ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ КОТЛОВ, ТУРБИН И ТРУБОПРОВОДОВ ТЭС
КОНТРОЛЬ СОСТОЯНИЯ МЕТАЛЛА
НОРМЫ И ТРЕБОВАНИЯ

Дата введения - 2008-06-30

Москва
2008

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом «О техническом регулировании» от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ и ГОСТ Р 1.0 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения».

Порядок разработки и применения стандартов организации установлены ГОСТ Р 1.4 «Стандартизация в Российской Федерации. Стандарты организаций. Общие положения».

Настоящий стандарт устанавливает нормы и требования к методам и средствам контроля, организации и порядку проведения контроля, а также к процедуре продления сроков службы основных элементов тепломеханического оборудования котлов, турбин и трубопроводов (далее «оборудования») тепловых электрических станций (ТЭС).

Добровольное выполнение установленных в СТО норм и требований обеспечит надежность и безопасность оборудования на всех стадиях его жизненного цикла при условии использования оборудования по прямому назначению в соответствии с эксплуатационными инструкциями, не противоречащими конструкторской (заводской) документации, на протяжении срока, установленного технической документацией, с учетом возможных нештатных (опасных) ситуаций.

Минимально необходимые требования по оценке безопасного состояния оборудования на стадии его эксплуатации вынесены в отдельный стандарт организации СТО 70238424.27.100.011-2008 «Тепловые электрические станции. Методики оценки состояния основного оборудования».

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Открытым акционерным обществом «Всероссийский теплотехнический институт» (ОАО «ВТИ»)

2 ВНЕСЕН Центральной комиссией по техническому регулированию ОАО РАО «ЕЭС России»

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом НП «ИНВЭЛ» от 01.07.2008 № 12/5

4 ВЗАМЕН СТО 17330282.27.100.005-2008 (Приказ ОАО РАО «ЕЭС России» от 06.03.2008 № 329)

СОДЕРЖАНИЕ

 

СТАНДАРТ ОРГАНИЗАЦИИ

ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ КОТЛОВ, ТУРБИН И ТРУБОПРОВОДОВ ТЭС КОНТРОЛЬ СОСТОЯНИЯ МЕТАЛЛА НОРМЫ И ТРЕБОВАНИЯ

Дата введения 2008-06-30

1 Область применения

1.1 Стандарт распространяется на основное и вспомогательное тепломеханическое оборудование ТЭС, работающее под избыточным давлением свыше 0,07 МПа или при температуре свыше 115 °С.

1.2 Требования настоящего стандарта направлены на обеспечение безопасности и надежности элементов следующего оборудования ТЭС:

1.3 энергетических котлов барабанных и прямоточных с номинальным давлением перегретого пара выше 4,0 МПа (экранные поверхности нагрева и экономайзеры, пароперегреватели, коллекторы, перепускные трубы, барабаны);

1.4 трубопроводов пара и горячей воды;

1.5 паровых турбин;

1.6 газовых турбин;

1.7 сосудов, работающих под давлением;

1.8 котлов паровых и водогрейных с давлением до 4,0 МПа (включительно).

1.9 Настоящий стандарт предназначен для применения генерирующими компаниями, эксплуатирующими, специализированными, экспертными, монтажными, ремонтными организациями или иными привлеченными организациями, аккредитованными в установленном порядке, деятельность которых связана с обеспечением надежного и безопасного состояния поименованного в п. 1.2 оборудования.

1.10 Настоящий стандарт определяет правила, порядок, методы, нормы контроля и оценки технического состояния, критерии оценки качества оборудования ТЭС на стадии входного контроля (после выполнения монтажа, перед пуском в эксплуатацию), в процессе эксплуатации, после нештатных ситуаций (аварий), после отработки назначенного срока службы (ресурса).

1.11 Требования, определенные настоящим стандартом, могут использоваться при оценке и подтверждении соответствия перечисленного в п. 1.2 оборудования.

1.12 Настоящий стандарт не учитывает все возможные особенности исполнения его требований на разнотипном оборудовании. В развитие настоящего стандарта каждая генерирующая компания может в установленном порядке разработать, утвердить и применять собственный стандарт организации, учитывающий особенности конкретного оборудования и не противоречащий требованиям действующих нормативных документов, настоящего стандарта и конструкторской (заводской) документации.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие нормативные документы:

Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21.07.1997 г., № 116-ФЗ.

Федеральный закон «О техническом регулировании» от 27.12.2002 г., № 184-ФЗ.

ГОСТ 11878-66 Сталь аустенитная. Методы определения содержания альфа фазы. С изменениями 1, 2

ГОСТ 12.1.004-91 Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Общие требования.

ГОСТ 12.1.005-88 Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны

ГОСТ 12.1.007-76 Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности

ГОСТ 12.1.019-79 Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты.

ГОСТ 12.1.030-81 Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Защитное заземление, зануление

ГОСТ 12.2.007.0-75 Система стандартов безопасности труда. Изделия электротехнические. Общие требования безопасности

ГОСТ 12.2.032-78 Система стандартов безопасности труда. Рабочее место при выполнении работ сидя. Общие эргономические требования

ГОСТ 12.2.033-78 Система стандартов безопасности труда. Рабочее место при выполнении работ стоя. Общие эргономические требования

ГОСТ 12.2.061-81 Система стандартов безопасности труда. Оборудование производственное. Общие требования безопасности к рабочим местам

ГОСТ 12.2.062-81 Система стандартов безопасности труда. Оборудование производственное. Ограждения защитные

ГОСТ 25.506-85 Расчёты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении.

ГОСТ 1497-84 Металлы. Методы испытания на растяжение

ГОСТ 1763-68 (ИСО 3887-77) Сталь. Методы определения глубины обезуглероженного слоя. С изменениями № 1 - 4.

ГОСТ 1778-80 Сталь. Металлографические методы определения неметаллических включений. С изменениями № 1, 2.

ГОСТ 2789-73 Шероховатость поверхности. Параметры, характеристики и обозначения с Изменением № 1

ГОСТ 2999-75 Металлы и сплавы. Метод измерения твердости по Виккерсу с Изменениями № 1, 2

ГОСТ 3248-81 Металлы. Методы испытания на ползучесть с Изменением № 1

ГОСТ 3722-81 Подшипники качения. Шарики. Технические условия

ГОСТ 3728-78 Трубы. Метод испытания на загиб. С изменениями № 1, 2

ГОСТ 4543-71 Прокат из легированной конструкционной стали. Технические условия

ГОСТ 5639-82 Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна

ГОСТ 5640-68 Сталь. Металлографический метод оценки микроструктуры листов

ГОСТ 6996-66 Сварные соединения. Методы определения механических свойств

ГОСТ 7122-81 Швы сварные и металл наплавленный. Методы отбора проб для определения химического состава

ГОСТ 7512-82 Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Радиографический метод

ГОСТ 7564-97 Общие правила отбора проб, заготовок образцов для механических и технологических испытаний

ГОСТ 7565-81 Стали и сплавы. Метод отбора проб определения химического состава

ГОСТ 8233-56 Сталь. Эталоны микроструктуры

ГОСТ 8693-80 Трубы металлические. Метод испытания на бортование

ГОСТ 8694-75 Трубы. Метод испытания на раздачу

ГОСТ 8817-82 Металлы. Методы испытания на осадку

ГОСТ 9012-59 Металлы и сплавы. Метод определения твердости по Бринелю. С изменениями № 2, 3, 4, 5

ГОСТ 9013-59 Металлы и сплавы. Метод измерения твердости по Роквеллу шкалы А, В, С. С изменениями № 1, 2, 5

ГОСТ 9031-75 Меры твердости образцовые. Технические условия. С изменениями № 1, 2, 3

ГОСТ 9377-81 Наконечники и бойки алмазные к приборам для измерения твердости металлов и сплавов. Технические условия. С изменением № 1

ГОСТ 9450-76 Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников. С изменениями № 1, 2

ГОСТ 9454-78 Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах

ГОСТ 9651-84 (ИСО 783-89) Металлы. Метод испытания на растяжение при повышенных температурах

ГОСТ 10006-80 Трубы металлические. Методы испытания на растяжение. С изменениями № 1 - 4

ГОСТ 10145-81 Металлы. Метод испытания на длительную прочность

ГОСТ 10243-75 Сталь. Методы испытаний и оценка микроструктуры

ГОСТ 10708-82 Копры маятниковые. Технические условия

ГОСТ 11150-84 Металлы. Метод испытания на растяжение при пониженных температурах

ГОСТ 12345-2001 Стали легированные и высоколегированные. Метод определения серы

ГОСТ 12346-78 (ИСО 439-82; ИСО 4829-1-86) Стали легированные и высоколегированные. Метод определения кремния

ГОСТ 12347-77 Стали легированные и высоколегированные. Метод определения фосфора С изменением № 1

ГОСТ 12348-78 (ИСО 629-82) Стали легированные и высоколегированные. Методы определения марганца

ГОСТ 12349-83 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения вольфрама. С изменением № 1

ГОСТ 12350-78 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения хрома

ГОСТ 12351-2003 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения ванадия. Изменение № 1

ГОСТ 12352-81 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения никеля. С изменением № 1

ГОСТ 12354-81 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения молибдена. С изменением № 1

ГОСТ 12356-81 Стали легированные и высоколегированные. Методы определения титана. С изменениями № 1, 2

ГОСТ 12503-75 Сталь. Методы ультразвукового контроля. Общие требования. С изменением № 1

ГОСТ 14019-80 (ИСО 7438: 1985) Материалы металлические. Метод испытания на изгиб

ГОСТ 14249-89 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчёта на прочность

ГОСТ 14782-86 Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые. С изменением № 1

ГОСТ 15467-79 Управление качеством продукции. Основные понятия. Термины и определения

ГОСТ 18322-91 Система технического обслуживания и ремонта техники. Термины и определения

ГОСТ 18442-80 Контроль неразрушающий. Капиллярные методы. Общие требования

ГОСТ 18661-73 Сталь. Измерение твердости методом ударного отпечатка

ГОСТ 19040-81 Трубы металлические. Метод испытания на растяжение при повышенных температурах

ГОСТ 20700-75 Шпильки, гайки и шайбы для фланцевых соединений с температурой среды от 0 до 650 °С

ГОСТ 20911-89 Техническая диагностика. Термины и определения

ГОСТ 21105-87 Контроль неразрушающий. Магнитно-порошковый метод

ГОСТ 22536.0-87 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Общие требования к методам анализа

ГОСТ 22536.1-88 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Методы определения содержания общего углерода и графита

ГОСТ 22536.2-87 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Метод определения содержания серы

ГОСТ 22536.3-88 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Метод определения содержания фосфора

ГОСТ 22536.4-88 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Метод определения содержания кремния

ГОСТ 22536.5-87 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Метод определения содержания марганца

ГОСТ 22536.7-88 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Метод определения хрома

ГОСТ 22536.8-87 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Метод определения содержания меди

ГОСТ 22536.12-88 Сталь углеродистая и чугун нелегированный. Метод определения содержания ванадия

ГОСТ 22761-77 Металлы и сплавы. Метод измерения твердости по Бринелю переносными твердомерами статического действия

ГОСТ 22838-77 Сплавы жаропрочные. Методы контроля и оценки микроструктуры

ГОСТ 22975-78 Металлы и сплавы. Метод определения твердости по Роквеллу при малых нагрузках (по Супер-Роквеллу)

ГОСТ 23677-79 Твердомеры для металлов. Общие технические требования

ГОСТ 23764-79 Гамма дефектоскопы. Общие технические условия

ГОСТ 24030-80 Трубы бесшовные из коррозионностойкой стали для энергомашиностроения. Технические условия

ГОСТ 24034-80 Контроль неразрушающий радиационный. Термины и определения

ГОСТ 24732-81 Контроль неразрушающий. Дефектоскопы магнитные и вихретоковые. Технические требования

ГОСТ 24755-89. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчёта на прочность укрепления отверстий

ГОСТ 25859-83 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчёта на прочность при малоцикловых нагрузках

ГОСТ 28473-90 Стали легированные и высоколегированные. Общие требования к методам анализа

ГОСТ 28702-90 Контроль неразрушающий. Толщиномеры ультразвуковые. Общие технические требования

ГОСТ 28840-90 Машины для испытания материалов на растяжение, сжатие и изгиб. Общие технические требования

ГОСТ 29328-92 Установки газотурбинные для привода турбогенераторов. Общие технические условия

ГОСТ Р 51898-2002 Аспекты безопасности. Правила включения в стандарты

ГОСТ Р 51901.1-2002 Менеджмент риска. Анализ риска технических систем

ГОСТ Р 51901.2-2002 Менеджмент риска. Система менеджмента надёжности

ГОСТ Р 52727-2007 Техническая диагностика. Акустико-эмиссионная диагностика. Общие требования

СТО 70238424.27.100.011-2008 Тепловые электрические станции. Методики оценки состояния основного оборудования

СТО 70238424.27.010.001-2008 Электроэнергетика. Термины и определения

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов и классификаторов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте национального органа Российской Федерации по стандартизации в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный документ заменён (изменён), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменённым (изменённым) документом. Если ссылочный документ отменён без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины, определения, обозначения и сокращения

3.1 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины и определения в соответствии СТО 70238424.27.010.001-2008, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1.1 аккредитация лаборатории: Официальное признание того, что испытательная лаборатория правомочна осуществлять конкретные испытания или конкретные типы испытаний.

Примечание - термин «аккредитация лаборатории» может отражать признание как технической компетентности и объективности испытательной лаборатории, так и только ее технической компетентности.

3.1.2 безопасность: Отсутствие недопустимого риска;

3.1.3 основные элементы оборудования: составные части или единицы тепломеханического оборудования ТЭС, работающие под давлением более 0,07 МПа или при температуре выше 115 °С.

Примечание - к тепломеханическому оборудованию ТЭС относятся котлы, трубопроводы пара и горячей воды, турбины паровые и газовые, сосуды, работающие под давлением.

3.1.4 недопустимый дефект: Дефект по своему характеру или (и) размерам, или (и) форме, или (и) местоположению нарушающий условия безопасной эксплуатации при регламентированных расчётных или эксплуатационных характеристиках.

3.1.5 специализированная организация: Организация, располагающая условиями и, при необходимости, полномочиями (лицензиями федеральных органов исполнительной власти) для выполнения одной или нескольких специализированных работ, направленных на обеспечение промышленной безопасности тепловых электрических станций, и подготовленным установленным порядком персоналом для их проведения, аккредитованная в соответствующей системе сертификации на выполнение соответствующих специализированных работ (услуг).

3.2 Обозначения и сокращения

В настоящем стандарте применены следующие обозначения и сокращения:

ТЭС - тепловая электрическая станция;

И - инструкция;

НД - нормативный документ;

ПБ - Правила безопасности;

ПТД - производственно-технологическая документация;

РД - руководящий документ;

СТО (СО) - стандарт организации;

СТО ТЭС - стандарт генерирующей компании, разработанный в развитие настоящего СТО;

ТУ - технические условия;

ЭЦ - эксплуатационный циркуляр;

ВК - визуальный контроль;

ИК - измерительный контроль;

ВИК - визуально-измерительный контроль;

ВТК - вихретоковый контроль;

РК - радиографический (радиационный) контроль;

УЗК - ультразвуковой контроль;

УЗТ - ультразвуковая толщинометрия;

МПК - магнитопорошковый контроль (дефектоскопия);

ЦД - цветной контроль (контроль методом цветной дефектоскопии);

ЛЮМ - люминесцентный метод контроля;

КК - капиллярный контроль;

MP - метод реплик;

ТВ - контроль твердости;

ИМ - исследования металла;

АЭ - акустическая эмиссия;

ИДП - измерение деформации ползучести;

ОПС - опорно-подвесная система;

КИН - коэффициент интенсивности напряжений;

СА - спектральный анализ;

СКД - сверхкритическое давление;

АРД - диаграмма - диаграмма «амплитуда-расстояние-дефект»;

ПЭП - пьезоэлектрический преобразователь;

СЕРТ - сертификат (анализ сертификатных данных);

СТИЛ - стилоскопирование;

МК - магнитный контроль;

МКТН - магнитный контроль тепловой неравномерности;

ТР - травление;

РОПС - ревизия опорно-подвесной системы;

ПРПС - поверочный расчёт на прочность и самокомпенсацию;

ОК - объект контроля;

ЦЕЛ - центробежнолитой элемент (труба);

СО - стандартный образец;

СОП - стандартный образец предприятия

ГТУ - газотурбинная установка;

ПГУ - парогазовая установка;

ЛНК - лаборатория неразрушающего контроля;

ВРЧ - временная регулировка чувствительности;

СОН - способ остаточной намагниченности;

СПП - способ приложенного поля;

НК - неразрушающий контроль;

ТКК - технологическая карта контроля;

ПАЭ - преобразователь акустической эмиссии;

НДС - напряжённо-деформированное состояние;

ТМГ - температурный магнитный гистерезис;

ЗТВ - зона термического влияния;

МШ - металл шва;

ОМ - основной металл;

ОА - объект анализа;

ЭПБ - экспертиза промышленной безопасности;

ВЭК - водяной эконмайзер;

ПВД - подогреватель высокого давления;

ПНД - подогреватель низкого давления;

РВД - ротор высокого давления;

РНД - ротор низкого давления;

ЦВД - цилиндр высокого давления;

ЦНД - цилиндр низкого давления.

4 Контроль энергооборудования. Требования к методам и средствам

4.1 Общие положения

4.1.1 Виды и объём контроля энергооборудования должны применяться гарантирующие выявление недопустимых дефектов в металле и сварных соединениях и обеспечивающих его высокое качество и надёжность в эксплуатации. Объём контроля должен соответствовать требованиям раздела 5 и СТО 70238424.27.100.011-2008.

4.1.2 Организация, порядок проведения и оценки результатов контроля должны соответствовать требованиям действующих на территории России системы экспертизы промышленной безопасности и системы неразрушающего контроля, а также национальным стандартам.

4.1.3 Основными методами неразрушающего контроля металла и сварных соединений являются:

- визуальный и измерительный;

- ультразвуковой;

- радиографический;

- капиллярный (как разновидность капиллярного - цветной или люминесцентный);

- магнитопорошковый;

- акустикоэмиссионный;

- вихретоковый;

- стилоскопирование;

- измерение твердости;

- магнитный контроль тепловой неравномерности;

- металлографический анализ;

- гидравлическое испытание.

Помимо указанных могут применяться другие (дополнительные) методы контроля, при этом дополнительные методы контроля являются факультативными и не заменяют регламентированные настоящим стандартом основные методы контроля.

4.1.4 При разрушающем контроле проводятся:

- химический анализ (определение элементного состава);

- механические испытания (определение механических свойств);

- технологические испытания;

- испытания на длительную прочность;

- фазовый (карбидный) анализ.

Кроме этого могут применяться другие методы испытаний (ползучесть, статическая трещиностойкость, циклическая трещиностойкость, усталостная прочность и др.) и исследований (фрактография, микроэлементный анализ и др.).

4.1.5 Неразрушающий контроль при монтаже, эксплуатации, ремонте и техническом диагностировании на тепловых электростанциях осуществляется самой эксплуатирующей организацией, т.е. находящейся в её структуре лабораторией неразрушающего контроля (лабораторией металлов), или таковыми лабораториями подрядных организаций.

4.1.6 Неразрушающие и разрушающие методы контроля не требуют специальной лицензии.

4.1.7 Лаборатория неразрушающего контроля должна быть аттестована в действующей на территории Российской Федерации системе неразрушающего контроля специально уполномоченных органов федеральной исполнительной власти и Ростехурегулирования.

Аттестация проводится в соответствии с положениями «Системы экспертизы промышленной безопасности» специализированными организациями, аккредитованными специально уполномоченным органом федеральной исполнительной власти.

В свидетельстве об аттестации указывается, какими методами неразрушающего контроля владеет данная лаборатория и на каких объектах (оборудовании) допускается работа по контролю данной лабораторией.

Свидетельство об аттестации подтверждает, что лаборатория оснащена необходимой аппаратурой и оборудованием, имеет соответствующую нормативно-техническую и учетно-отчетную документацию, укомплектована аттестованным персоналом.

4.1.8 Вся дефектоскопическая аппаратура и контрольный инструмент лаборатории должны быть сертифицированы, иметь технический паспорт и быть поверены (аттестованы), исходя из требований отдельно для каждого вида контроля.

Аппаратура и средства контроля, включая стандартные образцы, должны проходить метрологическую поверку в соответствии с установленным порядком.

Каждая партия материалов для дефектоскопии (порошки, суспензии, плёнка, химические реактивы и пр.) в процессе использования должны подвергаться контролю.

4.1.9 Нормативно-техническая документация (Технические регламенты, стандарты, Правила, Инструкции, Методики, технологии контроля и т.п.) должна соответствовать профилю работ лаборатории, быть актуальной, утверждена в установленном порядке и представлена в полном объеме.

4.1.10 Персонал лаборатории, проводящий неразрушающий контроль, должен быть обучен и аттестован в специализированных аттестационных центрах в соответствии с установленным порядком.

Заключение по результатам контроля имеют право давать только специалисты II и III уровня квалификации.

Специалисты-дефектоскописты подвергаются обязательной периодической аттестации (теоретической и практической). При перерыве в работе более шести месяцев проводится внеочередная аттестация

4.1.11 Специалисты, участвующие в проведении контроля, должны быть обеспечены средствами индивидуальной защиты в зависимости от вида и места работы.

Расположение и организация рабочих мест на участке проведения контроля, оснащение их приспособлениями, необходимыми для безопасного выполнения технологических операций, должны соответствовать требованиям безопасности по ГОСТ 12.2.032, ГОСТ 12.2.033, ГОСТ 12.2.061, ГОСТ 12.2.062.

Содержание вредных веществ, температура, влажность в рабочей зоне - по ГОСТ 12.1.005 и ГОСТ 12.1.007.

4.1.12 Требования электробезопасности должны соответствовать ГОСТ 12.2.007.0, ГОСТ 12.1.019. Защитное заземление или зануление - по ГОСТ 12.1.030.

4.1.13 При размещении, хранении, транспортировании и использовании дефектоскопических и вспомогательных материалов, отходов производства и объектов, прошедших контроль, следует соблюдать требования к защите от пожаров, изложенные в ГОСТ 12.1.004.

4.1.14 При выполнении контроля состояния металла на высоте в местах, где отсутствуют стационарные площадки, должны устанавливаться леса и подмостки, обеспечивающие удобное и безопасное расположение персонала и аппаратуры.

4.1.15 Контроль состояния металла непосредственно на оборудовании должен выполняться бригадой в составе не менее двух человек. При работе в замкнутом объёме (внутри сосудов, барабанов и т.д.) один член бригады должен находиться снаружи и страховать выполняющего контроль специалиста.

4.1.16 При отсутствии на рабочем месте стационарных розеток подключение к электрической сети и отключение от неё аппаратуры должны выполнять дежурные электрики.

4.1.17 Результаты контроля должны фиксироваться в отчётной технической документации (журналах, формулярах, заключениях, актах, протоколах и т.д.).

4.1.18 Организация и подготовка оборудования к контролю возлагается на техническое руководство ТЭС.

Технические службы ТЭС должны предоставить на объект контроля (ОК) всю необходимую техническую документацию:

- исполнительные схемы, сварочные формуляры, чертежи, эскизы;

- акты поузловой приёмки, сертификаты на материалы и т.п.;

- сведения об условиях эксплуатации и «биографию» ОК;

- результаты предшествующего контроля.

4.2 Неразрушающий контроль

4.2.1 Визуальный и измерительный контроль

4.2.1.1 Визуальный контроль наружной и внутренней поверхностей элементов энергооборудования и измерительный контроль проводят с целью обнаружения и определения размеров дефектов, образовавшихся при изготовлении или монтаже элемента оборудования, в процессе его эксплуатации, при ремонте.

4.2.1.2 Целью визуального контроля является выявление отклонений и дефектов, в том числе:

- трещин, образующихся чаще всего в местах геометрической, температурной и структурной неоднородности;

- коррозионных и коррозионно-усталостных повреждений металла;

- эрозионного износа поверхностей оборудования;

- дефектов сварки в виде трещин, пор, свищей, подрезов, прожогов, незаплавленных кратеров, чешуйчатости поверхности, несоответствия размеров швов требованиям технической документации;

- выходящих на поверхность расслоений;

- изменений геометрических размеров и формы основных элементов оборудования по отношению к первоначальным (проектным) их геометрическим размерам и форме.

4.2.1.3 По результатам визуального и измерительного контроля может быть уточнена (дополнена) программа неразрушающего контроля объекта.

4.2.1.4 Визуальный и измерительный контроль выполняют до проведения контроля материалов и сварных соединений (наплавок) другими методами неразрушающего контроля, а также после устранения дефектов.

Дефекты, выявленные при визуальном и измерительном контроле, должны быть устранены до выполнения последующей технологической операции или до приемки объекта контроля. Устранение выявленных дефектов должно выполняться в соответствии с требованиями производственно-технологической документации (ПТД). Если дефекты, выявленные при визуальном и измерительном контроле, не препятствуют дальнейшему применению других видов (методов) неразрушающего контроля, эти дефекты могут быть устранены после завершения контроля другими видами (методами) контроля.

4.2.1.5 Визуальный и измерительный контроль при монтаже, ремонте, реконструкции, а также в процессе эксплуатации или при техническом диагностировании технических устройств выполняется на месте производства работ. В этом случае должно быть обеспечено удобство подхода специалистов, выполняющих контроль, к месту производства контрольных работ, созданы условия для безопасного производства работ, в том числе в необходимых случаях должны быть установлены леса, ограждения, подмостки, люльки, передвижные вышки или другие вспомогательные устройства, обеспечивающие оптимальный доступ (удобство работы) специалиста к контролируемой поверхности, а также обеспечена возможность подключения ламп местного освещения.

4.2.1.6 Визуальный и измерительный контроль оборудования следует проводить после прекращения его работы, сброса давления, охлаждения, дренирования, отключения от другого оборудования, если иное не предусмотрено действующей производственной документацией. При необходимости внутренние устройства должны быть удалены, изоляционное покрытие и обмуровка, препятствующие контролю технического состояния металла и сварных соединений, частично или полностью сняты в местах, указанных в Программе контроля.

Перед проведением визуального и измерительного контроля поверхность объекта в зоне контроля должна быть очищена от различных загрязнений, препятствующих проведению контроля, а при необходимости должна быть зачищена до чистого металла. При этом толщина стенки контролируемого изделия не должна уменьшаться за пределы минусовых допусков и не должны инициироваться недопустимые согласно требованиям НД (ТУ, Правил специально уполномоченных органов федеральной исполнительной власти, раздела 7 настоящего стандарта и др.) дефекты (риски, царапины и др.).

4.2.1.7 Визуальный и измерительный контроль сварных соединений должен производиться с внутренней и наружной сторон по всей их протяженности. В случае недоступности для визуального и измерительного контроля внутренней или наружной поверхности контроль производится только с одной стороны.

При визуальном и измерительном контроле сварных соединений контролируемая зона должна включать в себя поверхность металла шва, а также примыкающих к нему участки основного металла в обе стороны от шва.

4.2.1.8 Основной задачей измерительного контроля является определение геометрических параметров (размеров) выявленных при визуальном контроле отклонений и дефектов (смещений, отклонений формы и размеров кромок, дефектов формы и размеров швов, трещин, коррозионных язв, раковин, других поверхностных несплошностей и т.д.).

Измерительный контроль выполняется, в частности, для определения овальности цилиндрических элементов. Овальность цилиндрических элементов определяют путём измерения максимального (D_max) и минимального (D_min) наружного или внутреннего диаметров в двух взаимно перпендикулярных направлениях контрольного сечения. Величина овальности (а) вычисляется по формуле:

                                                (1)

4.2.1.9 В случае обнаружения вмятин или выпучин в стенках элементов оборудования следует измерять максимальные размеры вмятины или выпучины по поверхности элемента в двух (продольном и поперечном) направлениях (m и n соответственно) и максимальную ее глубину. Глубину (d) вмятины (выпучины) отсчитывают от образующей недеформированного элемента. По выполненным измерениям определяют относительный прогиб в процентах:

(d/m) × 100 %

(S/n) × 100 %.

4.2.1.10 На паропроводах, работающих в условиях ползучести, выполняют измерения остаточной деформации ползучести. Остаточную деформацию ползучести паропровода измеряют микрометром с точностью шкалы до 0,05 мм по реперам, устанавливаемым на прямых трубах длиной 500 мм и более, а также на гнутых отводах, имеющих прямые участки длиной не менее 500 мм. Реперы располагаются по двум взаимно перпендикулярным диаметрам в средней части каждой прямой трубы, прямого участка каждого гнутого отвода на расстоянии не менее 250 мм от сварного соединения или начала гнутого участка. При невозможности установки реперов в двух взаимно перпендикулярных направлениях допускается установка только одной пары реперов.

Приварка реперов к телу контролируемой трубы должна осуществляться только аргонодуговым способом сварки.

Установка реперов на трубы и нанесение на исполнительную схему-формуляр мест их расположения производятся во время монтажа при непосредственном участии представителя лаборатории металлов и цеха, эксплуатирующего паропровод.

Реперы на схеме должны иметь нумерацию, остающуюся постоянной в течении всего периода эксплуатации паропровода.

Места расположения реперов должны быть отмечены указателями, выступающими над поверхностью изоляции паропровода.

Измерение остаточной деформации ползучести проводится при температуре стенки трубы не выше 50 °С.

Остаточная деформация ползучести от начала эксплуатации до i-го измерения определяется по формуле:

                                                 (2)

где De_п - остаточная деформация ползучести, %;

D_i - диаметр, измеренный по реперам при i-м измерении в двух взаимно перпендикулярных плоскостях (горизонтальной D_г, вертикальной D_в), мм;

D_исх - исходный диаметр трубы, измеренный по реперам в исходном состоянии, мм;

D_тp - наружный диаметр трубы, измеренный вблизи реперов в двух взаимно перпендикулярных плоскостях в исходном состоянии, мм.

В формулу (2) подставляются значения измерений как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости. Наибольшее полученное значение принимается за расчётное.

4.2.1.11 Визуальный и измерительный контроль проводят невооруженным глазом и (или) с применением инструментальных средств, включая:

- лупы, в том числе измерительные, от 2 до 7 кратного (или до 20-кратного) увеличения;

- штриховые меры длины (стальные измерительные линейки, рулетки и угольники поверочные 90° лекальные);

- штангенциркули, штангенрейсмусы и штангенглубиномеры;

- щупы, угломеры;

- стенкомеры и толщиномеры индикаторные;

- микрометры, нутромеры микрометрические и индикаторные, калибры и шаблоны;

- эндоскопы;

- и другие средства измерений.

4.2.1.12 Допускается применение новых средств визуального и измерительного контроля при условии наличия соответствующих инструкций, методик их применения с использованием специальных приборов и методов измерения, в том числе оптических, механических, гидростатических, радиотехнических, лазерных, телевизионных и прочих при условии обеспечения погрешности измерения не более величин, указанных в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Допустимая погрешность измерений при измерительном контроле

4.2.1.13 Измерительные приборы и инструменты должны периодически, а также после ремонта проходить поверку (калибровку) в метрологических службах, аккредитованных Ростехрегулированием. Срок проведения поверки (калибровки) устанавливается нормативной документацией на соответствующие приборы и инструменты, средства измерения.

4.2.2 Ультразвуковой контроль

4.2.2.1 Общие положения

Ультразвуковой контроль применяется при монтаже, ремонте (реконструкции) и эксплуатации тепловых электростанций, а также при техническом диагностировании оборудования для выявления дефектов основного и наплавленного (сварных соединений) металла, возникающих при изготовлении (монтаже и ремонте) или при эксплуатации, а также для измерения толщины стенки (толщинометрии) деталей.

Основные положения, касающиеся метода ультразвукового контроля металла, изложены в ГОСТ 12503 и ГОСТ 14782.

Ультразвуковому контролю подвергаются следующие элементы и детали тепломеханического оборудования (объекты контроля - ОК), изготовленные из сталей перлитного и мартенситно-ферритного классов (кроме литья):

- основной метал гнутых участков (гибов) трубопроводов толщиной свыше 3,5 мм и диаметром более 57 мм;

- наружная и внутренняя поверхность корпусов пароохладителей и пусковых впрысков, в том числе в местах врезки впрыскивающих устройств;

- наружная и внутренняя поверхность камер коллекторов и труб в местах врезки штуцеров, дренажных линий и т.п.;

- основной металл и резьбовая поверхность деталей крепежа (шпильки, болты) диаметром более М30;

- металл цельнокованых роторов высокого и среднего давления паровых и газовых турбин;

- металл валов роторов среднего и низкого давления;

- металл насадных дисков;

- металл рабочих лопаток паровых турбин;

- стыковые кольцевые (поперечные) сварные соединения трубопроводов, коллекторов и труб поверхностей теплообмена с толщиной стенки от 2 до 120 мм и более, и диаметром более 10 мм;

- продольные и спиральные стыковые сварные соединения трубопроводов с толщиной стенки от 6 мм и более;

- стыковые кольцевые и продольные сварные соединения обечаек и днищ барабанов и сосудов;

- кольцевые угловые сварные соединения с полным проплавлением с толщиной стенки более 4,5 мм;

- стыковые кольцевые сварные соединения труб поверхностей теплообмена из сталей аустенитного класса;

- наплавки на участках ремонта сварных соединений или на основном металле элементов.

Ультразвуковой толщинометрии подвергаются следующие элементы и детали тепломеханического оборудования, изготовленные из сталей перлитного и мартенситно-ферритного классов:

- участки трубопроводов, коллекторов и труб поверхностей теплообмена, а также дренажных и сбросных трубопроводов;

- участки патрубков за арматурой (задвижками, отсечными и регулирующими клапанами и т.п.) и дросселирующими устройствами;

- гнутые участки трубопроводов (гибы) в растянутой и нейтральной части;

- барабаны котлов;

- сосуды, работающие под давлением;

- корпусные детали турбин и арматуры (по специальной методике).

Примечание - При толщинометрии определяется соответствие толщины стенок элементов прочностным расчетам, выявляются участки коррозионных и эрозионных поражений и определяется величина утонения.

4.2.2.2 Участок ультразвукового контроля

а) Участок (группа) ультразвукового контроля входит в состав лаборатории неразрушающего контроля (лаборатории металлов).

б) Участок должен быть оснащен соответствующей аппаратурой и принадлежностями. Персонал, проводящий ультразвуковой контроль, должен быть обучен и аттестован в установленном порядке.

в) В приложении к «Свидетельству об аттестации» лаборатории (в видах контроля) должен быть указан ультразвуковой контроль и ультразвуковая толщинометрия и перечислено оборудование, на котором допускается его применение.

4.2.2.3 Требование к аппаратуре

а) В дефектоскопии тепломеханического оборудования ТЭС применяется импульсный эхо метод ультразвукового контроля и используется следующая аппаратура и принадлежности:

- ультразвуковые дефектоскопы;

- ультразвуковые толщиномеры;

- ультразвуковые преобразователи;

- стандартные образцы;

- вспомогательные приспособления и оснастка для контроля;

- диаграммы, шкалы и таблицы для расшифровки результатов контроля.

б) Ультразвуковые дефектоскопы и толщиномеры (отечественные или иностранные) должны иметь Технический Паспорт и Сертификат соответствия («сертификат об утверждении средства измерения») и ежегодно поверяться аккредитованной метрологической организацией.

в) Ультразвуковые пьезоэлектрические преобразователи (ПЭП) также должны иметь Паспорт с техническими характеристиками и поверяться аналогично дефектоскопам.

г) Стандартные образцы для настройки аппаратуры подразделяются на: изготовленные согласно ГОСТ (стандартные образцы - СО) и образцы, используемые предприятием непосредственно при производственном контроле (стандартные образцы предприятия - СОП). Образцы обоих типов должны иметь Паспорт и подвергаться поверке каждые три года.

д) Диаграммы и таблицы для расшифровки результатов контроля составляются аккредитованными организациями, а их соответствие подтверждается документом.

4.2.2.4 Подготовка к контролю

а) Подготовка к контролю заключается в подготовке самого объекта контроля и обеспечении возможности безопасного его проведения.

В производственных условиях необходимо обеспечить удобный и безопасный доступ к изделию. При необходимости, изготавливать леса и подмостки, устанавливать навесы и тепляки.

б) При подготовке объекта контроля (изделия) необходимо обеспечить его максимальную контроледоступность. Степень контроледоступности определяется возможностью прозвучивания контролируемого объема металла со всех возможных сторон и направлений.

г) Подготовка контактной (сканируемой) поверхности ОК заключается в удалении изоляции, очистке от грязи, отложений, брызг металла (после сварки) и её механической обработке (зачистке). Размеры подготовки участка сканирования определяются технологией контроля:

- для контроля основного металла и толщинометрии подготавливается непосредственно поверхность контролируемого участка;

- для контроля сварного шва подготавливаются околошовные зоны (от примерно 50 до 200 мм).

Подготовленная поверхность не должна иметь следов окалины, грубых рисок, раковин, заусенцев, шероховатость должна быть не хуже Rz = 40 мкм.

4.2.2.5 Выбор схем и параметров контроля

а) Ультразвуковой контроль (измерения) проводится с поверхности изделия. Для контроля используются наклонные и прямые или раздельно-совмещённые (р/с) пьезоэлектрические преобразователи (ПЭП). Для толщинометрии прямые и р/с ПЭП.

Схемы контроля (сканирования) должны выбираться из соображения прозвучивания всего объема контролируемого металла со всех возможных поверхностей и направлений.

б) Контроль наклонными ПЭП проводится прямым и однажды отраженным лучом. При возможном доступе со всех поверхностей (наружной и внутренней) и направлений - только прямым лучом.

Угол ввода ультразвуковой волны для наклонных ПЭП выбирается из расчета наилучшего отражения от вероятных несплошностей в данном ОК.

Схемы сканирования приведены на рисунке 4.1.

особенности сканирования при использовании наклонного ПЭП

Рисунок 4.1 - Схемы сканирования прямым и наклонным ПЭП

в) К основным параметрам контроля, учитывающимся при настройке, относятся:

- тип используемого ПЭП (прямой, наклонный, р/с, специализированный и т.п.);

- рабочая частота используемых ультразвуковых колебаний;

- угол ввода ПЭП и «стрела» (для наклонных и некоторых р/с);

- чувствительность контроля;

- схемы контроля.

4.2.2.6 Настройка аппаратуры

а) Ультразвуковые толщиномеры предназначены для измерения толщин, их настройка проводится по заводским инструкциям.

Примечание - Если настройка толщиномеров проводится по образцам, то необходимо, чтобы образцы по толщинам и маркам материала соответствовали контролируемым изделиям.

б) Ультразвуковые дефектоскопы предназначены для выявления отражателей (несплошностей), измерения их характеристик для последующей оценки; поэтому дефектоскопы нуждаются в предварительной настройке - калибровке.

в) Различают три основные настройки дефектоскопов:

- настройка блоков глубиномера (устройств для измерения координат и условных размеров отражателей);

- настройка скорости развертки (настройка дисплея - экрана) дефектоскопа и установка «зоны контроля»;

- настройка чувствительности контроля для выявления и оценки отражателей (несплошностей).

В современных цифровых дефектоскопах, снабженных микропроцессором и энергонезависимой памятью, эти настройки могут быть частично уже заложены в программе, а новые выполняются согласно инструкций разработчиков.

г) Настройка глубиномера заключается в калибровке его измерительных устройств с учетом скорости распространения ультразвуковой волны в контролируемом материале. Для прямого отсчета координат (X и Н) отражателей при использовании наклонных ПЭП при калибровке дополнительно учитывается угол ввода (преломления).

Примечание - Если настройку рекомендуют проводить по образцам, то необходимо чтобы образцы по толщинам и марке материала соответствовали контролируемым изделиям.

д) Настройка скорости развертки заключается в выборе оптимального масштаба экрана дефектоскопа. Выбранный масштаб должен обеспечивать нахождение в максимально-большей части экрана всех эхо-сигналов от отражателей в ОК.

«Зоной контроля» выделяется на экране контролируемое сечение ОК, т.е. «зона контроля» является ожидаемой областью эхо-сигналов от несплошностей. Настройка развертки и установка зоны производится по торцевым углам или искусственным отражателям стандартных образцов (СО и СОП). Границы «зоны контроля» фиксируются на экране маркерами дефектоскопа, например «стробом». Возможна безобразцовая настройка с помощью цифрового глубиномера дефектоскопа.

После настройки линия развертки на экране отображает путь (время) прохождения ультразвукового луча в ОК - рисунок 4.2.

БО - ближний отражатель, ДО - дальний отражатель

Рисунок 4.2. - Настройка скорости развертки

е) Настройка чувствительности заключается в установке таких режимов приемно-передающего тракта дефектоскопа, при которых возможно уверенное выявления различных по размеру отражателей (в том числе минимальных).

Величина амплитуды эхо-сигнала на экране отображает количество отражённых ультразвуковых колебаний и определяется величиной и ориентацией отражающей поверхности несплошности.

Амплитуду эхо-сигнала можно менять (регулировать) изменением режима работы дефектоскопа, поэтому правильная настройка (калибровка) чувствительности позволяет соотнести амплитуду эхо-сигнала с величиной отражающей поверхности несплошности и оценить её геометрические размеры.

Чувствительность является одним из основных параметров ультразвукового контроля.

1) Понятие «калибровки» чувствительности актуально в тех случаях, когда оценка допустимости несплошности проводится по величине её условных характеристик.

В других случаях, когда оценка проводится по схеме «да/нет» настройка чувствительности производится упрощенным способом, без калибровки.

2) В практике устанавливают следующие уровни чувствительности:

- «браковочный уровень» - оценивается допустимость несплошностей по амплитуде эхо-сигнала. Определяется эквивалентной площадью максимально допустимой несплошности регламентируемой «Нормами»;

- «контрольный уровень» - производятся фиксация несплошностей, измерение их условных характеристик и дальнейшая оценка в соответствии с «Нормами»;

- «поисковый уровень» - при этом уровне производятся непосредственно контроль (сканирование) ОК и поиск несплошностей.

Наивысшая чувствительность контроля устанавливается при «поисковом уровне».

Поисковый уровень должен превышать контрольный на 6 дБ, а браковочный - на 12 дБ.

3) В случаях, когда нет возможности или необходимости в измерении условных характеристик несплошностей, используют только два уровня чувствительности: «браковочный» и «поисковый».

Примечание - Существует еще «опорный» уровень чувствительности, он применяется при контроле с использованием различных диаграмм, таблиц и шкал.

4) В качестве основного, эталонного (контрольного) искусственного отражателя для настройки чувствительности стандарт (ГОСТ 14782) предусматривает глухое отверстие с плоским дном, ориентированным перпендикулярно акустической оси ПЭП. Площадь дна отверстия (отражающая поверхность) задается НД и является эквивалентной площадью (S_{эквивал.}) одиночной несплошности, фиксируемой или максимально допускаемой в данном объекте контроля - рисунок 4.3. Кроме плоскодонного отверстия, для наклонных ПЭП ГОСТ 14782 допускает использование «зарубок» и «сегментов» - рисунок 4.4. В практике также используются вертикальные сверления, запилы, риски и другие отражатели. Площадь отражающих поверхностей любых отражателей пересчитывается относительно площади «плоскодонки».

Рисунок 4.3 - Плоскодонный отражатель на фиксированной глубине

Рисунок 4.4 Отражатели в виде зарубки (а) и сегмента (б)

5) Для обеспечения регламентированного уровня чувствительности по всему сечению контролируемого участка ОК её настройку следует проводить с поправкой на затухание ультразвуковых колебаний в материале изделия. Этого можно добиться следующими способами:

- настраивать чувствительность дискретно на образце с искусственными отражателями, расположенными на различном расстоянии (глубине) от ПЭП - рисунок 4.5;

- использовать расчетные диаграммы «амплитуда-расстояние-дефект» (АРД - диаграммы), шкалы или таблицы и настраиваться на указанный «опорный уровень» на стандартных образцах (СО или V) - рисунок 4.6;

- настраивать чувствительность в режиме временной регулировки чувствительности (режим ВРЧ) - рисунок 4.7.

Рисунок 4.5 - Настройка по «эталонным» отражателям

Рисунок 4.6 - Настройка на опорный уровень диаграмм или по шкалам

Рисунок 4.7 - Настройка чувствительности с использованием ВРЧ

4.2.2.7 Измерение условных характеристик несплошностей (отражателей)

К измеряемым характеристикам несплошности (по ГОСТ 14782) относятся:

- координаты;

- эквивалентная площадь;

- условная высота;

- условная протяженность;

- количество несплошностей на единицу объема,

- форма несплошности.

а) Определение координат отражателя. По координатам отражателя удается определить его месторасположение и отличать его сигналы от сигналов от грубых неровностей, проточек, конструктивных элементов, и т.п. Информация о месторасположении несплошности необходима также для оценки её допустимости и составления отчетной документации.

Координаты отражателей определяются с помощью глубиномерных устройств дефектоскопа, согласно заводским инструкциям.

Координаты отражателя, выявленного прямым или р/с ПЭП, определяются:

- координатой X (место залегания) - местом расположения ПЭП на поверхности ОК;

- координатой Н - глубиной залегания.

- координаты отражателя, выявленного наклонным ПЭП, определяются:

- координатой X (место залегания) - расстоянием по поверхности сканирования от ПЭП;

- координатой Н - глубиной залегания.

Схема определения координат отражателя показана на рисунке 4.8.

Рисунок 4.8. - Определение координат прямым и наклонным ПЭП

б) Измерение амплитуды эхо-сигнала. Амплитуду сигналов измеряют в положительных и отрицательных децибелах, дБ (логарифмических единицах отношения величин).

В зависимости от конструкции дефектоскопа амплитуда может измеряться в автоматическом или ручном варианте.

Основным способом измерения амплитуды является отсчет показаний аттенюатора - основного регулятора чувствительности дефектоскопа - при совмещении на экране вершины сигнала с условным уровнем, установленным при настройке.

В автоматическом варианте величину амплитуды сигнала считывают с цифрового дисплея дефектоскопа при фиксированных положениях аттенюатора. Некоторые дефектоскопы дополнительно показывают разницу между амплитудой сигнала и настроенным условным уровнем (например, опорным).

в) Измерение условной высоты несплошности. Измерения условной высоты несплошности (обозначается DН) заключаются в фиксировании её границ по глубине-высоте объекта контроля (рисунок 4.9).

На «контрольном уровне» чувствительности замеряются координаты Н₁ и Н₂ при двух крайних положениях ПЭП. Величина условной высоты (DН) рассчитывается из разницы глубин - рисунок 4.9. Ту же величину можно определить по горизонтальной шкале экрана дефектоскопа в мм или мкс.

Примечание - Плоская горизонтальная несплошность параллельная контактной поверхности, условной высоты не имеет, поэтому данная характеристика реализуется только для вертикальных несплошностей и при контроле наклонным ПЭП.

Рисунок 4.9. - Измерение условной высоты несплошности

г) Измерение условной протяженности несплошности. Измерения условной протяженности (длины) несплошности (DL) заключаются в фиксировании её границ на поверхности объекта контроля (рисунок 4.10).

На сканируемой поверхности ОК замеряют расстояние между крайними положениями ПЭП (в мм), при которых сигнал от несплошности соизмерим с «контрольным уровнем».

Условную протяженность измеряют как прямыми и р/с, так и наклонными ПЭП. Первыми измеряют условную протяженность горизонтальных (параллельных плоскости сканирования) несплошностей, а наклонными - вертикальных.

Примечание - Горизонтально ориентированные к поверхности сканирования несплошности имеют как бы две условных протяженности, меньшая из которых (DL) считается шириной.

Помимо протяженных, различаются еще и одиночные или компактные несплошности. Компактной несплошностью считается несплошность с условной протяженностью не более чем от контрольного (эталонного) отражателя. В отдельных случаях размер компактной несплошности задается НД (методиками, правилами контроля).

Если две компактные несплошности расположены на расстоянии менее условной протяженности от контрольного отражателя, они определяются как одна протяженная несплошность.

Рисунок 4.10 - Измерение условной протяженности несплошности

д) Подсчет количества несплошностей. Количество несплошностей определился прямым подсчетом. Подсчет проводится на определенной единице длины участка контроля (единица длины определяется «Нормами», например 100 мм). Компактные и протяженные несплошности могут суммироваться по раздельности или все вместе.

Если две несплошности (компактные или протяженные) расположены на расстоянии менее условной протяженности компактного отражателя, они фиксируются как одна протяженная несплошность.

е) Определение формы отражателя. При ультразвуковом контроле характер несплошности не определяется, но в отдельных случаях удается распознать форму вертикальной несплошности: объемную (раковины, поры, включения) или плоскостную (трещины, несплавления, непровары).

1) Если при сканировании несплошности наклонным ПЭП (рисунок 4.11), при незначительном его повороте амплитуда отраженного эхо-сигнала резко падает, то это плоскостной отражатель с зеркальной индикатрисой рассеивания. И наоборот, если амплитуда изменяется незначительно, то это объемный отражатель с круговой индикатрисой рассеивания.

Рисунок 4.11 - Определение формы отражателя

2) Для толщин более 30 мм определить форму вертикальной несплошности возможно с помощью двух наклонных ПЭП (включенных по совмещенной схеме), работающих по схеме «тандем» (рисунок 4.12). Сопоставляя амплитуды отраженных сигналов определяют коэффициент формы:  где A₁ и А₂ амплитуда первого (прямой луч) и второго (отраженный луч) ПЭП.

Рисунок 4.12 - Определение коэффициента формы отражателя

Объемный отражатель (с условно круговой индикатрисой рассеивания) выявляется практически одинаково каждым из двух ПЭП, однако амплитуда сигнала у ПЭП № 2 заметно ниже из-за большего пути прохождения ультразвуковой волны, К_ф положительный (больше 1).

Плоскостной отражатель (с практически зеркальным отражением) является неблагоприятным для обоих ПЭП. Однако, несмотря на разницу в расстояниях, за счет зеркального отражения амплитуда сигнала у ПЭП № 2 выше, чем у № 1, К_ф отрицательный (больше 1).

4.2.2.8 Порядок проведения контроля

а) Ультразвуковой контроль тепломеханического оборудования ТЭС проводится по технологическим «картам» контроля (ТКК).

Карты контроля должны соответствовать требованием НД (Правил, методик), распространяющейся на данный объект контроля.

ТКК разрабатываются специалистами не ниже 2-го уровня квалификации и утверждаются руководителем службы контроля (лаборатории). Допускается использовать ТКК (технологические процессы), разработанные специалистами ведущих специализированных организаций или лабораторий.

б) Технологическая карта контроля должна содержать следующую информацию:

- описание ОК (техническая характеристика, конструкция, типоразмер, степень контроледоступности);

- тип применяемой аппаратуры и оборудования;

- параметры контроля;

- используемые образцы и способы настройки аппаратуры;

- схемы сканирования;

- рекомендации и особенности контроля;

- оценку результатов контроля (измерение характеристик несплошностей, нормы оценки качества).

ТКК могут составляться как на одну конкретную конструкцию, так и на группу однотипных изделий.

в) Перед началом контроля дефектоскопист должен «принять» изделие, то есть убедиться в качественной его подготовке и в отсутствии дефектов на поверхности. Контроль до устранения дефектов не допускается.

г) Участок трубопровода (труба, гиб, камера) должен быть доступен для контроля по всему периметру.

д) Сварное соединение должно иметь доступ по всему периметру (длине) с обеих сторон шва на участках примыкающих элементов (угловые сварные соединения контролируются со стороны штуцера).

Для сварных соединений принята классификация степени контроледоступности:

- всё сечение сварного шва прозвучивается как минимум с двух направлений - 1ДК;

- всё сечение сварного шва прозвучивается хотя бы с одного направления (контроль с одной стороны) - 2ДК;

- в подповерхностной части сечения имеются полностью непрозвучиваемые участки, но не более 20 % сечения - 3ДК;

- в сечении сварного шва имеются более 20 % непрозвучиваемых участков - неконтроледоступен.

Примечание - Повысить степень контроледоступности можно путем снятия валика усиления сварного шва или применением дополнительных специальных технологий контроля.

е) Часто в практике (особенно при эксплуатационном контроле) возникает необходимость в подтверждении соответствия толщины стенки конструкции изделия сведениям чертежа. Эта операция производится с помощью толщинометрии.

ж) Для фиксации результатов контроля изделие должно быть размечено способом, рекомендованным ТКК или любым другим (трубные элементы обычно размечаются по аналогии с часовым циферблатом). Обязательным является маркировка нулевой, т.е. начальной точки контроля.

и) Порядок проведения ультразвукового контроля толщины стенки и толщинометрии состоит из следующих основных последовательных операций:

1) получение заявки на проведение работ,

2) ознакомление с технической документацией на ОК,

3) определение параметров контроля (из ТКК, технологий, методик, инструкций),

4) настройка аппаратуры в соответствии с НД (ТКК),

5) прием ОК после подготовительных работ и визуального осмотра,

6) разметка (маркировка) ОК,

7) проведение рабочего контроля (измерений),

8) анализ результатов контроля (характеристик выявленных несплошностей),

9) оценка результатов контроля (измерений) и ОК в целом,

10) составление и оформление отчетной документации (протоколов, заключений).

4.2.2.9 Требования к методикам контроля основного металла

Помимо описанных ниже методик контроля, в практике дополнительно могут быть использованы другие методики и технологии, разработанные специализированными организациями и утвержденные в установленном порядке.

а) Методика контроля гнутых участков (колен, гибов) трубопроводов.

Основными дефектами металла гнутых участков трубопроводов (колен, гибов) являются грубые риски и трещины, полученные при изготовлении (гибке), а также язвы и трещины, возникшие при эксплуатации.

1) Схема контроля: контроль проводится наклонными ПЭП перпендикулярно образующей трубы. Основными участками контроля являются внутренняя и наружная поверхность - рисунок 4.13.

При эксплуатационном контроле гибов сжатую зону допускается не контролировать. При контроле колен паропроводов, изготовленных в штампах, внутренний обвод (сжатую зону) рекомендуется подвергать контролю.

Рисунок 4.13 - Схема контроля гибов

2) Преобразователи: при контроле труб диаметром 273 мм и менее контактная поверхность ПЭП должна повторять кривизну (радиус) поверхности трубы, при этом обеспечивать необходимый угол (g) с вертикальным отражателем на внутренней поверхности - рисунок 4.14.

S - толщина стенки гиба

D - диаметр трубы гиба

Рисунок 4.14 - Подготовка рабочей поверхности ПЭП

По мере износа ПЭП соответствие правильности угла ввода контролируется шаблонами.

Рабочая частота ПЭП определяется толщиной контролируемой трубы:

3) Образцы: СОП - фрагмент натурной трубы с контрольными отражателями в виде зарубок показан схематично на рисунке 4.15.

Рисунок 4.15 - Образец (СОП)

4) Настройка: скорость развертки и чувствительность настраиваются по зарубкам в образце. Применяются три уровня чувствительности (браковочный, контрольный, поисковый).

5) Оценка: двухбалльная (балл 1 - брак и балл 2 - удовлетворительно). Основной критерий - оценка по амплитуде эхо-сигнала. Несплошности в нейтральных частях гиба оцениваются по контрольному уровню чувствительности.

Оценка обнаруженных отражателей на наружной поверхности гиба производится по результатам поверхностных методов контроля (визуально-измерительного, капиллярного, магнитопорошкового).

б) Методика контроля корпусов пароохладителей.

При нарушении в работе пароохладителей (разрушение впрыскивающих устройств и защитных рубашек) «холодный» конденсат попадает на внутреннюю поверхность камеры и провоцирует образование трещин.

1) Участками контроля являются: кромка отверстия корпуса для штуцера подвода конденсата и внутренняя поверхность самого корпуса.

2) Схема контроля (рисунок 4.16): контроль проводится наклонными ПЭП прямым лучом:

- кромка отверстия контролируется ПЭП (I и II) с хордовым вводом ультразвуковой волны;

- поверхность корпуса камеры контролируется наклонными ПЭП (III и IV) с двух направлений: вдоль и поперек камеры.

3) Преобразователи

Таблица 4.2 - Основные параметры контроля

Для контроля кромки отверстий применяются специализированные ПЭП с хордовым вводом ультразвуковой волны. Контактная поверхность преобразователей скошена (влево - I и вправо - II) под углом от 12 до 16°, без изменения угла ввода.

4) Образцы: фрагмент натурного пароохладителя либо СОП в виде стального бруска толщиной, равной толщине камеры. Отражатели в виде запилов (угловой и продольный) - (рисунок 4.17):

Рисунок 4.16 - Схема контроля

Рисунок 4.17 - Образец

5) Настройка: скорость развертки и чувствительность настраиваются по запилам: угловому (l) - для отверстия позиции I и II; по продольному (h) для камеры - позиции III и IV (рисунок 4.16).

6) Оценка: двухбалльная - годен/негоден, брак - наличие отражателя с признаками трещины.

в) Методика контроля крепежа (шпилек, болтов).

В процессе эксплуатации и ремонтов в теле шпильки (болтов) могут появляться трещины, которые располагаются обычно в районе галтелей и ближних ниток резьбы.

1) Контроль проводится всего тела шпильки: прямым ПЭП - с торцевых поверхностей, наклонным ПЭП - с гладкой части прямым лучом.

2) Схема контроля демонстрируется рисунком 4.18.

Рисунок 4.18 - Схема контроля

3) Преобразователи: тип преобразователей и параметры контроля приведены в таблице 4.3.

Таблица 4.3

4) Образцы: СОП - натурная шпилька (болт) соответствующей конструкции и типоразмера с отражателями в виде запилов (рисунок 4.19).

h = 1,0 ÷ 5,0 мм

Рисунок 4.19 - Схема образца

5) Настройка: скорость развертки и чувствительность настраиваются по запилам прямым лучом.

6) Особенность контроля: сложность в разделении сигналов от трещины и сигналов от резьбы.

7) Оценка: двухбалльная - годен/негоден. Брак - наличие отражателя с признаками трещины.

г) Методика контроля элементов роторов турбин.

1) Контроль металла цельнокованых роторов турбин.

Контроль проводится изнутри со стороны осевого канала при помощи специальных устройств - дефектоскопов, в контактном либо в иммерсионном варианте. Устройства состоят из механизма - манипулятора с блоком ПЭП и электронной части, в которую входит дефектоскоп и блоки слежения и управления манипулятором. При контроле выявляются продольные и поперечные несплошности.

В связи с уникальностью используемых устройств и сложностью работы с ними контроль со стороны осевого канала разрешается проводить только специально аккредитованным лабораториям.

2) Контроль обода диска в районе Т-образного паза под хвостовики рабочих лопаток.

Контроль проводится на выявление трещин в районе верхних концентраторов Т-образного паза без разлопачивания дисков.

- схема контроля: контроль проводится с одного направления по всему ободу диска (рисунок 4.20).

Рисунок 4.20 - Схема контроля

- преобразователь: наклонный ПЭП с углом ввода 40° ÷ 45° на рабочую частоту 2,5 МГц.

- образец: СОП в виде стального бруска с вертикальным сверлением - рисунок 4.21.

Рисунок 4.21 - Образец СОП

- настройка: скорость развертки и чувствительность настраиваются по сверлению. Допускается настройка чувствительности (опорный уровень) по сверлению (44 мм) в СО-2 и безобразцовая настройка развертки.

При использовании СО-2 браковочный уровень определяется с помощью таблицы 4.4.

Таблица 4.4

- оценка: двухбалльная - годен/негоден, брак - наличие отражателя с признаками трещины.

3) Контроль обода диска в районе заклёпочных отверстий посадочных мест рабочих лопаток.

Контроль проводится на выявление трещин в районе кромок клепочных отверстий.

- схема контроля: прямым и отраженным лучом - рисунок 4.22.

Рисунок 4.22 - Схема контроля

- преобразователи: наклонный ПЭП с углом ввода от 40 до 70° (выбирается в зависимости от диаметра головки заклёпки и толщины обода диска) на рабочую частоту 2,5 МГц.

- образец: СОП - в виде отдельного бруска со сверлением под заклёпку и угловым запилом - рисунок 4.23

Рисунок 4.23 - Схема СОП

- настройка: скорость развертки настраивается по углам СОП, а чувствительность - по угловому запилу (3´3 мм) в отверстии.

- оценка: двухбалльная - годен/негоден, брак - наличие отражателя с признаками трещины.

4) Контроль металла диска в районе шпоночного паза.

Контроль проводится на выявление трещин в районе верхних кромок шпоночного паза:

- схема контроля показана на рисунке 4.24;

Рисунок 4.24 - Схема контроля

- преобразователи: наклонный ПЭП с углом ввода от 40 до 45° на рабочую частоту 2,5 МГц, ограниченные размеры контактной поверхности диска определяют конструктивные размеры ПЭП;

- образец: СО-2 для настройки чувствительности;

- настройка: скорость развертки настраивается безобразцовым способом по фактическим размерам (H1 и Н2), а чувствительность - по СО-2 (опорный уровень) и АРД диаграмме;

- оценка: двухбалльная - годен/негоден, брак - превышение амплитуды эхо-сигнала браковочного уровня (S эквивалент равен 10 мм).

5) Контроль вилкообразных хвостовиков рабочих лопаток. Контроль проводится без разлопачивания на выявление трещин в районе отверстий под заклёпки:

- схема контроля с одного неизменного положения (места установки ПЭП) представлена на рисунке 4.25;

Рисунок 4.25 - Схема контроля

- преобразователи: наклонный ПЭП для возбуждения поверхностных волн на рабочую частоту 5,0 МГц (ограниченные размеры контактной поверхности лопатки определяют конструктивные размеры ПЭП);

- образец: фрагмент натурной лопатки с запилами глубиной 3,0 мм и шириной 1,0 мм - рисунок 4.26;

Рисунок 4.26 - Образец

- настройка: скорость развертки настраивается по дальней кромке хвостовика и запилам.

Чувствительность (опорный уровень) - по обоим (ближнему и дальнему) запилам:

- контроль проводится путем поворота ПЭП из исходного положения, установленного при настройке по торцу хвостовика;

- сложность контроля: различимость сигнала от отверстия от сигнала от трещины;

- оценка: двухбалльная - годен/негоден, брак - превышение амплитуды эхо-сигнала браковочного уровня. Браковочный уровень на 6 ДБ ниже опорного уровня для каждого запила;

6) Контроль металла выходных кромок рабочих лопаток. Контроль проводится на выявление трещин в эрозионно-изношенной выходной кромке лопатки:

- схема контроля представлена на рисунке 4.27;

Рисунок 4.27 - Схема контроля

- преобразователи: наклонный ПЭП для возбуждения поверхностных волн на рабочую частоту 5,0 МГц (контактная поверхность имеет клиновидный направляющей выступ, позволяющий выдерживать необходимый угол ориентации преобразователя -5°);

- образец: СОП (стальная пластина 150´50´3 - 5 мм) - рисунок 4.28;

Рисунок 4.28 - СОП

- настройка: развертка и чувствительность настраиваются по пропилу шириной и длиной 1 мм в СОП;

- оценка: двухбалльная - годен/негоден, брак - превышение амплитуды эхо-сигнала браковочного уровня.

4.2.2.10 Требования к методикам контроля сварных соединений

а) Методика контроля стыковых сварных соединений.

Контролю подвергается наплавленный металл сварного шва и околошовная зона (от 5 до 20 мм). Контроль проводится наклонными ПЭП с околошовных поверхностей свариваемых элементов (со стороны литых деталей контроль не проводится).

1) Схемы контроля

При толщине стенки элементов менее 60 мм - прямым и отраженным лучом с обеих сторон шва.

При толщине стенки элементов 60 мм и более - прямым лучом с обеих сторон шва. В этом случае обязательно удалять усиление сварного шва и проводить дополнительный контроль р/с ПЭП. Цилиндрические элементы (трубы, сосуды) с внутренним диаметром менее 800 мм контролируются только с наружной поверхности - Рисунок 4.29. Плоские и цилиндрические элементы с внутренним диаметром более 800 мм контролируются с наружной и, по мере доступности, с внутренней поверхности.

Рисунок 4.29 - Схемы контроля

2) Преобразователи: Требования по параметрам преобразователей приведены в таблице 4.5.

Таблица 4.5

При контроле трубных элементов диаметром менее 150 мм преобразователь должен быть притерт - иметь радиусную контактную поверхность, соответствующую диаметру трубы. Необходимость притирки уточняется типом ПЭП (размером его контактной поверхности).

3) Образцы (примеры образцов):

- СОП для настройки скорости развертки (а) и чувствительности (б) при контроле толщин менее 12 мм (20 мм) - рисунок 4.30;

Рисунок 4.30 - Образец (СОП)

- СО для настройки опорного уровня чувствительности при контроле толщин более 12 мм (20 мм) - рисунок 4.31.

Рисунок 4.31 - Образец (СО)

4) Настройка

Настройка скорости развертки может производиться безобразцовым способом с помощью глубиномера дефектоскопа либо по образцам (СО и СОП). Настройка чувствительности производится следующими способами:

- при контроле толщин менее 12 мм (20 мм) по угловым отражателям (зарубкам) в СОП - Рисунок 4.30. б;

- при контроле толщин более 12 мм (20 мм) по АРД-диаграммам или другим аналогичным диаграммами и шкалам, по отражателям в СО и СОП - Рисунок 4.31;

- при контроле толщин более 12 мм (20 мм) в режиме ВРЧ и по отражателям в СО или СОП.

5) Оценка - по двухбалльной системе:

балл 1 - неудовлетворительное качество (брак), в сварных соединениях обнаружены несплошности с характеристиками, превышающими максимально допустимые - Таблица 4.6;

балл 2а и 2б - удовлетворительное качество, в сварных соединениях не обнаружены несплошности с характеристиками, превышающими максимально допустимые (2а - ограничено годные, 2б - годные - отсутствуют несплошности с амплитудой сигнала больше контрольного уровня чувствительности).

Таблица 4.6 - Таблица характеристик максимально допустимых несплошностей

6) Кольцевые стыковые соединения секторных отводов контролируются по той же технологии, что и стыковые соединения труб. Выбор углов ввода наклонных ПЭП (таблица 4.5) следует корректировать по величине углов соединения секторов.

7) Продольные и спиральные стыковые сварные соединения трубопроводов большого диаметра контролируются по той же технологии, что и поперечные сварные соединения.

б) Методика контроля стыковых сварных соединений труб теплообмена.

Особенность контроля вызвана малым диаметром контролируемых соединений труб (от 25 до 89 мм).

Возможен контроль сварных соединений (толщиной до 7 мм) из аустенитных марок сталей и композитных соединений.

1) Схема контроля: прямым и отраженным лучом за один проход - рисунок 4.32.

Рисунок 4.32 - Схема контроля

2) Преобразователи: наклонные малогабаритные, наклонные р/с, наклонные хордовые или другие специализированные - параметры преобразователей приведены в таблице 4.7.

Таблица 4.7

3) Образец: фрагмент натурной трубы с отражателями в виде зарубок, - рисунок 4.33. Возможно использование СОП-4 и СОП-5 при настройке чувствительности по специальной методике.

Рисунок 4.33 - Образец

4) Настройка: - аналогично, как и для стыковых сварных соединений трубопроводов соответствующих толщин.

5) Особенности контроля: выявление смещения кромок и разностенности - рисунок 4.34.

смещение кромок                                                                       разностенность

Рисунок 4.34 - Контроль смещения кромок и разностенности

6) Оценка: двухбалльная (балл 1 - брак и балл 2 - удовл.). Основной критерий - оценка по амплитуде эхо-сигнала.

в) Методика контроля угловых сварных соединений.

Контролируются сварные тройники и угловые сварные швы вварки штуцеров и труб в камеры, барабаны, сосуды и трубы, при внутреннем диаметре штуцера более 100 мм и толщиной стенки 4,5 мм и более.

Контроль возможен при полном проплавлении сварного шва (отсутствие конструктивного непровара) или при удалении непровара проточкой.

При внутреннем диаметре короткого штуцера более 300 мм проводится дополнительный контроль с внутренней стороны штуцера прямым и наклонным ПЭП.

1) Схема контроля

Контроль проводится со стороны привариваемого элемента. При приварке штуцеров к листовым конструкциям или сосудам возможен контроль со стороны основного элемента. Схема контроля приведена на рисунке 4.35.

Рисунок 4.35 - Схема контроля

Контроль выполняется:

- при толщине стенки привариваемого элемента менее 60 мм - прямым и отраженным лучом со стороны привариваемого элемента;

- при толщине стенки привариваемого элемента 60 мм и более - прямым лучом со стороны привариваемого элемента.

2) Преобразователи: такие же, что и для стыковых сварных соединений трубопроводов для соответствующих толщин (таблица 4.5.).

3) Образцы: - те же, что и для стыковых сварных соединений трубопроводов соответствующих толщин.

4) Настройка: - аналогично, как и для стыковых сварных соединений для соответствующих толщин.

5) Оценка: - применяются те же нормы, что и для стыковых сварных соединений (см. таблицу 4.6). При контроле тройников с удаляемым подкладным кольцом рекомендуется ужесточить браковочный уровень на 3 дБ.

г) Методика контроля ремонтных наплавок.

Наплавки можно условно разделить на:

- наплавку (заварку) сварного шва при местном ремонте;

- наплавки на поверхности основного металла элемента для его восстановления после выборки поверхностного дефекта, либо коррозионного или эрозионного повреждения.

1) Наплавки, выполненные при ремонтах сварного шва, по существу являются восстановленным фрагментом самого шва и контролируются по тем же методикам и при тех же параметрах.

2) Восстановительные наплавки на детали контролируются прямым лучом наклонными и р/с ПЭП по схеме, приведенной на рисунке 4.36.

Рисунок 4.36 - Схема контроля

Основной контроль со стороны наплавки р/с ПЭП (2,5 - 5,0 МГц) и наклонными ПЭП (5,0 МГц, с углом ввода от 70 до 75°).

По мере доступности дополнительный контроль проводится с противоположной стороны наплавки р/с ПЭП (2,5 МГц) или прямыми ПЭП (2,5 МГц) в зависимости от толщины основного металла и наклонным ПЭП (2,5 МГц, с углом ввода от 40 до 50°).

Настройка дефектоскопа и оценка наплавленного металла проводятся аналогично, как и для стыковых сварных соединений и определяются толщиной наплавки.

Несплавления по кромке наплавки недопустимы - брак.

4.2.2.11 Требования к методикам контроля толщины (толщинометрия) элементов

Контроль (измерение) толщины можно условно разделить по смыслу намеченной задачи:

- определение (подтверждение) типоразмера элемента;

- выявление коррозионного и эрозионного износа;

- выявление внутренних несплошностей основного металла и сварных соединений (включений, расслоений, пор и т.п.).

а) При определении толщины стенки следует выполнять следующее: измерения должны производиться на участке достаточном для проведения не менее трех замеров (участок 50´50 мм); сами участки должны равномерно распределяться по изделию, а их количество определяется конструкцией и размерами элемента - рисунок 4.37.

трубы и трубные элементы различного диаметра

Рисунок 4.37 - Примеры контроля толщины стенки

б) Определение толщины стенки гнутых отводов (гибов) труб производится по следующим схемам, условно изображённым на рисунке 4.38:

- Гнутые участки труб диаметром 89 мм и более измеряются в 5 сечениях: в каждом сечении в растянутой (лобовой) части и в обеих нейтральных зонах;

Рисунок 4.38 - Схема контроля толщины стенки в гибах

- Гнутые участки труб диаметром менее 89 мм, в том числе и труб поверхностей теплообмена, измеряются в 3 сечениях: в каждом из них в растянутой (лобовой) части.

в) Для выявлении коррозии внутренней стенки элемента следует уточнить места возможного поражения. Для труб это может быть нижняя образующая, для трубопроводов - застойные участки, для вертикальных сосудов - нижнее днище и т.д.

Намеченный участок контроля размечается в виде координатной сетки (с ячейками 50´50 мм) по которой проводятся замеры. При обнаружении утонения, путем дополнительных измерений определяются границы утонённой зоны и точная величина утонения стенки - рисунок 4.39.

Рисунок 4.39 - Схема координатной сетки

г) Участки трубопроводов и патрубков за арматурой и дросселирующими устройствами подвергаются контролю толщинометрией на выявления эрозионных поражений.

Для уточнения мест возможной эрозии необходимо знать режимы работы этих устройств, объемы и скорости потока, состав рабочей среды и т.п.

Эрозия может быть обширной и затрагивать корпуса самой арматуры или быть местной, или игольчатой. Последняя плохо выявляется при толщинометрии, и может быть пропущена. Для выявления такой эрозии желательно применять ультразвуковой дефектоскоп с наклонными ПЭП.

д) Для выявления расслоения металла используется принцип измерения толщины стенки. Признаком расслоения является резкое, ступенчатое изменение показаний толщиномера при штатном проведении замеров толщины стенки. В этом случае применяется метод координатной сетки (Рисунок 4.39).

Размеры и конфигурация расслоения определяется граничными положениями ПЭП по поверхности сканирования.

Доступность проведения измерений с противоположной стороны элемента позволит подтвердить результаты контроля.

Следует иметь в виду, что группа (скопление) неметаллических включений в металле будет определяться аналогично расслоению.

4.2.2.12 Заключение

По результатам контроля и толщинометрии составляется учетно-отчетная документация.

Учетной документацией могут являться журналы заявок, рабочие журналы лабораторий, журналы результатов контроля и т.п.

Отчетной документацией являются Протоколы, Заключения, Отчеты и т.п. (приложение А)

4.2.3 Радиографический контроль

4.2.3.1 Общие положения

Радиографический метод контроля (РК) относится к радиационным видам контроля. Его сущность заключается в регистрации на фотоэмульсионном слое рентгеновской пленки интенсивности прохождения ионизирующего излучения через ОК. Интенсивность прошедшего излучения меняется от плотности материала ОК, т.е. наличие несплошности приведет к изменению интенсивности и оставит соответствующий след на рентгеновской пленке.

Радиографический контроль может применяться для выявления несплошностей (дефектов) в основном и наплавленном (в сварных соединениях) материале.

Основные требования к методу радиографического контроля металла сварных соединений сформулированы в ГОСТ 7512.

При монтаже, ремонте и эксплуатации тепловых электростанций радиографический контроль применяется для контроля сварных соединений, как правило, в случаях невозможности использования ультразвукового метода контроля.

Недостатком РК является невозможность выявления тонких (< ~ 0,3 мм) или совпадающих в плоскости раскрытия с направлением просвечивания трещин и несплавлений.

4.2.3.2 Участок радиографического контроля

а) Участок (группа) радиографического контроля входит в состав лаборатории неразрушающего контроля (лаборатории металлов).

б) Участок должен быть оснащен соответствующей аппаратурой и принадлежностями. Персонал, проводящий радиографический контроль, должен быть обучен и аттестован в установленном порядке.

в) В приложении к «Свидетельству об аттестации» лаборатории (в видах контроля) должен быть указан радиографический контроль и перечислено оборудование, на котором допускается его применение.

г) Помимо «Свидетельства об аттестации» лаборатория (участок) должна иметь «Санитарный паспорт», являющийся разрешением на эксплуатацию источников ионизирующего излучения и оговаривающий условия их применения и хранения.

д) Обязательным условиям является организация в лаборатории дозиметрического контроля, укомплектованного аттестованным персоналом и метрологической аппаратурой.

е) При использовании источников гамма-излучения требуется наличие специально оборудованного хранилища с соответствующей системой охраны и с ведением учета выдачи гамма дефектоскопов.

4.2.3.3 Требование к аппаратуре, принадлежностям и материалу

Участок (группа) радиографического контроля должен комплектоваться:

- источниками ионизирующего излучения;

- приспособлениями для крепления источников излучения и кассет с пленкой (штативами, магнитными держателями и т.п.);

- кассетами, флуоресцирующими и металлическими экранами;

- эталонами чувствительности и маркировочными знаками;

- рентгеновскими пленками, фотохимическими реактивами, фотопринадлежностями;

- негатоскопом и денситометром для просмотра и измерения плотности снимков;

- диаграммами и таблицами для определения параметров просвечивания, мерительными линейками и шаблонами для оценки результатов контроля.

а) В качестве источников ионизирующего излучения при радиографии могут использоваться:

- гамма-дефектоскопы, представляющие собой контейнер с радиоактивным изотопом (ампулой) и дистанционным устройством для его извлечения, открытия;

- рентгеновские аппараты непрерывного излучения или портативные импульсные, с излучающим блоком (рентгеновской трубкой) и блоки питания и управления.

1) Гамма-дефектоскопы из-за сложных условий хранения и повышенной опасности при эксплуатации редко применяются в тепловой энергетике.

2) Рентгеновские аппараты становятся источником излучения только при включении электропитания, поэтому они менее опасны при эксплуатации и безопасны при хранении.

3) В условиях ТЭС в основном используются импульсные рентгеновские аппараты. Эти аппараты имеют малый вес и габариты, они в коротком импульсе создают энергию излучения высоких значений, что позволяет просвечивать толщины до 30 мм и более.

б) Для определения чувствительности радиографического контроля, согласно ГОСТ 7512, используются специальные проволочные и канавочные эталоны (выпускаются серийно). Общий вид эталонов показан на рисунке 4.40. Размеры контрольных элементов эталонов (диаметр проволок и размер канавок) стандартизированы, разделены по группам - номерам.

Эталоны изготавливаются из материала, основа которого аналогична основе сварного шва. Эталоны маркируются по основе материала и размеру элементов: например Fe - 3.

Рисунок 4.40 - Эталоны чувствительности: проволочный и канавочный

в) Для маркировки рентгеновских снимков применяются стандартные маркировочные знаки (свинцовые буквы, цифры, стрелки), разделенные по размерам - номерам.

г) Рентгеновские пленки для регистрации результатов просвечивания различаются по чувствительности, контрастности и условиям использования (экранные и безэкранные). Экранные и безэкранные пленки маркируются в соответствии с чувствительностью, контрастностью и зернистостью.

д) Пленки и экраны помещаются (заряжаются) в защитные футляры - кассеты. Кассеты изготовлены из светонепроницаемого материала и бывают жесткие и гибкие.

Рекомендуется использовать готовые «пакеты» с рентгеновской пленкой различных размеров, помещенной в плотную бумагу с внутренним свинцовым покрытием, являющимся усиливающим экраном.

е) Для обработки рентгеновских пленок используются специальные фотореактивы, выпускаемые в виде сухих смесей или концентрированных растворов.

ж) Для просмотра рентгеновских снимков применяются негатоскопы, снабженные регуляторами яркости и величины просмотрового поля.

и) Оптическая плотность при расшифровке радиографических снимков замеряется денситометрами и аналогичными приборами для измерения оптической плотности.

к) Денситометры, эталоны чувствительности, рентгеновские пленки, мерительные линейки и трафареты должны подвергаться аттестации (поверке):

1) Денситометры и аналогичные приборы должны поверяться аккредитованной метрологической организацией и должны иметь «Сертификат соответствия».

2) Эталоны подвергают поверке на целостность и отсутствие коррозии.

3) Рентгеновская пленка в начале и в процессе использования подлежит проверке на пригодность (чувствительность, наличие вуали, обеспечение необходимой оптической плотности и т.п.).

4) Диаграммы и таблицы для определения параметров просвечивания, мерительные шаблоны и трафареты для оценки результатов контроля должны быть составлены специализированными организациями, а их соответствие подтверждено документом.

4.2.3.4 Подготовка к контролю

Радиографический контроль выполняется при соблюдении следующих условий:

- при наличии двухстороннего доступа к сварному соединению, обеспечивающего возможность установки кассеты с плёнкой и источника излучения в соответствии с регламентируемыми схемами.

- при отношении радиационной толщины наплавленного металла к общей радиационной толщине в направлении просвечивания не менее 0,2.

Примечание - В соответствии с ГОСТ 24034 под радиационной толщиной следует понимать суммарную длину участков оси рабочего пучка направленного первичного излучения в материале контролируемого объекта.

а) Подготовка к контролю заключается в подготовке самого объекта контроля и обеспечении возможности безопасного его проведения. Необходимо обеспечить удобный и безопасный доступ к изделию. При необходимости, изготавливать леса и подмостки, устанавливать навесы и тепляки. Место контроля должно быть обеспечено электропитанием.

б) Подлежащее контролю сварное соединение должно быть очищено от окалины, шлака, брызг металла, грязи и отложений. Обнаруженные при осмотре наружные дефекты, а также неровности, мешающие выявлению несплошностей и расшифровке изображений на снимке, должны быть устранены.

в) Место контроля должно быть огорожено и отмечено специальными знаками радиационной опасности.

4.2.3.5 Выбор параметров и схем контроля

Эффективность радиографического контроля определяется возможностью получения качественного рентгеновского снимка, на котором отображены и поддаются расшифровке все несплошности и конструктивные особенности просвечиваемого сварного шва.

Качество рентгеновского снимка определяется многими факторами, основные из которых:

- тип и качество используемой рентгеновской пленки;

- применение усиливающих экранов;

- выбранная схема просвечивания;

- выбор параметров просвечивания (расстояние от источника излучения до ОК, количество и размер снимков, время экспозиции, параметры излучения).

а) Радиографические плёнки (экранные и безэкранные) разделяют в зависимости от зернистости, контрастности и чувствительности к излучению. Выбор той или иной плёнки определяется необходимостью получения радиографического снимка с определённой контрастностью (плотностью) и чёткостью изображения.

1) Высокочувствительные плёнки имеют крупные зерна и низкое пространственное разрешение, а низкочувствительные - мелкие зерна и высокое разрешение. Поэтому, хотя желательно чтобы время экспонирования плёнки было как можно короче, использование высокочувствительной плёнки ограничивается её зернистостью, которая в значительной мере определяет качество изображения.

2) Экранные пленки предназначены для использования с флуоресцирующими экранами, которые за счет собственного люминесцентного излучения, существенно сокращают время экспозиции, но ухудшают разрешающую способность снимка.

3) Безэкранные пленки используются без экранов, либо с усиливающими металлическими (свинцовыми, вольфрамовыми) экранами. Металлические экраны, за счет собственного вторичного излучения, сокращают время экспозиции и практически не ухудшают разрешающую способность снимка.

б) Схемы контроля (просвечивания) выбирают исходя из конструкции, размеров и меры доступности сварных швов.

1) Для сварных швов металлоконструкций, сосудов и трубопроводов большого диаметра основные рекомендуемые схемы контроля представлены на рисунке 4.41.

f - расстояние от источника до OK, h - радиационная толщина ОК

Рисунок 4.41 - Схемы контроля сварных швов металлоконструкций

2) Для сварных швов труб рекомендуемые схемы контроля представлены на рисунке 4.42.

а, б и в - доступ изнутри трубы, г - без доступа изнутри трубы, д - одновременно несколько труб

Рисунок 4.42 - Схемы контроля сварных швов труб

3) Схема а, б и в (рисунок 4.42) используется при доступе к сварному шву изнутри трубы. Схема а - если внутренний диаметр трубы не позволяет обеспечить необходимое фокусное расстояние при установке излучателя внутри трубы. Схема б - если внутренний диаметр трубы позволяет обеспечить необходимое фокусное расстояние при установке излучателя внутри трубы. Контроль ведется отдельными участками. Схема в - панорамный контроль, излучатель внутри трубы, контроль проводится одновременно всего периметра шва. Схема г - контроль через две стенки, применяется при отсутствии доступа изнутри трубы. Схема д - просвечивание на эллипс, применяется при контроле труб малых диаметров (одной или одновременно нескольких) небольшими участками.

4) При контроле по схемам а, б и в (рисунок 4.42) направление излучения должно совпадать с плоскостью контролируемого сварного соединения. При контроле по схемам г и д направление излучения следует выбирать таким, чтобы изображения противолежащих участков сварного шва не накладывались на снимке друг на друга, но при этом угол между направлением излучения и плоскостью сварного шва должен быть минимальным и в любом случае превышать 45°.

5) Кроме рекомендуемых схем контроля, приведенных на рисунках 4.41 и 4.42, в зависимости от конструктивных особенностей сварных соединений и предъявляемых к ним требований, могут использоваться другие схемы, оговариваемые в технологических процессах (ТКК).

в) Расстояние (f) от источника излучения до поверхности контролируемого сварного соединения (при просвечивании кольцевых сварных швов через две стенки - до ближайшей к источнику поверхности кольцевого соединения), следует выбирать таким, чтобы выполнялись следующие требования:

- геометрическая нерезкость изображений дефектов на снимках (при положении пленки вплотную к контролируемому шву) не должна превышать половины требуемой чувствительности контроля, при чувствительности до 2 мм, и 1 мм - при чувствительности более 2 мм;

- относительное увеличение размеров изображений дефектов, расположенных со стороны источника излучения (по отношению к дефектам, расположенным со стороны пленки), не должно превышать 1,25;

- уменьшение оптической плотности изображения сварного шва на снимке на любом участке этого изображения по отношению к оптической плотности изображения эталона чувствительности не должно быть более 1,0 ед.

Расстояние f определяется по формулам, приведенным в Стандартах и других НД по радиографическому контролю.

г) Размеры и количество контролируемых за одну экспозицию участков для всех схем просвечивания (за исключением панорамного) следует выбирать исходя из тех же требований, что и при выборе расстояния (f).

Размеры и количество участков также определяются по формулам и таблицам, приведенным в Стандартах и других нормативных документах на РК.

д) При контроле кольцевых сварных соединений по схеме рисунка 4.42 в (панорамное просвечивание) отношение внутреннего диаметра d к внешнему диаметру D контролируемого соединения должно быть более 0,8, а максимальный размер фокусного пятна (Ф) источника излучения должен быть:

                                                            (3)

где K - чувствительность контроля, мм.

В этом случае эталон чувствительности следует устанавливать со стороны источника излучения.

е) Размер снимков должен отвечать условиям:

1) Длина снимков - обеспечивать перекрытие изображений смежных участков сварного шва не менее 0,2 длины участка при его длине до 100 мм, и не менее 20 мм при его длине свыше 100 мм.

2) Ширина снимков - обеспечивать получение изображений сварного шва, эталонов чувствительности, маркировочных знаков и околошовной зоны шириной: для изделий со свариваемыми кромками толщиной до 20 мм - не менее толщины кромок; а для кромок толщиной свыше 20 мм - не менее 20 мм.

При контроле пересечений сварных швов на снимке должно отображаться изображение сварного шва на длине не менее трёх номинальных толщин свариваемых деталей, в каждую сторону от точки пересечения.

ж) Величину напряжения и тока на рентгеновской трубке (параметры рентгеновского излучения) или тип источника радиоактивного излучения следует выбирать в зависимости от толщины и плотности просвечиваемого материала. Рекомендации даются в таблицах и номограммах, приведенных в соответствующей нормативной документации по РК.

Примечание - В большинстве импульсных рентгеновских аппаратах напряжение и ток на трубке не регулируются и параметры должны оставаться постоянными для каждого импульса.

и) Время экспозиции (время просвечивания) должно обеспечивать получение на снимке изображения шва, эталона чувствительности и околошовной зоны с оптической плотностью не менее 1,5 и не более 3,5.

Ориентировочные величины экспозиции определяют по специальным номограммам, приводимым для конкретного источника излучения, с учётом расстояния (f) до ОК, радиационной толщины (h) OK, типа плёнки и экранов, необходимой оптической плотности снимка.

к) Чувствительность радиографического контроля (K) определяется как наименьший диаметр проволоки или глубины канавки (соответственно проволочного или канавочного эталона), уверенно различаемых на рентгеновском снимке.

1) Чувствительность контроля K определяется в мм: d_min - для проволочного и h_min - для канавочного эталона.

Допускается определять чувствительность контроля в процентах (k):

                                                           (4)

где S - толщина ОК в месте установки эталона.

2) Конкретные значения чувствительности должны устанавливаться технической документацией (в том числе технологическими картами) на контролируемое изделие.

3) Эталоны чувствительности (номер эталона) рекомендуется выбирать таким образом, чтобы канавка или проволока, соответствующая требуемой чувствительности, была не первой и не последней в выбранном эталоне.

4.2.3.6 Порядок проведения контроля

а) Радиографический контроль тепломеханического оборудования ТЭС проводится по «технологическим картам» контроля «ТКК» (технологическим процессам).

Карты контроля должны соответствовать требованиям НД, распространяющейся на данный объект контроля.

ТКК разрабатываются специалистами не ниже 2-го уровня квалификации и утверждаются руководителем службы контроля (лаборатории). Допускается использовать ТКК (процессы), разработанные специализированными организациями.

б) Технологическая карта контроля должна содержать следующую информацию:

- описание ОК (техническая характеристика, конструкция, типоразмер);

- тип источника ионизирующего излучения (гамма-дефектоскопы, рентгеновские аппараты);

- тип применяемой рентгеновской пленки (необходимость и тип применяемых экранов)

- схемы просвечивания (с количеством и размерами контролируемых участков);

- тип и номера эталонов чувствительности и маркировочных знаков, схема их установки;

- параметры контроля (расстояние от источника до ОК, время экспозиции, напряжение и ток для рентгеновских аппаратов);

- рекомендации и особенности контроля;

ТКК могут составляться на одно сварное соединение, или целиком на изделие, или на группу однотипных изделий.

в) Порядок проведения радиографического контроля состоит из следующих основных последовательных операций:

- получение заявки на проведение контроля,

- ознакомление с технической документацией на ОК,

- определение параметров контроля (из ТКК, технологий, методик, инструкций),

- прием ОК после подготовительных работ и визуального осмотра,

- разметка (маркировка) ОК,

- установка эталонов, кассет с рентгеновской пленкой и источника излучения,

- проведение контроля (просвечивания),

- фотохимическая обработка снимков,

- расшифровка результатов просвечивания и оценка ОК в целом,

- составление и оформление отчетной документации (протоколов, заключений).

г) Перед началом контроля дефектоскопист должен «принять» сварной шов, то есть убедиться в качественной его подготовке и в отсутствии дефектов на поверхности. Контроль до устранения дефектов не допускается.

д) Сварное соединение размечается на участки контроля в соответствии со схемой контроля, регламентируемой ТКК. Начало и направление разметки должно быть задано меткой (сохраняемым знаком) на сварном соединении.

е) На контролируемые участки сварного шва устанавливаются маркировочные знаки, ограничительные метки, эталоны чувствительности и кассеты с рентгеновской пленкой.

1) Схема установки маркировочных знаков, ограничительных меток и эталонов чувствительности показана на рисунке 4.43. Тип и номер устанавливаемых элементов регламентируется технологией контроля (ТКК).

Рисунок 4.43 - Схема установки маркировочных знаков, эталонов чувствительности и ограничительных меток

2) Эталоны чувствительности следует устанавливать на контролируемом участке сварного шва со стороны источника излучения. Допускается устанавливать эталоны со стороны кассеты с плёнкой при контроле пустотелых изделий через две стенки или при панорамном просвечивании.

3) Проволочные эталоны чувствительности следует устанавливать непосредственно на шов с направлением проволок поперёк шва; канавочные - рядом со сварным швом с направлением канавок перпендикулярно шву и не перекрывая околошовную зону.

4) При контроле кольцевых сварных соединений трубопроводов диаметром менее 100 мм допускается устанавливать канавочные эталоны чувствительности на расстоянии не менее 5 мм от шва с направлением канавок вдоль шва.

5) Если при панорамном просвечивании кольцевых сварных соединений на шов устанавливается более четырёх плёнок, допускается устанавливать по одному эталону на каждую четверть длины окружности шва.

6) Маркировочные и ограничительные знаки следует устанавливать непосредственно на контролируемом участке шва или на кассете с пленкой так, чтобы их изображения на снимках не накладывались на изображение шва и околошовной зоны.

7) При необходимости проводить оценку величины вогнутости и выпуклости корня шва, на сварное соединение должен быть установлен образец-имитатор. Образец-имитатор следует устанавливать рядом со швом так, чтобы направление выступа (канавки) совпадало с продольной осью шва.

ж) Схема установки кассеты с рентгеновской пленкой определяется схемой просвечивания и регламентируется технологией контроля (ТКК).

1) При самостоятельной зарядке радиографической плёнки в кассету следует руководствоваться схемами, изображёнными на рисунке 4.44.

Рисунок 4.44. - Схема зарядки кассет

2) Упаковка радиографической плёнки должна быть неповрежденной, иметь этикетку (маркировку) завода изготовителя и не истекший срок годности. Годность пленки определяется пробой на экспонированной и неэкспонированной плёнке. Обработанные плёнки должны иметь равномерную оптическую плотность без каких-либо видимых повреждений эмульсионного слоя. Плотность вуали экспонированной и неэкспонированной плёнки должна быть не более 0,3 ед.

3) Усиливающие экраны должны иметь чистую гладкую поверхность без складок, царапин, морщин, надрывов и прочих дефектов, фиксируемых на снимках и затрудняющих их расшифровку.

4) При проведении просвечивания, для защиты плёнки от рассеянного излучения, рекомендуется экранировать кассету с плёнкой со стороны, противоположной источнику излучения, свинцовым экраном толщиной от 1,0 до 2,0 мм.

5) Материал и размеры кассеты должны обеспечивать плотное прилегание плёнки к экранам внутри кассеты и плотное прилегание кассеты к контролируемому изделию. В случае, когда по схеме контроля не требуется изгибать радиографическую пленку, рекомендуется применять жесткие кассеты.

6) Кассета укрепляется на ОК с помощью магнитных держателей, эластичной ленты или другим приспособлением.

7) Для установки источника ионизирующего излучения используются штатные штативы, входящие в заводской комплект источника, или специально разработанные приспособления (штативы и другая оснастка).

4.2.3.7 Фотохимическая обработка снимков

а) Все работы с радиографической плёнкой следует проводить в специально отведённом и соответственно оснащенном помещении (комнате) - «фотолаборатории».

б) Фотохимическая обработка радиографических снимков должна осуществляться в баках-танках или в автоматах для фотообработки. При небольшом количестве снимков используют обычные фото кюветы.

в) Фотохимическая обработка производится в следующей последовательности: проявление, промежуточная промывка, фиксирование, предварительная промывка, окончательная промывка, сушка.

г) Для получения качественного снимка (требуемой плотности и контрастности) необходимо соблюдать рекомендации изготовителя рентгеновской пленки или справочные данные: по типу и рецептуре реактивов, температурному режиму и времени обработки пленки. Не рекомендуется в одном литре свежеприготовленных проявляющего и фиксирующего раствора обрабатывать более 1 м пленки.

д) Предварительную промывку снимков после фиксирования следует проводить в течение 1 - 2 минут в непроточной воде, при температуре от 14 до 22 °С.

Окончательную промывку следует проводить в проточной воде, при температуре от 18 до 21 °С. Продолжительность промывки зависит от температуры воды и длится около 20 мин.

е) Сушить снимки рекомендуется в специализированном сушильном шкафу или другой защищенной от пыли камере с вентиляцией подогретым воздухом (не более плюс 35 °С). Допускается помещать в сушильный шкаф адсорбенты влаги.

4.2.3.8 Расшифровка радиографических снимков.

Для просмотра радиографической плёнки следует применять серийные негатоскопы (отечественного и зарубежного производства) с регулируемой яркостью и изменяемыми размерами просмотрового поля, обеспечивающие уверенный просмотр плёнки с оптической плотностью до 4,0 единиц. Максимальная яркость освещенного поля негатоскопа должна составлять не менее 10^Д+2 кд/м² (где Д - оптическая плотность снимка, который подлежит расшифровке).

Для измерения оптической плотности следует применять серийные денситометры, микрофотометры или другие аналогичные приборы.

Примечание - В некоторых моделях негатоскопов имеется встроенный денситометр.

Допускается проводить оценку оптической плотности плёнки путём её визуального сравнения с аттестованными ступенчатыми образцами плотности (оптическими клиньями).

а) Радиографические снимки, допущенные к расшифровке, должны удовлетворять следующим требованиям:

1) На изображении шва и контролируемой околошовной зоны не должно быть пятен, полос, загрязнений и повреждений эмульсионного слоя, а также изображений посторонних предметов, затрудняющих расшифровку снимка;

2) На снимках должны быть видны четкие изображения ограничительных меток, маркировочных знаков и эталонов чувствительности (за исключением случаев, когда контроль проводится без тех и других).

3) Оптическая плотность изображений на снимке должна быть не менее 1,5 и не более 3,5 (при контроле сварных соединений с переменным сечением допускается увеличение оптической плотности участков с меньшей толщиной до 4,0);

4) Уменьшение оптической плотности изображения шва и контролируемой околошовной зоны на любом участке снимка не должно превышать 1,0 по отношению к оптической плотности изображения эталона чувствительности (или участка, на котором установлен проволочный эталон чувствительности).

б) Чувствительность контроля, определяется по изображению контрольных элементов эталона чувствительности и должна удовлетворять требованиям нормативной документации (соответствовать «Нормам допустимости» дефектов), т.е. гарантировать выявление недопустимых дефектов.

в) Для измерения размеров отдельных несплошностей (за их размеры принимаются размеры их изображений на снимках) при расшифровке следует использовать: измерительную лупу, прозрачную измерительную линейку, шаблоны и трафареты.

1) При документальном оформлении результатов расшифровки снимков размеры дефектов следует округлять до ближайших значений из ряда: 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0 мм или, для дефектов размерами более 3,0 мм, до ближайших целых значений в миллиметрах,

2) Если при контроле пленка располагается на некотором расстоянии от поверхности контролируемого шва (с зазором), то для правильного вычисления размеров дефектов следует использовать поправку - коэффициент:

где f - расстояние от источника излучения до поверхности контролируемого участка;

Н - расстояние от пленки до прилегающей поверхности контролируемого участка;

h - радиационная толщина, в миллиметрах.

4.2.3.9 Оценка качества сварных соединений

Оценку качества сварных соединений следует проводить по нормам, установленным для номинальных размеров (толщины стенки) в соответствии с таблицей 4.8, 4.9 и 4.10.

а) Качество сварного соединения по результатам радиографического контроля оценивается по двухбалльной схеме: балл 1; балл 2.

1) Сварные соединения оценивают баллом 1, если в них при контроле выявлены:

- трещины любых видов и направлений, непровары (за исключением случаев, оговоренных НД) свищи, прожоги;

- дефекты, превышающие допустимые по размерам и по количеству;

- выпуклость и вогнутость корня шва, превышающие допустимые размеры.

2) Сварные соединения оценивают баллом 2, если в них отсутствуют дефекты или размеры дефектов не превышают максимально допустимые нормы.

б) Оценка величины вогнутости и выпуклости корня шва при контроле сварных соединений трубопроводов, выполненных без подкладных колец, должна проводиться визуально путём сравнения оптической плотности изображения корня шва с оптическими плотностями изображений соответствующих им канавок или выступов образцов-имитаторов.

Таблица 4.8 - Нормы допустимых дефектов, выявляемых радиографическим контролем в сварных соединениях элементов трубопроводов и котлов

Таблица 4.9 - Нормы допустимой выпуклости корня шва

Таблица 4.10 - Нормы допустимой вогнутости корня шва

4.2.3.10 Оформление результатов контроля

а) По результатам радиографического контроля составляется учетно-отчетная документация (Приложение А).

б) Для условного обозначения дефектов в Заключениях, Протоколах и в журналах регистрации результатов контроля следует применять обозначения, приведенные в ГОСТ 7512.

в) Экспонированные рентгеновские пленки (снимки) хранятся в лаборатории, проводившей контроль, или передаются в подразделение, эксплуатирующее оборудование, в качестве приложений к Протоколам.

Условия и срок хранения пленок определяются регламентом, принятым на ТЭС.

4.2.3.11 Требования к безопасности

а) Радиографический контроль с использование рентгеновского и гамма-излучения относится к работам с особо вредными условиями труда. Основным видом опасности для персонала при радиографическом контроле является воздействие на организм ионизирующего излучения

б) При работе с ионизирующими источниками излучения должны строго выполняться условия ведения и регистрации результатов дозиметрического контроля.

в) Следует строго соблюдать режимы безопасного проведения контроля в рабочих цехах, помещениях и на оборудовании в условиях эксплуатации ТЭС.

г) При проведении радиографического контроля, хранении и других работах с радиоактивными источниками излучения должна быть обеспечена безопасность в соответствии с требованиями основных санитарных правил по обеспечению радиационной безопасности СП 2.6.1.799-99 (ОСПОРБ-99) [5], норм радиационной безопасности НРБ-99 [6], а также санитарных правил при рентгеновской дефектоскопии СП 2.6.1.1283-03 [7] и ГОСТ 23764.

д) При транспортировании радиоактивных источников излучения должны соблюдаться требования правил безопасности при транспортировании радиоактивных материалов СанПиН 2.6.1.1281-03 [8], утвержденных Главным государственным санитарным врачом.

4.2.4 Магнитопорошковый контроль

4.2.4.1 Общие положения

Основные положения метода магнитопорошкового контроля металла изложены в ГОСТ 21105.

а) Магнитопорошковый контроль (МПК) является разновидностью магнитного вида контроля, основанного на фиксации изменений магнитных характеристик материала под воздействием внешнего магнитного поля.

Магнитный контроль выявляет поверхностные несплошности типа трещин, надрывов, закатов, раковин, несплавлений и т.п.

Примечание - При значительной напряженности магнитного поля, высокой магнитной проницаемости материала и т.п., при МПК могут быть выявлены подповерхностные несплошности на глубине до 5 мм.

При магнитопорошковом (МПК) контроле фиксация нарушений магнитного потока (выявления полей рассеивания) над несплошностью осуществляется с помощью мелких ферромагнитных частиц (магнитным порошком). Принципиальная схема реализации магнитопорошкового метода контроля показана на рисунке 4.45.

Рисунок 4.45 Схема метода

б) Магнитопорошковый контроль может применяться на различных деталях теплосилового оборудования ТЭС, изготовленных из ферромагнитных материалов с относительной магнитной проницаемостью m не менее 40.

в) Магнитопорошковому контролю подвергаются детали и элементы (ОК), на поверхности которых в процессе изготовления, эксплуатации или ремонта могут образовываться поверхностные несплошности (в основном трещины):

- арматура (наружная и внутренняя поверхность);

- тройники (сварные, литые, кованые);

- конические переходы (литые, кованые);

- колена (гнутые, литые, штампованные);

- стыковые и угловые сварные швы;

- корпуса насосов и турбин;

- детали проточной части турбин (диски, ротора, лопатки, диафрагмы),

- а также любые участки деталей в местах вероятного появления поверхностных несплошностей (обечайки и днища сосудов и барабанов, зоны отверстий камер, растянутая часть гибов труб и т.п.).

г) Особенно эффективно применение магнитопорошкового контроля в процессе эксплуатации для выявления эксплуатационных поверхностных трещин на участках концентрации механических напряжений.

4.2.4.2 Участок (группа) магнитопорошкового контроля

а) Участок (группа) магнитопорошкового контроля входит в состав лаборатории неразрушающего контроля (лаборатории металлов).

б) Участок должен быть оснащен соответствующей аппаратурой и принадлежностями. Персонал, проводящий магнитопорошковый контроль, должен быть обучен и аттестован в специализированных аттестационных центрах.

в) В приложении к «Свидетельству об аттестации» лаборатории (в перечне видов контроля) должен быть указан магнитопорошковый контроль и перечислено оборудование ТЭС, на котором допускается его применение.

4.2.4.3 Аппаратура и образцы для магнитопорошкового контроля

а) Магнитопорошковые дефектоскопы, предлагаемые отечественной и зарубежной промышленностью, представляют собой устройства для намагничивания детали (создания в ней магнитного поля).

б) Дефектоскопы различаются по виду и типу создаваемого поля, способу энергопитания и функциональности, они делятся на:

- простейшие (устройства с постоянными магнитами, малогабаритные электромагниты, низковольтные трансформаторы повышенного тока);

- универсальные, обеспечивающие различные режимы намагничивания и размагничивания, снабженные блоками питания и управления;

- специальные, предназначенные для контроля какого-то конкретного изделия, или особого характера намагничивания, либо стационарные с объемными ваннами, держателями для ОК и различными осветительными приборами.

в) Магнитные дефектоскопы не являются измерительными приборами и не требуют периодической аттестации, но подвергаются обязательной поверке для подтверждения паспортных технических характеристик и оценки величины создаваемого магнитного поля.

г) Оценка магнитного поля может производиться приборами - магнитометрами, либо на «образцах индикаторах» поля, либо на аттестованных контрольных образцах.

д) Примером образца индикатора поля служит небольшая конструкция с ферромагнитной основой, в которой изготовлены сквозные калиброванные щели. Устройство помещают в магнитное поле в центр контролируемого участка и на него наносят магнитный порошок. Четкая индикация калиброванных щелей подтверждает достаточную величину магнитного поля.

е) Контрольные образцы, схематично изображённые на рисунке 4.46, представляют собой пластину из ферромагнитного материала, в которой искусственным способом изготовлены трещины. Наибольшее распространение получили образцы с азотированным поверхностным слоем. Трещины изготавливаются в азотированном слое в момент его растрескивания при механическом воздействии.

Рисунок 4.46 - Контрольные образцы

Величина раскрытия трещин определяется силой воздействия, а глубина толщиной азотированного слоя. Точные размеры трещин определяются инструментальными микроскопами.

Контрольные образцы аттестуются по уровням чувствительности исходя из размеров трещин.

ж) Контрольные образцы в процессе использования подлежат профилактическому размагничиванию, очистке от остатков порошка и периодической метрологической аттестации.

4.2.4.4 Материалы для магнитопорошкового контроля

а) При МПК используются сухие порошки и суспензии. Основой порошков и суспензий являются мелкие ферромагнитные частицы (обычно окись-закись железа черного цвета).

б) Для улучшения контрастности к ферромагнитной основе порошка могут добавляться различные красители, в том числе люминесцентные.

в) Суспензии представляют собой взвеси порошка в жидкостях на основе керосина или воды с добавлением различных эмульгаторов.

г) В процессе контроля качество магнитного порошка проверяется методом «магнитной пробы», а качество суспензии «методом отстоя» согласно требованиям действующих стандартов.

д) Порошки и пасты для суспензий изготавливаются централизовано по стандартным рецептам. Суспензии, как правило, составляются самостоятельно (рецептура должна указываться в методиках или картах контроля). Допускается пользоваться готовыми суспензиями, выпускаемыми в аэрозольных упаковках.

4.2.4.5 Параметры магнитопорошкового контроля

а) Качество магнитопорошкового контроля зависит от: магнитных характеристик материала изделия, обеспечения оптимального уровня намагниченности, выбора правильного направления поля намагничивания, применения качественных порошков и суспензий, чистоты обработки поверхности, уровня освещённости участка контроля.

Все эти факторы объединяются единой характеристикой контроля - чувствительностью.

б) В магнитопорошковом контроле приняты три условных уровня чувствительности, выраженные предельными размерами выявляемых несплошностей, - приведены в таблицей 4.11.

Таблица 4.11

4.2.4.6 Подготовка к контролю

а) Работы по организации и подготовке оборудования к контролю возлагаются на техническое руководство ТЭС.

Технические службы ТЭС должны предоставить на объект контроля всю необходимую техническую документацию (п. 4.1.11 настоящего СТО):

б) Подготовка к контролю заключается в обеспечении возможности безопасного проведения контроля и подготовке самого объекта контроля.

В производственных условиях необходимо обеспечить удобный и безопасный доступ к изделию, при необходимости изготавливать леса и подмостки.

в) Подготовка контролируемой поверхности ОК заключается в удаление изоляции и окалины, очистке от грязи и отложений. Для обеспечения необходимой подвижности магнитных частиц поверхность не должна иметь грубых и глубоких рисок и неровностей, шероховатость поверхности должна быть не хуже R_z = 40 мкм. При необходимости, поверхность должна обезжириваться.

г) Для создания контраста с темным порошком контролируемая поверхность зачищается до металлического блеска.

д) При МПК к освещенности контролируемого участка изделия предъявляются повышенные требования, поэтому обеспечение необходимого уровня освещения должно включаться в перечень подготовительных работ.

4.2.4.7 Выбор параметров и схем контроля

а) Основным параметром магнитопорошкового контроля является чувствительность. Для контроля теплосилового оборудования ТЭС принят условный уровень чувствительности «Б», как наиболее оптимальный.

б) В МПК применяют два способа намагничивания изделия: способ остаточной намагниченности (СОН) и способ приложенного поля (СПИ).

При способе СОН нанесение фиксируемого вещества (порошка или суспензии) проводится после намагничивания ОК.

При способе СПИ нанесение фиксируемого вещества проводится одновременно с процессом намагничивания ОК.

в) Для создания в изделии магнитного поля применяются три вида намагничивания (по форме магнитного потока), схематично показанные на рисунке 4.47:

I - циркулярное намагничивание - пропусканием тока по контролируемому участку изделия;

II - продольное (полюсное) намагничивание - прикладыванием внешнего поля постоянного или электромагнита;

III - комбинированное намагничивание - одновременно пропусканием тока и прикладыванием внешнего поля.

Рисунок 4.47

Магнитные поля могут создаваться постоянным, переменным или импульсным током.

г) При способе СОН используется циркулярный вид намагничивания током большой силы (более 1000 А) - рисунок 4.48.

Рисунок 4.48

При способе СПП используется продольный вид намагничивания внешним полем - рисунок 4.49.

Рисунок 4.49

Комбинированный вид намагничивания при контроле на ТЭС практически не применяется.

д) Поскольку поля рассеивания возникают только в том случае, когда магнитное поле пересекает плоскость несплошности, то правильный выбор схемы контроля является основным условием его эффективности.

е) Циркулярное намагничивание:

1) магнитные линии пересекают несплошность, образуя поля рассеивания - оптимальные условия выявления (рисунок 4.50.а);

2) магнитные линии не пересекают несплошность, поля рассеивания не образуются - несплошность не выявляется (рисунок 4.50.б).

Рисунок 4.50

ж) Продольное намагничивание:

1) магнитные линии не пересекают несплошность, поля рассеивания не образуются - несплошность не выявляется (рисунок 4.51.а);

2) магнитные линии пересекают несплошность, образуя поля рассеивания - оптимальные условия выявления (рисунок 4.51.б).

Рисунок 4.51

4.2.4.8 Порядок проведения контроля

а) Магнитопорошковый контроль тепломеханического оборудования ТЭС проводится по «технологическим картам» контроля (технологическим процессам).

Карты контроля (ТКК) должны соответствовать требованием НД, распространяющейся на данный объект контроля.

ТКК разрабатываются специалистами не ниже 2-го уровня квалификации и утверждаются руководителем службы контроля (лаборатории). Допускается использовать ТКК (процессы), разработанные специалистами сторонних специализированных организаций.

б) Технологическая карта контроля должна содержать следующую основную информацию:

- описание ОК (конструкция, материал, типоразмер и т.п.);

- регламентируемый способ и вид намагничивания (СОН или СПП, циркулярный или продольный);

- способ фиксации (тип, марка применяемого вещества: порошка или суспензии);

- схемы намагничивания (с эскизами);

- рекомендации и особенности контроля;

- требования к освещенности ОК (уровень освещенности, необходимость применения ультрафиолетовых облучателей);

- оценка результатов контроля (нормы допустимости).

ТКК могут составляться как на одну конкретную конструкцию, так и на группу однотипных изделий.

в) Перед началом контроля дефектоскопист должен «принять» изделие, то есть убедиться в качественной его подготовке и в отсутствии дефектов на поверхности. Контроль до устранения дефектов не допускается.

г) Порядок проведения МПК контроля состоит из следующих последовательных операций:

- получение заявки на проведение контроля,

- ознакомление с технической документацией,

- определение параметров контроля (из ТКК, методик, инструкций),

- прием ОК после подготовительных работ и визуального осмотра,

- проведение контроля (намагничивание и нанесение фиксирующего вещества),

- осмотр ОК,

- оценка результатов контроля ОК в целом,

- составление и оформление отчетной документации (протоколов, заключений).

4.2.4.9 Требования к методикам магнитопорошкового контроля

а) Магнитопорошковому контролю может быть подвергнут любой участок изделия или детали из ферромагнитного материала, подготовленного соответствующим образом (см. п.п. 4.2.4.6).

б) Основная задача перед проведением контроля заключается в определении мест возможного расположения несплошностей, их конфигурации и направления. Такие данные получают при анализе технологии изготовления и характера эксплуатации оборудования. На основании этих данных, определяются участки и составляются схемы контроля (в компетенцию дефектоскопистов не входит).

в) В качестве примера приведены несколько вариантов схем контроля:

1) радиусные поверхности, сварные и литые тройники (рисунок 4.52);

Рисунок 4.52

2) участки труб, корпусов, днищ (рисунок 4.53):

Рисунок 4.53

3) шпильки и болты (рисунок 4.54):

Рисунок 4.54

г) Для намагничивания крупногабаритных и толстостенных изделий (корпусов турбин, арматуры, литья и т.п.) требуется создание полей высоких значений, которые удается получить циркулярным намагничиванием пропуская ток через контролируемый участок ОК.

В этом случае применяется способ остаточного намагничивания (СОН).

В качестве источников тока используются универсальные дефектоскопы (или силовые понижающие трансформаторы подобные сварочным), укомплектованные электрическими кабелями и электродами с медными, латунными или свинцовыми наконечниками.

1) Процесс контроля включает следующие последовательные операции:

- намагничивание участка контроля пропусканием тока;

- снятие (отключения) тока с участка контроля;

- нанесения фиксирующего вещества;

- осмотр рисунка полученного на поверхности участка контроля;

- оценка результатов контроля.

2) Параметры намагничивания (участки, схема, расстояние между электродами, ток или величина поля, тип порошка или суспензии, тип и уровень освещенности и т.п.) указаны в ТКК.

д) Для намагничивания малогабаритных и тонкостенных изделий (лопаток и дисков турбин, участков труб, ремонтных наплавок, и т.п. Достаточно магнитных полей малых величин, которые получают продольным намагничиванием. В этом случае применяется способ приложенного поля намагничивания (СПП).

Намагничивание может создаваться постоянными магнитами или электромагнитами постоянного тока. Для небольших изделий, например крепежных шпилек, могут применяться проходные катушки - соленоиды.

1) Процесс контроля включает следующие последовательные операции:

- установка намагничивающего устройства на участок контроля;

- намагничивание с выдержкой (включение электромагнита);

- нанесение фиксирующего вещества, не прерывая процесса намагничивания (без отключения);

- осмотр рисунка полученного на поверхности участка контроля (без намагничивающего устройства);

- оценка результатов контроля.

2) Параметры намагничивания (участки, схема, величина тока или величина поля, тип порошка или суспензии, вид и уровень освещенности и т.п.) указаны в ТКК.

е) Во всех случаях перед началом работ на контрольных образцах проверяется качество и соответствие порошков и суспензий.

ж) После МПК часто возникает необходимость в размагничивании объекта контроля, особенно при применении способа остаточной намагниченности (СОН). Размагничивание производится переменным током убывающей амплитуды. Универсальные магнитные дефектоскопы обладают данной функцией.

4.2.4.10 Осмотр и расшифровка результатов контроля

а) При осмотре участка контроля следует обеспечить его достаточную освещенность. При применении обычных порошков и суспензий используются лампы накаливания или люминесцентные лампы, освещенность должна быть не ниже 500 лк. При применении магнитолюминесцентных порошков и суспензий должны использоваться сертифицированные ультрафиолетовые облучатели, а само изделие должно быть затемнено (освещенность не более 20 лк).

б) Выявленная несплошность фиксируется на поверхности ОК валиком порошка - рисунок 4.55. Количество осажденного порошка (величина валика) зависит от размеров несплошности, величины полей рассеивания, величины намагничивания, свойств фиксирующего вещества и т.п.

Размеры валика отражают размер несплошности, но не соответствуют ей по величине и форме.

Рисунок 4.55

в) Определение размеров несплошности и оценка её допустимости производится только по результатам визуального контроля с применением оптических приборов и мерительных инструментов и, при необходимости, после травления поверхности.

г) Нормы допустимости несплошностей соответствуют нормам визуального контроля и приводятся в настоящем СТО (раздел 7) и в соответствующей НД на конкретное изделие (технические условия, нормали и др.).

д) При МПК весьма вероятна ложная оценка (перебраковка) изделия. Имитируя несплошность, валик порошка может образовываться:

- скапливаясь на неровностях поверхности, на глубоких рисках, на остатках окалины, на геометрических неоднородностях конструкции (например, резьбе, канавках) и т.п.;

- по причине присутствия на изделии следов остаточной намагниченности, например: применение при подготовительных работах сильно намагниченного инструмента, соприкосновение с рабочим сварочным кабелем и т.п.

е) Рекомендуются следующие способы отличия ложных следов порошка:

- повторная обработка (зачистка) поверхности;

- многократное намагничивание сомнительного участка с полным удалением предыдущих следов порошка;

- изменение (в некоторых пределах) направления намагничивания;

- обследование участка поверхности под валиком порошка визуальным контролем и травлением.

ж) По результатам контроля оформляется учётно-отчётная документация

4.2.5 Капиллярный контроль

4.2.5.1 Общие положения

Капиллярный контроль (КК) является разновидностью контроля проникающими веществами, основанного на свойстве смачивающихся жидкостей активно проникать в мелкие открытые полости (капилляры) на поверхности изделий.

Общие требования и основные положения по капиллярному методу контроля изложены в ГОСТ 18442.

а) Контроль проникающими веществами выявляет только поверхностные не- сплошности типа: трещин, в том числе сквозных, надрывов, закатов, небольших раковин, несплавлений, межкристаллитной коррозии и т.п.

На контролируемую деталь наносят индикаторное вещество, которое под действием капиллярных сил проникает в несплошность. После последующего нанесения проявителя часть индикаторного вещества под действием сорбционных сил вытягивается проявителем и окрашивает его, что и является признаком не- сплошности - рисунок 4.56.

Рисунок 4.56 - Схема контроля

б) Выявление несплошности при контроле проникающими веществами может осуществляться различными способами, но в практике капиллярного контроля, применяемого на ТЭС, используются цветной метод и люминесцентный метод с использованием проявителей.

в) Капиллярный контроль может проводиться на различных деталях теплосилового оборудования ТЭС, изготовленных из любых материалов (стали любых классов, меди, алюминия и т.п.).

г) Капиллярному контролю подвергаются детали и элементы (объекты контроля - ОК), на поверхности которых в процессе изготовления, эксплуатации или ремонта могут образовываться поверхностные несплошности (в основном трещины):

- арматура (наружная и внутренняя поверхность),

- тройники (сварные, литые, кованые),

- колена (гнутые, литые, штампованные),

- конические переходы (литые, кованые),

- стыковые и угловые сварные швы;

- корпуса насосов и турбин;

- детали турбин (диски, ротора, лопатки),

- а также любые участки деталей, в местах вероятного появления поверхностных несплошностей.

4.2.5.2 Участок (группа) капиллярного контроля

а) Участок (группа) капиллярного контроля входит в состав лаборатории неразрушающего контроля (лаборатории металлов).

б) Участок должен быть оснащен соответствующими материалами и принадлежностями. Персонал, проводящий капиллярный контроль, должен быть обучен и аттестован в специализированных атгестационных центрах.

в) В приложении к «Свидетельству об аттестации» лаборатории (в перечне видов контроля) должен быть указан вид контроля проникающими веществами или именно капиллярный контроль (ПВК или КК) и перечислено оборудование ТЭС, на котором допускается его применение.

4.2.5.3 Технические средства и материалы для капиллярного контроля.

а) Дефектоскопы для КК представляют собой наборы из комплектов специальных веществ - реактивов и различных вспомогательных принадлежностей. В наборах для люминесцентного метода должен присутствовать ультрафиолетовый облучатель.

Стационарные дефектоскопы снабжены объемными ваннами для реактивов, штативами для ОК и осветителями различных типов (такие дефектоскопы в условиях ТЭС не используются).

б) Материалы для контроля делятся на проникающие и проявляющие вещества и на очищающие вещества, включая обтирочный материал.

в) Проникающие вещества «пенетранты» состоят из одного или смеси веществ, обладающих высокой смачивающей способностью, и красителей или люминесцентных добавок.

г) Проявляющие вещества «проявители» состоят из сорбционного вещества и испаряемых (легколетучих) жидкостей.

д) Очищающие вещества являются растворителями жиров и «смывкой» для удаления пенетрантов.

Обтирочный материал должен хорошо впитывать остатки пенетранта и не оставлять после использования следов и ворсинок на контролируемой поверхности.

е) Для капиллярного люминесцентного контроля требуются специальные сертифицированные ультрафиолетовые облучатели.

ж) Пенетранты, проявители и очистители (отечественные и зарубежные) производятся централизовано, отдельно или комплектами, в виде аэрозольных баллонов. Они должны иметь маркировку с указанием класса чувствительности и сопровождаться сертификатом соответствия.

Большинство реактивов изготавливаются на основе экологически безопасных веществ.

и) Соответствие и качество реактивов проверяется на аттестованных контрольных образцах.

Контрольные образцы представляют собой пластины из хромистой стали, в которых имеются поверхностные трещины. Наибольшее распространение получили образцы с азотированным поверхностным слоем. Трещины изготавливаются в азотированном слое во время его растрескивания при механическом воздействии (рисунок 4.57).

Рисунок 4.57 - Схемы образцов

Точные размеры трещин определяются инструментальными микроскопами.

Контрольные образцы аттестуются по уровням чувствительности исходя из размеров трещин.

Допускается использование контрольных образцов, предназначенных для магнитопорошкового контроля.

и) Контрольные образцы в процессе использования подлежат глубокой очистке (полости трещин) от следов пенетранта и периодической метрологической аттестации.

4.2.5.4 Параметры капиллярного контроля

а) Качество капиллярного контроля зависит от: чистоты подготовки поверхности изделия, использования качественных реактивов, четкого соблюдения технологии контроля, уровня освещённости участка контроля

Все эти факторы объединяются единой характеристикой контроля - чувствительностью.

б) В капиллярном контроле приняты пять условных уровней чувствительности, выраженные предельными размерами выявляемых несплошностей приведенных в таблице 4.12.

Таблица 4.12

4.2.5.5 Подготовка к контролю

а) Работы по организации и подготовке оборудования к контролю возлагаются на техническое руководство ТЭС.

Технические службы ТЭС должны предоставить на объект контроля всю необходимую техническую документацию (п. 4.1.17 настоящего раздела СТО).

б) Подготовка к контролю заключается в обеспечении условий безопасного его проведения и подготовке самого объекта контроля.

В производственных условиях необходимо обеспечить удобный и безопасный доступ к изделию. При необходимости, изготавливать леса и подмостки.

в) Подготовка контролируемой поверхности ОК заключается в удалении изоляции и окалины, очистке от грязи и отложений. Для удаления грубых и глубоких рисок и открытия полости несплошностей, поверхность контролируемого участка обрабатывается механическим способом (зачищается). Шероховатость поверхности должна быть не ниже R_Z = 20 мкм.

г) При механической обработке необходимо исключить возможность «затирки» устья несплошности и, при необходимости, проводить травление участка контроля.

д) Контролируемая поверхность обезжиривается, с неё (и полостей несплошностей) должны быть удалены жировые отложения. Использовать в качестве растворителя жидкости типа керосина запрещается.

е) Окружающая температура и влажность, а также температура ОК должны соответствовать рабочим диапазонам легколетучих реактивов (указывается в их документации или ТКК).

ж) Особые требования предъявляются к освещенности контролируемого изделия, поэтому обеспечение необходимого уровня освещения должно включаться в перечень подготовительных работ.

4.2.5.6 Выбор параметров и схем контроля

а) Основным параметром капиллярного контроля является чувствительность. Для контроля теплосилового оборудования ТЭС принят условный класс чувствительности «П», как наиболее оптимальный, учитывающий характерные особенности эксплуатации и требования НД.

б) При капиллярном контроле на ТЭС в основном рекомендуются два метода:

- цветной, использующий пенетрант с красителем;

- люминесцентный, использующий пенетрант с люминофором.

Оба метода равнозначны, но люминесцентный требует особых условий освещения (ультрафиолетовых облучателей) и в практике считается более «грязным».

в) При люминесцентном методе иногда, в виде исключения, можно обходиться без проявителя.

4.2.5.7 Порядок проведения контроля

а) Капиллярный контроль тепломеханического оборудования ТЭС проводиться по ТКК (технологическим процессам).

Карты контроля должны соответствовать требованием НД, распространяющейся на данный объект контроля.

ТКК разрабатываются специалистами не ниже 2-го уровня квалификации и утверждаются руководителем службы контроля (лаборатории). Допускается использовать ТКК (процессы), разработанные специалистами сторонних специализированных организаций.

б) Технологическая карта контроля должна содержать следующую основную информацию:

- описание ОК (конструкция, материал, типоразмер и т.п.);

- регламентируемый метод контроля (цветной или люминесцентный);

- рекомендации по типу используемых материалов (тип, марка применяемого вещества или комплекта);

- участки контроля (с эскизами);

- рекомендации и особенности контроля;

- требования к освещенности ОК (уровень освещенности, необходимость применения ультрафиолетовых облучателей);

- оценка результатов контроля (нормы допустимости).

ТКК могут составляться как на одну конкретную конструкцию, так и на группу однотипных изделий.

в) Перед началом контроля дефектоскопист должен «принять» изделие, то есть убедиться в качественной его подготовке и в отсутствии дефектов на поверхности. Контроль до устранения обнаруженных несоответствий не допускается.

г) Порядок проведения капиллярного контроля состоит из следующих последовательных операций:

- получение заявки на проведение контроля;

- ознакомление с технической документацией;

- определение параметров и технологии контроля (из ТКК, методик);

- прием ОК после подготовительных работ и визуального осмотра;

- проведение рабочего контроля;

- осмотр участка контроля;

- оценка результатов контроля в целом;

- составление и оформление отчетной документации (протоколов, заключений).

4.2.5.8 Технологии капиллярного контроля

а) Капиллярному контролю может быть подвергнут любой участок изделия или детали из любого непористого материала, подготовленного соответствующим образом (см. п.п. 4.2.5.5).

б) Одна из основных задач технологии контроля заключается в определении мест возможного нахождения несплошностей. Такие сведения получают при анализе технологии изготовления и характера эксплуатации оборудования. На основании этих сведений определяются участки и составляются схемы контроля (в компетенцию дефектоскопистов не входит).

в) Контроль крупногабаритных изделий может проводиться значительными участками (до 1,0 м², более не рекомендуется из-за неудобства выполнения).

г) Для капиллярного контроля используются:

- очистители (растворители для тонкой очистки контролируемой поверхности);

- индикаторные пенетранты (проникающие вещества);

- проявители (белого цвета на основе каолина).

д) Процесс контроля включает следующие последовательные операции.

1) Производят проверку качества и соответствия пенетранта и проявителя на контрольных образцах.

2) Проводят окончательную очистку участка непосредственно перед контролем.

При этом с поверхности удаляется пыль, жировые следы, влажный конденсат и очищаются полости несплошностей. Очистку проводят безворсовым материалом (тканью), смоченным в очистителе, либо на поверхность наносят очиститель и протирают её безворсовой тканью.

3) Наносят индикаторный пенетрант.

Пенетрант наносится на контролируемую поверхность обильным слоем с помощью аэрозольного баллона, кисти, малярного валика, распылителя и т.п. (рисунок 4.58).

Время выдержки пенетранта должно гарантировать его проникновение в полость несплошности. Время выдержки зависит от марки применяемого пенетранта и указано в его документации, но не должно быть менее 5 минут.

При этом необходимо исключить высыхание пенетранта за время выдержки, т.е. освежать (наносить) его несколько раз.

Рисунок 4.58

4) Удаляют пенетрант с контролируемой поверхности.

Пенетрант удаляется с помощью безворсового материала (ткани) смоченной в очистителе, либо распылением очистителя с последующей протиркой (рисунок 4.59).

Время удаления должно быть минимальным, так как возможно одновременное удаление пенетранта из полостей несплошностей или его засыхание.

От качества удаления пенетранта зависит эффективность контроля. Остатки пенетранта на поверхности могут привести к ложной оценке (перебраковке), а вымывание его из несплошностей к их пропуску (недобраковке).

Рисунок 4.59

5) Наносят проявитель.

Проявитель наносится на контролируемую поверхность из аэрозольного баллона, распылителем или мягкой кистью.

Проявитель наносится тонким слоем, преимущественно за один проход. Подтеки и наплывы не допускаются (рисунок 4.60).

Рисунок 4.60

Сушка проявителя должна происходить естественным путем, допускается легкий обдув теплым воздухом (до плюс 40 °С).

4.2.5.9 Осмотр и расшифровка результатов контроля.

а) Для проведения качественного осмотра результатов контроля следует обеспечить необходимую освещенность контролируемого участка. При цветном капиллярном контроле используются лампы накаливания или люминесцентные лампы, освещенность должна быть не ниже 500 лк. При люминесцентном контроле должны использоваться сертифицированные ультрафиолетовые облучатели, а само изделие необходимо затемнить. Схема контроля условно показана на рисунке 4.61.

б) Проявитель, обладая сорбционными свойствами, вытягивает пенетрант, насыщаясь им. На светлом (белом) слое проявителя появляется яркий (розовый или люминесцентный) след.

в) Осмотр контролируемого участка рекомендуется проводить в два приема:

- предварительный, от 3 до 5 минут, отмечая начальное появление индикаторных следов и наблюдая: объемный или протяженный характер имеет несплошность;

- окончательный (заключительный), от 15 до 20 минут после высыхания проявителя.

Рисунок 4.61

г) Выявленная несплошность дает на поверхности проявителя индикаторный след в виде контрастного пятна. Чем больше пенетранта попало в полость несплошности, тем дольше (до полного высыхания) длится проявление, тем заметнее (крупнее и расплывчатей) индикаторный след.

Размеры индикаторного следа отражают размер несплошности, но не соответствуют ей по величине и форме

На рисунке 4.62 приведены примеры индикаторных следов от трещин и объемных несплошностей.

Рисунок 4.62

д) Из практики установлено, что индикаторный след примерно от трех до пяти раз превышает размер несплошности.

е) Условно индикаторные следы разделяются на протяженные и округлые. При отношении длины следа к ширине более 3, индикаторный след считается протяженным (несплошность протяженная).

При отношении длины следа к ширине равным или менее 3, индикаторный след считается округлым (несплошность округлая).

ж) Определение фактических размеров несплошности и оценка её допустимости производятся только по результатам визуального контроля с применением оптических приборов и мерительных инструментов, при необходимости, после травления поверхности.

и) Нормы допустимости несплошностей соответствуют нормам визуального контроля и приводятся в настоящем СТО (раздел 7) и в соответствующей НД (технические условия и др.).

к) При КК весьма вероятна ложная оценка изделия.

Индикаторный след может образовываться:

- из-за скопления пенетранта на неровностях поверхности, на глубоких рисках, на остатках окалины или лакокрасочных покрытий, на конструктивных особенностях изделия (например, резьбе, канавках) и т.п.;

- по причине неполного удаления пенетранта с поверхности перед нанесением проявителя; при люминесцентном контроле это происходит значительно чаще.

Индикаторный след не образуется:

- из-за плохой подготовки ОК пенетрант не проникает в несплошность (устье полости закрыто, присутствуют жировые отложения);

- по причине вымывания пенетранта из полости несплошности в процессе удаления его с поверхности перед нанесением проявителя.

л) При сомнении в качестве результатов контроля его следует повторить после дополнительной обработки (зачистки) поверхности.

м) По результатам контроля оформляется учётно-отчетная документация.

4.2.6 Вихретоковый контроль

4.2.6.1 Общие положения.

Вихретоковый контроль (ВТК) относится к поверхностным методам контроля.

ВТК основан на измерении величины вихревого тока, возбуждаемого в поверхностном слое контролируемого изделия. Наличие поверхностной несплошности изменяет величину вихревого тока, что фиксируется измерительными устройствами и является признаком несплошности.

Вихретоковый метод используется на изделиях и деталях, изготовленных из металла (ферромагнитных и неферромагнитных сталей и сплавов, а также цветных металлов и сплавов) с удельной электрической проводимостью от 0,5 до 60 МСм/м.

Вихретоковый контроль выявляет поверхностные несплошности типа трещин, надрывов, закатов, раковин, пор, несплавлений и т.п.

Примечание - При благоприятных условиях (высокой электрической проводимости, значительной напряженности наводимого поля и т.п.), могут быть выявлены подповерхностные трещины на глубине до 5 мм.

а) Вихретоковому контролю подвергаются детали и элементы (объекты контроля - ОК), тепломеханического оборудования ТЭС на поверхности которых в процессе изготовления, эксплуатации или ремонта могут образовываться поверхностные несплошности (в основном трещины: - см. п.п. 4.2.5.1 г).

б) Особенно эффективно применение ВТК для выявления эксплуатационных поверхностных трещин на деталях проточной части турбин (на поверхности переходов, галтелей роторов, в тепловых канавках, на поверхности рабочих и направляющих лопаток и т.п.), в ограниченных пространствах и труднодоступных местах.

4.2.6.2 Участок (группа) вихретокового контроля

а) Участок (группа) вихретокового контроля входит в состав лаборатории неразрушающего контроля (лаборатории металлов).

б) Участок должен быть оснащен соответствующей аппаратурой и принадлежностями. Персонал, проводящий вихретоковый контроль, должен быть обучен и аттестован в установленном порядке.

в) В приложении к «Свидетельству об аттестации» лаборатории (в перечне видов контроля) должен быть указан вихретоковый контроль и перечислено оборудование ТЭС, на котором допускается его применение.

4.2.6.3 Аппаратура для вихретокового контроля

а) Вихретоковые дефектоскопы (отечественные и зарубежные) предназначены для работы с накладными преобразователями (различных размеров и конструкций).

б) Дефектоскопы имеют малые габариты, снабжены низковольтным автономным питанием. Дефектоскопы условно разделяются на универсальные и специальные.

Универсальные - позволяют работать (комплектуются) различными преобразователями и обладают различными дополнительными и сервисными режимами.

Специальные - предназначены для контроля какой то конкретной детали или изделия, снабжены специализированным преобразователем, соответствующей оснасткой и приспособлениями (держателями, манипуляторами и т.п.).

Дефектоскопы различаются также по конструктивному исполнению измерительного устройства - индикатора. В более ранних и упрощенных конструкциях применяется стрелочный индикатор, имеющий большую инерционность при срабатывании и низкую механическую прочность. В современных и универсальных дефектоскопах применяются светодиодные или цифровые индикаторы, не имеющие отмеченных недостатков.

в) Дефектоскопы комплектуются контрольными образцами различных конструкций, предназначенными для настроек и поверок. На поверхностях образцов должны присутствовать искусственные имитаторы трещин в виде узких канавок (пропилов) определенных размеров. Допускается, в качестве образцов, использовать контрольные образцы для магнитного или капиллярного контроля.

г) Вихретоковые дефектоскопы не являются измерительными приборами и не требуют периодической аттестации, но подвергаются обязательной поверке для подтверждения паспортных технических характеристик и оценки чувствительности контроля (величины выявляемых несплошностей).

4.2.6.4 Параметры вихретокового контроля

а) Основным параметром вихретокового контроля является чувствительность - возможность уверенно выявлять несплошности определенных (минимальных) размеров.

Чувствительность зависит от многих факторов, большинство из которых не поддается регулировке. В общем случае вихретоковый контроль позволяет выявлять трещины глубиной от 0,2 мм и длиной от 3,0 мм (при раскрытии более 1,0 мкм).

б) В основном чувствительность определяется:

- размером преобразователя: с увеличением размера преобразователя (катушки) увеличивается площадь контролируемого поля, а чувствительность контроля ухудшается;

- зазором между ОК и преобразователем: с увеличением зазора чувствительность падает;

- качеством поверхности сканирования ОК: при сложном профиле поверхности (наличие проточек, канавок, резких переходов, радиусов), при наличие отложений (окалины, грязи и т.п.), при повышенной шероховатостью (более R_Z 20) - чувствительность ухудшается.

в) Рекомендуется в каждом конкретном случае применять эталонные образцы (образцы предприятия) изготовленные из контролируемого материала (лучше фрагмент изделия) с набором канавок различных размеров.

г) Вихретоковый метод не рекомендуется применять для контроля:

- деталей и конструкций с резкими локальными изменениями магнитных или электрических свойств,

- деталей и конструкций с электропроводящими защитными покрытиями, если дефект не разрушил поверхность покрытия;

- деталей с дефектами, полость которых заполнена электропроводящими частицами;

- сварных швов с неудалённым валиком усиления (выпуклостью).

4.2.6.5 Подготовка к контролю

а) Работы по организации и подготовке оборудования к контролю возлагаются на техническое руководство ТЭС.

Технические службы ТЭС должны предоставить на объект контроля всю необходимую техническую документацию:

- формуляры, чертежи, эскизы;

- сведения об условиях эксплуатации и информацию об ОК;

- результаты предшествующего контроля (ВИК, и т.п.).

б) Подготовка к контролю заключается в обеспечении возможности безопасного проведения контроля и в подготовке самого объекта контроля. В производственных условиях необходимо обеспечить удобный и безопасный доступ к изделию, при необходимости изготавливать леса и подмостки.

в) Подготовка контролируемой поверхности ОК заключается в удалении окалины, очистке от грязи и отложений, Поверхность не должна иметь грубых и глубоких рисок и неровностей, шероховатость поверхности должна быть не хуже R_Z = 20 мкм.

г) Допускается проводить контроль по окрашенной или покрытой лаком поверхности при условии, что слой покрытия на всем контролируемом участке сохраняет целостность, не имеет натеков и разрушений и по всему участку имеет постоянную толщину.

4.2.6.6 Порядок проведения контроля

а) Вихретоковый контроль проводится по «технологическим картам» контроля (ТКК).

Карты контроля должны соответствовать требования НД, распространяющейся на данный объект контроля.

ТКК разрабатываются специалистами не ниже 2 уровня квалификации и утверждаются руководителем службы контроля (лаборатории). Допускается использовать ТКК (процессы), разработанные специализированными организациями.

б) Технологическая карта контроля должна содержать следующую основную информацию:

- описание ОК (конструкция, материал, типоразмер и т.п.);

- участки контроля (чертеж, эскиз);

- тип и конструкцию преобразователя;

- способ и схемы сканирования;

- особенности настройки и контроля;

- оценку результатов контроля (нормы допустимости).

ТКК могут составляться как на одну конкретную конструкцию, так и на группу однотипных изделий.

в) Перед началом контроля дефектоскопист должен «принять» изделие, то есть убедиться в качественной его подготовке и в отсутствии видимых дефектов на поверхности.

г) Порядок проведения контроля состоит из следующих последовательных операций:

- получение заявки на проведение контроля;

- ознакомление с технической документацией;

- определение параметров и схем контроля (из ТКК, методик, инструкций);

- прием ОК после подготовительных работ и визуального осмотра;

- проведение контроля (сканирование и фиксация дефектных участков);

- оценка результатов контроля ОК в целом;

- составление и оформление отчетной документации (протоколов, заключений).

4.2.6.7 Требования к методике вихретокового контроля

а) Вихретоковому контролю может быть подвергнут любой участок изделия или детали, подготовленный соответствующим образом.

б) Для каждой детали или изделия составляются индивидуальные схемы сканирования с указанием участка контроля (в компетенцию дефектоскопистов не входит), для чего необходимо определить места возможного появления несплошностей, их конфигурацию и направление. Такие сведения получают при анализе технологии изготовления и характера эксплуатации оборудования.

в) При проведении вихретокового контроля следует учитывать что:

- основное направление сканирования объекта контроля должно быть направлено перпендикулярно предполагаемому расположению несплошности. При невозможности такого сканирования допускается сканирование под углом, но чувствительность при этом ухудшается;

- вертикальная ось преобразователя должна быть постоянно перпендикулярна поверхности ОК;

- шаг и скорость сканирования определяются конструкцией дефектоскопа и конструкцией (размерами) преобразователя;

- если технология предусматривает контроль бесконтактным способом, т.е. с зазором, величина данного зазора должна оставаться неизменной по всей площади контролируемого участка;

- из-за явления «краевого эффекта» зоны вблизи края детали, вокруг отверстий, радиусных переходов и иных подобных геометрических особенностей должны считаться зоной «неуверенного» контроля.

г) Основной операцией перед началом контроля является настройка дефектоскопа. Настройка производится по инструкциям производителя или разработчика дефектоскопа. Сущность настройки сводится к установке уровня «компенсации» и чувствительности дефектоскопа.

Преобразователь устанавливается на контрольный образец и регуляторами дефектоскопа проводится «компенсация» (балансировка) измерительных устройств на бездефектном участке образца - рисунок 4.63. Поместив преобразователь на искусственную трещину (канавку) определенного размера, настраивают чувствительность, добиваясь максимального показания измерителя - индикатора. При настройке чувствительности добиваются многократного и уверенного показания индикатора, исключая его ложное срабатывание, и сохранения установленного уровня компенсации.

Рисунок 4.63 - Настройка «компенсации» и чувствительности

д) Более точную дополнительную подстройку «компенсации» следует произвести непосредственно на участке ОК и, при необходимости, провести подстройку чувствительности.

Примечание - Рекомендации заводских инструкций по настройке вихретоковых дефектоскопов различных конструкций могут несколько отличаться от описанной.

е) Участок изделия, подлежащий контролю, должен быть размечен любым общепринятым способом (в виде координатной сетки, начальной точкой отсчета и т.п.)

ж) Контроль производится последовательным сканированием преобразователем контролируемого участка согласно установленной схеме (рисунок 4.64). Срабатывание индикатора сигнализирует о наличии и месторасположении несплошности. При значительной величине несплошности и малоразмерном преобразователе возможно ориентировочное определение границ несплошности.

Рисунок 4.64 - Схема вихретокового контроля

4.2.6.8 Расшифровка результатов контроля

а) При срабатывании индикатора место предполагаемой несплошности должно быть отмечено (промаркировано). Для исключения ложной оценки срабатывание индикатора на отмеченном месте должно быть подтверждено неоднократной перепроверкой.

Примечание - Локальные изменения магнитных свойств, созданные наклепом, прижогами, местной намагниченностью, могут вызывать ложные срабатывания индикатора.

б) Окончательное подтверждение наличия несплошности и оценка её размеров и допустимости производятся только по результатам визуального контроля с применением оптических приборов и мерительных инструментов и, при необходимости, после травления поверхности.

в) Нормы допустимости несплошностей соответствуют нормам визуального контроля и определяются в соответствующей НД на изделие, а также регламентируются в разделе 7 настоящего СТО.

г) По результатам контроля оформляется учётно-отчетная документация.

4.2.7 Акустико-эмиссионный контроль

4.2.7.1 Общие положения

Основные положения и требования настоящего подраздела стандарта соответствуют ГОСТ Р 52727.

а) Метод акустической эмиссии (АЭ) обеспечивает выявление развивающихся дефектов посредством регистрации и анализа акустических волн, возникающих в процессе пластической деформации и роста трещин в контролируемых объектах. Кроме того, метод АЭ позволяет выявить истечение рабочего тела (жидкости или газа) через сквозные отверстия в контролируемом объекте.

б) АЭ контроль технического состояния обследуемых объектов (ОК) проводится только при создании в конструкции напряженного состояния, инициирующего в материале объекта работу источников АЭ. Для этого объект подвергается нагружению силой, давлением, температурным полем и т.д. Выбор вида нагрузки определяется конструкцией объекта и условиями его работы, характером испытаний.

в) При контроле оборудования используются три основные схемы применения акустико-эмиссионного метода:

- проводят АЭ контроль объекта. В случае выявления источников АЭ, в месте их расположения проводят контроль одним из традиционных методов неразрушающего контроля (НК);

- проводят контроль одним или несколькими методами НК. При обнаружении недопустимых (по нормам стандартизованных методов контроля) дефектов или при возникновении сомнения в достоверности результатов НК проводят контроль объекта с использованием метода АЭ. Окончательное решение о допуске объекта в эксплуатацию или ремонту обнаруженных дефектов принимают по результатам проведенного АЭ контроля;

- в случае наличия в объекте дефекта, выявленного одним из методов НК, метод АЭ используют для слежения за развитием этого дефекта. При этом может быть использован экономный вариант системы контроля, с применением одноканальной или многоканальной конфигурации акустико-эмиссионной аппаратуры.

г) АЭ система должна обеспечивать как накопление, документирование, оперативную обработку и отображение информации в режиме реального времени, так и обработку, отображение и вывод на периферийные устройства для документирования накопленных в течение испытания данных после окончания испытания.

д) АЭ контроль объектов может осуществлять организация, имеющая в своём составе аттестованную в установленном порядке лабораторию неразрушающего контроля. К проведению АЭ контроля допускаются аттестованные в установленном порядке специалисты, имеющие удостоверения, подтверждающие их квалификацию. АЭ контроль должна проводить бригада, состоящая не менее чем из двух специалистов.

4.2.7.2 Порядок подготовки к проведению контроля

а) Подготовка к контролю содержит следующие основные этапы:

- анализ технической документации на ОК;

- согласование с владельцем оборудования процедуры контроля;

- установка преобразователей акустической эмиссии (ПАЭ);

- подготовка акустико-эмиссионной аппаратуры.

б) При подготовке к проведению АЭ контроля разрабатывается «Технология контроля объекта» или ТКК, в которой должна содержаться следующая информация:

- материал и конструкция контролируемого объекта, включая размеры и форму, тип хранимого (рабочего) продукта;

- данные о параметрах шумов;

- тип и параметры преобразователей АЭ, их изготовитель, сведения о калибровке;

- метод крепления преобразователей АЭ;

- контактная среда;

- очистка объекта после контроля;

- схема расположения преобразователей АЭ;

- тип прибора АЭ его параметры

- результаты калибровки АЭ аппаратуры;

- регистрируемые данные и методы регистрации;

- система классификации источников АЭ и критерии оценки состояния контролируемого объекта по результатам контроля;

- квалификация операторов.

Данные об объекте контроля и основных параметрах контроля заносят в протокол.

Полностью описывают процедуру гидро- (пневмо) испытания; приводят графики изменения нагрузки, и температуры во времени.

в) С эксплуатирующей организацией должны быть согласованы график нагружения, а также вопросы:

- обеспечения помещением, электропитанием, двусторонней связью;

- подготовки объекта к проведению контроля;

- обеспечения безопасности.

г) Установка ПАЭ

Каждый ПАЭ должен быть установлен непосредственно на поверхность объекта. В ряде случаев (недоступность поверхности, высокая температура и др.) рекомендуется использовать волноводы.

Размещение ПАЭ и количество антенных групп определяется конфигурацией объекта и максимальным разнесением ПАЭ, связанным с затуханием сигнала, точностью определения координат.

Размещение ПАЭ должно обеспечивать контроль требуемой поверхности контролируемого объекта.

Для выбора расстояния между ПАЭ производят измерение затухания, при этом выбирают представительную часть объекта без патрубков, проходов и т.д.; устанавливают ПАЭ и перемещают (через 0,5 м) имитаторы АЭ по линии в направлении от ПАЭ на расстояние до 3 м. Рекомендуется, чтобы минимальное расстояние от ПАЭ до имитатора (начальная точка) составляло до 5 см.

Расстояние между ПАЭ при использовании зонной локации задают таким образом, чтобы сигнал АЭ от имитатора (излома карандаша либо от другого имитатора АЭ) регистрировался в любом месте контролируемой зоны хотя бы одним ПАЭ и имел амплитуду не меньше заданной.

Максимальное расстояние между ПАЭ не должно превышать расстояния, которое в 1,5 раза больше порогового. Последнее определяют как расстояние, при котором амплитуда сигнала от имитатора АЭ (например, излома грифеля карандаша) равна пороговому напряжению.

д) Измерение скорости звука, используемое для расчета координат источников АЭ, производят следующим образом:

- имитатор АЭ располагают вне групп ПАЭ на линии, соединяющей ПАЭ, на расстоянии от 10 до 20 см от одного из них.

- проводя многократные измерения (не менее пяти) для разных пар ПАЭ определяют среднее время распространения. По нему и известному расстоянию между ПАЭ вычисляют скорость распространения сигналов АЭ.

е) Подготовка акустико-эмиссионной аппаратуры:

- проверку работоспособности АЭ аппаратуры выполняют после установки ПАЭ на контролируемый объект, а также после проведения испытаний. Проверку выполняют путем возбуждения акустического сигнала имитатором АЭ, расположенным на определенном расстоянии от каждого ПАЭ;

- параметры системы устанавливают в соответствии с технической документацией на прибор и характеристик объекта контроля, полученных при проведении предварительных работ;

- в случае проведения гидроиспытания объекта все работы по определению акустических характеристик конструкции и настройке аппаратуры выполняют после полного заполнения объекта водой.

4.2.7.3 Порядок проведения контроля

а) АЭ контроль выполняют как в процессе нагружения объекта, так и в процессе мониторинга (непрерывный контроль, периодический контроль).

- в процессе АЭ контроля производят оперативное накопление и обработку данных;

- накопление данных производят после выделения параметров сигналов АЭ. При наличии цифровых регистраторов используется запоминание сигналов АЭ с целью последующего анализа АЭ процесса;

- информацию о зонах концентрации индикаций АЭ регистрируют и обрабатывают с использованием заложенных программ для построения предусмотренных графиков по каждой выделенной зоне и проведения классификации источников АЭ;

- после выполнения контроля объекта производят последующую обработку и анализ данных в полном объеме.

б) АЭ контроль в процессе нагрузки объекта производят как при увеличении нагрузки до определенной заранее выбранной величины, так и в процессе выдержки нагрузки на заданных уровнях:

- нагружение осуществляют с использованием специального оборудования, обеспечивающего повышение нагрузки - внутреннего (внешнего) давления, усилия, веса и др.

- нагружение выполняют по заданному графику, который определяет скорость нагружения, время выдержек объекта под нагрузкой и значения нагрузок.

- при нагружении объекта следует стремиться к тому, чтобы напряженно-деформированное состояние (НДС) объекта при испытании максимально соответствовало НДС объекта в процессе эксплуатации. При анализе следует учитывать разницу в НДС.

- допускается отклонение от типового графика нагружения с приведением в отчете необходимого обоснования.

- назначение максимального значения нагрузки (давления испытаний) должно проводиться с учетом характеристик материала, условий эксплуатации объекта контроля, температуры, а также предыстории его нагружения.

- при нагружении объекта контроля (например, сосуда давления) внутренним давлением, максимальное его значение - Р_исп (испытательное давление) должно превышать максимальное рабочее за последний год давление Р g (эксплуатационную нагрузку согласно технологическому регламенту) не менее, чем от 5 до 10 %, но не превышать пробного, определяемого по соответствующим НД.

- нагружение объектов должно проводиться плавно со скоростью, при которой не возникают помехи, превышающие допустимый уровень.

- рекомендуемые скорости повышения давления составляют: Р_исп/60 ÷ Р_исп/20 [МПа/мин]; Р_исп - давление испытаний.

- в качестве нагружающих сред могут быть использованы жидкие (гидроиспытания) и газообразные (пневмоиспытания) испытательные среды, а также рабочая среда объекта.

- в случае проведения гидроиспытаний подача нагружающей жидкости должна производиться через патрубок расположенный в нижней части объекта, ниже уровня жидкости, заполняющей объект.

- для уменьшения уровня шумов и помех во время проведения контроля должны быть приостановлены все посторонние работы на объекте контроля: сварочные, монтажные, такелажные и другие работы, вызывающие любого вида воздействия на объект контроля.

- при испытании вновь изготовленных объектов, которые не проходили термообработки после сварки, возможна регистрация АЭ, вызванная выравниванием напряжений и не связанная с развитием дефектов. Поэтому проводится два нагружения. При первом нагружении в процессе возрастания нагрузки, как правило, принимают во внимание только сигналы, амплитуда которых превышает уровень порога более чем на 20 дБ и сигналы, регистрируемые в течение выдержки.

- перед вторым нагружением сброс нагрузки после первого цикла должен быть от 50 до 100 % испытательной нагрузки.

- в процессе нагружения рекомендуется непрерывно наблюдать на экране монитора обзорную картину АЭ источников испытуемого объекта.

- испытания прекращают досрочно в случаях, когда обнаруживается резкий рост активности источников или появление больших амплитуд сигналов АЭ для установления причины.

4.2.7.4 Оформление результатов измерений

а) Результаты АЭ контроля должны содержаться в отчетных документах - Протоколе или Заключении, которые составляются Исполнителем - организацией проводившей АЭ контроль.

б) Отчет оформляется дополнительно по требованию Заказчика.

в) Отчет о результатах АЭ контроля должен содержать исчерпывающие данные о подготовке и проведении АЭ контроля, а также информацию, которая позволяет оценить состояние объекта и подтвердить уровень квалификации Исполнителя и специалистов, проводивших контроль, на основании чего можно судить о достоверности результатов.

4.2.7.5 Требования к аппаратуре и оборудованию

а) К аппаратуре и оборудованию, используемому при выполнении АЭ контроля, относятся:

- ПАЭ с устройствами крепления и материалами для обеспечения акустической связи с объектом контроля;

- имитаторы сигналов АЭ;

- аппаратура, включающая вычислительные средства, предназначенная для регистрации, обработки, отображения и запоминания сигналов АЭ, использующая специализированное программное обеспечение;

- средства, обеспечивающие нагружение контролируемого объекта, обеспечивающие безопасность при выполнении работ и средства связи;

б) ПАЭ определяют основные показатели и параметры контроля - чувствительность, достоверность, рабочий частотный диапазон.

1) К основным техническим характеристикам преобразователей АЭ относится вид (конструктивный):

- однополюсный или дифференциальный;

- резонансный, широкополосный или полосовой;

- совмещенный с пред усилителем (передатчиком) или не совмещенный; габаритные размеры;

- масса (кг), диапазон рабочих температур (°С);

- длина кабеля (расстояние уверенного приема при телеметрии, м);

- физическая емкость ПАЭ (Ф);

- сопротивление изоляции (безотказность, долговечность, сохраняемость), гарантийный срок (лет).

2) Основные технические характеристики должны быть приведены в паспорте на преобразователь АЭ.

3) По частотному диапазону ПАЭ подразделяются на типы:

- низкочастотные, с рабочей частотой до 50 кГц;

- стандартные промышленные, с рабочей частотой от 50 до 200 кГц;

- высокочастотные, с рабочей частотой свыше 500 кГц.

4) При контроле энергооборудования следует использовать ПАЭ четвертого класса, к которым относятся резонансные преобразователи, использующие пьезоэлектрические элементы, имеющие чувствительность, превышающую 200 × 10⁶ В/м.

5) Допускается использовать волноводы, которые должны быть приварены или соответствующим образом прижаты к поверхности конструкции.

6) ПАЭ следует крепить к объекту с использованием механических приспособлений, магнитных держателей, либо с помощью клея. Приспособления для установки преобразователей на объекте выбирают с учетом его конструктивных особенностей. Они могут быть съемными (магнитные держатели, струбцины, хомуты и т.п.) или в виде стационарно установленных кронштейнов.

7) При установке ПАЭ на объект контроля акустическая контактная среда должна обеспечивать эффективную акустическую связь ПАЭ с объектом.

8) Контактная среда должна обеспечивать надежный акустический контакт в течение всего времени испытаний при температуре контролируемого объекта.

9) В качестве контактной среды можно использовать машинное масло, эпоксидную смолу без отвердителя, глицерин и другие жидкие среды.

10) Поверхность объекта контроля в месте установки ПАЭ зачищают до чистоты не хуже R_Z 40.

11) После установки ПАЭ на объект контроля производят проверку их работоспособности с использованием имитаторов АЭ.

в) В качестве имитатора сигналов АЭ рекомендуется использовать пьезоэлектрический преобразователь, возбуждаемый электрическими импульсами от генератора. Частотный диапазон имитационного импульса должен соответствовать частотному диапазону системы контроля.

В качестве имитатора сигналов АЭ допускается также использовать источник Су-Нильсена (излом графитового стержня диаметром 0,3 - 0,5 мм, твердостью 2Т(2Н).

г) При АЭ - контроле следует применять аппаратуру АЭ, соответствующую по своей конфигурации и параметрам контролируемому объекту и задачам контроля.

К общим параметрам и техническим характеристикам аппаратуры АЭ относятся:

- напряжение электрического питания;

- потребляемая мощность;

- климатические и технические условия работы аппаратуры (влажность, температура и др.);

- масса аппаратуры;

- габаритные размеры аппаратуры и отдельных блоков;

- число блоков аппаратуры.

д) К основным параметрам и техническим характеристикам аппаратуры АЭ относятся:

- уровень собственных шумов усилительного тракта;

- амплитудный динамический диапазон;

- диапазон рабочих частот;

- амплитудно-частотная характеристика (АЧХ);

- максимальная скорость обработки импульсов АЭ;

- число каналов аппаратуры;

- перечень измеряемых параметров сигнала АЭ;

- перечень устанавливаемых параметров аппаратуры АЭ.

е) Требования к параметрам и техническим характеристикам аппаратуры акустической эмиссии приведены в соответствующей Нормативной документации, регламентирующей требования к акустикоэмиссионной аппаратуре.

4.2.8 Магнитный контроль тепловой неравномерности поверхностей нагрева пароперегревательного тракта котлов

4.2.8.1 Общие положения

а) Магнитный контроль тепловой неравномерности (МКТН):

- распространяется на котлы тепловых электрических станций, эксплуатирующиеся при температуре водяного пара 450 °С и выше;

- предназначен для выявления тепловой неравномерности поверхностей нагрева пароперегревательного тракта, изготовленных из углеродистой стали или из низколегированных теплоустойчивых сталей перлитного класса;

- не распространяется на поверхности нагрева, изготовленные из плавниковых и ошипованных труб и из труб с плакирующим (наплавленным) слоем.

б) Допускается применение магнитного метода для контроля тепловой неравномерности поверхностей нагрева, не относящихся к пароперегревательному тракту.

в) Магнитный контроль тепловой неравномерности проводят специалисты, аттестованные в соответствии с правилами аттестации специалистов по неразрушающему контролю и прошедшие обучение в специализированной организации.

г) Основой магнитного контроля служит явление естественного намагничивания труб поверхностей нагрева при эксплуатации, получившее название температурный магнитный гистерезис (ТМГ).

д) Магнитный контроль базируется на явлении ТМГ без применения искусственного намагничивания труб.

е) Результаты магнитного контроля следует учитывать при разработке мероприятий для повышения эксплуатационной надежности и выборе мест для представительных вырезок с последующим металлографическим исследованием образцов труб для определения работоспособности, условий и срока дальнейшей эксплуатации поверхностей нагрева.

4.2.8.2 Требования к объекту контроля

а) Магнитный контроль поверхностей нагрева проводят в период останова оборудования.

б) Температура металла и окружающего воздуха в зоне контроля должна быть от 5 до 40 °С.

в) Наружная поверхность труб должна быть очищена водой от отложений и пыли по всей длине. Ширина подготовленной под контроль зоны должна составлять не менее половины периметра трубы. Допустимая толщина отложений не более 1 мм. Если толщина отложений составит больше 1 мм, то их следует удалить инструментами из неферромагнитных материалов (молоток, скребок и т.п. из латуни, дюралюминия, стали аустенитного класса).

г) Присутствие теплоносителя в трубах не оказывает влияние на результаты контроля.

д) Рабочее место для выполнения контроля должно быть освещено. При необходимости следует установить леса, помосты, лестницы и ограждения, располагая их не ближе 200 мм от объекта контроля. Контроль в труднодоступных местах и на высоте должна проводить бригада не менее, чем из двух человек, либо в помощь специалисту должен быть выделен вспомогательный персонал.

е) При подготовке рабочего места запрещается касаться контролируемых труб ферромагнитными предметами.

ж) Во время магнитного контроля электродуговая сварка может вестись на удалении от зоны контроля не менее чем на 10 м.

з) Магнитный контроль не проводят на трубах заглушённых, новых и с ремонтными вставками, испытавших после монтажа или ремонта менее трех температурных циклов: нагревание до рабочих и охлаждение до комнатных температур (от 5 до 40 °С).

4.2.8.3 Требования к средствам контроля

а) Магнитный контроль следует проводить магнитометром с феррозондовым преобразователем для измерения нормальной составляющей вектора магнитной индукции или напряженности магнитного поля (в дальнейшем магнитный параметр М), имеющим следующие технические данные:

- диапазон измерения магнитной индукции ± 2000 мкТ или напряженности магнитного поля ± 2000 А/м;

- относительная погрешность измерения не более 5 %;

- автономное питание напряжением не выше 12 В.

б) Магнитометр должен быть рассчитан для работы в следующих климатических условиях:

- при температуре окружающего воздуха от 5 до 40 °С;

- при относительной влажности окружающего воздуха до 98 % при температуре +25 °С.

4.2.8.4 Подготовка к контролю

а) До начала магнитного контроля технические службы ТЭС должны предоставить на ОК необходимую техническую документацию, содержащую тип котла и его станционный номер, вид сжигаемого топлива и водного режима, наименование поверхности нагрева, данные по температуре и давлению теплоносителя, зоны контроля (координат, номера хода и змеевика), номинальные размеры (диаметр и толщина стенки), количество и марку стали труб, наработку элемента.

Перед проведением контроля специалист по МКТН должен ознакомиться с конструкцией поверхности нагрева и документацией, в которой указаны сведения о повреждениях, заглушённые трубы, новые и с ремонтными вставками участки, результаты предшествующего контроля, а также количество пусков-остановов котла после последнего ремонта.

Следует также убедиться в отсутствии препятствий для проведения МКТН.

б) Магнитный контроль следует проводить на всех трубах поверхности нагрева по всей длине и высоте (ширине) обогреваемой зоны. Гнутые отводы труб должны быть включены в контролируемый участок. При горизонтальной ориентации поверхности нагрева в пространстве контроль проводят по всей длине труб, при вертикальной ориентации допускается проведение контроля в нижней части поверхности нагрева в зоне гнутых отводов. Если расположение очага повреждений известно, то контролируют только часть труб, например все трубы первых змеевиков пакетов на входе и (или) выходе или участок труб, при этом координаты участка каждой трубы должны быть идентичны.

в) Магнитный контроль не проводят на участках труб, находящихся на расстоянии менее 200 мм от труб других элементов, которые могут создать поле влияния на результаты измерений.

г) Магнитный контроль проводят продольным сканированием одной и той же образующей всех труб. Предпочтение следует отдать той образующей, сканирование которой позволяет пройти по внешнему обводу гнутого участка.

д) Перед магнитным контролем необходимо установить феррозондовый преобразователь к выбранной образующей под углом 90 ± 1°, зазор между ним и поверхностью 1 ± 0,2 мм.

е) При сканировании допускается отклонение от выбранного направления ± 5°.

ж) Скорость сканирования должна быть такой, чтобы обеспечить надежную регистрацию максимального значения показаний магнитометра.

4.2.8.5 Проведение контроля

а) Магнитный контроль состоит из двух этапов. Сначала измеряют магнитный параметр М труб поверхности нагрева, а затем проводят обработку и анализ данных измерений.

б) Магнитный параметр измеряют в указанной далее последовательности.

- включают магнитометр;

- сканируют контролируемый участок первой трубы (номер присваивают трубам в соответствии с формуляром);

- записывают в таблицу максимальное из измеренных абсолютных значений магнитного параметра М₁ для первой трубы;

- сканируют контролируемый участок второй трубы;

- записывают в таблицу максимальное из измеренных абсолютных значений магнитного параметра М₂ для второй трубы;

- повторяют для всех остальных труб цикл измерения и записи информации.

в) Обработку и анализ осуществляют в указанной далее последовательности:

1) Рассчитывают среднее магнитное состояние Н в каждой из сторон поверхности нагрева (например, в потоках «А» и «Б») по формуле:

                                                           (3)

где n - количество контролируемых труб поверхности нагрева в потоках «А» и «Б».

2) Определяют разность средних магнитных состояний поверхности нагрева в потоках «А» и «Б» по формуле

DН = Н_А - Н_Б                                                               (4)

3) Рассчитывают тепловую неравномерность поверхности нагрева в градусах Цельсия по формуле

                                                                 (5)

4) Проводят качественный анализ данных магнитного контроля поверхности нагрева. Тепловая неравномерность не выше допустимого уровня, если Dt £ 5 °С. Тепловая неравномерность выше допустимого уровня, если Dt > 5 °С. В этом случае следует предложить соответствующим специалистам разработать и внедрить мероприятия по снижению тепловой неравномерности поверхности нагрева.

5) Представительные образцы следует вырезать из труб, имеющих максимальную наработку, минимальное, среднее (ближайшее к среднему магнитному состоянию) и максимальное (ближайшее к максимальному уровню) значение магнитного параметра.

6) Если ресурс металла труб с максимальным значением магнитного параметра исчерпан по результатам металлографических исследований, их следует заменить. Если ресурс металла труб со средним и максимальным значением магнитного параметра исчерпан, следует заменить всю поверхность нагрева.

4.2.8.6 Оформление результатов контроля

По результатам магнитного контроля тепловой неравномерности поверхности нагрева составляют заключение, форму которого устанавливает предприятие. В заключении отражают следующие сведения:

- название станции;

- тип котла и его станционный номер;

- вид сжигаемого топлива и водного режима;

- наименование поверхности нагрева;

- температура и давление теплоносителя;

- зона контроля;

- номинальные размеры, количество и марка стали труб;

- наработка;

- образующая труб, вдоль которой проводилось сканирование;

- номера труб поврежденных и заглушённых, новых и с ремонтными вставками, не испытавших термоциклирование, а также труб, имеющих наработку меньше наработки поверхности нагрева;

- тип использованного магнитометра;

- результаты обработки и анализа магнитных измерений с указанием уровня тепловой неравномерности поверхности нагрева;

- номера труб для вырезки представительных образцов;

- дата проведения контроля, фамилия, имя, отчество и подпись специалиста, выполнившего магнитный контроль.

К заключению следует приложить формуляр поверхности нагрева и таблицы с данными магнитных измерений.

4.2.9 Измерение твёрдости металла

4.2.9.1 Общие положения

Контроль твердости металла переносными твердомерами непосредственно на объекте даёт возможность оперативной косвенной оценки прочностных характеристик металла элементов энергооборудования без их повреждения.

К стандартным методам измерения твердости металлов относятся измерения твердости по Бринеллю (ГОСТ 9012), по Виккерсу (ГОСТ 2999) и по Роквеллу (ГОСТ 9013).

Допускается применять полученные по Бринеллю или по Виккерсу значения твердости для косвенной оценки механических характеристик металла (s_в, s_0,2)

4.2.9.2 Аппаратура

В качестве испытательной аппаратуры для определения характеристик твердости допускается использовать переносные приборы механического, физического и физико-механического действия.

Прибор должен быть сертифицирован и поверен в установленном порядке.

Прибор должен обеспечивать необходимые для данного метода контроля параметры испытания.

Погрешность измерения твердости прибором не должна превышать ± 5 %.

Применяемые в составе приборов механического типа (статического и динамического действия) инденторы, в частности стальные шарики, должны соответствовать по свойствам материала, геометрическим параметрам и качеству поверхности требованиям ГОСТ 3722 и ГОСТ 9012.

Размер отпечатка измеряют с помощью переносного микроскопа (лупы) с погрешностью не выше ± 0,02 мм, если нет указаний о более высокой точности измерений.

4.2.9.3 Подготовка к контролю

Поверхность испытуемого объекта в зоне измерения твердости должна быть сухой, чистой и свободной от краски и окисной плёнки. При зачистке поверхности необходимо принять меры исключающие изменение свойств металла из-за нагрева или наклёпа. Шероховатость поверхности Ra после обработки должна соответствовать требованиям инструкции по эксплуатации прибора, но не должна превышать 1,25 мкм по ГОСТ 2789. Линейный размер зачищенной и подготовленной под контроль площадки должен составлять не менее 10 мм, за исключением случаев измерения твёрдости на криволинейных поверхностях малого радиуса.

При измерении твердости с помощью прибора статического вдавливания толщина испытуемого изделия должна быть не менее 8-кратной глубины отпечатка при использовании сферического индентора или конуса и полуторократной величины диагонали отпечатка при использовании четырёхгранной пирамиды. При использовании прибора динамического вдавливания толщина испытуемого изделия должна составлять не менее 10 мм.

При измерении твёрдости поверхностного слоя его толщина должна быть не менее 1,3 диаметра отпечатка.

При измерении твердости на криволинейных поверхностях радиус кривизны должен быть не менее 15 мм.

Погрешность приборов при поверке на образцовых мерах твердости должна составлять не более ± 3 %.

Контроль твердости следует проводить при температуре металла, не выходящей за пределы от 0 до плюс 50 °С.

Расстояние между центрами двух соседних отпечатков при использовании приборов механического действия должно быть не менее 4d, а расстояние от центра отпечатка до края изделия не менее 2,5d (d - диаметр или диагональ отпечатка).

Испытуемое изделие не должно смещаться при измерении твёрдости; должна отсутствовать вибрация изделия.

4.2.9.4 Проведение контроля

Процедура контроля твердости должна соответствовать требованиям нормативных документов на данный метод и инструкции по эксплуатации прибора.

При измерении твёрдости по Бринеллю переносными твердомерами статического действия должны соблюдаться требования ГОСТ 22761.

При измерении твёрдости методом ударного отпечатка должны соблюдаться требования ГОСТ 18661.

При использовании приборов механического действия необходимо обеспечить приложение действующего усилия перпендикулярно поверхности испытуемого изделия.

На каждой контрольной площадке должно быть проведено не менее трёх измерений. Величина твёрдости для каждой контрольной площадки определяется как среднеарифметическое значение результатов трёх измерений.

При измерении твёрдости механическим вдавливанием (статическим или динамическим), после снятия нагрузки проводят измерение диаметра (или диагонали) отпечатка. Диаметр (или диагональ) отпечатка измеряют в двух взаимно перпендикулярных направлениях и определяют как среднеарифметическое этих двух измерений.

4.2.9.5 Обработка результатов

Обработка результатов измерений проводится в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора. Результаты измерений (показания прибора) переводятся в величины твёрдости по градуировочным (переводным) таблицам или по соответствующим формулам.

4.2.10 Металлографический контроль (анализ)

4.2.10.1 Отбор локальных проб (микровыборок) металла

а) Локальные пробы металла: сколы, спилы, срезы - исследуют в лабораторных условиях. Анализ структурного состояния металла на локальных пробах относится к неразрушающим методам контроля.

При отборе локальных проб необходимо предпринимать меры, предохраняющие их от чрезмерного нагрева и наклёпа.

б) Скол отбирают специально заточенным слесарным зубилом или крейцмесселем с поверхности элементов. Толщина стенки элемента в месте отбора скола должна быть не менее 7 мм. Максимальная глубина выемки от скола не должна превышать 2,5 мм, но не должна быть более 20 % от толщины стенки элемента в месте отбора. При толщине стенки элементов более 30 мм допускается отбирать более массивные пробы и глубина выемки от скола может быть увеличена в этом случае до 5 мм, но не более чем до 10 % от толщины стенки элемента.

Как правило, скол имеет конфигурацию продолговатой «лодочки». На сварных соединениях отбор скола допускается выполнять только при исследованиях на графитизацию. При отборе пробы в зонах сварных соединений рекомендуется располагать скол в зоне термовлияния сварки, т.е. центральная продольная ось скола должна находиться на расстоянии от 2 до 4 мм от линии сплавления в сторону основного металла. Допускается располагать скол продольной осью перпендикулярно оси шва, при этом в объём отобранной пробы может входить как зона термовлияния сварки, так и металл шва, включая линию сплавления.

Если твёрдость металла элемента превышает 170 НВ для углеродистых сталей и 180 НВ для легированных сталей, оставшаяся после отбора пробы выемка должна быть зашлифована с плавным скруглением её краёв.

Не допускается отбирать скол из растянутой зоны гибов, а также на сварных соединениях из теплоустойчивых и жаропрочных сталей.

в) Отбор спилов или срезов выполняют механическим способом или методом электроэрозионной резки. Спил производят, как правило, шлифмашинкой с использованием отрезного камня. Учитывая, что при этом сложно технически обеспечить отбор существенно малой (толщиной меньшей или равной 2 мм) пробы без перегрева её центральной части, спил шлифовальным инструментом используется для отбора достаточно крупных образцов металла из габаритных литых корпусных деталей турбин. Допускается (в ряде случаев целесообразно) выполнять спил ручной ножовкой с доломом подпиленного фрагмента. Место и габариты вырезанной пробы определяются программой испытаний с учётом объёма планируемых исследований и требований сохранения работоспособности элемента. Спилы и срезы допускается выполнять на сварных соединениях, в том числе паропроводов из теплоустойчивых и жаропрочных сталей.

Наиболее прецизионный отбор (срез) микропробы выполняется способом электроэрозионной резки. Для этих целей рекомендуется использовать специальные технические устройства, дающие возможность вырезки микропробы металла заданного размера в намеченном месте.

Допускается вырезать микропробы существенно малых размеров (толщиной менее 2 мм) способом электроэрозионной резки из спинки (растянутой зоны) гибов и из концентраторов напряжений при условии, что нормативные требования по прочности данных элементов не будут нарушены.

г) Определение химического состава стали элементов оборудования (например, с целью идентификации марки стали) допускается проводить путём отбора стружки сверлом или шабером.

Стружка для химического анализа отбирается с предварительно зачищенной механическим способом поверхности металла. Взятая стружка должна быть светлой без следов пережога.

При отборе стружки засверловкой наносятся отверстия диаметром не более 6 мм для элементов с толщиной стенки до 20 мм и не более 10 мм для остальных элементов.

Глубина отверстий не должна превышать 25 % от толщины стенки элемента, но не должна превышать 8 мм.

Расстояние между ближайшими кромками отверстий должно быть не менее 50 мм для элементов наружным диаметром до 100 мм, не менее 70 мм для элементов наружным диаметром до 150 мм и не менее 100 мм - для остальных элементов. Отверстия не должны быть расположены в один ряд. Последний отрезок сверления рекомендуется проходить сверлом со скруглённой вершиной.

Для определения содержания четырёх - пяти элементов требуется не менее 10 г стружки.

Для определения химического состава на спектроанализаторе рекомендуется выполнить микровыборку металла сколом или срезом - см. абзацы б) и в) настоящего подпункта. Площадь контрольной поверхности отобранного микрообразца должна составлять примерно не менее 1´1 см².

4.2.10.2 Проведение металлографического анализа

Целью металлографического анализа является оценка состояния микроструктуры и (или) микроповрежденности металла от ползучести, графитизации, роста технологических дефектов и усталости исследуемого объекта.

а) Металлографический анализ неразрушающим методом проводится:

- изготовлением металлографических шлифов непосредственно на деталях паросилового оборудования с последующим просмотром и фотографированием структуры с помощью переносных мобильных металлографических микроскопов;

- методом отбора микровыборок (срезов, сколов), не нарушающих целостность детали, с последующим анализом в металлографических лабораториях, либо методом снятия реплик (оттисков) с подготовленного на изделии металлографического шлифа и последующего их анализа в металлографических лабораториях.

б) Переносные мобильные металлографические микроскопы должны удовлетворять следующим техническим требованиям:

- осуществлять возможность крепления к объекту в любом положении (вертикальном, горизонтальном, потолочном);

- осуществлять грубую и точную фокусировку, а также сканирование в продольном и поперечном направлениях шлифов не менее ± 5 мм;

- время автономной работы должно составлять не менее 4 часов; масса микроскопа не должна превышать 3 кг;

- обеспечивать визуальное увеличение ´100 и ´500;

- поле зрения микроскопа при визуальном исследовании при увеличении ´100 должно составлять не менее 1000 мкм, при увеличении ´500 - не менее 250 мкм.

в) Выбор места, необходимость и периодичность применения конкретных неразрушающих методов металлографического анализа определяются в соответствии с требованиями настоящего стандарта к проведению контроля и наблюдению за металлом энергооборудования в состоянии поставки и монтажа (входной контроль), в условиях эксплуатации (в периоды плановых, текущих, вынужденных и аварийных остановов), а также при проведении исследований по оценке остаточного ресурса этого оборудования.

Микровыборки для металлографического анализа отбирают на участках деталей паросилового оборудования, наиболее объективно отражающих воздействие условий эксплуатации на состояние микроструктуры металла, исходя из размеров, качества и формы детали, а также предполагаемого расположения, особенностей, изменений или дефектов структуры. Габариты микровыборок определяются техническими требованиями, предъявляемыми к контролю каждой единицы оборудования;

г) При исследовании металла контрольный участок выбирают в зоне наибольших напряжений, в частности, непосредственно в концентраторе напряжений.

Контролируемыми зонами исследуемых сварных соединений являются металл шва (МШ), зона термического влияния (ЗТВ) и основной металл (ОМ), примыкающих элементов. В ЗТВ исследованию подлежит мелкозернистая (номера 9 - 11 по ГОСТ 5639) разупрочнённая прослойка ЗТВРП, расположенная на расстоянии от 2 до 4 мм от края шва (зоны сплавления), а также околошовная зона ЗТВОЗ, примыкающая к шву (зоне сплавления).

д) Графитизацию в сварных соединениях и основном металле выявляют на микровыборках: сколах или срезах. Срез рекомендуется отбирать в виде лодочки методом электроэрозии поперек сварного соединения, включая сварной шов с обеими ЗТВ и примыкающими участками основного металла. Ввиду неоднородности процесса графитизации в различных участках сварного соединения для определения степени графитизации рекомендуется исследовать в контрольном стыке три образца, вырезанных по кольцу сварного соединения под углом 120°.

е) При обследовании металла паропроводов металлографический анализ неразрушающим методом проводят в растянутой зоне гибов, которой соответствует максимальный уровень напряжений, а также в ЗТВ сварных соединений. Выбор конкретных гибов и сварных соединений для проведения анализа осуществляется в соответствии с п.п. 5.6.3.4. д), 5.6.3.4. ж), 5.6.3.6. г) настоящего стандарта.

При обследовании высокотемпературных коллекторов (работающих при температуре свыше 450 °С) котлов металлографический контроль рекомендуется проводить на участке основного металла, расположенном в зоне межштуцерного пространства, и в ЗТВ сварных соединений: штуцерного соединения (с диаметром штуцера меньшим или равным 100 мм) или соединения приварки донышка к корпусу коллекторов.

При обследовании ротора высокого давления паровых турбин металлографический контроль проводят в наиболее высокотемпературной зоне первой ступени; конкретный участок для контроля выбирается специализированной организацией с учётом условий эксплуатации и результатов диагностирования.

ж) Процесс приготовления шлифа для металлографического анализа на участке поверхности элемента аналогичен процессу приготовления шлифов на вырезанных образцах.

Размеры шлифа при неразрушающем контроле на оборудовании должны иметь размер не менее 30´20 мм. Толщина удаляемого слоя металла при подготовке шлифа не должна превышать минусовых допусков, предусмотренных действующей НД (техническими условиями, нормалями) на конкретную деталь. Подготовка шлифа проводится вручную, либо с применением электроинструментов в три стадии: грубое шлифование; тонкое шлифование; полирование.

Доводка шлифа для выявления микроструктуры проводится путем чередования однократного или многократного его химического травления и полирования. Требования к выполнению процедур травления и полирования шлифов для выявления конкретных составляющих микроструктуры различных сталей изложены в п. 4.3.3 настоящего стандарта.

Доводка шлифа для выявления микроповрежденности металла порами ползучести проводится путем чередования многократного его химического травления и полирования.

и) При неразрушающем контроле для изучения микроповрежденности структуры порами ползучести конкретного элемента чаще всего используется метод реплик (оттисков).

Реплика накладывается на полностью подготовленный и протравленный шлиф, далее изучается при 100, 500 и 1000 кратных увеличениях микроскопа. Для реплик используются размягченные соответствующими растворителями твердеющие пластичные материалы или твердеющие жидкие растворы полимеров. Материалы для пластиковых реплик и их растворители приведены в Таблице 4.13.

Таблица 4.13

к) Качество реплик в значительной степени зависит от подготовки поверхности и поэтому на ней не допускаются царапины, следы механической обработки и другие повреждения; поверхность должна быть зеркальной. Контроль готовой поверхности следует осуществлять с помощью переносного мобильного металлографического микроскопа при увеличении ´100, либо увеличительного стекла.

Для увеличения отражательной способности прозрачных реплик перед просмотром на микроскопе их необходимо накрывать зеркалом (зеркальной поверхностью к реплике).

Хранение реплик осуществляется либо в бумажных конвертиках, закрепленных в альбомы, либо между стеклянными пластинами. Срок хранения неограниченный.

4.2.11 Стилоскопирование

4.2.11.1 Общие положения

а) Стилоскопирование является разновидностью спектрального анализа (СА) или спектроскопии, широко используемого для определения химического состава вещества.

б) анализ расположения и характера линий в определенных областях спектра даёт возможность определить элементный состав материала (химический состав), а оценка их интенсивности - определить величину содержания отдельных элементов (марку материала) - рисунок 4.65.

Рисунок 4.65 - Расположение линий основных элементов в различных областях спектра

в) Стилоскопирование применяется:

- при входном контроле оборудования (деталей, полуфабрикатов);

- при монтаже, ремонте и замене оборудования (узлов и деталей);

- при расследовании причин повреждений и аварий.

г) Стилоскопированию подвергаются:

- основной металл узлов, деталей, элементов, полуфабрикатов и т.п.;

- наплавленный металл сварных швов и наплавок;

- металл крепежа (шпилек, болтов, гаек и т.п.);

- металл деталей опорно-подвесной системы;

- сварочные материалы.

д) Конкретный перечень оборудования и объемы применения спектрального анализа задаются нормативно-технической документацией отдельно для каждого вида работ.

4.2.11.2 Участок (группа) спектрального анализа

а) Участок (группа) спектрального анализа входит в состав лаборатории неразрушающего контроля (лаборатории металлов).

б) Участок должен быть оснащен соответствующей аппаратурой и принадлежностями. Персонал, проводящий спектральный анализ, должен быть обучен и аттестован в установленном порядке.

в) Поскольку спектральный анализ отнесен к «оптическим» видам контроля, в приложении к свидетельству об аттестации лаборатории (в перечне видов контроля) должен быть указан спектральный анализ и перечислено оборудование ТЭС, на котором допускается его применение.

4.2.11.3 Аппаратура и принадлежности для спектрального анализа

а) Для проведения спектрального анализа используются стационарная и переносная аппаратура (спектрографы, стилоскопы).

Любая аппаратура включает два основных блока: электрический генератор дуги и искры, и оптическую систему. Спектрографы и стилоскопы устроены одинаково, но различаются функциональными возможностями и конструктивным исполнением.

Использование стационарных и переносных программируемых приборов «спектросканы» позволяет в автоматическом режиме проводить анализы химического состава вещества.

б) В условиях ТЭС используются малогабаритные стационарные стилоскопы (СЛ-11, «СПЕКТР») и переносные стилоскопы (СЛП-1, СЛП-2, СЛУ).

На стационарных стилоскопах, установленных в лабораториях, проводят анализ небольших деталей и проб (проволоки, стружки, сколов и т.п.).

Переносные стилоскопы имеют раздельное исполнение блоков (генератора и оптики), что позволяет использовать их в различных условиях ТЭС (в цехах, в труднодоступных местах и т.п.), а конструкция оптической системы обеспечивает удобство проведения анализа на небольших участках крупногабаритных изделий.

в) Стилоскопы комплектуются сменными железными и медными электродами. В процессе эксплуатации электроды обгорают, поэтому требуют зачистки и периодической замены.

Для анализа сталей, применяемых на ТЭС, используются медные (медь марки MIT2) дисковые электроды.

г) Основными дополнительными принадлежностями для проведения спектрального анализа являются:

1) атлас спектральных линий (с критериями оценки интенсивности линий), составленный на образцах из анализируемых марок сталей (на железной основе с медным электродом);

2) дисперсная кривая, поставляемая заводом-изготовителем для данного стилоскопа (по ней определяют длину волны спектральной линии, фиксируемой в окуляре стилоскопа, при определенном положении регулятора поворота диспергирующей призмы);

3) комплект образцов (рекомендуется) примененных на ТЭС марок сталей (подтвержденный химическим анализом), по которым можно проводить сравнительный спектральный анализ в сложных случаях.

д) Оптическая система стилоскопов требует аккуратного обращения и должна периодически подвергаться специальному обслуживанию (согласно Инструкции к стилоскопу).

4.2.11.4 Особенности проведения спектрального анализа с помощью стилоскопов

а) Для оценки интенсивности спектральных линий существуют два основных способа: фотометрический и визуальный. Фотометрический способ имеет несколько разновидностей от простейшего оптического клина до фотографического и фотоэлектрического. Визуальный способ наиболее простой, но менее точный.

б) В стилоскопах используется визуальный способ, при котором оценка интенсивности проводится путем прямого визуального сравнения спектральных линий (такой способ оценки зависит от опыта и качества зрения специалиста).

в) Спектральный анализ, проводимый стилоскопами, является качественным (определяется наличие - присутствие данного элемента в материале) и полуколичественным (содержание элемента определяется с точностью до 20 %).

Поскольку стилоскопирование на ТЭС применяется, в основном, как контроль (подтверждение) соответствия регламентированных классов или марок сталей, такая точность анализа является допустимой.

4.2.11.5 Подготовка к проведению спектрального анализа

а) Технические службы ТЭС должны предоставить на объект анализа (ОА) всю необходимую техническую документацию:

- исполнительные схемы, сварочные формуляры, чертежи, эскизы;

- указание о проектных марках стали и сварочных материалах;

- результаты предшествующих анализов (спектрального, химического, заводской сертификат).

б) Подготовка к анализу заключается в обеспечения возможности безопасного его проведения, обеспечения электропитания и подготовки самого объекта анализа.

в) Подготовка ОА заключается в удалении изоляции, очистке от окалины, грязи и отложений. Участок для проведения анализа (не менее 20´20 мм) обрабатывается механическим способом (зачищается) до «чистого» металла. На участке не должно быть глубоких рисок и чешуйчатости; желательно, чтобы он имел плоскую поверхность.

г) Помимо участка для анализа, объект должен иметь подготовленный (зачищенный) участок для второго, «холодного» электрода.

Для стационарного стилоскопа месторасположение и размеры участка определяются формой и размерами ОА.

Для переносного стилоскопа месторасположение участка (не менее Æ 10 мм) определяется формой ОА и удобством проведения анализа. У стилоскопов СЛП-1, СЛП-2, СЛУ расстояние между обоими участками составляет ~ 80 мм.

4.2.11.6 Технология проведения спектрального анализа

а) Перечень объектов и объемы спектрального анализа (стилоскопирования) задаются для каждой конкретной операции (входной контроль, ремонт и т.п.) соответствующей нормативной или технологической документацией.

б) Порядок проведения работ по стилоскопированию состоит из следующих последовательных операций:

- получение заявки на проведение анализа;

- ознакомление с технической документацией;

- прием ОА после подготовительных работ;

- проведение спектрального анализа;

- определение марки стали объекта;

- составление и оформление отчетной документации (протоколов, заключений).

в) Порядок включения, регулировка и настройка стилоскопа описаны в заводской инструкции и выполняются в соответствии с её рекомендациями.

г) Анализ может проводиться в двух основных режимах: дуги и искры (постоянным и переменным током). Для каждого элемента может быть рекомендован свой оптимальный режим. Порядок оценки интенсивности линий также может несколько меняться в зависимости от выбранного режима. В практике большинство анализов проводится в режиме дуги (постоянным током).

д) При анализе также очень важно выдержать временной режим горения дуги (искры). Так при слишком долгом горении, элемент может полностью испариться с поверхности участка анализа, а при недостаточном времени его пары могут не достичь необходимой концентрации.

Время горения дуги (искры), предшествующее непосредственно анализу, обычно указывается в атласе (~ 30 ÷ 60 сек).

е) Анализ стали по отдельным элементам рекомендуется проводить в следующей последовательности:

- V (ванадий);

- Мо (молибден);

- Mn (марганец);

- Cr (хром);

- Ni (никель);

- Ti (титан);

- W (вольфрам);

- Nb (ниобий);

- Со (кобальт);

- Si (кремний).

В зависимости от процентного содержания элемента, его линии могут находиться в различных областях спектра.

ж) Для удобства расшифровки и оценки интенсивности спектральных линий на окуляр стилоскопа проецируется не весь спектр, а только его небольшой фрагмент (область) - рисунок 4.66.

Рисунок 4.66 Сине-фиолетовая область с линией ванадия и линиями сравнения

и) Выбор необходимого фрагмента спектра (области) осуществляется с помощью регулятора поворота диспергирующей призмы, причем по показанию шкалы регулятора, используя дисперсную кривую, можно установить необходимую линию спектра (длину волны) точно против визира окуляра.

к) Интенсивность линий элемента в стилоскопе оценивается методом визуального сравнения (по яркости и толщине) со стабильными линиями железа следующими отношениями:

IV « 5 - много меньше; IV < 5 - меньше; IV £ 4 равны и чуть больше, 2V = 4 - равны, и т.д.

Примечание - для облегчения процесса сравнения в стационарных стилоскопах имеется простейший оптический клин. В сложных случаях для сравнения рекомендуется использовать сертифицированные образцы сталей.

л) Примерный порядок выполнения спектрального анализа, включая обозначения и длины волн линий основных элементов и линий сравнения, критерии определения процентного содержания элементов в различных областях спектра и прочие рекомендации, приведены в Приложении Б.

м) Оценив присутствие и процентное содержание отдельных элементов, определяют марку стали по её химическому составу.

н) При определение только класса стали (углеродистая, легированная), можно ограничиться анализом нескольких характерных элементов.

п) При проведении стилоскопирования конкретных изделий следует руководствоваться следующим:

- трубы обязательно стилоскопируются с обоих концов;

- детали, имеющие шлифованную рабочую поверхность (лопатки турбин, зеркала тарелок арматуры, резьбовые участки крепежа и т.п.), стилоскопируются на участках допускающих прижоги от дуги;

- сварные швы, выполненные двумя сварщиками, стилоскопируются со стороны каждого сварщика. Швы, выполненные одним сварщиком и одной партией электродов, стилоскопируются с одной позиции (указания по анализу наплавленного металла приведены в Таблице 4.14);

- сварочную проволоку стилоскопируют в форме пакета (скрутки), диаметром не менее 10 мм. Проволоку в бухтах (мотках) стилоскопируют с обоих концов;

- пробы металла (сколы, спилы, фрагменты) для стилоскопирования должны иметь массу не менее 50 г, стружку прессуют в брикеты (диаметром 10 мм);

- сварочные электроды стилоскопируются в виде наплавки (высотой не менее 10 мм), произведенной на пластину из углеродистой стали; анализ выполняют согласно указаниям таблицы 4.14.

п) При проведении спектрального анализа рекомендуется выполнять следующие условия:

- обеспечивать стабильность горения дуги (искры) путем выдерживания постоянного зазора между электродом и объектом;

- следить за правильной настройкой оптической системы стилоскопов, особенно переносных, защищать и своевременно очищать объектив от брызг металла;

- обеспечивать чистоту электрода от загрязнений путем его зачистки от нагара предыдущего анализа;

- при неуверенности в результатах анализа, его следует повторить после дополнительной обработки (зачистки) поверхности ОА и электрода, а также выполнить его на новом участке;

- для более мобильного использования переносных стилоскопов допускается в качестве источника дуги (вместо электрогенераторов) использовать стационарную сварочную разводку. При этом рекомендуется применять балластное сопротивление, ограничивающее ток дуги до от 7 до 10 А.

Таблица 4.14

р) По результатам спектрального анализа оформляется учетно-отчетная документация. Форма и содержание рабочих журналов и протоколов не регламентируются, но они должны соответствовать аналогичной документации, принятой в неразрушающем контроле.

В документации должны быть обязательно приведены следующие сведения:

- марка материала предусмотренная проектом;

- подробные результаты анализа (процентное содержание каждого элемента);

- общая оценка результатов анализа.

с) С учётом качественного и полуколичественного характера анализа окончательная оценка результатов сводится к:

- определению соответствия анализируемой стали проектной;

- оценке класса стали (углеродистая, легированная и т.п.);

- определению типа марки стали («сталь типа .........»).

4.2.11.7 Рекомендации по безопасному проведению спектрального анализа

а) Генератор дуги подключен к сети напряжением 220 В, поэтому при работе со стилоскопом необходимо соблюдать Правила безопасной работы с энергоустановками.

Не допускается повреждения изоляции высокочастотного и питательных кабелей.

Работа стилоскопа без заземления не допускается.

б) При проведении анализа необходимо избегать прямого воздействия на глаза света дуги, при необходимости место анализа следует экранировать.

в) Во избежание ожогов не следует прикасаться к электродам стилоскопа и участку анализа непосредственно после работы.

г) При проведении анализа в закрытых помещениях следует предусмотреть наличие вентиляции для удаления продуктов горения дуги.

д) В связи с повышенным зрительным напряжением следует давать отдых глазам; после серии анализов следует делать перерывы. Не рекомендуется проводить за одну смену более 50 анализов.

4.3 Разрушающий контроль

4.3.1 Требования к проведению вырезок металла (отбору проб) и изготовлению образцов

4.3.1.1 Вырезка пробы

а) В необходимых случаях, оговоренных требованиями разделов 5 и 8 настоящего стандарта, проводятся исследования состояния металла оборудования на вырезках. При отборе проб должны быть обеспечены условия, предохраняющие их от влияния нагрева и наклёпа, или предусмотрены соответствующие припуски (ГОСТ 7564).

б) При отборе проб металла из пароперегревателей котлов места вырезок выбираются на основании результатов магнитного контроля (МКТН) и ультразвуковой толщинометрии. Из каждой контрольной зоны вырезают по одному - два образца. Вырезку рекомендуется проводить механическим способом. Допускается осуществлять вырезку огневым способом с последующим механическим удалением слоя металла от кромки реза шириной не менее 20 мм. Длина вырезанных проб после механической обработки должна составлять от 110 до 120 мм.

в) Вырезку пробы («катушки») из трубопровода (паропровода) рекомендуется выполнять механическим способом. Допускается проводить вырезку огневым способом с применением электродуговой или газовой резки при условии последующего удаления механическим способом слоя металла от кромки реза шириной не менее 30 мм. Длина вырезки (пробы) после механической обработки должна составлять не менее 300 мм для трубопроводов с температурой эксплуатации выше 450 °С и не менее 200 мм - для остальных трубопроводов. Если вырезке подлежит сварное соединение, то сварной шов должен располагаться по центру вырезки (пробы).

Рекомендуется вырезать участок трубопровода, содержащий фрагменты прямой трубы и гиба, включая их сварное соединение. Вырезаемая «катушка» должна быть предварительно замаркирована таким образом, чтобы при последующей механической обработке (разделке) была возможность идентификации металла прямой трубы и гиба.

г) Вырезка пробы («пробки») металла из барабана выполняется механическим способом. В случае, если технология вырезки предусматривает наличие в «пробке» центрального отверстия, должны быть соблюдены следующие рекомендации: диаметр центрального отверстия должен не превышать 15 мм, диаметр «пробки» должен быть около 90 мм. При отсутствии центрального отверстия в вырезаемой «пробке» рекомендуемый её диаметр составляет от 75 до 80 мм. Не рекомендуется производить вырезку «пробок» диаметром более 100 мм.

Место вырезки пробки обосновывается расчётом на прочность, при этом коэффициент прочности барабана с учётом вновь образованного за счёт вырезки отверстия не должен быть понижен относительно его проектного значения.

После вырезки «пробки» следует указать на чертеже развертки корпуса барабана (или формуляре) размеры вырезанного отверстия и расстояния от центра этого отверстия до середины ближайшего сварного шва и центров ближайших трубных отверстий.

Перед вырезкой требуется на поверхности металла «пробки» обозначить продольную ось барабана (т.е. поперечное направление листа обечайки).

Вырезанная цилиндрическая «пробка» разрезается на несколько слоев (дисков), количество которых зависит от толщины стенки обечайки барабана и составляет, как правило, от шести до восьми штук. Перед разрезкой пробки на слои рекомендуется отрезать от её края темплет по всей толщине (высоте) пробки, не задействованный для изготовления образцов.

д) Вырезка проб металла из литых корпусных деталей проводится механическим способом из наиболее высокотемпературных зон корпуса по специальным эскизам экспертной (специализированной) организации для оценки основных механических характеристик, определяющих надёжность детали и позволяющих прогнозировать её ресурс. Вырезка пробы из детали не должна снижать её ресурс. Дополнительно к вырезкам по эскизам рекомендуется производить отбор спилов в местах образования трещин. Поперечное сечение спила должно быть не меньше 20 мм².

Количество исследуемых зон и объём исследования структуры и свойств металла могут быть увеличены в связи с оставлением на литой детали трещин или наличием глубоких (более 70 % толщины стенки) ремонтных подварок.

е) Технология вырезки и размеры проб металла из сосудов давления устанавливаются индивидуально для каждого конкретного типа сосуда в зависимости от его назначения, параметров эксплуатации, габаритных размеров и толщины стенки с учётом поставленной перед данным исследованием задачи.

4.3.1.2 Изготовление образцов

а) Вырезанные из труб пароперегревателей котлов пробы (патрубки) разрезаются каждая на токарном станке на несколько трубных отрезков - колец различной длины:

- кольцо длиной (высотой) 30 мм для исследования деформационной способности оксидной плёнки;

- кольцо высотой 20 - 22 мм для приготовления шлифа под металлографический анализ;

- кольцо высотой 40 мм для химического и карбидного анализа металла;

- кольцо высотой 10 - 15 мм для проведения тонких исследований (химического и фазового состава оксидной плёнки и т.д.).

На вырезанных пробах труб из аустенитных сталей химический и карбидный анализ не проводятся, в связи с чем общая длина пробы может быть уменьшена приблизительно до 40 мм.

При необходимости проведения длительных испытаний на жаропрочность или механических испытаний (последние проводятся, как правило, для пароперегревателей из углеродистых сталей) длина вырезанных проб должна быть увеличена соответственно длине и количеству лабораторных образцов или увеличено количество вырезаемых проб.

Образцы для механических и длительных испытаний вырезают вдоль оси трубы - сегментные образцы, при этом поверхностные слои металла остаются нетронутыми. Заусенцы на гранях образцов удаляют лёгкой запиловкой. Форма и размеры образцов для механических испытаний должны соответствовать требованиям ГОСТ 10006 и ГОСТ 19040.

б) Образцы для механических испытаний, вырезаемые из трубных заготовок (т.е. из проб, вырезанных из трубопроводов) следует размещать в тангенциальном (поперечном) направлении, т.е. по окружности сечения трубной заготовки - см. Рисунок 4.67. Образцы на длительную прочность, а также образцы для механических испытаний сварных соединений располагают вдоль оси трубной заготовки. При этом рекомендуется размещать поперечные и продольные образцы по возможности ближе к наружной поверхности трубной заготовки (рисунок 4.67).

1 и 2 - образцы для испытания соответственно на разрыв и удар;

3 - образец для карбидного анализа;

4 - образец для металлографического анализа

Рисунок 4.67 - Схема вырезки образцов из трубы паропровода

Образцы для механических испытаний и испытаний на длительную прочность, вырезаемые из заготовок центробежнолитых труб, следует размещать в зонах, максимально приближенных к внутренней поверхности трубы.

При исследовании металла вырезки гнутой части колена данная проба отбирается (вырезается) из центральной части колена (гиба). В этом случае образцы для исследований как поперечные, так и продольные вырезают из половины пробы, соответствующей наружному обводу гиба, т.е. включающей полностью растянутую зону и частично (до 50 %) две нейтральные зоны.

Образцы для металлографических исследований, включая анализ микроструктуры и микроповреждённости металла, вырезаются на всю толщину стенки трубы (гиба), т.е. ограничиваются по торцам внутренней и наружной поверхностями трубы (рисунок 4.67).

В ударных образцах продольная ось надреза должна быть перпендикулярна поверхности трубы; при этом на образцах из деформированных (катаных) труб надрез следует располагать со стороны наружной поверхности, а на образцах из центробежнолитых труб - со стороны внутренней поверхности.

Ориентация образцов из сварных соединений должна удовлетворять требованиям ГОСТ 6996.

Типы и размеры образцов для испытаний на растяжение должны соответствовать требованиям ГОСТ 1497 (при комнатной температуре) и ГОСТ 9651 (при повышенных температурах).

Типы и размеры образцов для испытаний на ударный изгиб должны соответствовать ГОСТ 9454 (для основного металла) и ГОСТ 6996 (для сварных соединений).

Форма и размеры образцов для испытаний на длительную прочность должны соответствовать требованиям ГОСТ 10145.

в) Каждый диск вырезанной из барабана пробы (см. п.п. 4.3.1.1.г) разрезается на 4 заготовки образцов. При этом образцы на растяжение изготавливают из двух крайних (верхнего и нижнего) дисков, ограниченных один внутренней, другой наружной поверхностью барабана, и ещё одного диска, следующего за любым крайним - см. рисунок 4.68. Из каждого указанного диска вырезается по 2 образца на растяжение (рисунок 4.68) и кроме того по 2 образца на ударный изгиб. Остальные, расположенные во внутренней части пробы, диски используются для изготовления только ударных образцов (рисунок 4.68). При отсутствии центрального отверстия в «пробке» возможны иные варианты раскроя заготовки на образцы; необходимым требованием при этом остаётся вырезка разрывных образцов из краевых слоев «пробки».

Продольные оси образцов располагают параллельно продольной оси барабана. Продольные оси надрезов для ударных образцов располагают перпендикулярно поверхности барабана.

Типы и размеры образцов на растяжение должны удовлетворять требованиям ГОСТ 1497 и ГОСТ 9651, а образцов на ударный изгиб - ГОСТ 9454.

г) Вырезка образцов из проб, отобранных из сосудов или корпусных деталей турбин, проводится с учётом размеров (в том числе толщины) пробы и конкретных задач планируемого исследования. При этом должны быть соблюдены следующие общие условия:

- продольные оси образцов, вырезанных из листа или из отливки, должны быть ориентированы параллельно наружной поверхности, при этом для проб из листа продольные оси образцов должны быть перпендикулярны направлению проката;

- продольная ось надреза ударных образцов должна быть перпендикулярна поверхности изделия;

- образцы из сварных соединений вырезают перпендикулярно оси шва; ориентация и расположение образцов должны удовлетворять требованиям ГОСТ 6996.

n - количество дисков, полученное из пробы

Рисунок 4.68 - Схема разрезки «пробки» Æ 90 мм с отверстием Æ 10 - 15 мм

4.3.2 Исследование макроструктуры

4.3.2.1 Макроскопическому исследованию структуры и особенностей строения металлов, сплавов и сварных соединений, наблюдаемых либо невооруженным глазом, либо при небольших (от 10 до 30 раз) увеличениях, подвергают: поверхности неразрушенных изделий; макрошлифы; изломы.

Поверхности неразрушенных изделий исследуются для выявления дефектов металлургического и технологического происхождения (газовых пузырей, включений различной химической природы, раковин и пор) после зачистки поверхностей до металлического блеска.

Макрошлифы, подготовка которых ограничивается стадией тонкого шлифования, используются для выявления пустот, раковин, газовых пузырей в нетравленном состоянии. Для выявления макроструктуры литого и деформированного металла, ликвационных неоднородностей, трещин, надрывов, несплавлений, расслоений и пористости применяется травление макрошлифов специальными реактивами.

Изломы, полученные непосредственно при разрушении деталей в процессе эксплуатации или при испытании специальных образцов, используются: для установления причин разрушения; оценки качества термической обработки и литья; изучения структуры поверхности изломов.

4.3.2.2 Оценка результатов исследования макроструктуры проводится по действующим стандартам и шкалам соответствующей нормативной и производственно технологической документации (технические условия и др.) на изготовление конкретных изделий:

- оценка макроструктуры металла (в том числе литого) проводится по ГОСТ 10243 и ГОСТ 22838;

- оценка макроструктуры металла центробежнолитых (ЦБЛ) труб из стали 15Х1М1Ф проводится на темплетах по всему поперечному сечению стенок труб для фиксирования ликвационной полосчатости и визуального выявления макронесплошностей технологического происхождения по «Шкале повышенной трави-мости металла центробежнолитых труб» и шкале «Недопустимые дефекты центробежнолитых труб» технических условий на изготовление указанных труб;

- требования к макроструктуре регламентированы стандартами и техническими условиями на изготовление конкретной продукции.

4.3.3 Исследование микроструктуры

4.3.3.1 Исследование микроструктуры металла проводится для: выявления неметаллических включений, определения размеров зерна и рекристаллизации; оценки наличия и распределения фаз, их ориентации и изменений в зависимости от технологии изготовления и воздействия условий эксплуатации; изучения формы и природы отдельных кристаллитов; выявления особенностей возникновения и распространения повреждений. Качественный анализ микроструктуры проводят на шлифах при увеличениях от 50 до 1500 крат с помощью оптических микроскопов.

4.3.3.2 Для идентификации неметаллических включений необходимо стравливание поверхностного наклепанного слоя и повторная полировка шлифа с применением тонких алмазных паст. Последующее изучение строения и цвета включений на просмотренных и отобранных полях проводится при увеличениях от 250 до 500 крат.

4.3.3.3 Для выявления распределения графита в микроструктуре основного металла и зон сварных соединений трубопроводов, работающих при температуре выше 400 °С и изготовленных из углеродистых сталей и сталей, содержащих до 0,50 % молибдена, применяется травление слабыми (2 %) растворами азотной или пикриновой кислот в этиловом спирте. Во избежание выкрашивания графита и искажения картины распределения и характера выделения графита из-за окисления при травлении граничащих с ним слоев металла применяют кратковременную пассивирующую полировку с добавлением слабых щелочных растворов.

При контроле состояния металла трубопроводов на наличие структурно свободного графита в первую очередь контролируют сварные соединения труб и места приварки арматуры и других деталей, так как в сталях, склонных к графитизации, графит в процессе эксплуатации наиболее часто выделяется в ЗТВ сварки.

Выделение графита (если оно произошло) обнаруживается на нетравленых полированных шлифах при 100 ÷ 500-кратных увеличениях в виде отдельных глобулей. При более высоких степенях графитизации графит выделяется в виде цепочек и сегрегации в узкой полосе по внешней части ЗТВ сварки. Сильная степень графитизации при визуальном контроле зачищенных под ультразвуковой контроль сварных соединений обнаруживается в виде сеток поверхностных трещин.

4.3.3.4 Микроструктуру металлов определяют на шлифах, подвергнутых электролитическому или химическому травлению в специальных растворах.

Продолжительность травления шлифа отобранного образца зависит от: марки стали; длительности эксплуатации; остаточных напряжений в металле; режимов термообработки. Признаком протравленности углеродистых и легированных сталей является потускнение полированного шлифа под воздействием раствора. Продолжительность травления подбирают опытным путем, последовательно просматривая травленый в течение разного времени шлиф под микроскопом.

4.3.3.5 Для выявления ряда структур жаропрочных сталей перлитного, мартенситного, мартенситно-ферритного классов и аустенитных нержавеющих сталей, а также выявления феррита в легированных сталях после эксплуатации, требуется многократная полировка с травлением.

Для получения чистой травленой поверхности предварительную и конечную обработку образца проводят чистым этиловым спиртом.

4.3.3.6 Для выявления границ зерен и составляющих структуры (феррита, перлита, бейнита, мартенсита, аустенита, карбидов, сигма-фазы) проводят травление с применением специальных реактивов.

4.3.3.7 Для определения процентного содержания сигма-фазы (Ф) в объеме металла труб из стали 12Х18Н12Т применяют метод Глаголевой, используя окуляр с квадратной сеткой для подсчета частиц, или наносят квадратную сетку на микрофотографии с 1000-кратным увеличением. Процентное содержание сигма-фазы (Ф) определяется по формуле:

                                                           (6)

где N - количество узловых точек сетки;

k - количество узлов в сетке;

n - количество подсчитанных полей.

Для достоверной оценки содержания сигма-фазы в металле просматривают не менее 50 полей зрения микроскопа.

4.3.3.8 Микроструктурный анализ металла ЦБЛ труб из стали 15Х1М1Ф проводится на шлифах поперечного сечения стенок труб как в зонах с нормальным структурным состоянием, так и в ликвационной зоне, примыкающей к внутренней поверхности трубы, для выявления степени развития ликвационной структуры и фиксирования микродефектов технологического происхождения.

4.3.3.9 Оценка результатов исследования микроструктуры проводится по действующим государственным стандартам, Шкалам технических условий на изготовление и Шкалам настоящего стандарта для конкретных изделий:

- загрязненность металла неметаллическими включениями оценивают при 100-кратном увеличении микроскопа по ГОСТ 1778;

- загрязненность неметаллическими включениями ЦБЛ труб из стали 15Х1М1Ф оценивают при 100-кратном увеличении микроскопа по «Шкале неметаллических включений в центробежнолитом металле» технических условий на изготовление труб;

- стадию процесса графитизации в основном металле и сварных соединениях трубопроводов, работающих при температуре выше 400 °С и изготовленных из углеродистых сталей и сталей, содержащих до 0,50 % молибдена, оценивают при 500-кратном увеличении микроскопа, по «Шкале графитизации» настоящего стандарта (Приложение В);

- оценку размера зерна проводят по ГОСТ 5639;

- исходные составляющие микроструктуры, наличие которых обусловлено способом производства и не зависит от параметров эксплуатации, оценивают по эталонам микроструктур ГОСТ 8233;

- оценку ликвационной микроструктуры металла ЦБЛ труб проводят при увеличениях 100 и 500 крат микроскопа по «Шкале ликвационных микроструктур металла центробежнолитых труб из стали 15Х1М1Ф» настоящего стандарта (Приложение Г);

4.3.3.10 Изменения в микроструктуре, обусловленные изготовлением и эксплуатацией того или иного оборудования, оценивают по следующим стандартам:

- углеродистые стали перлитного класса - ГОСТ 5639, ГОСТ 5640, ГОСТ 1763;

- легированные теплоустойчивые стали - ГОСТ 5640, ГОСТ 1763;

- высоколегированные, коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные стали - ГОСТ 5639, ГОСТ 10243, ГОСТ 24030, ГОСТ 22838, ГОСТ 11878;

- сварные соединения - ГОСТ 5639. ГОСТ 5640, ГОСТ 1763, ГОСТ 8233, ГОСТ 11878.

4.3.3.11 Оценку стадии процесса сфероидизации перлита углеродистых и низколегированных сталей, обусловленного эксплуатацией, проводят при 1000-кратном увеличении микроскопа по «Шкале сфероидизации перлита в углеродистых и легированных сталях» настоящего стандарта (Приложение Д);

4.3.3.12 Структурные изменения ЗТВ сварных соединений паропроводов из сталей 12Х1МФ и 15Х1М1Ф, обусловленные эксплуатацией, оценивают при увеличениях 100 и от 500 до 1000 крат микроскопа по Шкале «Классификации структурных изменений металла ЗТВ сварных соединений паропроводов из стали 12Х1МФ при ползучести. Металл шва 09Х1МФ» настоящего стандарта (Приложение Е) и Шкале «Классификация структурных изменений металла ЗТВ сварных соединений паропроводов из стали 15Х1М1Ф при ползучести, металл шва 09X1МФ» настоящего стандарта (Приложение Ж).

4.3.4 Исследование микроповрежденности структуры

4.3.4.1 Для выявления микроповреждености порами ползучести основного металла и зон сварных соединений паропроводов и элементов другого оборудования, изготовленных из сталей перлитного класса, применяется многократная полировка и травление вырезанного образца.

На образце чередование травления и полирования проводят до выявления пор при увеличениях микроскопа от 500 до 1000 крат. Для получения чистой травленой поверхности предварительную и конечную обработку образца проводят чистым этиловым спиртом.

4.3.4.2 Участками исследования микроповрежденности прямых труб и гибов паропроводов служит их наружная и внутренняя поверхность в зонах наибольшего уровня напряжений.

Участком исследования микроповрежденности сварных соединений служит металл шва, ЗТВ и основной металл. В ЗТВ исследованию подлежит мелкозернистая (номера 9-11 б по ГОСТ 5639) разупрочнённая прослойка металла ЗТВ_РП, расположенная на расстоянии от 2 до 4 мм от зоны сплавления. Мелкозернистую прослойку металла ЗТВ_РП рекомендуется выявлять предварительно при 100 кратном увеличении, исследование микроповрежденности ЗТВ_РП проводят при увеличениях от 500 до 1000 крат.

4.3.4.3 Участками исследования микроповрежденности на образцах поперечного сечения стенок ЦБЛ труб из стали 15Х1М1Ф служит как зона металла с основной структурой, так и зона металла с ликвационной структурой, примыкающая к внутренней поверхности трубы.

4.3.4.4 Объёмная доля пор DV, т.е. доля площади, занимаемой порами на образце (или реплике), рассчитывается по формуле:

                                            (7)

где V_i - объем пор;

V - объем металла;

S_i - доля площади шлифа, занятая порами;

S - площадь поверхности образца или реплики;

S_F - исследуемая площадь образца или реплики;

i ... N - количество пор;

P_i = d_i/D_i - коэффициент сферичности отдельной поры;

D_i и d_i - максимальный и минимальный размер поры соответственно.

4.3.4.5 Оценку стадии микроповрежденности металла порами ползучести для сталей перлитного класса проводят:

- основного металла труб (гибов) - по «Шкале микроповрежденности сталей перлитного класса» настоящего стандарта (Приложение И);

- основного металла ЦБЛ труб из стали 15Х1М1Ф - по «Шкале микроповрежденности металла центробежнолитых труб из стали 15Х1М1Ф» настоящего стандарта (Приложение К);

- ЗТВ_(рп) сварных соединений - по Шкале «Классификации микроповрежденности металла ЗТВ_(рп) сварных соединений паропроводов из стали 12Х1МФ при ползучести. Металл шва 09Х1МФ» настоящего стандарта (Приложение Л) и Шкале «Классификации микроповрежденности металла ЗТВ_(рп) сварных соединений паропроводов из стали 15Х1М1Ф при ползучести. Металл шва 09Х1МФ» настоящего стандарта (Приложение М).

4.3.5 Определение механических свойств материалов (механические испытания)

К основным механическим свойствам материалов относятся прочностные характеристики, пластические характеристики, твёрдость, ударная вязкость и другие.

Механические свойства определяются по результатам механических и технологических испытаний.

4.3.5.1 Испытания на растяжение при комнатной температуре () °С.

а) Требования к методам статических испытаний на растяжение металлов и изделий из них (кроме труб, проволоки и ленты из листов толщиной менее 3,0 мм) при температуре () °С регламентируются ГОСТ 1497.

б) Основные требования к порядку вырезки заготовок для образцов изложены в п. 4.3.1. настоящего подраздела стандарта. При вырезке заготовок для образцов следует предусмотреть необходимые припуски на механическую обработку для получения образцов требуемых размеров.

в) Типы и размеры пропорциональных цилиндрических и плоских образцов приведены в ГОСТ 1497. Форма, размеры изготовляемых образцов и их количество определяются программой исследования с учётом максимально полного решения поставленных перед исследованием задач и возможностей (нередко ограниченных) по объёму вырезанной пробы. При этом учитываются также возможности располагаемой испытательной техники, в том числе способ крепления образцов в захватах испытательной машины.

Требования к качеству изготовления образцов изложены в ГОСТ 1497.

г) Испытания проводят на разрывных и универсальных испытательных машинах всех систем (механических, электромеханических, гидравлических, сервогидравлических и др.) при условии их соответствия требованиям ГОСТ 28840.

Погрешность измерительных средств должна соответствовать требованиям действующих в этой части стандартов.

д) Подготовку и проведение испытаний, а также обработку их результатов выполняют в соответствии с требованиями ГОСТ 1497.

Основными характеристиками механических свойств металла, определяемыми при статических испытаниях на растяжение, являются:

- предел текучести физический или условный;

- временное сопротивление разрыву (предел прочности);

- относительное равномерное удлинение;

- относительное удлинение после разрыва;

- относительное сужение поперечного сечения после разрыва. По результатам испытаний составляют протокол.

4.3.5.2 Испытания на растяжение при повышенных температурах Требования к методам статических испытаний на растяжение металлов (кроме проволоки и труб) при температурах от 20 до 1200 °С изложены ГОСТ 9651.

Типы и размеры пропорциональных цилиндрических и плоских образцов приведены в ГОСТ 9651. Качество изготовления образцов, в том числе их предельные отклонения в размерах, должны соответствовать требованиям ГОСТ 1497.

Требования к испытательным машинам и средствам измерения - аналогичны п.п. 4.3.5.1 г) настоящего пункта стандарта. Требования к размещению и характеристикам нагревательных устройств, а также к термопарам, регулирующим и регистрирующим приборам должны соответствовать ГОСТ 9651 и другим, действующим в этой части, стандартам.

Требования по подготовке к испытаниям и к проведению испытаний в части поддержания и измерения заданной температуры должны соответствовать ГОСТ 9651, в остальной части - ГОСТ 1497.

Требования к обработке результатов - в соответствии ГОСТ 1497. По результатам испытаний составляют протокол.

4.3.5.3 Испытания на растяжение при пониженных температурах Требования к методам статических испытаний на растяжение металлов при температурах от плюс 20 до минус 100 °С изложены ГОСТ 11150.

Типы и размеры цилиндрических и плоских пропорциональных образцов представлены в ГОСТ 11150; требования к изготовлению образцов, их предельным отклонениям и маркировке - в соответствии ГОСТ 1497.

Требования к испытательным машинам, измерительным средствам - не отличаются от ГОСТ 1497. Требования к криокамерам, способам охлаждения даны в ГОСТ 11150.

Подготовка и проведение испытаний, а также обработка их результатов должны соответствовать требованиям ГОСТ 11150 и ГОСТ 1497.

По результатам испытаний составляют протокол.

4.3.5.4 Испытания на растяжение труб при комнатной температуре () °С

Требования к методам статических испытаний на растяжение металлических труб (бесшовных, сварных, биметаллических) при температуре () °С изложены в ГОСТ 10006.

Типы и размеры продольных и поперечных образцов, а также требования по их изготовлению должны соответствовать ГОСТ 10006 и ГОСТ 1497.

Требования к испытательному оборудованию должны соответствовать ГОСТ 1497.

Требования к проведению испытаний - согласно ГОСТ 10006. Испытания плоских и цилиндрических образцов из труб проводят по ГОСТ 1497.

Обработку результатов испытаний выполняют в соответствии с ГОСТ 10006 и ГОСТ 1497.

По результатам испытаний составляют протокол.

4.3.5.5 Испытания на растяжение труб при повышенных температурах

а) Метод статического испытания на растяжение металлических (бесшовных и сварных) труб при температурах от 35 до 1200 °С должен соответствовать требованиям ГОСТ 19040.

б) Типы и размеры образцов, требования к их изготовлению и отклонениям размеров приведены в ГОСТ 19040.

в) Испытательные машины и условия испытаний должны соответствовать ГОСТ 10006 и ГОСТ 9651.

Обработка результатов испытаний - по ГОСТ 10006. По результатам испытаний составляют протокол.

4.3.5.6 Испытания на ударный изгиб

а) Метод испытания на ударный изгиб металлов и сплавов при температурах от минус 100 до плюс 1200 °С регламентируется ГОСТ 9454. Суть метода состоит в разрушении призматических образцов с концентратором посередине ударным нагружением.

Под ударной вязкостью понимают работу удара, отнесённую к начальной площади поперечного сечения образца в месте концентратора.

б) Форма (типы) и размеры образцов, а также допускаемые отклонения должны соответствовать требованиям ГОСТ 9454. Рекомендуется (предпочтительно) проводить испытания на образцах типов I или II.

в) Места вырезки проб для изготовления образцов, ориентация оси концентратора, технология вырезки заготовок под образцы и изготовления образцов должны соответствовать требованиям ГОСТ 7565 и п. 4.3.1 настоящего стандарта.

Изготавливаемые образцы следует маркировать (клеймить) с двух концов на торцах или на гранях, исключая грань, на которую наносится надрез, на расстоянии не более 15 мм от торца образца. В случае клеймения ударным способом маркировка должна наноситься до выполнения надреза.

г) Испытания на ударный изгиб проводят на маятниковых копрах. Используемые маятниковые копры должны удовлетворять ГОСТ 9454 и ГОСТ 10708. Размеры опор и ножа маятника - согласно ГОСТ 9454.

д) Термокамеры (термостаты), охлаждающий реагент, средства измерений должны соответствовать требованиям ГОСТ 9454 и другой, действующей в этой части, нормативной документации.

е) Подготовка к проведению испытаний, проведение испытаний и обработка их результатов должны соответствовать ГОСТ 9454.

ж) При каждой заданной программой испытаний температуре должны испытывать не менее трёх образцов. Допускается в исключительных случаях испытывать при каждой температуре два образца.

Для каждого из испытанных образцов определяют ударную вязкость (согласно ГОСТ 9454), а для образцов с концентратором вида V определяют также вязкую составляющую в изломе.

Значения вязкой составляющей в изломе определяют согласно ГОСТ 4543 и п. 4.3.7 настоящего подраздела стандарта. В случаях, когда определение вязкой составляющей затруднительно (отсутствуют видимые границы зон хрупкого и вязкого изломов), допускается использовать другие методы определения вязкой составляющей в изломе.

По результатам испытаний составляют протокол.

4.3.6 Технологические испытания металлов

Технологические испытания определяют способность металла подвергаться пластическим деформациям.

Результаты технологических испытаний оценивают по внешнему виду образца после испытаний.

К основным видам технологических испытаний относятся:

- испытания на изгиб (ГОСТ 14019);

- испытания на сплющивание (ГОСТ 8695);

- испытания на осадку (ГОСТ 8817);

- испытания на бортование труб (ГОСТ 8693).

- испытания на загиб (ГОСТ 3728);

- испытания на раздачу (ГОСТ 8694);

4.3.6.1 Технологические испытания на изгиб

а) Требования к порядку проведения испытания металлов на изгиб при комнатной температуре () °С изложены в ГОСТ 14019.

Испытание состоит в изгибе образца вокруг оправки под действием статического усилия до заданной пластической деформации, характеризуемой углом изгиба, или до появления первой трещины с фиксированием соответствующего угла изгиба (предельная пластичность металла).

б) Испытания согласно ГОСТ 14019 проводятся на образцах круглого, квадратного, прямоугольного или многоугольного сечения и не относятся к испытаниям труб полного сечения, сварных соединений и проволоки.

в) Вырезка заготовок под образцы, включая их количество, ориентацию, припуски на механическую обработку, выполняется в соответствии с требованиями ГОСТ 14019 и ГОСТ 7564.

Требования по изготовлению образцов, включая их форму, размеры, допуски, качество обработки, изложены в ГОСТ 14019 с привязкой к конкретному виду металлопродукции.

г) Требования к аппаратуре, подготовке к испытаниям, проведению испытаний и обработке их результатов - по ГОСТ 14019.

д) По результатам испытания составляется протокол.

4.3.6.2 Технологические испытания на сплющивание

Технологические испытания на сплющивание выполняют в соответствии с ГОСТ 8695.

Испытание заключается в сплющивании конца трубы или отрезка от неё между параллельными плоскостями до заданного расстояния между этими плоскостями.

ГОСТ 8695 устанавливает требования к проведению испытаний на сплющивание металлических бесшовных и сварных труб с наружным диаметром до 400 мм и с толщиной стенки не более 15 % от наружного диаметра трубы при температуре 20 ± 10 °С.

Правила отбора образцов, порядок проведения испытаний и обработки их результатов - согласно ГОСТ 8695.

Признаком того, что образец выдержал испытание, служит отсутствие в нём после сплющивания трещин или надрывов.

По результатам испытания составляется протокол.

4.3.6.3 Технологические испытания на бортование

Технологическое испытание на бортование проводят в соответствии с ГОСТ 8693.

Испытание заключается в отбортовке конца трубы или отрезка трубы с образованием фланца заданного диаметра.

Требования к образцам, к оправке, порядку и условиям проведения испытаний изложены в ГОСТ 8693.

Признаком удовлетворительного результата испытаний является отсутствие в испытуемом образце после отбортовки трещин или надрывов.

По результатам испытания составляется протокол.

4.3.6.4 Технологические испытания на загиб

Метод технологических испытаний на загиб применительно к стальным трубам наружным диаметром не более 114 мм регламентируется ГОСТ 3728.

Испытание труб заключается в плавном загибе образца любым способом на угол 90°. Испытание труб наружным диаметром до 60 мм проводят на отрезках труб. В процессе испытания наружный диаметр образца ни в одном месте (как по сечению, так и по длине) не должен стать меньше 85 % от исходного.

Требования к образцам, порядку и условиям проведения испытаний указаны в ГОСТ 3728.

Образец считается выдержавшим испытание, если на нём после загиба не будет обнаружено нарушения целостности металла (изломов, трещин, надрывов, расслоений).

По результатам испытания составляется протокол.

4.3.6.5 Технологические испытания на раздачу

Требования к методу технологического испытания труб на раздачу регламентируются ГОСТ 8694. Испытание заключается в раздаче на конус конца трубы или отрезка от неё до заданного наружного диаметра у торца.

Требования к изготовлению образцов, к оправкам, к условиям и порядку проведения испытаний изложены в ГОСТ 8694.

Признаком того, что образец выдержал испытание, служит отсутствие в нём после раздачи трещин или надрывов.

По результатам испытания составляется протокол.

4.3.7 Определение критической температуры хрупкости материалов

4.3.7.1 В качестве критической температуры хрупкости принимается температурная граница перехода от хрупкого к вязкому разрушению материала. Она определяется как по энергии, затрачиваемой на разрушение, в качестве показателя которой принимается ударная вязкость, так и по характеру излома образцов, в качестве показателя которого принимается доля вязкой составляющей в изломе.

4.3.7.2 Для определения критической температуры хрупкости проводят испытания образцов с надрезом типа II по ГОСТ 9454 на ударный изгиб в выбранном интервале температур. На основании полученных данных строят зависимости ударной вязкости и вязкой составляющей в изломе от температуры.

Значение критической температуры хрупкости металла (Т_к) рекомендуется определять по заданным критериальным значениям ударной вязкости и вязкой составляющей в изломе: по одному или одновременно по обоим этим критериям с использованием полученных зависимостей указанных характеристик от температуры.

4.3.7.3 Испытания для углеродистых и низколегированных сталей рекомендуется проводить в диапазоне от 173 К (-100 °С) до 373 К (+100 °С). Для роторных сталей и сталей крепёжных деталей этот интервал должен быть расширен в плюсовую область до +200 °С Если ориентировочное значение Т_к заранее известно, то температурный интервал может быть уменьшен, но не более чем до (Т_к - 10) £ Т £ (Т_к + 40) К, (°С).

4.3.7.4 Хрупкая составляющая в изломе ударного образца из углеродистых и низколегированных (легированных) сталей на основе a-железа имеет вид трапеции, располагающейся, как правило, в центральной части излома. Площадь этой трапеции увеличивается по мере увеличения доли хрупкой составляющей.

Вязкая составляющая располагается, как правило, вокруг хрупкой составляющей. Площадь F₁, занимаемая хрупкой составляющей, определяют как произведение средней линии трапеции на высоту. Отношение этой площади ко всей площади излома F (80 мм) составит долю хрупкой составляющей (X) в изломе в процентах:

X = (F₁/F)×100, %.

Соответственно, вязкая составляющая «В» в процентах равна:

«В» = (100 - Х).

Измерение площади, занимаемой хрупкой составляющей, производят с помощью инструментального микроскопа с точностью линейных замеров до 0,5 мм. Допускается применять другие способы определения площади, занимаемой хрупкой составляющей в изломе образца (в частности, фрактографию), при этом погрешность измерения не должна превышать 5 %.

4.3.7.5 По результатам ударных испытаний для каждой температуры (при которой проводились испытания) определяют значение ударной вязкости и вязкой составляющей в изломе образца. Рекомендуется испытывать при каждой температуре не менее трёх образцов. При ограниченном количестве образцов допускается испытывать по два образца на каждую температуру.

а) При определении критической температуры хрупкости по одному критерию - вязкой составляющей в изломе - для каждой температуры испытаний определяют среднеарифметическое значение вязкой составляющей. Строят график в координатах «Вязкая составляющая в изломе (средняя) - Температура».

б) При определении критической температуры хрупкости по двухкритериальному методу (ударная вязкость и вязкая составляющая в изломе) определяют для каждой температуры испытаний среднеарифметическое значение ударной вязкости и минимальное значение вязкой составляющей в изломе. Строят графики в координатах «Ударная вязкость (средняя) - Температура» и «Вязкая составляющая в изломе (минимальная) - Температура». Нанесённые на графики указанные значения характеристик (точки) соединяют последовательно прямыми линиями. На эти же графики наносят точками значения ударной вязкости и вязкой составляющей для каждого из испытанных образцов.

4.3.7.6 Определение критической температуры хрупкости Т_к по одному критерию (вязкой составляющей в изломе образцов) выполняют графически следующим образом. На графике - «Температура - «Вязкая составляющая в изломе» откладывают на оси ординат значение В = 50 % и проводят через эту точку линию, параллельную оси абсцисс до пересечения с кривой вязкой составляющей в изломе (п.п. 4.3.7.5 а). Из точки пересечения опускают перпендикуляр на ось абсцисс и полученное значение температуры принимают в качестве критической температуры хрупкости металла Т_к.

а) При определении критической температуры хрупкости Т_к по двум критериям (ударная вязкость и вязкая составляющая в изломе) в качестве Т_к принимают температуру, для которой выполняются следующие условия:

- при Т_к среднеарифметическое значение ударной вязкости должно быть не ниже значений, указанных для (КС)_I в Таблице 4.15, а минимальное значение - не ниже 70 % приведенных значений;

- при температуре (Т_к + 30) К (°С) среднеарифметическое значение ударной вязкости должно быть не ниже значений, указанных для (КС)_II в Таблице 4.16, минимальное значение - не ниже 70 % приведенных значений, а минимальное значение вязкой составляющей в изломе - не ниже 50 %.

Если на одном из испытанных образцов не будет удовлетворяться какое-либо из указанных условий, следует испытать дополнительные образцы.

Таблица 4.15.

Таблица 4.16.

б) Порядок обработки результатов испытаний принимают следующим:

- по известному значению предела текучести материала при комнатной температуре выбирают по Таблицам 4.15. и 4.16. соответствующие критериальные значения ударной вязкости (КС)_I, (КС)_II;

- на графике «Ударная вязкость - Температура» на оси ординат (ось КС) откладывают значение (КС)_I. Через полученную точку проводят линию, параллельную оси абсцисс до пересечения с кривой ударной вязкости. Ближайшую от точки пересечения более высокую температуру, при которой проводятся испытания, принимают за температуру Т₁;

- на графике «Ударная вязкость - Температура» на оси ординат откладывают значение (КС)_II. Через полученную точку проводят линию, параллельную оси абсцисс до пересечения с кривой ударной вязкости. Ближайшую от точки пересечения более высокую температуру, при которой проведено испытание, принимают за температуру Т¢₂;

- на графике «Вязкая составляющая в изломе - Температура» на оси ординат откладывают значение В = 50 %. Через полученную точку проводят линию, параллельную оси абсцисс до пересечения с кривой вязкой составляющей в изломе, построенной по значениям минимальной вязкой составляющей в изломах образцов. Ближайшую от пересечения более высокую температуру, при которой проведено испытание, принимают за температуру Т²₂;

- большую из Т¢₂ и Т²₂ обозначают Т₂. Если разница между Т₂ и Т₁ оказывается меньше, чем 30 К (°С), то температуру Т₁ принимают в качестве ориентировочного значения критической температуры хрупкости Т¢_к. Если это условие не выполняется, то определяют Т¢_к по формуле Т¢_к = Т₂ - 30 К (°С). Проводят дополнительные испытания при температурах: Т¢_к ± 10; Т¢_к + 20; Т¢_к + 30; Т¢_к + 40 К (°С) и уточняют кривые ударной вязкости и вязкой составляющей в изломах образцов.

В соответствии с указаниями настоящего подпункта обработки результатов испытаний устанавливают окончательное значение критической температуры хрупкости Т_к.

4.3.7.7 Если при проведении испытаний уже были определены значения KCV и В при температурах Т¢_к ± 10; Т¢_к + 20; Т¢_к + 30; Т¢_к + 40 К, °С (п.п. 4.3.7.7.б), проведение дополнительных испытаний при этих температурах не требуется.

Если при выполнении порядка обработки данных согласно п.п. 4.3.7.7.б) линии, проводимые параллельно оси абсцисс, пересекают соответствующие кривые в двух или более точках, то температуры T₁, T¢₂ и Т²₂ следует определять по правым крайним точкам пересечения.

4.3.8 Испытание на длительную прочность и ползучесть

4.3.8.1 Общие положения

а) испытания на длительную прочность и ползучесть согласно настоящему стандарту проводятся:

- для определения служебных свойств новых марок сталей и сплавов, внедряемых на электростанции в качестве металла оборудования, работающего в условиях ползучести;

- для установления недостающих паспортных характеристик жаропрочности применяемых марок сталей и сплавов (по долговечности и температуре эксплуатации);

- для подтверждения соответствия жаропрочных свойств металла поврежденного элемента оборудования паспортным данным;

- для определения остаточного ресурса длительно работавшего оборудования;

- после проведения восстановительной термической обработки для назначения ресурса металла восстановленного оборудования.

б) порядок проведения испытаний на длительную прочность и ползучесть, требования по изготовлению образцов для испытаний должны соответствовать ГОСТ 10145 и ГОСТ 3248.

4.3.8.2 Условные обозначения

t - температура, °С;

t_м - расчетная температура металла, °С;

t_з - заданный ресурс, ч;

s - номинальное напряжение, МПа;

d - остаточное удлинение, %;

d_к - остаточное удлинение после разрушения образца, %;

y - остаточное сужение, %;

y_к - остаточное сужение после разрушения образца, %;

 условный предел длительной прочности (величина напряжения, вызывающая разрушение при температуре t и заданном ресурсе t_з), МПа;

N - количество испытанных образцов;

Р_д.п - параметр длительной прочности;

Р_п - параметр ползучести;

Р_у - параметр остаточного удлинения;

Р_с - параметр остаточного сужения;

s¢_д.п - условный предел длительной прочности, определенный по параметрической диаграмме жаропрочности, МПа;

М - количество партий стали (сплава);

m - коэффициент;

 и  - дисперсии постоянных b и с соответственно;

cov_b,c - ковариация постоянных b и с;

р - вероятность разрушения образцов;

Z_р - коэффициент, зависящий от величины р.

4.3.8.3 Определения

а) лабораторная партия стали (сплава) - металл одной плавки, изготовленный для исследовательских целей, термообработанный по одному режиму, механические свойства которого по пределам прочности и текучести при температуре 20 °С различаются не более чем на ±50 МПа. Химический состав и механические свойства металла, а также режимы термообработки должны соответствовать требованиям, определенным для данной партии;

б) опытно-промышленная партия стали (сплава) - металл одной плавки, изготовленный в промышленных условиях в процессе его внедрения в производство, химический состав, механические свойства, а также режим термообработки которого соответствуют требованиям временных технических условий на трубы, отливки, поковки и другие полуфабрикаты для энергомашиностроения;

в) промышленная партия стали (сплава) - металл одной плавки, изготовленный в промышленных условиях, химический состав и механические свойства, а также режим термообработки которого соответствуют требованиям технических условий на трубы, отливки, поковки и другие полуфабрикаты для энергомашиностроения;

г) экспертная партия стали (сплава) - металл одного конструктивного элемента энергооборудования, по химическому составу и условиям термической обработки соответствующий требованиям нормативных документов для полуфабриката или сварного соединения, из которого изготовлен данный элемент или сварное соединение, которое он содержит;

д) марка стали (сплава) - металл промышленных партий, взятых от разных плавок:

- для крупногабаритных изделий единичного производства (корпус, ротор турбин и пр.) - не менее 6 партий;

- для крупносерийного производства - не менее 10 партий.

Рекомендуется в число этих партий включать партии с содержанием углерода и легирующих элементов на верхнем и нижнем пределах, оговоренных в технических условиях, а также металл изделий после окончательных технологических операций;

е) изделие - деталь котла, турбины или трубопровода, изготовленная из металла, химический состав и механические свойства которого отвечают требованиям действующих нормативных документов (технических условий). Металл изделия должен соответствовать марке стали (сплава), разрешенной нормативными документами Государственного надзорного органа для данных условий эксплуатации;

ж) заданный ресурс - время, для которого определяют характеристики жаропрочности стали (сплава) или расчетный срок эксплуатации изделия при заданных условиях эксплуатации и уровне характеристик жаропрочности металла;

з) дополнительный (остаточный) ресурс - дополнительное время к заданному ресурсу, для которого определяются характеристики жаропрочности стали (сплава) или срок дополнительной безаварийной эксплуатации детали котла, турбины или трубопровода при заданных условиях эксплуатации и уровне характеристик жаропрочности металла;

и) характеристики жаропрочности - характеристики прочности стали (сплава) при повышенных температурах, к которым относятся: условный предел длительной прочности  и условный предел ползучести ;

к) к категории лабораторных характеристик жаропрочности стали (сплава) относят характеристики, определенные на металле лабораторных партий;

л) к категории первичных характеристик жаропрочности стали (сплава) относят характеристики, определенные на металле опытно-промышленных партий;

м) к категории предварительных нормативных характеристик стали (сплава) относят характеристики, определенные на металле первых промышленных партий;

н) к категории нормативных характеристик относят характеристики, определенные на количестве промышленных партий, представляющих марку стали (сплава);

п) к категории экспертных характеристик относят характеристики на металле промышленных партий металла конкретного элемента оборудования для оценки соответствия нормативным требованиям или для определения заданного (дополнительного) ресурса;

р) планируемые испытания - испытания стали (сплава) на жаропрочность, проведенные по планам, предусмотренным настоящим стандартом;

с) произвольные испытания - испытания партии стали (сплава) на жаропрочность, проведенные по планам испытаний, отличных от предусмотренных стандартом;

4.3.8.4 Условия и объем испытания

а) для определения служебных свойств новых марок сталей и сплавов, внедряемых на электростанции в качестве металла оборудования, работающего в условиях ползучести, рекомендуется

1) проводить испытания при температурах из следующего ряда:

- для углеродистых и малолегированных сталей - 400, 425, 450, 475, 500, 525, 550 °С;

- для среднелегированных сталей - 400, 425, 450, 475, 500, 525, 550, 575, 600, 625, 650 °С;

- для аустенитных и высокохромистых сталей - 400, 450, 500, 550, 575, 600, 625, 650, 700, 750, 800 °С

- для сплавов - 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950, 1000, 1050, 1100 °С.

2) при испытаниях на жаропрочность температура испытаний t₁ должна соответствовать ближайшей по отношению к температуре t_м из ряда, указанного в предыдущем подразделе (t₁ @ t_м).

- испытания на жаропрочность необходимо проводить в диапазонах температур и напряжений, в которых механизмы ползучести и разрушения при лабораторных исследованиях и эксплуатации подобны.

3) допустимо проводить испытания при большем числе режимов и большем времени до разрушения, чем указано в настоящем пункте.

4) план полных испытаний

Испытания должны быть проведены по режимам (напряжение, температура):

s₁, s₂ и s₃ при t₁ @ t_м;

s₄, s₅ и s₆ при t₂ > t₁.

Значения t₂ и t₁ принимают согласно абзацу 1).

Среднее время до разрушения t_k не должно быть менее:

для s₁ - 0,005t₃,

s₂ - 0,020t₃,

s₃ - 0,060t₃,

s₄ - 0,003t₃,

s₅ - 0,010t₃,

s₆ - 0,050t₃.

Разница между величинами напряжений испытаний s_i должна составлять не менее 10 %.

При выборе величин напряжений s₁ и s₄, с которых следует начинать испытания, ориентиром может служить величина 0,6 - 0,8.

Величины времени до разрушения, полученные при испытаниях, должны охватывать интервал не менее 1,3 порядка по логарифмической шкале времени. Число испытанных образцов должно быть не менее 12.

5) испытания для определения предела ползучести проводят с замером деформации по ГОСТ 3248.

6) результаты обрабатывают аналитическим методом для планируемых испытаний. При определении условных пределов длительной прочности и ползучести допустимо обрабатывать данные испытаний упрощенным аналитическим методом.

7) первичные характеристики жаропрочности могут быть определены на металле одной или нескольких опытно-промышленных партий.

8) предварительные нормативные характеристики определяют на металле одной или нескольких промышленных партий стали (сплава). Допустимо проводить испытания на металле первой партии, уточняя полученные характеристики данными испытаний последующих партий.

9) нормативные характеристики жаропрочности определяют на металле промышленных партий, представляющих марку стали или сплава.

План испытаний и обработка результатов такие же, как при определении предварительных нормативных характеристик.

б) для установления недостающих паспортных характеристик применяемых марок сталей и сплавов (по долговечности и температуре эксплуатации) рекомендуется проводить испытания образцов при нескольких значениях температуры и нескольких значениях напряжений, что позволит анализировать экспериментальные точки на условной параметрической диаграмме длительной прочности, расположенные в диапазоне не менее 1,5 единиц температурно-временного параметра Р.

Выбранный диапазон напряжений, при котором испытываются образцы, должен включать значения номинальных рабочих напряжений.

Температура испытания может превышать рабочую температуру металла при условии, что будет сохранено температурно-временное подобие механизмов структурных превращений, деформирования и разрушения образцов в процессе испытания при выбранной температуре и заданном напряжении и натурных деталей в условиях эксплуатации.

в) для определения остаточного ресурса длительно работающего оборудования, а также такого оборудования после проведения восстановительной термической обработки для назначения ресурса металла восстановленного оборудования проводятся сокращенные испытания.

План сокращенных испытаний

1) испытания должны быть проведены по режимам (напряжение, температура):

s₁, s₂ и s₃ при t₁ ³ t_м;

s₄, s₅ и s₆, при t₂ = t₁ + 50 °C.

2) среднее время до разрушения t_k должно быть не менее:

для s₁ - 0,004t₃,

s₂ - 0,010t₃,

s₃ - 0,015t₃,

s₄ - 0,002t₃,

s₅ - 0,005t₃,

s₆ - 0,010t₃.

3) число испытанных образцов должно быть не менее 8.

4) испытания проводят с замером деформации по ГОСТ 3248.

5) Результаты обрабатывают аналитическим методом для планируемых испытаний. Допустимо определять условные пределы длительной прочности и ползучести упрощенным методом.

г) для подтверждения соответствия жаропрочных свойств металла поврежденного элемента оборудования паспортным данным для данной марки стали проводятся оценочные или экспертные испытания. Вид испытания выбирает специализированная организация.

План оценочных испытаний

1) испытания должны быть проведены по режимам (напряжение, температура):

s₁ при t₁ ³ t_м;

s₂ при t₂ = t₁ + 50 °C.

2) величины напряжений выбирают по нижней границе допускаемой полосы разброса для условного предела длительной прочности нормативных характеристик марки стали (сплава) при времени до разрушения t_k, равном 300 ч.

Нижнюю границу допускаемой полосы разброса строят при напряжениях, меньших нормативных на 20 % по данным, приведенным в нормативных документах на полуфабрикаты или по расчету на прочность.

3) число испытанных образцов должно быть не менее 4.

4) испытания могут проводиться без замера деформации.

5) оценку длительной прочности стали (сплава) проводят по ускоренному методу.

д) План экспертных испытаний

1) испытания должны быть проведены по режиму

s₁ = 0,8s_э, при t₁ ³ t_э + 25 °С;

s₂ = s_э, при t₂ ³ t_э + 25 °C.

2) величина s_э определяется по уровню эквивалентных напряжений от основных нагружающих факторов в условиях эксплуатации с учетом необходимого коэффициента запаса прочности.

3) величина t₁ выбирается расчетом по параметру температурно-временной зависимости длительной прочности. Конкретная величина t₁ должна соответствовать времени до разрушения не менее 300 ч при напряжении s₁ и не менее 1000 ч при напряжении s₂.

4) при выбранном режиме параллельно испытывают не менее двух образцов. Если время до разрушения двух параллельных образцов различается более чем в два раза, то проводятся дополнительные испытания на двух образцах при том же режиме.

4.3.8.5 Аналитический метод обработки данных планируемых испытаний

а) предварительная обработка данных испытаний

1) для оценки правильности проведения испытаний, а также для возможности корректировки режимов в процессе испытаний строят условную параметрическую диаграмму длительной прочности в координатах Р_д.п - lgs.

2) величину параметра длительной прочности определяют для каждого испытания по формуле:

Р_д.п = Т × (lgt_k - 2lgT - а) × 10^-3,                                       (4.1)

где Т - температура испытания, К.

При отсутствии марочных данных величину постоянной (а) принимают для углеродистых, малолегированных, среднелегированных и высоколегированных сталей минус 25, для аустенитных сталей минус 20, для сплавов минус 30.

3) по средним величинам параметра длительной прочности, подсчитанным для каждого уровня напряжений, проводят прямую линию условной параметрической диаграммы.

4) если по результатам испытаний, нанесенным на условную параметрическую диаграмму, можно провести две линии, то в дальнейшую обработку включают лишь данные, лежащие на правой ее ветви.

5) считают, что испытания на жаропрочность проведены правильно, если в дальнейшей обработке могут участвовать данные не менее четырех напряжений, и соблюдено условие s₆ < s¢_д.п. В противном случае проводят дополнительные испытания при температуре t₃ > t₂ и напряжениях s₇ и s₈, среднее время до разрушения которых не должно быть менее:

для s₇ - 0,005t₃ и для s₈ - 0,030t₃.

б) определение условных пределов длительной прочности

1) математическую обработку результатов испытаний партии стали (сплава), проводят согласно соотношению:

                                 (4.2)

Коэффициент m для сталей (сплавов), используемых для энергомашиностроения, принимают равным 2400.

Примечание - здесь и далее - для расчета характеристик жаропрочности допускается применять другие методические подходы и другие аппроксимирующие уравнения, при условии обеспечения ими точности прогноза не ниже, чем по приведенным уравнениям.

2) в результате математической обработки на компьютере получают таблицы, в которых представлены величины времени до разрушения t_k для заданных температур и напряжений, а также значения коэффициентов формулы (4.2) и величина дисперсии, характеризующая отклонение экспериментальных точек от расчетной поверхности в направлении оси lgt_k.

3) из полученных таблиц для расчетной температуры находят напряжение  - условный предел длительной прочности, при котором t_к = t_з. Необходимые промежуточные значения напряжений находят путем линейной экстраполяции.

4) по формуле (4.2) с определенными на компьютере коэффициентами можно построить график длительной прочности в координатах lgt_k - lgs. Кроме того, результаты математической обработки используют для построения параметрических диаграмм.

5) для определения нормативных условных пределов длительной прочности, характеризующих марку стали, подсчитывают средние величины постоянных для М партий по формулам:

                                                         (4.3)

где ,  и  - величины постоянных каждой партии.

6) определение условных пределов длительной прочности математическим путем проводят по формуле (4.2), подставив в нее величины постоянных, подсчитанных по формулам (4.3).

Составляют через 10 МПа ряд значений напряжений, ограниченный наименьшей и наибольшей величинами , определенными для каждой из М партий. Последовательно подставляют в формулу (4.2) величины напряжений из этого ряда и определяют значение lgt_k. За величину  для марки стали (сплава) принимают напряжение, когда lgt_к = lgt_з. Все значения  для каждой партии и в формуле (4.2) должны соответствовать одной и той же температуре. Промежуточное значение  определяют путем линейной интерполяции.

7) величины условных пределов длительной прочности могут быть рассчитаны по параметрической диаграмме жаропрочности в координатах Р_д.п - lgs.

8) величину параметра для построения параметрической диаграммы подсчитывают по формуле:

                                 (4.4)

9) задавая ряд значений напряжений s в диапазоне от s₁ до s₆ или s₈, подсчитывают величину параметра Р_д.п и строят параметрическую диаграмму жаропрочности.

10) для определения условных пределов длительной прочности для заданных температуры и ресурса рассчитывают величину параметра по формуле:

                                    (4.5)

Величину условного предела длительной прочности находят из формулы (4.4).

11) при необходимости определения условных пределов длительной прочности с вероятностью разрушения образцов, отличной от принятой для нормативных характеристик (р = 0,5), величина параметра для построения параметрической диаграммы рассчитывается по формуле:

Параметрическая диаграмма жаропрочности

        (4.6)

где  и  - дисперсии b₁ и c₁ подсчитываемые по формулам:

                                                 (4.7)

                                                  (4.8)

                                      (4.8)

cov_b,c - ковариация b₁ и c₁;

Z_p - коэффициент, определяемый по заданной вероятности разрушения образца согласно таблице 4.17.

Таблица 4.17 - Величина коэффициента Z_p для различных вероятностей разрушения образцов

Для ряда напряжений подсчитывают величины параметра и строят параметрическую диаграмму жаропрочности для заданной вероятности разрушения.

Величину условного предела длительной прочности находят из формулы (4.6).

в) упрощенный метод определения долговечности

1) наиболее стабильным параметром стали является свободный член () уравнения (4.2), что дает право в первом приближении считать  постоянной величиной, и тогда задача оценки долговечности сводится к определению значений только двух коэффициентов b₁ и c₁.

2) в этом случае достаточно ограничиться испытаниями на длительную прочность при двух температурно-силовых режимах для t_м и t_м + 50 °C. Напряжения для каждого опыта выбирают так, чтобы при рабочей температуре (t_м) время до разрушения не превышало 1000 - 1200 ч, а при форсированном режиме (t_м + 50 °С) было в пределах 300 - 500 ч. Если точки всех испытаний не выпадают за пределы нижней границы полосы разброса, то исследуемая партия металла соответствует рассматриваемой марке стали. В противном случае дополнительно испытывают два образца (по одному на каждом температурно-силовом режиме), проводят статистическую обработку данных по всем (шести) образцам с помощью уравнения (4.2) и определяют для исследованной партии коэффициенты  и .

Значительное сокращение числа испытываемых образцов существенно снижает суммарное время эксперимента.

3) при m = 2400 получены для ряда наиболее используемых в тепловой энергетике сталей следующие значения постоянного коэффициента :

- сталь марки 12Х1МФ  = -24,88;

- сталь марки 15Х1М1Ф  = -25,2;

- сталь марки 15Х1М1ФЛ  = -25,02;

- сталь марки 1X18Н12Т (пароперегревательные трубы)  = -20,38;

- сталь марки 12X11В2МФ (ЭИ756)  = -34,37;

- сталь марки 25Х1М1Ф (Р2М, роторная)  = -24,1.

4) точность определения условных пределов длительной прочности по данному методу в диапазоне напряжений испытания от s₁ до s₆ или s₈, составляет ±3 %, если соблюдено одно из условий:

 или

г) определение условных пределов ползучести

1) математическую обработку результатов испытаний партии стали (сплава), проводят на основании формулы:

                           (4.10)

Коэффициент m принимают равным 2400.

2) в результате математической обработки на компьютере получают таблицы, в которых представлены величины  для заданных температур и напряжений, а также значения коэффициентов формулы (4.10) и величина дисперсии, характеризующая отклонение экспериментальных точек от расчетной поверхности в направлении оси

3) из полученных таблиц для расчетной температуры находят напряжение  - условный предел ползучести, при котором  Необходимое промежуточное значение напряжения находят путем линейной интерполяции.

4) по формуле (4.10) с определенными на компьютере коэффициентами можно построить график ползучести в координатах lgt - lgd. Кроме того, результаты математической обработки используют для построения параметрических диаграмм.

5) для определения нормативных условных пределов ползучести, характеризующих марку стали, подсчитывают средние величины постоянных для М партий по формулам:

                                                        (4.11)

где ,  и  - величины постоянных каждой партии, определенных по специальной программе.

6) определение условных пределов ползучести аналитическим методом проводят по формуле (4.10), подставив в нее величины постоянных, подсчитанных по формулам (4.11). Последовательность расчетов по формуле (4.10) аналогична расчетам по определению условных пределов длительной прочности по формуле (4.2).

7) величины условных пределов ползучести могут быть рассчитаны по параметрической диаграмме жаропрочности в координатах Р_п - lgs. Величину параметра для построения параметрической диаграммы подсчитывают по формуле:

                                (4.12)

8) с целью определения условных пределов ползучести для заданных температуры и ресурса рассчитывают величину параметра по формуле:

                                    (4.13)

и из формулы (4.12) находят искомую величину.

9) при необходимости определения условных пределов ползучести с вероятностью, отличной от принятой для нормативных характеристик, величина параметра для построения параметрической диаграммы рассчитывается по уравнению:

       (4.14)

где дисперсии постоянных b₂ и c₂, а также их ковариация подсчитываются по формулам:

                                                (4.15)

                                                 (4.16)

                                    (4.17)

а величину коэффициента Z_p находят по таблице 4.17.

Построение параметрической диаграммы жаропрочности проводят аналогично указаниям для длительной прочности. Величину условного предела ползучести находят из формулы (4.13).

4.3.9 Методы измерения твердости в стационарных условиях

4.3.9.1 Общие требования

а) Стандартные методы определения твердости металла основаны на внедрении в испытуемое тело индентора (шарика, конуса или пирамиды), изготовленного из существенно более твёрдых материалов по сравнению с испытуемым.

б) Для измерения твердости металлов (и сплавов), из которых изготовлены элементы энергооборудования, следует использовать преимущественно стандартные методы измерения твердости: по Бринеллю (ГОСТ 9012), по Виккерсу (ГОСТ 2999) и по Роквеллу (ГОСТ 9013), в том числе при необходимости проведения испытаний при малых нагрузках - по Супер-Роквеллу (ГОСТ 22975).

в) Испытания проводят при температуре () °С.

г) Образцы для испытаний изготавливают механическим способом из отобранных проб металла. Заготовку под образец вырезают согласно заданию на испытание или программе испытаний (см. в частности, п. 4.3.1.)

д) При изготовлении образцов и при подготовке их поверхности следует исключать возможность изменения свойств металла из-за нагрева или наклёпа.

Рабочая и противоположная поверхности образца должны быть параллельными в случае измерения твердости на плоских поверхностях.

Поверхность образца должна быть ровной, гладкой и свободной от окисной плёнки.

е) Соотношение толщины образца и нагрузки должно быть таковым, чтобы на обратной поверхности (стороне) образца отсутствовали заметные невооруженным глазом следы деформации от воздействия на металл индентора.

ж) Опорные поверхности образца и столика прибора должны быть очищены от посторонних веществ. Испытуемый образец должен лежать на подставке устойчиво; в процессе испытания не должно происходить смещение образца.

4.3.9.2 Метод измерения твердости по Бринеллю

а) Требования к измерению твердости по Бринеллю для металлов и сплавов с твердостью не более 450 единиц (НВ) регламентируются ГОСТ 9012.

Сущность метода заключается во вдавливании стального шарика в образец под действием нагрузки, приложенной перпендикулярно рабочей поверхности образца, в течение определённого времени и в последующем измерении диаметра отпечатка после снятия нагрузки.

б) Требования к образцам изложены в ГОСТ 9012 и в предыдущем подпункте стандарта.

Минимальная толщина образца должна быть не менее 10-кратной глубины отпечатка и определяется по формулам или таблице ГОСТ 9012.

в) Требования к прибору, в том числе в части его поверки, и к шарикам даны в ГОСТ 23677 и ГОСТ 9012.

г) Требования к проведению испытаний по ГОСТ 9012.

Расстояние между центрами двух соседних отпечатков должно быть не менее 4d (d - диаметр отпечатка), а расстояние от центра отпечатка до края образца - не менее 2,5d.

д) Диаметр отпечатка измеряют в двух взаимно перпендикулярных направлениях и определяют как среднее арифметическое значение этих двух измерений.

Количество отпечатков должно быть указано в задании или программе испытаний; в любом случае оно должно быть не менее трёх для каждой характерной величины (зоны контроля).

е) Число твердости определяется по величине нагрузки, диаметру шарика и диаметру отпечатка по формулам или таблицам, приведенным в ГОСТ 9012.

По результатам испытаний составляется протокол.

4.3.9.3 Метод измерения твердости по Виккерсу

а) Требования к измерению твердости по Виккерсу металлов и сплавов регламентируются ГОСТ 2999.

Измерение твердости основано на вдавливании алмазного наконечника в форме правильной четырёхгранной пирамиды в образец под действием фиксированной нагрузки, приложенной в течение определённого времени и в последующем измерении диагоналей отпечатка после снятия нагрузки.

б) Требования к образцам изложены в ГОСТ 2999 и в предыдущем подпункте стандарта (п.п. 4.3.9.1).

Минимальная толщина образца должна быть больше диагонали отпечатка для стали - в 1,2 раза; для цветных металлов - 1,5 раза. При измерении твердости на криволинейных поверхностях радиус кривизны должен быть не менее 5 мм.

в) Требования к прибору и к алмазным наконечникам - согласно ГОСТ 23677, ГОСТ 9377 и ГОСТ 2999.

г) Требования к проведению испытаний и обработке их результатов изложены в ГОСТ 2999.

Расстояние от центра отпечатка до края образца или до края соседнего отпечатка должно быть не менее 2,5 длины диагонали отпечатка.

д) Количество отпечатков при определении твердости должно быть указано в задании или программе испытаний; в любом случае оно должно быть не менее трёх для каждой характерной величины (зоны контроля). При измерении твердости на криволинейных поверхностях и невозможности подготовки площадки достаточных размеров допускается определять характерную величину твердости по одному отпечатку.

е) Число твердости определяется по величине нагрузки, угла между противоположными гранями пирамиды и диагонали отпечатка по формуле или таблицам, приведенным в ГОСТ 2999.

По результатам испытаний составляется протокол.

4.3.9.4 Метод измерения твердости по Роквеллу

а) Требования к измерению твердости металлов и сплавов по методу Роквелла изложены в ГОСТ 9013.

При измерении твёрдости металлов по Роквеллу наконечник стандартного типа (алмазный конус или стальной шарик) вдавливается в испытуемый образец (или изделие) под действием двух последовательно прилагаемых нагрузок - предварительной и общей (предварительная плюс основная).

Твёрдость по Роквеллу измеряется в условных единицах; за единицу твёрдости принята величина, соответствующая глубине проникновения наконечника на 0,002 мм.

б) Требования к подготовке образцов приведены в ГОСТ 9013 и в подпункте 4.3.9.1 настоящего подраздела стандарта.

Минимальная толщина испытуемого образца должна быть не менее восьмикратной глубины внедрения наконечника после снятия основной нагрузки.

При измерении твёрдости на образцах с криволинейной поверхностью радиус кривизны её должен быть не менее 15 мм.

в) Требования к приборам и наконечникам (алмазному конусу и стальному шарику) приведены в ГОСТ 9013 и ГОСТ 23677.

г) Требования к порядку проведения испытаний и обработке их результатов даны в ГОСТ 9013.

Измерения твёрдости выполняют по шкалам А и С при использовании алмазного конического наконечника (А - при основной нагрузке 50 кгс; С - при основной нагрузке 140 кгс) и по шкале В при использовании стального шарика (основная нагрузка - 90 кгс).

Пределы измерения твердости по шкалам устанавливаются ГОСТ 9013.

Расстояние между центрами двух соседних отпечатков или от центра отпечатка до края образца должно быть не менее 3,0 мм.

д) За число твёрдости принимается результат отдельного измерения. Для получения характерной величины твёрдости (например, для конкретной зоны образца) должно быть проведено не менее трёх измерений. В исключительных случаях число измерений может быть сокращено.

е) Числа твердости по Роквеллу определяются согласно формулам, приведенным в ГОСТ 9013.

По результатам испытаний составляется протокол.

4.3.9.5 Метод измерения твердости по Роквеллу при малых нагрузках (по Супер-Роквеллу)

а) Требования к измерению твердости металлов и сплавов по Роквеллу при нагрузках от 147 Н (15 кгс) до 441 Н (45 кгс) изложены ГОСТ 22975.

Принцип измерения твердости металла по Супер-Роквеллу не отличается от измерения твердости по методу Роквелла.

б) Требования к образцам, аппаратуре и наконечникам приведены в ГОСТ 22975 и ГОСТ 23677.

в) Требования к подготовке и порядку проведения испытаний даны в ГОСТ 22975.

Расстояние между центрами двух соседних отпечатков или от центра отпечатка до края образца должно быть не менее 2,5 мм.

г) Для получения характерной величины твёрдости количество отпечатков должно быть не менее трёх. Допускается в обоснованных случаях уменьшение количества отпечатков.

д) Числа твёрдости определяются согласно таблицам ГОСТ 22975. По результатам испытаний составляется протокол.

Примечание к п.п. 4.3.9.4 и 4.3.9.5 - Величины твёрдости по Роквеллу не переводятся в другие величины твёрдости или в величины прочностных характеристик при растяжении.

4.3.9.6 Поверка (в том числе текущая) приборов для измерения твердости металла по методам Бринелля, Виккерса, Роквелла и Супер-Роквелла выполняется с помощью образцовых мер твёрдости.

Типы и основные технические требования к образцовым мерам твёрдости, а также к методам их контроля, маркировки, упаковки, транспортировки и хранения даны в ГОСТ 9031.

4.3.10 Испытания на микротвёрдость вдавливанием алмазной пирамиды

4.3.10.1 Измерения микротвёрдости металлов, их структурных составляющих, металлических покрытий, фольги посредством вдавливания алмазной четырёхгранной (квадратной) пирамиды регламентируются ГОСТ 9450. Вдавливание алмазной пирамиды осуществляется под нагрузкой от 0,005 до 0,5 кгс. Пределы испытуемых материалов по твёрдости не ограничиваются.

4.3.10.2 Число твёрдости в единицах кгс/мм² определяется путём деления нагрузки на условную площадь боковой поверхности полученного отпечатка.

Формула для определения числа твёрдости и порядок обозначения чисел твёрдости приведены в ГОСТ 9450.

4.3.10.3 Основными условиями проведения измерений являются плавность возрастания нагрузки до заданного значения и её постоянство в течение установленного времени.

Допускаемая погрешность нагрузки указана в ГОСТ 9450.

Требования к состоянию и качеству поверхности испытуемого образца, а также к алмазному наконечнику изложены в ГОСТ 9450.

Пирамида должна перемещаться строго перпендикулярно рабочей поверхности образца.

Измерения проводят, как правило, на заранее подготовленном шлифе. Требования по подготовке шлифа аналогичны требования изготовления шлифа для металлографических исследований (п. 4.3.3 настоящего стандарта).

Рабочая поверхность пирамиды и испытуемая поверхность образца должны быть при испытании сухими.

4.3.10.4 Прибор должен быть надёжно защищен от вибраций. Испытания проводятся при температуре 20 ± 5°.

4.3.10.5 При испытании на микротвёрдость применяется следующий ряд нагрузок: 0,005; 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5 кгс.

Порядок выбора нагрузки при измерении твёрдости должен соответствовать требованиям ГОСТ 9450.

Минимальная толщина образца или слоя должна превышать длину диагонали отпечатка не менее чем в 1,5 раза.

При измерении твёрдости отдельных структурных составляющих стали или сплава расстояние от центра отпечатка до границы испытуемого кристаллита (структурной составляющей) должно быть не менее двойной длины диагонали отпечатка. Расстояние от центра отпечатка до ближайшего к нему края соседнего отпечатка должно быть не менее двойной длины диагонали отпечатка большего размера.

4.3.10.6 При использовании приборов типа ПМТ длительность опускания индентора должна быть не менее 15 секунд.

4.3.10.7 Измерение диагоналей отпечатков выполняют на микроскопе с увеличением 30 - 40 крат. Точность измерений - ± 0,5 от цены (наименьшего) деления шкалы микроскопа.

4.3.10.8 Поверку приборов проводят в соответствии с установленным порядком.

4.3.11 Метод измерения горячей длительной твердости (для косвенной оценки жаропрочности)

4.3.11.1 Общие положения

а) В настоящем пункте стандарта изложен метод измерения горячей длительной твердости при температурах от 500 до 585 °С теплоустойчивых сталей и определения по результатам этих измерений оценочных значений длительной прочности.

б) Метод распространяется на теплоустойчивые стали марок 12МХ (12ХМ), 15ХМ, 12Х1МФ (12ХМФ) и 15Х1М1Ф. Допускается применять метод для испытания других марок стали при условии, что на данную марку стали будет получен достаточно представительный массив данных для установления корреляционных зависимостей между горячей твердостью и оценочной величиной длительной прочности металла.

в) Измерения горячей твердости и использование их результатов для косвенной оценки длительной прочности допускается проводить для металла, соответствующего по составу, механическим свойствам, а также по структуре и микро-повреждённости требованиям действующих в этой части стандартов, технических условий и настоящего стандарта (подраздела 6.2 и п. 7.2.2).

г) При неудовлетворительных значениях длительной прочности металла, полученной оценочно по результатам измерения горячей твердости, необходимо провести прямые испытания данного металла на длительную прочность согласно ГОСТ 10145 и п. 4.3.8 настоящего раздела стандарта.

4.3.11.2 Отбор проб и изготовление образцов

а) Отбор проб и вырезку заготовок под образцы для проведения измерений осуществляют в соответствии с заданием на проведение испытания или с программой испытаний и с учётом требований п. 4.3.1 настоящего стандарта.

б) При изготовлении образцов и подготовке их поверхности следует исключать возможность изменения свойств металла из-за нагрева или наклёпа. Опорная и рабочая поверхности образцов должны быть параллельны. Рабочая поверхность образца должна быть ровной, гладкой и свободной от окисной плёнки.

Чистота обработки рабочей поверхности должна быть не хуже R_a 0,65 по ГОСТ 2789.

в) Размеры образцов для проведения испытаний стали на горячую длительную твердость должны составлять 20´20´20 мм. Допускается использовать образцы размером 10´10´20 мм, в частности половинки образцов, оставшихся после испытаний на ударный изгиб. Грани этих образцов, представляющие собой излом после ударных испытаний, должны быть механически обработаны с удалением слоя металла на глубину 2,5 мм.

Использование образцов 10´10´20 мм допускается при условии, что диаметр отпечатка не будет превышать 2 мм.

г) Для проведения испытаний требуется не менее четырёх образцов на каждое состояние металла.

4.3.11.3 Аппаратура

а) Испытания проводят с использованием стандартных приборов по ГОСТ 23677. Прибор должен быть дополнительно оснащён специальными устройствами, включающими: удлинитель для закрепления индентора, предметный столик из жаропрочной стали, устройство для выдержки образца под нагрузкой, электропечь для нагрева образца, средства для контроля и поддержания заданной температуры.

б) В качестве индентора используют шарики из сплава ВК с твердостью по Виккерсу при 550 °С не менее 850 ед. диаметром 5 ± 0,05 мм или цилиндрический стержень длиной (высотой) 8 ¸ 10 мм со сферической поверхностью на рабочем конце с радиусом 2,5 ± 0,025 мм.

в) Контроль, регистрацию и регулирование температуры осуществляют с использованием термоэлектрических преобразователей (термопар) и соответствующих приборов; регулирование (поддержание) температуры рекомендуется осуществлять с помощью аналоговых приборов. Используемые преобразователи и приборы должны отвечать требованиям соответствующих стандартов.

4.3.11.4 Подготовка к испытаниям

а) Испытания проводят при температуре, соответствующей температуре эксплуатации, или при иной заданной температуре от 500 до 585 °С.

Температура в процессе проведения испытаний должна поддерживаться с погрешностью не более ±3 °С.

б) Испытания проводят при нагрузке 2500 Н, 5000 Н или 7500 Н. Выбор конкретного уровня нагрузки осуществляется с учётом выполнения требований п.п. 4.3.11.2 в) и 4.3.11.5.а) настоящего пункта стандарта в отношении диаметра отпечатка и его расстояния от края образца.

в) Продолжительность выдержки под нагрузкой должна составлять от 30 сек. до 3 ч. Рекомендуется проводить испытания при выдержках 30 сек, 5 мин., 50 мин., 3 ч. или при выдержках 1 мин., 5 мин., 1 ч., 2 ч.

г) В процессе проведения испытаний установка не должна подвергаться ударам или вибрациям.

д) Образец должен лежать на подставке жёстко и устойчиво, необходимо исключить возможность смещения образца в процессе испытаний.

4.3.11.5 Проведение испытаний

а) При комнатной температуре (20 ± 10 °С) образец устанавливают на предметный столик и затем поднимают его, не приводя в соприкосновение с индентором. Образец должен быть размещён таким образом, чтобы центр будущего отпечатка отстоял от края образца на расстоянии не менее 2,5 диаметров отпечатка.

б) Нагревательную печь (термостат) устанавливают на специальную подставку, накрывая предметный столик с образцом, закрывают отверстие со стороны ввода индентора термоизолирующей пробкой, нагревают образец до заданной температуры и выдерживают в течение 15 ¸ 20 мин. Затем поднимают предметный столик до соприкосновения образца с индентором (предварительно удалив пробку), нагружают образец и выдерживают под нагрузкой заданное время.

в) Нагружение образца должно осуществляться плавно без удара в направлении, перпендикулярном к рабочей поверхности образца.

г) Количество отпечатков при каждой заданной выдержке под нагрузкой должно быть не менее трёх. На каждом образце должно быть не более трёх отпечатков.

д) После разгрузки образца и его охлаждения до комнатной температуры измеряют диаметр отпечатка с использованием инструментального микроскопа или иных средств с погрешностью измерения не более ± 0,25 % диаметра шарика.

Диаметр отпечатка измеряют в двух взаимно перпендикулярных направлениях и определяют его как среднее арифметическое значение двух измерений. При этом разность измерений диаметров одного отпечатка не должна превышать ± 2 % от меньшего из них.

4.3.11.6 Обработка результатов и определение оценочной величины длительной прочности:

а) Предел длительной прочности (, МПа) испытываемой стали при заданной температуре (t) определяют по соответствующей величине горячей длительной твердости (НВ_Т) с использованием формулы:

где  - предел длительной горячей твердости при температуре t на базе 10⁵ ч, определяемый по величине числа горячей длительной твердости НВ_Т; а и b - коэффициенты уравнения, определяемые по таблице 4.18.

Таблица 4.18

б) Число горячей твердости НВ_Т в диапазоне температур 500 ¸ 585 °С определяют по формуле:

где Р - нагрузка, Н; D, d - диаметры индентора и отпечатка (мм) соответственно.

в) Предел горячей длительной твердости определяют по формуле:

где t_а - время, равное 10⁵ с; А и m - эмпирические коэффициенты, характеризующие состояние металла, определяемые из следующих соотношений:

где n - количество результатов измерений горячей длительной твердости, n ≥ 12.

г) Результаты испытаний оформляют протоколом.

Относительная погрешность определения длительной прочности не должна превышать ±20 %.

4.3.12 Определение механических свойств сварных соединений (механические, технологические испытания, измерения твердости)

4.3.12.1 Общие положения

Методы определения механических свойств сварного соединения в целом и его отдельных участков (зон), а также наплавленного металла при всех видах сварки устанавливаются ГОСТ 6996.

а) ГОСТ 6996 регламентирует методы определения механических свойств при следующих видах испытаний:

1) испытании металла различных участков сварного соединения и наплавленного металла на статическое (кратковременное) растяжение;

2) испытании металла различных участков сварного соединения и наплавленного металла на ударный изгиб (на надрезанных образцах);

3) испытании металла различных участков сварного соединения и наплавленного металла на стойкость против механического старения;

4) измерении твердости металла различных участков сварного соединения и наплавленного металла;

5) испытании сварного соединения на статическое растяжение;

6) испытании сварного соединения на статический изгиб (загиб);

7) испытании сварного соединения на ударный разрыв.

б) Испытания сварных соединений проводятся для:

- оценки качества сварных соединений при входном контроле (после изготовления или монтажа) и после длительной эксплуатации в условиях повышенных температур;

- аттестации сварочных материалов, способов и режимов сварки (и термообработки);

- установления квалификации сварщиков;

- определения показателей свариваемости металлов.

в) Требования по отбору проб, вырезке заготовок под образцы и изготовлению образцов - согласно ГОСТ 6996 с учётом п. 4.3.1. настоящего подраздела стандарта.

Размеры пластин для изготовления контрольных соединений определяются требованиями ГОСТ 6996.

г) Общие требования к условиям проведения испытаний и оценке их результатов даны в ГОСТ 6996.

Порядок определения размеров образцов, требования к испытательному оборудованию, условия проведения испытаний и обработка их результатов должны соответствовать:

- при испытании на статическое растяжение при комнатной температуре - ГОСТ 1497, при повышенных температурах - ГОСТ 9651, при пониженных температурах - ГОСТ 11150;

- при испытании на ударный изгиб при пониженной, комнатной и повышенной температурах - ГОСТ 9454;

- при измерении твердости - ГОСТ 2999, ГОСТ 9013 и ГОСТ 9012;

По результатам испытаний должен быть составлен протокол.

4.3.12.2 Испытание металла различных участков сварного соединения и наплавленного металла на статическое (кратковременное) растяжение.

а) Требования к порядку проведения испытаний различных зон сварных соединений на растяжение даны в ГОСТ 6996.

При испытании металла на статическое растяжение определяют следующие характеристики механических свойств:

- предел текучести физический s_т, МПа (кгс/мм²) или предел текучести условный s_0,2, МПа (кгс/мм²);

- временное сопротивление s_в, МПа (кгс/мм²);

- относительное удлинение после разрыва d₅, %;

- относительное сужение после разрыва y, %.

Испытания проводят для металла шва, металла различных участков зоны термического влияния при любых видах сварки плавлением.

б) Форма и размеры образцов, требования к их изготовлению и схемы вырезки образцов из металла шва для различных видов стыковых и угловых сварных соединений даны в ГОСТ 6996.

Испытания на растяжение проводят не менее чем на двух образцах.

4.3.12.3 Испытание металла различных участков сварного соединения и наплавленного металла на ударный изгиб.

а) Требования к проведению испытаний различных участков сварных соединений на ударный изгиб изложены в ГОСТ 6996.

При испытании металла на ударный изгиб определяют ударную вязкость или работу удара, а также процентное соотношение хрупкой и вязкой составляющих поверхности излома для металла шва, наплавленного металла, зоны сплавления и различных участков околошовной зоны при толщине основного металла не менее 2 мм.

б) Для испытаний применяют образцы с U-образным и V-образным надрезами.

Форма, размеры образцов, требования по их изготовлению даны в ГОСТ 6996. Испытания предпочтительно проводить на образцах с V-образным надрезом. Схемы размещения, ориентации образцов и надрезов по отношению к сварному шву для различных испытываемых зон сварного соединения приведены в ГОСТ 6996.

Испытания на ударный изгиб проводят не менее чем на трёх образцах. Допускается в обоснованных случаях проводить испытания на меньшем количестве образцов.

4.3.12.4 Испытание металла различных участков сварного соединения на стойкость против механического старения.

а) Стойкость против механического старения характеризуется изменением ударной вязкости металла, подвергнутого старению, по сравнению с ударной вязкостью его в исходном состоянии.

б) Требования по проведению испытаний металла различных участков сварного соединения на стойкость против механического старения, включая требования по проведению старения, вырезке образцов, их ориентации изложены в ГОСТ 6996.

4.3.12.5 Измерение твердости металла различных участков сварного соединения и наплавленного металла.

а) Измерения твердости проводятся на поперечном сечении сварного соединения.

Твердость измеряют по Виккерсу (HV), Бринеллю (НВ) и по Роквеллу - шкалам А, В и С (HRA, HRB и HRC). Допускается проводить измерение твердости по Супер-Роквеллу - шкалам N и Т (HRN и HRT). Предпочтительным является измерение твердости по методу Виккерса.

б) Требования по проведению измерений твёрдости металла различных участков сварных соединений изложены в ГОСТ 6996. В данном стандарте даны схемы размещения линий и точек измерения твердости в поперечном сечении сварных соединений различных видов.

в) Твердость основного металла, различных участков зоны термического влияния и металла шва измеряют по одной или нескольким линиям на поперечном сечении соединения. Предпочтительно проводить измерения по нескольким линиям.

Если соединение выполнено из сталей различных марок, твердость следует измерять для каждой из них.

При измерениях, выполняемых в непосредственной близости от линии сплавления, рекомендуется выполнять несколько замеров (2 - 3 и более по возможности).

4.3.12.6 Испытание сварного соединения на статическое растяжение

а) При испытании сварного соединения определяют прочность наиболее слабого участка стыкового или нахлёсточного соединения или прочность металла шва в стыковом соединении.

б) При испытании сварного соединения на статическое растяжение при определении прочности наиболее слабого участка устанавливают временное сопротивление наиболее слабого участка. Временное сопротивление определяют по ГОСТ 1497.

Требования к вырезке образцов, их изготовлению и порядку проведения испытаний при определении прочности наиболее слабого участка сварного соединения изложены в ГОСТ 6996. При испытании фиксируют место разрушения образца (по металлу шва, околошовной зоне, по основному металлу).

в) При испытании сварного соединения на статическое растяжение при определении прочности металла шва в стыковом соединении устанавливают временное сопротивление металла.

Требования к вырезке образцов, их изготовлению и порядку проведения испытаний при определении прочности металла шва стыкового соединения изложены в ГОСТ 6996. Используются плоские или круглые образцы корсетного типа, поперечная ось образцов должна совпадать с осью шва.

Временное сопротивление по результатам испытаний определяют в соответствии с ГОСТ 6996.

4.3.12.7 Испытание сварного соединения на статический изгиб

а) Испытания сварного соединения на статический изгиб проводят для стыковых соединений. При испытании определяют способность соединения принимать заданный по размеру и форме изгиб.

Испытания проводят до достижения нормированного угла изгиба или угла изгиба, при котором образуется первая являющаяся браковочным признаком трещина, а также до параллельности или соприкосновения сторон образца.

Угол изгиба при испытании до появления первой трещины замеряют в ненапряжённом состоянии с погрешностью до ± 2 %.

б) Форма и размеры образцов, места их вырезки, требования к изготовлению образцов, условия проведения испытаний устанавливаются ГОСТ 6996. В стандарте указаны схемы нагружения образцов для различных видов сварных соединений.

в) Испытания труб диаметром 60 мм и менее с поперечным и продольным швами проводят на отрезках труб, размеры которых определяются ГОСТ 6996 (испытание на сплющивание).

При испытании образца с поперечным швом последний располагают по оси приложения сжимающей нагрузки, а при испытании образца с продольным швом последний располагают в диаметральной плоскости, перпендикулярно действию сжимающей нагрузки.

Условия проведения испытаний и оценки их результатов приведены в ГОСТ 6996.

4.3.12.8 Испытание сварного соединения на ударный разрыв Испытания на ударный разрыв проводят для сварных стыковых соединений листов толщиной до 2 мм.

Форма, размеры образцов и условия проведения испытаний устанавливаются ГОСТ 6996.

4.3.13 Определение химического состава металла

4.3.13.1 Общие положения

а) Химический (элементный) состав металла определяют в соответствии с основными требованиями и положениями ГОСТ 22536.0 - для стали углеродистой и чугуна нелегированного и ГОСТ 28473 для легированной и высоколегированной стали.

б) Во всех случаях проведения анализов применяют реактивы квалификации химически чистые (х.ч.) и чистые для анализа (ч.д.а.).

в) Для приготовления водных растворов всех реактивов и проведения анализа применяют дистиллированную воду.

г) Для проведения анализа физико-химическими методами применяют:

- газоанализаторы для определения массовой доли: углерода, серы, азота, кислорода, водорода;

- фотоэлектрокалориметры;

- спектрометры;

- полярографы;

- атомно-адсорбционные спектрфотометры.

Могут использоваться другие приборы. Нестандартизованные средства измерения должны быть аттестованы в соответствии с действующим «Порядком проведения испытаний и утверждения типа средств измерений» ПР 50.2.009-94 ГСИ [9].

д) Массовую долю элемента определяют в двух (трёх) навесках, взвешенных с точностью до ±0,0002 г. Среднее арифметическое значение двух (трёх) определений принимают за окончательный результат; при этом расхождение между результатами определений не должно превышать допустимых значений для данного метода анализа и соответствующей концентрации определяемого элемента. В случае превышения допустимых значений анализ повторяют.

е) Одновременно в тех же условиях проводят контрольное определение на содержание определяемого элемента в стандартном образце.

Стандартный образец - это специальным образом подготовленный материал, в котором с необходимой точностью установлена концентрация всех или части содержащихся в нём компонентов.

Массовая доля стандартизированных элементов указывается в свидетельстве, прилагаемом к данному стандартному образцу.

Стандартные образцы предназначены для контроля за точностью результатов количественного анализа, проверки метода анализа и средств измерений. Они применяются при анализах, основанных на сравнении массовой доли определяемого элемента в исследуемом образце с известным его значением в стандартном образце.

Стандартный образец подбирается близким к анализируемому металлу по химическому составу и количественному содержанию определяемого элемента. При одном и том же методе анализа всегда берутся одинаковые навески стандартного образца и исследуемого металла.

4.3.13.2 Подготовка материала и отбор проб

Подготовка поверхности и отбор проб выполняются в соответствии с требованиями ГОСТ 7565 - для стали, сплавов и чугуна и ГОСТ 7122 - для сварных швов и наплавленного металла.

а) Поверхность металла для отбора проб тщательно очищается от окалины и механических загрязнений. Пробы в одинаковом количестве отбирают в нескольких местах по длине или сечению сверлами диаметром до 15 мм или специально заточенным резцом. Твердость сверла или резца должна превышать твердость металла, из которого берут пробы, примерно в 1,5 раза.

б) Трубы, из которых отбирают пробы, с толщиной стенки 4 мм и менее сверлят по поперечному сечению или по боковой поверхности в нескольких, расположенных на одинаковом расстоянии одна от другой, точках на одинаковую глубину. Не следует сверлить на всю толщину стенки во избежание попадания в пробу окалины.

в) Литые и толстостенные, детали сверлят по поперечному сечению на расстоянии (от поверхности) ^1/2 радиуса для круглых деталей или ¹/⁴ диагонали для квадратных деталей; из боковых поверхностей - на ¹/² толщины образца.

г) Недопустимо попадание на отбираемую пробу масла или охлаждающей эмульсии. Поверхность стружки не должна иметь цветов побежалости.

д) Для проведения анализа отбирают от 20 до 30 г стружки на чистый металлический лист с краями, загнутыми от 8 до 10 см (использовать бумажную или деревянную подстилки не допускается) и тщательно перемешивают.

е) Отобранную стружку укладывают в пакет из плотной глянцевой бумаги. На пакете указывают: наименование предприятия, организации; место обора пробы; марка стали по сертификату; клеймо и элементы, подлежащие определению, дату отбора.

4.3.13.3 Определение массовой доли общего углерода

Химический анализ по определению массовой доли углерода выполняют в соответствии с ГОСТ 22536.1.

а) Газообъёмный метод основан на сжигании навески стали в токе кислорода при температуре от 1250 до 1350 °С с последующим поглощением образующегося диоксида углерода раствором гидрооксида калия (натрия).

Массовую долю углерода определяют по разности первоначального объёма газа и объёма газа, полученного после поглощения диоксида углерода раствором гидрооксида калия (натрия).

б) Кулонометрический метод основан на сжигании навески стали в токе кислорода при температуре от 1250 до 1350 °С с поглощением образовавшегося диоксида углерода поглотительным раствором с определенным начальным значением рН и последующем измерении на установке для кулонометрического титрирования необходимого для восстановления исходного значения рН количества электричества, которое пропорционально массовой доле углерода в навеске стали.

4.3.13.4 Определение массовой доли серы

Химический анализ по определению массовой доли серы выполняют согласно основным требованиям ГОСТ 22536.2 и ГОСТ 12345. Основным методом определения массовой доли серы в металле является йодометрический метод.

Иодометрический метод основан на сжигании навески стали в токе кислорода при температуре от 1250 до 1350 °С. Сера в виде сернистого газа поступает в поглотительный сосуд с крахмальным водным раствором (крахмал служит индикатором). При соприкосновении с водой сернистый газ образует сернистую кислоту, которую окисляют до серной кислоты титрованным раствором йода.

4.3.13.5 Определение массовой доли фосфора

Количество (массовую долю) фосфора в элементном составе стали определяют по ГОСТ 22536.3 и ГОСТ 12347. Основным (наиболее распространённым) методом определения массовой доли фосфора в стали является фотоколориметрический метод.

Фотоколориметрический метод основан на реакции образования желтой фосфорномолибденой гетерополикислоты Н₃[P(Мо₁₂O₄₀)] × nН₂O и последующем восстановлении её в солянокислой среде с тиомочевиной в присутствии сернокислой меди до комплексного соединения, окрашенного в синий цвет.

Соединения трёхвалентного фосфора предварительно окисляют до ортофосфорной кислоты марганцовокислым калием.

Применение азотной кислоты для растворения навески стали препятствует улетучиванию фосфора в виде фосфористого водорода.

4.3.13.6 Определение массовой доли кремния

Массовую долю кремния определяют в соответствии с основными требованиями ГОСТ 22536.4 и ГОСТ 12346.

а) Гравиметрический метод основан на растворении навески стали в кислотах с образованием кремниевой кислоты в виде коллоидного раствора. После выпаривания кремниевая кислота обезвоживается и из коллоидного раствора переходит в нерастворимое состояние. При разложении кислотами навесок легированных сталей вместе с кремниевой кислотой в нерастворимый осадок переходят вольфрамовая кислота, пятиокись ниобия и частично диоксид титана. В этом случае осадок после взвешивания обрабатывают серной и фтористоводородной кислотами и вторично прокаливают.

б) Фотоколориметрический метод основан на том, что кремниевая кислота, находящаяся в растворе, образует с молибденовокислым аммонием кремнемолибденовую гетерополикислоту желтого цвета, которую восстанавливают тиомочевиной в присутствии сернокислой меди. Молибденовая синь представляет собой стойкое соединение и даёт возможность определить содержание кремния в высоколегированных сталях в присутствии всех компонентов, в частности вольфрама и ванадия.

4.3.13.7 Определение массовой доли марганца

Химический анализ по определению массовой доли марганца выполняют в соответствии с ГОСТ 22536.5 и ГОСТ 12348. Для определения содержания марганца в стали используют, как правило, титриметрический метод.

Титриметрический метод основан на окислении двухвалентного марганца в сернофосфорнокислом растворе до семивалентного надсернокислым аммонием (персульфат аммония) в присутствии азотнокислого серебра как катализатора.

Полученную марганцовую кислоту, окрашивающую раствор в характерный фиолетово-красный цвет, оттитровывают раствором серноватистокислого натрия (тиосульфат натрия). Определению марганца персульфатным методом мешают хром при содержании его более 2 % и кобальт при его содержании более 0,1 %, дающие окраску, на фоне которой трудно установить окончание титрирования.

При анализе сталей, содержащих более 2 % хрома, проводят разделение хрома и марганца окисью цинка.

4.3.13.8 Определение массовой доли хрома

Массовую долю хрома определяют в соответствии с ГОСТ 22536.7 и ГОСТ 12350.

а) Фотоколориметрический метод основан на том, что в сернокислых растворах шестивалентный хром восстанавливается до двухвалентного хрома раствором дифенилкарбазида, образуя при этом растворимое соединение, окрашенное в красно-фиолетовый цвет. Оптическую плотность этого соединения измеряют на фотоколориметре. Влияние железа устраняют прибавлением фосфорной кислоты.

Метод предназначен для определения массовых долей хрома в пределах от 0,01 до 0,5 %.

б) Титриметрический метод для сталей, не содержащих ванадий, основан на окислении трёхвалентного хрома надсернокислым аммонием (персульфат аммония) до шестивалентного в кислой среде в присутствии катализатора - азотнокислого серебра.

Так как ионы хрома окисляется раньше ионов марганца, появление малиновой окраски марганцовой кислоты служит признаком полного окисления хрома. После разрушения марганцовой кислоты хлористым натрием хромовую кислоту титруют раствором двойной сернокислой соли закиси железа и аммония (соль Мора). В качестве индикатора применяют фенилантраниловую кислоту.

в) Для сталей, содержащих ванадий, после разрушения марганцовой кислоты хлористым натрием хромовую кислоту восстанавливают раствором соли Мора и избыток соли Мора оттитровывают раствором марганцовокислого калия.

4.3.13.9 Определение массовой доли ванадия

Массовую долю ванадия определяют в соответствии с ГОСТ 22536.12 и ГОСТ 12351. Используют преимущественно титриметрический метод.

Титриметрический метод основан на окислении четырёхвалентного ванадия до пятивалентного марганцовокислым калием, избыток которого восстанавливают щавелевой кислотой, с последующим титрированием раствором двойной сернокислой соли закиси железа и аммония (соли Мора) в присутствии фенилантраниловой кислоты. Окончание титрования определяют по переходу красно-фиолетовой окраски раствора в желто-зелёную.

4.3.13.10 Определение массовой доли молибдена

Определение массовой доли молибдена проводится в соответствии с ГОСТ 12354.

Фотоколориметрический метод основан на образовании комплексного соединения пятивалентного молибдена с роданистым аммонием. Молибден восстанавливают до пятивалентного тиомочевиной в сернокислом растворе в присутствии ионов меди. Железо, хром, никель и другие элементы, мешающие анализу, отделяют от молибдена гидроокисью натрия.

4.3.13.11 Определение массовой доли титана Массовую долю титана определяют согласно ГОСТ 12356. Фотоколориметрический метод основан на образовании окрашенного в желтооранжевый цвет комплексного соединения четырёхвалентного титана с диантипирилметаном. Влияние трёхвалентного железа и пятивалентного ванадия устраняют прибавлением раствора аскорбиновой кислоты.

4.3.13.12 Определение массовой доли никеля

Массовую долю никеля определяют в соответствии с ГОСТ 12352.

а) Гравиметрический метод основан на осаждении никеля диметилглиоксимом в слабощелочном растворе в присутствии комплексообразователей винной или лимонной кислоты, сегнетовой соли или калия-натрия виннокислого с последующим взвешиванием осадка в виде диметилглиоксимата никеля.

б) Фотоколориметрический метод основан на образовании растворимого соединения никеля с диметилглиоксимом в щелочной среде в присутствии окислителя аммония надсернокислого (персульфата аммония). Вредное влияние железа, хрома, кобальта и меди устраняется прибавлением к раствору сегнетовой соли или винной кислоты. Присутствие более 4 - 5 % марганца мешает определению, образуя муть. Можно отделить никель от мешающих элементов осаждением его диметилглиоксимом с последующим растворением осадка в соляной кислоте и определением никеля фотометрическим методом.

4.3.13.13 Определение массовой доли вольфрама

Массовую долю вольфрама в стали определяют в соответствии с требованиями ГОСТ 12349.

Фотоколориметрический метод основан на образовании комплексного соединения пