± 0,3 мм.
2.3.3. толщина 200 - 300мм
± 2 мм.
2.4. Настройка прибора на скорость звука в материалах производится в диапазоне 1300 - 8000 м/с.
2.5. Индикация измерений - цифровая (3,5 десятичных разряда),
2.6. Индикация акустического контакта осуществляется на цифровом табло (акуст. контакт).
2.7. Предусмотрена автоматическая фиксация данных на цифровом табло прибора.
2.8. Имеется подсветка цифрового индикатора для проведения измерений при низкой
освещенности.
*Примечание: п.п. 1 – 12, а также приложения 1 – 6 приняты по тексту паспорта прибора.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2.9. Ультразвуковой
приемо-передатчик
прибора
имеет
временную
регулировку
чувствительности (ВРЧ). Диапазон ВРЧ - 40 дБ.
2.10. Прибор имеет встроенную .энергонезависимую память на 999 измерений, включая код
точки для каждого измерения. Время хранения данных более 20 лет. Количество циклов
записи-стирания не менее 10000000.
2.11. Прибор снабжен портом вывода данных (СОМ портом), с помощью которого
результаты измерений передаются на персональный компьютер.
2.12. Питание автономное от 2 элементов 316 (3В), зарубежный аналог - тип R6.
2.13. Время непрерывной работы с комплектом батарей - не менее 25 часов.
2.14. Время непрерывной работы с включенной подсветкой индикатора - не менее 2 часов.
2.15. Габаритные размеры 75 х 143 х 35 ммЗ ,
2.16. Вес с комплектом батарей 0,3 кг.
2.17. Рабочий диапазон температур от минус 10 ° до + 40 °С.
4. Принцип действия ультразвукового толщиномера
В приборе УТ9215 используется метод ультразвуковой эхолокации. Принцип действия
прибора демонстрирует рисунок 1. В качестве излучателя и приемника акустических сигналов
используется раздельно-совмещенный пьезоэлектрический ультразвуковой преобразователь 2.
Преобразователь 2 (ПЭП) устанавливается на поверхность изделия 3. Для обеспечения
акустического
контакта
Ультразвуковой
поверхность
толщиномер
1
под
ним
смазывается
формирует зондирующий
контактной
жидкостью.
импульс (мощный короткий
электрический сигнал), который поступает на излучающую пъезопластину ПЭП. Излучающая
пъезопластина возбуждает акустический зондирующий импульс в изделии 3. Этот импульс
распространяется
вглубь
изделия,
отражается
от
его
противоположной
стенки
и
возвращается обратно к преобразователю. Приемная пъезопластина ПЭП преобразует
отраженный акустический импульс в электрические колебания (донный эхосигнал). Донный
эхосигнал поступает в ультразвуковой толщиномер, где усиливается приемником, до амплитуды
достаточной для обнаружения сигнала.
Рис. 1. Принцип действия ультразвукового толщиномера
Ультразвуковой толщиномер УТ9215 производит измерение задержки донного эхосигнала
методом перехода через ноль известного в зарубежной литературе под названием "zero
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
crossing". Работу по данному методу демонстрирует рисунок 2. Прибор снабжен пороговым
дискриминатором в задачу которого входит обнаружение эхосигнала. Если эхосигнал
превышает порог, то прибор начинает ждать перехода сигнала через ноль. В этот момент
времени измеряется задержка эхосигнал. К достоинствам такого способа измерения следует
отнести то, что момент перехода сигнала через ноль не зависит от амплитуды сигнала,
следовательно обеспечивается высокая стабильность показаний прибора.
Рис. 2. Измерение задержки эхосигнала методом перехода
через ноль
Прибор измеряет время задержки первого донного эхосигнала относительно момента
излучения зондирующего импульса, обозначим это время Т. В измеренное время Т входит
некоторое
время
пробега
волн
в
самом
преобразователе
Тпэп,
поэтому время,
пропорциональное толщине , изделия определяется разностью (Т - Тпэп), Путь пробега волн в
изделии равен произведению скорости продольных волн на время:
С1*(Т - Тпэп).
Учитывая, что волны пробегают толщину изделия два раза, получим:
Н = С1*(Т - Тпэп)/2.
Ультразвуковой
толщиномер УТ9215 производит расчет толщины изделия по выше
приведенной формуле.
Следует отметить, что данная формула является приближенной поскольку на самом деле
ультразвуковые волны имеют V - образный путь в изделии и длина такого пути всегда больше,
чем удвоенная толщина изделия. Ошибка измерения толщины, связанная с приближенным
расчетом, называется основной погрешностью ультразвукового толщиномера. Погрешность
зависит от размера пъезоэлементов, длины волны и от формы ультразвукового пучка
ПЭП.
Основная погрешность наиболее сильно проявляется при измерении малых толщин. Для
типичных раздельно-совмещенных преобразователей на частоту 2,5 - 5,0 МГц основная
погрешность начинает проявляться при толщине 20 мм и менее по стали. Погрешность
постепенно увеличивается с уменьшением толщины изделия.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Основной погрешность представляет собой систематическую ошибку, которую можно
исключить. Ультразвуковой толщиномер УТ9215 корректирует расчет толщины, исключает
основную погрешность и выводит результат на индикатор. Коррекция основной погрешности
производится индивидуально для каждого типа ПЭП.
Так как прибор измеряет время пробега волн и вычисляет толщину изделия по известной
теоретической зависимости, то реализуется косвенный метод измерений. В частности, с этим
связан целый ряд дополнительных погрешностей ультразвукового толщиномера. Подробнее см.
далее.
5. Устройство и работа прибора
Толщиномер УТ9215 представляет собой малогабаритный прибор, работающий под
управлением микропроцессора. Блок-схема УТ9215 показана на Рис.3.
Рис.3. Блок-схема ультразвукового толщиномера
УТ9215.
Центральным элементом прибора является микропроцессор 1, на который возложены
практически
все
функции
вычислений.
Режим
управления
работы
клавиатуры 7. Состояние
другими
микропроцессора
устройствами,
1
задается
а
также
проведение
оператором с кнопочной
микропроцессора, результаты вычислений, заставки и т.д.
выводятся на жидкокристаллический индикатор 6 (ЖКИ).
Измерительная схема прибора состоит из генератора зондирующих импульсов 3 (ГЗИ),
приемника 4 и блока измерения задержки 2. Микропроцессор 1 подает команду блоку
измерения задержки 2 на начало измерений. Блок измерения задержки 2 запускает ГЗИ 3,
который в свою очередь формирует зондирующий импульс. Зондирующий импульс подается на
разъем "Датчик" 5 и далее поступает на излучающую пъезопластину преобразователя. Донный
эхосигнал от приемного пъезоэлемента ПЭП поступает на вход приемника 4, усиливается и
подается на обработку обратно в блок измерения задержки 2. Блок измерения задержки
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
производит
преобразование
задержки
донного
эхосигнала
в
цифровой
код.
Микропроцессор 1 считывает данный код, вычисляет толщину изделия и выводит результат на
индикатор 6.
Во время проведения измерений микропроцессор 1 управляет чувствительностью
приемника 4, обеспечивая временную регулировку чувствительности (ВРЧ). В зависимости от
толщины
изделия меняется
чувствительность ПЭП,
Микропроцессор
1
выравнивает
чувствительность всего электроакустического тракта прибора.
Характеристика ВРЧ и параметры настройки зависят от типа преобразователя, поэтому
микропроцессор определяет тип ПЭП по импедансу преобразователя и устанавливает ВРЧ и
настройку оптимальную для данного ПЭП. Имеется связь от разъема "Датчик" 5 к
микропроцессору "Контроль типа ПЭП".
Прибор УТ9215 содержит встроенную энергонезависимую память 8, которая обладает
способностью сохранять данные при отключенном питании. В памяти 8 содержится личный
номер прибора, текущий код точки, данные настройки преобразователей и результаты
измерений. Микропроцессор может записывать данные в память 8, считывать и стирать их,
Для передачи данных в персональный компьютер прибор УТ9215 снабжен устройством
сопряжения 9 и разъемом "Вывод" 10. Устройство сопряжения 9 обеспечивает работу со
стандартным интерфейсом RS-232C. Персональный компьютер подключается к прибору
УТ9215 с помощью типового кабеля "Нуль-модем".
Питание прибора осуществляется от двух элементов типа 316 (блок батарей 12). Батареи
подключены к источнику питания 11, который вырабатывает стабилизированные напряжения
+5 В и + 100 В. Напряжение + 100 В используется для питания генератора зондирующих
импульсов 3, а напряжение 5 B - для всей остальной схемы.
Микропроцессор
1
имеет
встроенный
аналого-цифровой
преобразователь
(АЦП).
Напряжение батарей поступает в АЦП микропроцессора 1, где измеряется с частотой 20 раз
в секунду. Микропроцессор постоянно контролирует напряжение блока батарей 12. При
падении, напряжения батарей ниже 1,96 В микропроцессор выключает прибор.
6. Органы управле ния и индикации.
Внешний вид ультразвукового толщиномера УТ9215 показан на Рис.4 и фото в
приложении. Все управление прибором производится с кнопочной клавиатуры.
Кнопка "ВКЛ/ВЫКЛ" предназначена для включения и выключения прибора. Если
прибор был выключен, и нажата кнопка "ВКЛ/ВЫКЛ", прибор включается. При повторном
нажатии кнопки прибор выключается.
Толщиномер УТ9215 имеет несколько режимов работы, которые устанавливаются
кнопками.
"Работа (Н)" - измерение толщины изделия,
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
"Память"- запоминание толщины вместе с предварительно установленным кодом
точки. Кнопка действует только в режиме измерений "Работа (Н)".
"Код точки" - установка кода точки.
"Настройка (C,h,L)"- настройка шкалы прибора с конкретным ПЭП,
"Вывод данных" - просмотр
и
передача данных
в
персональный компьютер.
В режимах "Код точки", "Настройка (C,h,L)", "Вывод данных" для различных установок
используются кнопки "Вверх (больше)", "Вниз (меньше)".
Кнопка "ФОН" предназначена для включения и выключения подсветки индикатора. Кнопка
работает во всех режимах.
Сообщения о
режимах работы прибора выводятся на
жидкокристаллический
индикатор. В частности, в режиме "Работа «H» отображается толщина изделия в миллиметрах.
Децимальная точка на индикаторе разделяет целую и дробную часть числа. В старшем разряде
индикатора задействовано два сегмента для вывода старшего разряда толщины - 1 или ничего
не отображается. Там же использовано два сегмента для отображения состояния измерительной
системы прибора (см. Рис.4.),
Сегмент "Акустический контакт" загорается при обнаружении донного эхосигнала.
Рис.4. Органы управления и индикации
ультразвукового толщиномера УТ9215
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
После обработки эхосигнала прибор выводит толщину изделия в другие разряды
индикатора. При пропадании акустического контакта, например, когда ПЭП отнимают от
поверхности изделия, сегмент "Акустический контакт" гаснет и загорается сегмент "Фиксация
данных". Последний замер толщины сохраняется на индикаторе в течении 1 мин. По прошествии
этого времени измерение сбрасывается в ноль, и гасится сегмент "Фиксация данных".
На верхней панели п рибора установлен разъем "Датчик" предназначенный для
подключения ультразвукового преобразователя и разъем "Вывод" для подключения кабеля
связи с персональным компьютером.
На нижней панели прибора установлен отсек батарей. Комплект батарей легко заменить,
выдвинув крышку на нижней панели прибора.
8. Инструкция по эксплуатации
8.1. Включение прибора.
Включите прибор, кратковременно нажав на кнопку "Вкл/Выкл". После отпускания кнопки
прибор начинает выводить на индикатор заставки следующего содержания. Вначале
выводится личный номер прибора "п.ХХХ", затем отображается количество измерений,
хранящихся в памяти прибора, "ХХХ.Е". Далее выводится информация о подключении
ультразвукового преобразователя. Возможны следующие варианты сообщений.
После вывода общих заставок прибор переходит в режим измерения толщины изделий "РАБОТА (Н)". Перед установкой режима выводится заставка "Н" и загружаются данные
настройки для подключенного преобразователя. Прибор готов к проведению измерений.
8.2. Проведение измерений.
Место измерения на изделии должно быть зачищено до металлического блеска,
шероховатость зачищенной поверхности не должна превышать Rz40. Смажьте контактной
жидкостью место замера и установите на него ультразвуковой преобразователь.
Переведите прибор в режим измерений нажав на кнопку "РАБОТА (Н)". Прибор отобразит
заставку "Н" и выведет на индикатор «000». При обнаружении донного эхосигнала на
индикаторе загорается, сегмент акустического контакта, а после обработки эхосигнала на
индикатор выводится толщина изделия в миллиметрах, например ".16.45". Если убрать
преобразователь с изделия, пропадет донный эхосигнал, и прибор зафиксирует последнее
измерение на индикаторе. При этом сегмент акустического контакта гаснет и загорается
сегмент фиксации данных, например "16.45". Прибор УТ9215 сохраняет результат измерения
на индикаторе в течении 1мин. По прошествии этого времени измерение сбрасывается. На
индикатор выводится "000".
Если в процессе работы произошел переход между диапазонами дискретности шкалы
(см. П.2.2.), то меняется формат представления данных. При измерении толщины вблизи 20 мм
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
прибор может показать результат ".19.99", а при небольшом увеличении толщины сразу
отображается ". 20.0".
Прибор производит измерение толщины 2,5 раза в секунду. Если в течение цикла
измерения произошла потеря акустического контакта, на индикаторе остается предыдущее
измерение и загорается сегмент фиксации данных. Для получения адекватных измерений
необходимо следить за акустическим контактом, добиваться ровного (без моргания) горения
сегмента акустического контакта.
При
смене
ультразвукового
преобразователя
в
режиме
"РАБОТА
(Н)"
прибор
автоматически определяет тип преобразователя, выводит сообщение о подключении нового
преобразователя (см. П.7) и, самое главное, загружает настройку данного ПЭП, Если Вы
заранее провели настройку прибора с различными преобразователями, то в процессе
измерений при переходе с одного диапазона толщин на другой достаточно просто заменить
преобразователь. Настройки будут устанавливаться автоматически.
С другой стороны постоянный контроль типа преобразователя обеспечивает также и
контроль за электрическим контактом прибора с ПЭП. В случае обрыва провода,
соединяющего преобразователь с прибором, будет выдано сообщение "P.oFF".
8.3. Настройка прибора
Для проведения настройки необходимы две меры толщины, изготовленные из того же
материала, что и контролируемое изделие, и охватывающие по толщинам будущий диапазон
контроля.
При нажатии кнопки "Настройка (C,h,L)" прибор выводит заставку "C:h.L", затем
выдается сообщение о
подключенном преобразователе и далее начинается процесс
настройки.
Настройка прибора начинается с установки скорости звука. Выводится заставка "С", затем
отображается собственно скорость звука в метрах в секунду, например "5920". Скорость звука
увеличивается и уменьшается с помощью кнопок "ВВЕРХ (больше)", "ВНИЗ (меньше)".
Если нажать и удерживать кнопку "ВВЕРХ" или "ВНИЗ", то кнопка переходит в режим
автоповтора, т.е. скорость звука автоматически увеличивается или уменьшается на 1м/с с
частотой 4 раза в секунду. Более того, после 10 обычных автоповторов, если продолжать
удерживать кнопку, изменение скорости производится на 10 м/с. При отпускании кнопки ее
режим возвращается в первоначальное состояние.
После установки нужной скорости звука нажмите еще раз кнопку "Настройка (C,h,L)".
Прибор перейдет в режим установки толщины на малой мере. На индикаторе появится
заставка "h " и затем "'000".
Смажьте контактной жидкостью рабочую поверхность малой меры толщины и установите
на нее преобразователь. Прибор будет непрерывно измерять толщину и выводить ее на
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
индикатор. Кнопками "ВВЕРХ (больше)", "ВНИЗ (меньше)" установите показания прибора
равными толщине малой меры. Допускается корректировка измерений в режиме фиксации
данных.
Нажмите еще раз кнопку "Настройка (C,h,L)". Прибор перейдет в режим установки толщины
на большой мере. На индикаторе появится заставка "L" и затем "'000".
Аналогично смажьте контактной жидкостью рабочую поверхность большой меры и
установите на нее преобразователь. Прибор будет производить замеры толщины. Кнопками
"ВВЕРХ (больше)", "ВНИЗ (меньше)" установите показания прибора равными толщине
большой меры. Допускается корректировка показаний прибора в режиме фиксации данных.
8.4. Запоминание данных.
Результат измерения толщины, отображаемый на индикаторе в режиме "РАБОТА (Н)",
заносится в энергонезависимую память прибора при нажатии кнопки "ПАМЯТЬ".
Измерения запоминаются ..вместе с предварительно установленным кодом точки. Например
был установлен код точки "А1:01". В режиме измерений было получено значение толщины ".
9.12" и Вы нажали кнопку "ПАМЯТЬ". На индикатор выводится код точки "А1:01" в течении
1с, затем прибор возвращается снова в режим измерений. В памяти прибора добавляется
измерение 9.12 мм с кодом А1:01. Количество записей в энергонезависимой памяти
увеличивается на 1.
8.5. Установка кода точки.
Результаты замеров толщины в различных точках оборудования должны сопровождаться
информацией о месте замера. Эта информация указывается в коде точки. Перед тем как
проводить замеры рекомендуется каким-либо образом разметить объект контроля и присвоить
местам замеров некоторые коды.
Текущий код точки хранится в энергонезависимой памяти прибора. При выключении прибора
код точки не теряется.
8.6. Просмотр энергонезависимой памяти прибора.
Результаты измерений толщины хранятся в энергонезависимой памяти прибора в той
последовательности как они были записаны пользователем. Запись в памяти имеет структуру
"Код точки - Измерение". Все записи пронумерованы. Первая запись имеет номер 1, вторая - 2: и
т.д. до 999.
8.7. Стирание энергонезависимой памяти.
После передачи результатов измерений в персональный компьютер необходимо очистить
память прибора, т.е. подготовить ее к записи новых данных. Естественно, стертые замеры
пропадают.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Стирание памяти вызывается одновременным нажатием кнопок "КОД точки" и
"ПАМЯТЬ", причем кнопки нужно удерживать в нажатом состоянии З с. Прибор выводит
сообщение о стирании памяти - "ErAS".
8.8. Включение и выключение подсветки индикатора.
Иногда
возникает
потребность
проводить
замеры
толщины
в
условиях
низкой
освещенности. Типичные примеры - измерения внутри бака, котла или работа в вечернее и
ночное время. Здесь просто необходима подсветка цифрового индикатора.
Подсветка включается и выключается при нажатии кнопки "ФОН". Нужно помнить, что
подсветка индикатора требует довольно много энергии. Время непрерывной работы прибора
сильно уменьшается.
8.9. Выключение прибора.
Выключение прибора производится нажатием на кнопку "Вкл/Выкл". Если прибор был
включен, он выключается. И наоборот, если прибор был выключен - он включается.
Прибор УТ9215 имеет функиию автовыключения. Если в течении 10 мин. с прибором не
производилось никаких действий, то прибор выводит на индикатор сообщение "OFF ",
выдает короткий звуковой сигнал и выключается.
8.10. Сообщение о разряде батарей.
В процессе работы прибор УТ9215 постоянно контролирует напряжение батарей. Если
напряжение батарей упало ниже 1,99 В, прибор прерывает текущую работу, выводит
сообщение "End ", выдает короткий звуковой сигнал и выключается. Для продолжения
работы необходимо заменить комплект батарей.
10. Поверка прибора УТ9215.
10.2. Средства поверки.
При проведении поверки должны быть использованы стандартные комплекты мер
толщины
КМТ-176
Ml
или
КУСОТ-180.
Допускается
проведение
поверки
на
специализированном комплекте мер толщины, разработанном для поверки ультразвукового
толщиномера УТ9215.
Меры специализированного комплекта изготавливаются из мелкодисперсной стали
марки Ст20. Рабочие поверхности мер шлифуются.
Допускается хромирование или никелирование поверхностей мер с толщиной покрытия
не более 10 мкм. Определение толщины меры производится после нанесения покрытия.
Для проверки чувствительности прибора используется образец с боковыми
цилиндрическими отверстиями (Рис.5)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 5. Эскиз образца для проверки чувствительности прибора.
Толщина образца 15 мм. Расстояние между осями отверстий 30 мм.
Марка стали Ст20.
Образец Рис.5 поверяется по геометрическим размерам. Определяется погрешность глубины
залегания цилиндрической поверхности (размер 12мм) и погрешность изготовления диаметра
отверстий.
Максимальная
допустимая
погрешность
указанных
размеров
±0,1
мм.
Дополнительно проверяется сплошность металла образца.
10.6. определение основной абсолютной погрешности шкалы прибора.
Основная абсолютная погрешность шкалы толщин прибора поверяется в диапазоне
настройки. Для каждого типа преобразователя диапазон толщин и максимальная допустимая
погрешность в нем указаны в таблице:
Преобразователь
П112-2,5-14
П112-5,0-8
П112-10,0-4
Список
мер
поверяемого Максимально
допустимая
основная
диапазона толщин
абсолютная погрешность шкалы прибора
УТ9215
N 4 (10,0 мм) – N 11 (160,0 мм)  0,3 мм
N 2 (3,0 мм) – N 5 (20,0 мм)
 0,07 мм
N 1 (2,0 мм) – N 4 (10,0 мм)
 0,07 мм
11. Дополнительные погрешности ультразвукового толщиномера.
Погрешность измерений ультразвукового толщиномера в каждом конкретном случае
определяется
множеством
факторов.
Общая
погрешность
складывается из основной
погрешности и ряда дополнительных. Основная погрешность в приборе УТ9215 сводится к
минимуму и учитывается автоматически, поэтому ошибки измерений прибором в основном
определяются дополнительными погрешностями, обусловленными влиянием различных
факторов при измерениях.
11.1. Погрешность от слоя контактной жидкости (от слоя краски)
Некоторый слой контактной жидкости толщиной ALж, расположенный между ПЭП и
изделием, создает дополнительную задержку ультразвуковых волн -
 Тж. Задержка
определяется двойным пробегом волн через слой жидкости, один раз при излучении
зондирующего импульса, другой - при приеме донного эхосигнала. Задержка  Тж повышает
показания прибора на величину:
 Нж=  Lж*С1/Сж,
где:
С1 - скорость звука в изделии (параметр настройки прибора),
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Сж - скорость звука в жидкости.
Оценим величину погрешности. Пусть между ПЭП и изделием имеется слой воды толщиной
0,1мм. Скорость звука в воде 1500 м/с. Пусть прибор настроен для контроля стали со
скоростью звука 6000 м/с. Очевидно погрешность будет равна
 Нж=0,1 *6000/1500 = 0,4 мм.
Довольно большая погрешность от слоя контактной жидкости получается из-за того, что
скорость звука в жидкости в несколько раз меньше, чем в металле. Следовательно, для
получения высокой точности измерений нужно уменьшать толщину слоя контактной жидкости.
В реальных условиях полному выдавливанию жидкости из под ПЭП препятствует
капиллярный эффект. Даже при тщательной шлифовке образцов и рабочего торца ПЭП
оставшийся слой контактной жидкости создает погрешность около 0,02 - 0,04мм.
Задержка волн в слое контактной жидкости присутствует при настройке прибора. В
дальнейшем при проведении измерений нестабильность толщины слоя приводит к случайным
погрешностям. Экспериментально установлено, что на шлифованных поверхностях при
контроле металла не удается получить случайную погрешность от прижима ПЭП ниже чем
±0,02 мм.
Дополнительная погрешность от слоя между ПЭП и изделием типична при измерениях
через слой краски. Нужно отметить, что скорость звука в лаках и красках больше, чем в
жидкостях, ориентировочно 2200 - 3500 м/с. Поэтому тонкий слой покрытия меньше
сказывается на измерениях, чем в случае с жидкостями.
Следует быть осторожным при контроле через слой краски на поверхности изделий.
Во-первых, наличие нескольких слоев краски, нанесенных один на другой, увеличивают
время прохождения ультразвука и прибор показывает больше толщину изделия, чем на самом
деле. Слой краски толщиной 0,3 мм создает погрешность показаний прибора около 1 мм. Вовторых, иногда под слоем краски находятся пятна ржавчины, которые полностью отражают
ультразвук. В последнем случае прибор показывает минимальную толщину (0,2- 1,5мм).
11.2. Погрешность от шероховатости наружной стенки изделия
Качество зачистки места измерения также создает определенную погрешность. При
прохождении ультразвуковых волн через шероховатую поверхность залитую контактной
жидкостью часть волн непосредственно проходит в металл, а часть пробегает прослойку
контактной жидкости. Волны задерживаются на некоторое суммарное время  Тш. Прибор
измеряет толщину с дополнительной погрешностью  Нш.
Величина погрешности зависит не только от высоты пиков шероховатостей, но и от
формы шероховатости, от того - регулярная или стохастическая шероховатость. Регулярная
шероховатая
поверхность
получается
после
фрезерной
или
токарной
обработки,
стохастическая поверхность - после зачистки шкуркой или шлифовальным камнем.
а
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В настоящее время не найдено аналитических зависимостей (формул) для расчета
погрешности
толщиномера
на
шероховатых
поверхностях.
погрешность от шероховатой поверхности
Можно
полагать,
что
 Нш приблизительно равна половине
погрешности от слоя контактной жидкости  Нж.
 Нш =  Нж/2 .
Оценим погрешность  Нш для случая контроля стали (С1=6ООО м/с, Сж=1500 м/с) при
шероховатости Rz40 (высота пиков шероховатостей составляет 0,04мм). Получим:
 Нш *  Нж/2 = 0,04*6000/1500/2 = 0,08 мм .
Таким образом требование к степени зачистки поверхности не более Rz40 гарантирует
величину дополнительной погрешности от шероховатости не превышающую 0,1 мм.
11.3. Погрешность от непараллельности стенок изделия
Пусть внешняя и внутренняя поверхности изделия расположены под небольшим углом

(Рис.6).
Рис. 6. Измерение толщины при непараллельных стенках
Вначале нужноизделия
определиться, что подразумевается под толщиной изделия в этом случае.
Рационально понимать под толщиной Н размер изделия в месте проведения измерений, т.е.
под преобразователем.
Основной пучок ультразвуковых волн ПЭП падает на донную поверхность в области
точки «а» Рис.6. Поскольку поверхность не параллельна, основной пучок волн отражается
вбок и не попадает обратно на преобразователь. Эхосигнал от непараллельной донной
поверхности формируется лучами, падающими на нее перпендикулярно, область точки b.
Эхосигнал формируется боковыми лучами ПЭП, Путь ультразвуковых волн отмечен на Рис.6,
как L, следовательно, прибор и измерит величину L. Так как L < Н, погрешность измерений
будет отрицательной, прибор будет показывать меньшую величину, чем Н.
Погрешность от непараллельности стенок равна разности  Н = Н – L. После
небольших математических преобразований получим:
 Н  = L(1 - соs  )/соs  ,
где: L – показания прибора при замере толщины.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Если известен угол наклона донной поверхности
,
то погрешность можно учесть
пользуясь формулами:
Н = L +  Н
или
Н = L/cos  .
Формирование донного эхосигнала при непараллельных стенках, как было отмечено,
происходит боковыми лучами ультразвукового пучка преобразователя. Типичные раздельносовмещенные ПЭП имеют ширину диаграммы направленности около 5 - 7°, при больших
углах наблюдается резкое уменьшение интенсивности ультразвуковых волн. Поэтому
измерение толщины изделий с непараллельными стенками возможно при углах наклон а

в
пределах 5-10°.
11.4. Измерение толщины стенки трубы малого диаметра.
Погрешность зависит от того, как установлен преобразователь на трубе. Так как рабочий
торец ПЭП плоский, а поверхность трубы цилиндрическая, между ПЭП и трубой возникает
неравномерный зазор. Для обеспечения акустического контакта зазор заполняется
контактной жидкость, следовательно появляется погрешность от этой прослойки. На Рис.7
показано рекомендованное положение ПЭП (вариант А).
Рис.7. Установка преобразователя на трубе.
В этом положении погрешность от зазора между ПЭП и цилиндрической поверхностью
трубы минимальна.
С другой стороны отражение волн тоже происходит от цилиндрической поверхности
(внутренняя
стенка
трубы).
Выпуклая
цилиндрическая
поверхность
рассеивает
ультразвуковой пучок, уменьшается амплитуда эхосигнала. Если толщина стенки невелика,
сказывается интерференция волн в ближнем поле преобразователя.
Названные погрешности возрастают с уменьшением диаметра трубы и с уменьшением
толщины стенки. Погрешность измерений может достигать 1 -2 мм.
Если преобразователь устанавливать на трубу одинаковым образом, скажем в положение А
Рис.7, то общая погрешность станет систематической. Часто для этой цели используют
специальную оправку, которая охватывает преобразователь и позиционирует его на поверхности
трубы.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Естественно систематическую ошибку можно учесть, если проводить настройку прибора по
образцу, изготовленному из данного типоразмера трубы. Пример образца показан на Рис.8.
Рис. 8. Образец из элемента трубы для настройки шкалы прибора
Отрезок трубы протачивают на токарном станке изнутри. Выполняют две проточки. Одну
на минимальную толщину стенки, другую на среднюю толщину. Например на Рис.8, для
трубы 60*6 сделаны проточки с толщиной стенки 2 и 4 мм. Длина проточек выбирается
несколько большей, чем размер преобразователя.
Настройку прибора производят по толщинам 6 и 2 мм - от номинальной : до минимальной
толщины стенки. Затем проверяют основную погрешность шкалы прибора в середине
диапазона на толщине 4 мм.
Приведенный
способ компенсации погрешности на трубных элементах позволяет
уменьшить погрешность измерений до ±0,1 мм.
11.5. Измерение остаточной толщины стенки.
Основное назначение ультразвукового толщиномера УТ9215 - измерение толщины чистого
металла при разрушенной донной поверхности или остаточной толщины стенки (Рис.9, а).
Рис. 9. К измерению остаточной толщины стенки.
Отражение ультразвуковых волн от неровной поверхности сопровождается рассеянием
волн, что приводит к уменьшению амплитуды эхосигнала. Наблюдается также размывание
эхосигнала связанное с тем, что волны, отраженные от пиков и впадин неровностей
пробегают разный путь и приходят к преобразователю с различной задержкой (Рис.9 с).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Для измерения остаточной толщины необходима высокая чувствительность прибора,
такая чтобы при сильном уменьшении амплитуды эхосигнала прибор мог захватывать первый
период колебаний эхосигнала, Тогда прибор измеряет остаточную толщину стенки. В
противном случае произойдет пропуск одного или двух периодов, что может привести к
увеличению измеренной задержки и, следовательно, к увеличению показаний прибора.
Желательно оценить чувствительность прибора к малым проявлениям коррозии металла. Для
этого необходим образец, у которого над донной поверхностью изготовлены отражатели с малой
эквивалентной площадью. Пример такого образца показан на Рис.5. В образце сделаны боковые
цилиндрические отверстия диаметрами от 1,5 до 6 мм, причем глубина залегания
цилиндрической поверхности у всех отверстий одинаковая - 12мм. Высота образца 20мм.
Прибор позволяет обнаружить очень маленькие проявления коррозии (язвенную коррозию,
питтинг, межкристаллитную коррозию вблизи донной стенки). С другой стороны, наличие
межкристаллитной коррозии около наружной стенки изделия приводит к сильному отражению
ультразвука и, следовательно, прибор покажет минимальное значение толщины (0,1 - 1 мм), При
межкристаллитной коррозии, пронизывающей весь объем металла, измерение толщины
ультразвуковым методом невозможно.
Наконец последний, очень редкий, но все-таки вероятный случай - когда оператор пытается
провести измерения над макродефектом в металле. Например, измерение толщины над
крупной раковиной в виде полусферы может сопровождаться ложной потерей акустического
контакта. Если преобразователь расположен точно над раковиной, прибор показывает
остаточную толщиной стенки. Если же ПЭП облучает боковую поверхность раковины
наклоненную под углом 30 - 50° - ультразвуковые волны отражаются в толщу металла и не
попадают обратно на ПЭП. Прибор показывает отсутствие акустического контакта, так как нет
эхосигнала.
Другой пример - трещина поперек стенки. Прибор может не показать наличия
акустического контакта даже если зачистить поверхность "до блеска". В этом случае
требуется тщательное сканирование подозрительной области. Рекомендуется также не только
перемещать преобразователь поступательно, прижимая его к контролируемой поверхности, но
и
вращать
его
вокруг
своей
оси.
При
обнаружении
макродефектов
необходимо
дополнительное обследование другими методами.
12. Примеры кодировки данных на объектах контроля
Наиболее простой случай, когда необходимо проконтролировать небольшую область
листа или какую-либо часть изделия. Рационально разметить область сеткой с одинаковым
шагом (Рис.10).
Если изделие имеет сложную форму, его элементы и составные части лучше обозначать
буквами. В качестве примера на рис. 11 показано буквенное обозначение элементов бака.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 10. Разметка небольшой части области листа.
Рис. 11. Обозначение элементов бака.
Развертка бака с указанием кодов точек изображена на рис. 12.
Рис. 12. Развертка бака. Кодировка точек замеров толщины
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Контрольные вопросы.
1. Каково назначение УТ9215 ?
2. Какова погрешность прибора ?
3. Каков принцип действия прибора ?
4. Что такое «zero crossing», что достигается этим методом?
5. Каковы требования к месту измерения ?
6. Как настраивается прибор ?
7. Как поверяется прибор ?
8. Влияет ли на показания прибора слой краски, нанесенный на контролируемую поверхность ?
9. Каким образом уменьшается ошибка измерения толщины трубы малого диаметра ?
10. Что используется для улучшения контакта датчика с измеряемой поверхностью ?
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Приложение 1
Таблица скоростей продольных ультразвуковых волн в сталях
Марка сплава
Скорость (мм/м
Температурный коэффициент
(стали)
при 20°С
скорости(мм/мкс/°С)
Железо "Ярмко"
5,930
0,5-0,7
СТЗ
5,930
0,5-0,7
СТ10
5,920
0,5-0,7
У10
5,925
0,5-0,7
СТ40
5,925
0,5-0,7
У8
5,900
0,5-0,7
СТ50
5,920
0,5-0,7
45Л-1
5,925
0,5-0,7
ШХ-15
5,965
0,5-0,7
40X13
6,070
0,5-0,7
ЗОХГСА
5,915
0,5-0,7
ЗОХМА
5,950
0,5-0,7
08Х17Н14МЗ
5,720
0,5-0,7
1Х18Н9Т
5,720
0,5-0,7
12Х18Н10Т
5,760
0,5-0,7
ЭПЗЗ
5,650
0,5-0,7
ЭП428
5,990
0,5-0,7
ЭП543
5,750
0,5-0,7
ЗОХРА
5,900
0,5-0,7
ЭП814
5,900
0,5-0,7
ЭИ437БУ
5,990
0,5-0,7
ЭИ612
5,680
0,5-0,7
ЭИ617
5,930
0,5-0,7
ЭИ766А
6,020
0,5-0,7
ЭИ826
5,930
0,5-0,7
ХН77ТЮР
6,080
0,5-0,7
40ХНМА
5,600
0,5-0,7
ХН70ВМТЮ
5,960
0,5-0,7
ХН35ВТ
5,580
0,5-0,7
Х15Н15ГС
5,400
0,5-0,7
20ГСДИ
6,060
0,5-0,7
Приложение 2
Таблица скоростей продольных ультразвуковых волн в сплавах аллюминия.
Марка сплава
Скорость (мм/мкс)
Температурный коэффициент
при 20°С
скорости мм/мкс/°С
Д16
6.380
1,0 - 1,2
Д16АТ
6,365
1,0 - 1,2
В95
6,280
1,0- 1,2
В95Т1ПП
6,330
1,0 - 1,2
АМГ2
6,390
1,0 - 1,2
АМГ2М
6,390
1,0- 1,2
АМГЗ
6,400
1,0 - 1,2
АМГ5
6,390
1,0 - 1,2
АМГ5М
6,380
1,0 -1,2
АМГ6
6,380
1,0- 1,2
АМГ6М
6,405
1,0 - 1,2
АД
6.360
1,0- 1,2
АД1
6,385
1,0 - 1,2
Д1
6,365
1,0 - 1,2
АМЦ
6,405
1,0- -1,2
АК4-1
6,390
1,0- 1,2
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Приложение 3
.
Таблица скоростей продольных ультразвуковых волн в сплавах на основе титана
Марка сплава
Скорость (мм/мкс)при20°С
Температурный коэффициент
скорости (мм/мкс/°С)
ВТ6С
6,150
0,6 - 0,7
ОТ4
6,180
0,6 - 0,7
ВТ4
6,090
0,6 - 0,7
ВТ14
6,105
0,6 - 0,7
ВТ9
6,180
0,6 - 0,7
3В
6,170
0,6 - 0,7
ВТ1
6,080
0,6 - 0,7
Приложение 4
Таблица скоростей продольных ультразвуковых волн в сплавах на основе меди
Марка сплава
Скорость(мм/мкс)при 20 °С
Температурный коэффициент
скорости мм/мкс/°С)
Медь
4,680
0,5-0,6
Ml
4,780
0,5-0,6
М2
4,750
0,5 - 0,6
ЛС52-1
4,050
0,5-0,6
ЛС59-1
4,360
0,5-0,6
ЛС63
4,180
0,5-0,6
Л62
4,680
0,5 - 0,6
Л63
4,440
0,5-0,6
Л68
4,260
0,5 - 0,6
БрХО,8Д
4,850
0,5 - 0,6
БрХО,8Д
4,860
0,5 - 0,6
БрКМЦЗ-1
4,820
0,5-0,6
БрОЦ4-3
4,550
0,5-0,6
БрАМц9-2
4,060
0,5 - 0,6
БрАЖМцЮ-3-1,5
4,900
0,5-0,6
Приложение 5
Составы контактных жидкостей
1- Ингибиторная смазка. Кальцинированную соду 0,048 кГ и нитрид натрия 1,6 кГ
растворяют в 5 л, холодной воды с последующим кипячением в чистой посуде.
Растворенные в 3 л, холодной воды 0,24 кГ крахмала вливают в кипящий раствор нитрида
натрия и соды. Раствор кипятят 3 - 4 минуты. После чего в него вливают 0,45кГ глицерина и
охлаждают. Рабочий диапазон температур смазки - 3+40°С (276-311К).?
2. Смазка на основе обойного клея. Обойный клей растворяют в теплой воде (20°С) в
объемном отношении 1:1 -г- 1:3 в зависимости от требуемой густоты смазки. Добавляют 3
*5% глицерина для предотвращения засыхания и 1 4- 2% тринатрийфосфата для ослабления
корродирующего действия смазки на металлические поверхности.
3. Смазка на основе дикстрина. Состав: дикстрин 30 ч- 34%, глицерин 9 - 10%, сода 1%, вода остальное. Дикстрин растворяют в воде, нагретой до 40 - 50°С, добавляют
и размешивают до получения однородного состава.
глицерин и соду
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Программа обработки данных UT9215A.EXE
Приложение 6
Программа предназначен для обслуживания ультразвукового толщиномера УТ9215.
Основная рабочая программа UT9215A.EXE выполняет следующие операции: принимает
данные измерений от ультразвукового толщиномера УТ9215, формирует текстовый документ из
данных толщиномера, позволяет провести редактирование документа, имеет все функции работы
с файлами, выводит распечатку документа, обеспечивает совместимость текстовых файлов со
всеми другими программными продуктами. В комплекте программ есть файл справки, который
представляет собой файл справочной системы WINDOWS.
Приложение 7
Внешний вид прибора
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Анализ физических свойств материала по результатам измерения
твердости с помощью ТЭМП-3
Цель работы. Определение возможности дальнейшей эксплуатации оборудования по
результатам измерения твердости.
Задачи работы:
- изучить: назначение, основные технические характеристики, устройство и принцип
работы с малогабаритным переносным толщиномером ТЭМП-3.
- провести определение механических свойств металла по данным измерений.
- сопоставить полученные экспериментальные значения с данными ГОСТ.
Описание прибора*.
1. Назначение
1.1. Твердомер электронный малогабаритный переносной типа ТЭМП – 3 предназначен для
экспрессного измерения твердости статей сплавов и их сварных соединений по шкалам
Бринелля (НВ), Роквелла (HRC), Шора (HSD), Виккерса
(HV). Прибор может быть
использован в производственных и лабораторных условиях в машиностроении, металлургии,
энергетике
и
других
отраслях
промышленности,
а
также
в
ремонтно-монтажных
организациях. Объектами измерений могут быть крупногабаритные изделия, узлы и детали
сложной формы, имеющие труднодоступные зоны измерений, в том числе: сосуды давления
различного
назначения,
(корпуса
атомных и
химических реакторов
парогенераторы,
коллекторы, котельные барабаны, газгольдеры и тд) трубопроводы, роторы турбин и
генераторов, валки прокатных станов, коленчатые валы, шестерни, детали и узлы различных
транспортных средств, рельсы, колеса вагонов, электро- и тепловозов, промышленные
полуфабрикаты, (отливки, поковки, листы, трубы) и т.д.
1.2. Прибор может быть применен для оперативного контроля твердости деталей массового
производства в цеховых условиях, например, для оценки стабильности технологических
процессов (после термической и механической обработок, обработки давлением и т.д.).
1.3. Прибор можно использовать для диагностирования эксплуатируемого оборудования для
оценки его остаточного безопасного ресурса.
1.4. Прибор позволяет проводить измерения на плоских, выпукл ых и вогнутых
поверхностях с радиусом кривизны не менее 15 мм и параметром шероховатости не более Ra
2,5 по ГОСТ 2789-73.
1.5. На сосудах давления и трубопроводах с толщиной стенки менее 6 мм могут быть
получены некорректные результаты.
*Примечание. Описание прибора (п.п. 1 – 5), а также справочные данные (приложение 1 – 4) приняты по
паспорту прибора.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2. Основные технические характеристики.
2.1. Диапазоны измерения твердости по шкалам:
Роквелла
22-68
Бринелля
100-450 НВ
Шора
22-99
Виккерса
100-950 HV
HRC
HSD
2.2. Время одного измерения, с…………………………………………….5
2.3. Напряжение питания прибора от 2-х элементов типа А-316, В ……3
2.4. Ресурс непрерывной работы на одном комплекте питания, час……..300
2.5. Время автоматического выключения прибора после
последнего измерения, мин……………1,5
2.6. Шероховатость контролируемой поверхности не более, Ra………………………2,5
2.7. Минимальная масса контролируемого изделия*, кг………………………………..1,5
2.8. Масса прибора, кг …………………………………………………………………… 0,22
2.9. Габаритные размеры, мм…………………………………………………… 30 х 60 х 130
3. Устройство и принцип работы.
3.1. Твердомер представляет собой портативный электронный прибор динамического
действия, состоящий из датчика и электронного блока
3.2. Принцип измерения твердости прибором основан на определении отношения скоростей
удара и отскока ударника, преобразуемого электронным блоком в условную единицу
твердости Н, которую затем переводят в требуемые единицы твердости НВ, HRC, HSD,
HV.
3.3. На лицевой стороне корпуса прибора расположены жидко кристаллический
индикатор - ЖКИ (в дальнейшем "дисплей"), кнопка включения "Вкл", а на верхней разъем для подключения датчика и гнездо крепления толкателя.
4. Порядок работы.
4.1. Включить прибор нажатием кнопки "Вкл". При этом, слева на дисплее, должна
появиться цифра 1.
4.2. Толкателем плавно загрузить ударник с торцевой части датчика до ощутимого
защелкивания, затем извлечь толкатель.
4.3. Датчик установить нормально к испытуемой поверхности изделия, плотно прижав его к ней
одной рукой, а другой - нажать на спусковую кнопку. После соударения ударника с
поверхностью контролируемого изделия на дисплее прибора появится результат измерения в
виде трехзначного числа Н.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4.4. С помощью переводных таблиц, включенных в паспорт, перевести полученное
значение Н в требуемую твердость (НВ, HRC, HSD, HV).
4.5. Для получения корректных значений рекомендуется проводить не менее 5-ти
измерений, результаты которых затем усредняют.
4.6. Возможны
измерения твердости при
положении датчика
под разными углами
относительно поверхности испытуемого изделия. В этих случаях результаты
измерений
корректируют поправочными коэффициентами (см. Таблицу 2), которые отнимают от
полученных значений Н.
Положение датчика
Таблица 2
Н
Поправка
300
-8
400
500
-10
600
700
300
-12
-24
400
500
-26
600
700
-28
4.7. После окончания работы с прибором необходимо разгрузить датчик нажатием на
спусковую кнопку.
5. Методика поверки.
Методика поверки устанавливает средства и методы первичной и периодической поверок
твердомеров типа ТЭМП.
Первичную поверку проводят на предприятии - изготовителе перед началом эксплуатации
прибора, а также после ремонта. Периодическую поверку проводят один раз в год.
5.1. Средства поверки.
- При поверке должны применяться образцовые меры твердости не ниже 2-го разряда.
5.2.Операции поверки
- внешний осмотр. Внешним осмотром установить соответствие заводского номера прибора
записи в паспорте, проверить комплектность, выявить наличие механических повреждений.
- опробование. Притереть образцовые меры твердости к плите. На каждой из образцовых мер
твердости провести по 5 измерений..
- определение погрешности. Усредненное значение Нср по каждо й мере занести в
протокол поверки.
Вычислить относительную допускаемую погрешность измерений твердости для каждой
меры по формуле:
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

=
Нф  Нср
100 % ,
Нф
где: Нср - среднее значение твердости, полученное измерениями на образцовой мере;
Нф - фактическое значение твердости образцовой меры.
Относительная допускаемая погрешность
измерений
твердости
твердомером при его
поверке на каждой образцовой мере не должна превышать 3 %.
6. Определение механических свойств материала по результатам измерений.
В следующей таблице приведены результаты измерения твердости (НВ) обечайки ресивера
РДВ 5,0.
6.1. Рассчитать (см. приложение 2): предел прочности, предел текучести, относительное
удлинение, относительное сужение. Данные записать в таблицу:
N
п/п
Среднее значение
твердости, НВ
Предел
прочности,
кг/см2
Предел
текучести,
кг/см2
Относительное
удлинение, %
Относительное
сужение, %
1
120
2
140
3
160
4
180
5
200
6.2. Сопоставить полученные значения с соответствующими величинами для стали 09Г2С
(См. приложение 3 и 4). Сделать выводы о возможности дальнейшей эксплуатации ресивера.
7. Контрольные вопросы
1.
Каково назначение прибора ?
2.
Каковы требования к поверхности измеряемого образца ?
3.
Какова погрешность измерения прибора ?
4.
Каков принцип действия прибора ?
5.
Зависят ли показания прибора от угла наклона датчика (бойка) относительно
поверхности измерения ?
6.
Как осуществляется поверка прибора ?
7.
Как рассчитать предел прочности и текучести материала по величине НВ ?
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Приложение 1
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Приложение 2
Приложение 3
Выписка из ПБ 03-576-03 – “Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов,
работающих под давлением”, приложение 4:
Марка стали, обозначение
стандарта или технических
условий
Технические
требования
1
2
09Г2С, 10Г2С1
ГОСТ 5520
категорий 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 12, 13,
14, 15, 16, 17, 18 в зависимости
от рабочей температуры
ГОСТ 5520
Рабочие условия
ТемпеДавление
ратура
среды, МПа
стенки, (кгс/см3),
град. С не более
3
4
От -70
Не огранидо 475
чено
Виды испытания и
требования
5
ГОСТ 5520
Приложение 4
Выписка из ГОСТ 14637-89
Марка
стали
Временное сопротивление  в ,
Н/мм 2 (кгс/ мм 2 )
Ст3кп
Ст3пс,
Ст3сп
360-460(37-47)
370-480(38-49)
Предел текучести  т ,
Н/мм 2 (кгс/ мм 2 ),
для толщин, мм
235(24)
245(25)
225(23)
235(24)
215(22)
225(23)
195(20)
205(21)
Относительное
удлинение
 5 , %, для толщин,
мм
27
26
24
26
25
23
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Приложение5
См. продолжение приложения 5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Продолжение приложения 5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Анализ дефектов, выявленных с помощью ультразвукового дефектоскопа.
Цель работы. Определение возможности дальнейшей эксплуатации оборудования по
результатам дефектоскопии сварных швов.
Задачи работы:
- изучить: назначение, основные технические характеристики, устройство и принцип
работы с ультразвуковым дефектоскопом УД2В-П;
- изучить требования к сварным швам;
- сопоставить полученные экспериментальные значения с данными ГОСТ.
1. Описание прибора*
Назначение дефектоскопа
Дефектоскоп ультразвуковой УД2В-П45, (в дальнейшем дефектоскоп), предназначен для
контроля продукции
на наличие дефектов
(обнаружения дефектов) типа нарушение
сплошности и однородности материалов, полуфабрикатов, готовых изделий и сварных
соединений, для измерения глубины и координат их залегания, измерения толщины, измерения
скорости распространения и затухания ультразвуковых колебаний (УЗК) в материале и
соответствует ТУ 7610-001-07504206-98.
Дефектоскоп может быть применен в машиностроении, металлургической промышленности,
на железнодорожном и трубопроводном видах транспорта, энергетике для контроля изделий
основного производства и технологического оборудования.
Дефектоскоп реализует теневой, эхо и зеркально-теневой методы контроля.
2 Технические характеристики
Амплитуда импульса возбуждения на нагрузке 50 Ом, не менее…………………….. 150 В;
Длительность фронта импульса возбуждения на нагрузке 50 Ом, не боле……….. 0,02 мкс;
Длительность импульса возбуждения (шаг 0,25 мкс)………………….. от 0,05 до 0,5 мкс;
Частота следования зондирующих импульсов ……………………………………..до 800 Гц;
Диапазон рабочих частот приемника по уровню -3 дБ…………………… от 1 до 10 МГц;
Максимальная чувствительность приемника
при соотношении сигнал/шум 6 дБ, не хуже………………………………………….. 80 мкВ
Диапазон регулировки усиления, с шагом…………………………. 110 дБ, 0.5, 1, 2 и 6 дБ;
Погрешность измерения амплитуд входных сигналов в диапазоне от 10 до 100 %
высоты экрана, не более…………………………………………………………………. +1 дБ;
Погрешность установки усиления в диапазоне от 10 до 100 дБ и ВРЧ, не более…… +2 дБ;
Развертка………………………………………………………………………….. от 1 до 500 мкс;
Задержка развертки………………………………………………………… от -0.5 до 498 мкс;
Толщина протектора преобразователя………………………………………... от 0 до 100 мкс;
Автоматическая сигнализация дефектов (АСД)………………………………….. двух зонная;
Габаритные размеры (ШхВхГ) (без аккумуляторного отсека) ………………225x170x50 мм;
Масса, не более………………………………………………………. 2 кГ (без аккумуляторов);
Время непрерывной работы от 4 аккумуляторов емкостью 4,5 А/ч, с подсветкой 30 % 8 ч;
*Примечание. Пункты 1 – 5 приняты по паспорту прибора.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3 Устройство и работа дефектоскопа
В основу работы дефектоскопа положена способность УЗК распространяться в
контролируемых изделиях и отражаться от внутренних дефектов и граней изделий. Принятый
сигнал усиливается, после чего преобразуется в цифровую форму и обрабатывается
микропроцессором и в графическом и цифровом виде отображается на жидкокристаллическом
индикаторе. Блок-схема дефектоскопа УД2В-П45 на Рис.1.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
На
передней
панели
дефектоскопа
расположены
(Рисунок
2)
жидкокристаллический индикатор, клавиатура, светодиодные АСД индикаторы.
Разъем "Питание" предназначен для подключения внешнего источника питания
7..9В, 1А.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
39
Разъем "RS232 и АСД" предназначен для подключения прибора к ЭВМ и для
подключения внешних регистрирующих систем при работе прибора в составе
автоматизированных комплексов.
На задней панели прибора находится откидывающаяся подставка, предназначенная
для установки прибора в вертикальном положении.
Кроме этого на задней панели находятся контакты и крепежные отверстия для
подсоединения аккумуляторного отсека.
4. Порядок работы с дефектоскопом
Управление дефектоскопом организовано через систему меню. Все параметры
работы прибора разбиты на группы и, в зависимости от выбранной группы, пользователь
получает доступ к различным параметрам (см. рис.6)
Измерение временных интервалов является базовой функцией при измерении
толщины, глубин, координат залегания дефектов - "S, mm", и при измерении скорости
УЗК в образце - "V, m/s". Дефектоскоп позволяет измерять время распространения
сигналов в диапазоне до 500 мкс с дискретностью до 0,003 мкс в зависимости от
выбранного частотного диапазона. Имеется возможность измерять время прихода
сигнала по фронту - по первому пересечению сигналом уровня порога в зоне контроля
(поэтому результат зависит от значения порога), или по максимуму - по положению
максимального значения сигнала в зоне. Наличие двух зон контроля позволяет
организовать измерение не только от запуска импульса возбуждения до прихода первого
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
40
сигнала, но и между двумя импульсами - в таком режиме измерения не нужно учитывать
толщину протектора преобразователя.
Глубина залегания дефекта по лучу рассчитывается
S = Т * V,m/s,
скорость распространения УЗК рассчитывается
V = О / Т,
где V,m/s - установленная скорость УЗК
О - толщина образца, на котором измеряется скорость
Т - временной интервал, который измеряется прибором в соответствии с установленными
параметрами:
5. Поверка и настройка прибора.
Настройка и поверка прибора осуществляется по стандартным образцам. Образец
СО-1 должен быть изготовлен из органического стекла марки ТОСП по ГОСТ 17622-72.
Скорость распространения продольной ультразвуковой волны на частоте (2,5±0,2) МГц
при
температуре (20±5)°С
должна быть равна (2670±133) м/с. Измеренное с
погрешностью не хуже 0,5 % значение скорости должно быть указано в паспорте на
образец. Внешний вид образца представлен на рис.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
41
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
42
6. Проведение контроля сварных швов
При контроле сварных соединений следует применять эхо-импульсный, теневой
(зеркально-теневой) или эхо-теневой методы. Размещение генератора-преобразователя у
контролируемого шва изображено на рис:
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
43
Анализ воспроизводимости результатов капиллярного неразрушающего контроля
и сходимости результатов капиллярного неразрушающего контроля*.
Введение.
Наряду
контроля”,
с
терминами
“класс
“порог
чувствительности
чувствительности
капиллярного
капиллярного
неразрушающего
неразрушающего
контроля” и
“дифференциальная чувствительность средства капиллярного неразрушающего контроля”
в практике промышленного массового контроля однотипных объектов, например, лопаток
турбины и компрессоров находят применение термины “воспроизводимость результатов
капиллярного неразрушающего контроля” и “сходимость результатов капиллярного
неразрушающего контроля”, которые основаны на статистических методах оценки
качества
контроля,
например,
“методе
двукратных
совпадений”,
позволяющем
сравнительно быстро и с малыми затратами оценить как полноту, так и стабильность
выявления поверхностных несплошностей испытуемым процессом контроля или
материалом по сравнению с образцовыми.
“Воспроизводимость
результатов
капиллярного
неразрушающего
контроля”
вычисляют, пользуясь методом двукратных совпадений, как процентное, отношение
доверительного интервала количества следов однотипных несплошностей, выявленных по
их заданному оптическому или геометрическому параметру испытуемым методом
(материалами), и количеству следов, выявленных образцовым методом (материалами) на
группе объектов, например, лопатках турбин с однотипными многочисленными
несплошностями (трещинами, парами к т.п.).
“Сходимость результатов капиллярного неразрушающего контроля”, пользуясь тем же
методом двукратных совпадений, вычисляют аналогичным образом, учитывая, что
испытуемым методом (материалом) служит один и тот же дефектоскопический материал,
используемый в одинаковых условиях.
На каждом объекте должно быть не менее пяти несплошностей, выявленных ранее
образцовым материалом контроля, а общее их число было бы по возможности больше,
например, 30-50.
Воспроизводимость результатов
капиллярного
неразрушающего
контроля (В) в
процентах определяется выражением
*Примечание. Основные определения, уравнения и порядок вычисления погрешности измерения принят по
справочнику
В.В.Клюев
«Неразрушающий
контроль
и
диагностика».
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
44
где а - доверительный интервал количества совпадающих следов, выявленных
испытуемым процессом контроля. Совпадающими следует считать следы, повторно
двукратным контролем. Для возможного сокращения объема работы целесообразно
использовать все возможные комбинации для сравнения. Так, для трех контролей одного
объекта существует три двукратные сравниваемые комбинации, а для четырех контролей шесть и т.д.;
b - число индикаторных следов, выявленных образцовым процессом контроля;
a
1 n
 ai
n i 1
- среднее число совпадающих следов из n контролей испытуемых процессом;
- погрешность подсчета числа совпадающих следов, выявленных
испытуемым процессом;
- коэффициент Стьюдента, зависящий от числа n проведенных контролей (полных
циклов
обработки
дефектоскопическими материалами) и от заданного значения
коэффициента надежности контроля а;
- средняя квадратичная погрешность подсчета совпадающих следов
по результатам серии контролей испытуемым процессом.
Ниже излагается порядок выполнения вычислений на конкретном примере.
1. Результаты наблюдений индикаторных следов, выявленных испытуемым процессом
контроля, записывают в таблицу. Принято число контролей n=3.
Количество совпадающих индикаторных следов объекта контроля.
Номер
объекта Сравниваемые контроли
Общее
число
контроля
1
2
3
4
5
6
совпадающих следов
Первый и второй 9
15
9
12
15
20
а =80
Первый и третий 10
13
8
11
13
18
а =73
Второй и третий
9
13
8
12
14
19
а =75
2. Вычисляют среднее значение числа совпадающих следов из трех контролей
3. Находят погрешность подсчета совпадающих следов при отдельных контролях
4. Вычисляют квадраты погрешностей отдельных контролей
.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
45
5. Определяют среднюю квадратичную погрешность подсчета совпадающих следов по
результатам серии контролей
6. Задаются требуемым значением коэффициента надежности контроля
испытуемым
процессом.*1 [*1 Кассандрова О.Н., Лебедев В.В. «Обработка результатов наблюдений».
Наука, М., 1970.]
Например, принимаем
.
7. Определяют коэффициент Стьюдента t(n) для данного числа контролей n=3 и
заданного коэффициента надежности
.*1 [*1 Кассандрова О.Н., Лебедев В.В.
«Обработка результатов наблюдений». Наука, М., 1970.]
t0,95 (3)  4,30.
8. Находят границы доверительного интервала (погрешность результата подсчета
совпадающих следов)
9. Подсчитывают число совпадающих следов
10.
Окончательно подсчитывают “воспроизводимость результатов капиллярного
неразрушающего контроля” для испытуемого процесса контроля в сравнений с
образцовым. Допустим, число следов, выявленных образцовым процессом контроля,
составляет 73, тогда
Сходимость результатов капиллярного неразрушающего контроля подсчитывают
аналогично с учетом использования одних и тех же дефектоскопических материалов.
Контрольные вопросы.
1. Какие вещества используются для проведения капиллярной дефектоскопии ?
2. Какова точность обнаружения дефектов у метода ПВК ?
3. Какова погрешность обнаружения дефектов методом ПВК ?
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
46
Анализ результатов расчета остаточного ресурса по результатам толщинометрии
Цель работы. Выявить величины, влияющие на остаточный ресурс.
Задачи работы.
1. Научиться проводить расчет остаточного ресурса по результатам толщинометрии.
2. Выявить влияние различных факторов на величину остаточного ресурса.
Вводная часть.
Следующие определения и дальнейшая методика расчета остаточного ресурса принята
по РД 03-421-01 – “Методические указания по проведению диагностирования
технического состояния и определению остаточного срока службы сосудов и аппаратов ”:
Термин
Определение
1
2
Ресурс
Срок службы
Суммарная наработка объекта (сосуда) от начала его эксплуатации
или ее возобновления после ремонта до перехода в предельное
состояние
Календарная продолжительность эксплуатации объекта (сосуда) до
и после ремонта до перехода в предельное состояние
Расчетный срок
службы
Срок службы сосуда в календарных годах, исчисляемый со дня
ввода его в эксплуатацию
Наработка
Остаточный ресурс
Продолжительность непрерывной работы сосуда (в часах, годах)
Суммарная наработка объекта от момента контроля его
технического состояния до перехода в предельное состояние
Остаточный срок
службы
Календарная продолжительность эксплуатации объекта от момента
контроля его технического состояния до перехода в предельное
состояние
Предельное состояние Состояние сосуда, при котором его дальнейшее применение по
назначению
недопустимо
или
нецелесообразно,
либо
восстановление его исправного или работоспособного состояния
невозможно или нецелесообразно
Расчетный ресурс
Продолжительность эксплуатации сосуда (элемента) в годах или
безопасной
циклах нагружения, в течение которого изготовитель гарантирует
эксплуатации
надежность его работы при условии соблюдения режима
экплуатации, указанного в инструкции предприятия-изготовителя,
и расчетного числа пусков из холодного или горячего состояния
Параметры
технического
состояния
Параметры,
характеризующие
надежную
и
безопасную
эксплуатацию сосуда, установленные нормативно-технической и
(или) конструкторской (проектной) документацией
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
47
Достаточным условием для заключения о соответствия текущей толщины элемента
требованиям конструкторской (проектной) документации является следующее условие:
S* ≥ Sн – С1 ,
где: S* - текущая толщина элемента согласно результатам контроля толщины. В качестве
текущей толщины, если специально не оговаривается, принимается минимальное
измеренное значение толщины по данным ультразвуковой толщинометрии ;
Sн – номинальная толщина элемента (по паспорту). За номинальную толщину принимают
значение, полученное в результате расчета на прочность.
С1 – прибавка (к расчетной толщине элемента) для компенсации коррозии и эрозии. При
отсутствии данных о величине прибавки С 1 ее значение принимают равным 2 мм.
Остаточный ресурс элемента по результатам толщинометрии рассчитывается по
уравнению:
S* - (Sн – С1 ) / Vкор ,
где: Vкор – скорость коррозии нормативная или реальная, мм/год. Для стали,
эксплуатируемой в среде аммиака скорость коррозии принимают равной 0,01 мм/год.
Реальная скорость коррозии получают по зависимости (Sустановл - Sизмеренное) / 
раб ,
где
Sустановл – принятая при изготовлении элемента толщина, Sизмеренное – минимальное
значение толщины, измеренное при толщинометрии, 
раб
– время, прошедшее с момента
начала эксплуатации (при выполнении условий регламентной консервации элемента до
начала эксплуатации) до момента толщинометрии.
Практика проведения экспертизы промышленной безопасности показывает, что в ряде
случаев в паспорте отсутствуют расчетные значения толщины. В таких случаях
проводится поверочный расчет на прочность из уравнения:
p 
i
2 
K
s
 
i
 i
D s
в котором: Р – расчетное давление. В качестве расчетного давления допускается
принимать значение разрешенного давления.
К – коэффициент ослабления элемента, имеющего штуцера.
 m  d  3

 m 
1

 D  
m1


K 
 m dm 

1
D 

m  1



где: D – внутренний диаметр сосуда, dm – диаметра штуцера.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
48
 - допускаемое напряжение для стали, марка которой указана в паспорте.
Допускаемое напряжение для сосудов, работающих при статических нагрузках,
определяется по формулам [σ] = σв /2,4 или [σ] = σ0,2 /1,5. Некоторые характеристики
материалов приведены в таблице :
Марка
Предел Пластичность Допустимое Ударная Коэффициент Критерий
материала прочности
напряжение вязкость,
запаса
Лэнкфорда
,%
, МПа
[ ], МПа
Дж/см
прочности n
Ст 3
Ст 10
Ст 20
Сталь 10Г2
Сталь 16ГС
Сталь 1 7ГС
СЧ 10
403
420
430
460
490
510
120
33
32
34
31
21
23
0,8
154
130
147
180
196
183
15
106
220
218
92
59
34
0,18
2,6
3,2
2,9
2,6
2,5
2,8
8,0
133
134
146
143
103
117
0,96
 - коэффициент, учитывающий ослабление конструкции при наличии сварных швов
Вид сварного шва
Стыковой или тавровый с
двусторонним сплошным
проваром, выполненный
автоматической сваркой
Стыковой с подваркой корня
шва или тавровый с
двусторонним сплошным
проваром, выполняемый
вручную
Стыковой, доступный сварке
только с одной стороны и
имеющий в процессе сварки
металлическую подкладку со
стороны корня шва к
основному металлу
Втавр с конструктивным
зазором свариваемых деталей
Стыковой, выполняемый
автоматической и
полуавтоматической сваркой с
одной стороны с керамической
подкладкой
Стыковой односторонний,
выполняемый вручную
Значения коэффициента прочности 
Длина контролируемых швов Длина контролируемых швов
от общей длины составляет от общей длины доставляет
100%
от 10 до 50 %
1,0
0,9
1,0
0,9
0,9
0,8
0,8
0,65
0,9
0,8
0,9
0,65
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
49
1. Пример расчета.
Допускаемое напряжение, получе нное на основании изме рения твердости
мате риала (рас чет по ГОСТ 14249-89):
- минимальное значение твердости, полученное в результате
êãñ
ÍÂ  152
измерений:
2
ìì
- допускаемое напряжение ,p:
p 
( 0.34 ÍÂ  2.1)  10
p  224.083
2.4
Ìïà
Расче т допускаемого давления на цилиндрическую обе чайку (по ГОСТ 14249-89
"Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность").
Исходные данные:
Материал обечайки - 16ГС ГОСТ 1050-74
Геометричес кие размеры (по пас порту):
Диаметр D=1612 мм.,
[ ]=224 МПа
s 
Толщина с тенки s по результатам диагностики
i
i  0  1
минимальная - 3,9
3.9
i - число точек
максимальная - 4,0 мм.:
4.0
Диаметр сос удаD (эскиз с осуда), мм.:
Допускаемое напряжение[ ]
D  1612
  183
Коэффициент прочности продольного с варного шва
  1
Коэффициент K ослабления обечайки, имеющей отверстия
m  6
m -количество штуцеров на сосуде
d 
m
3
 m
d  

m

  
1

 D  
m1


K 
m
d


m
1
D 

m  1

450
450
200
200
64
64


K  1.165
Допускаемое рабочее давлениеp в сос уде МПа:
p 
i
2 
K
s
 
i
 i
D s
 0.758

 0.778
p
d - диаметр штуцера
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
50
2. Исходные данные для расчета и анализа.
2.1. Значение твердости, полученное при измерении.
Вар.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
НВ
110
115
120
125
130
135
140
145
150
155
Вар.
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
НВ
160
165
170
175
180
185
190
195
200
210
2.2. Минимальное значение толщины, полученное при измерении
Вар.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
мм
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
6,5
7,0
7,5
Вар.
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
мм
8,0
8,5
9,0
9,5
10,0
10,5
11,0
11,5
12,0
12,5
3. Контрольные вопросы.
1. Какие величины входят в понятие расчетная толщина ?
2. Что такое номинальная толщина ?
3. Что такое паспортная толщина ?
4. Как определить остаточный ресурс по величине равномерного коррозионного износа ?
5. Как рассчитывается скорость коррозии ?
6. Как в проверочном расчете на прочность учитывается объем контроля сварных
соединений при изготовлении ?
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
51
Анализ влияния коррозионных повреждений на ресурс
Цель работы. Выявить величины, влияющие на остаточный ресурс.
Задачи работы.
1. Научиться проводить расчет остаточного ресурса элементов с коррозионными
повреждениями.
2. Выявить влияние различных факторов на величину остаточного ресурса.
1. Расчет
Наиме нование оборудования: Сосуд для транс портировки жидкой углекислоты
Марка и заводской номер. ЦЖУ 6,0-1,8M , N 445
Основание для проведения расче та:
1. Обнаружение в результате УЗД контроля трещин.
2. Если трещины не обнаружены, то предполагается
их наличие (глубина 1 мм, длина 4 мм) - РД 26.260.12-99
Материал обечайки: сталь 09Г2С, ее состав: Mn=1,3-1,7 %; Si=0,5-0,8 %;
Ni=0,3 %; P=0 по ГОСТ 19282-73
Размеры дефекта:
длина 4 мм; глубина 1 мм.
Оценка усталос тного ресурс а проводится по формуле, приведенной в РД
26.260.12-99 , которая для удобства пользователей представлена в графическом
виде.
Из графика для дефектов глубиной 1 мм число циклов до разрушения равно 10000.
2. Задание к анализу.
2.1. Измените в расчете характеристики стали (марку и ее свойства).
2.2. Измените в расчете величину дефекта (коррозионное растрескивание).
2.3. Сделайте выводы об изменении остаточного срока службы от свойств стали и
величины дефекта.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
52
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ И РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.
1. Протасова В.Н., Султанов Б.З., Кривенков С.В. «Эксплуатация
оборудования для бурения скважин и нефтегазодобычи.-М.: Недра, 2006.-656
с
2. Неразрушающий контроль и диагностика: Справочник/В.В.Клюев,
Ф.Р.Соснин, А.В. Ковалев и др.; Под ред. В.В.Клюева.-М.: Машиностроение,
2003.-656 с.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
9
Размер файла
2 203 Кб
Теги
9158, установок, оборудование, холодильник, диагностика
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа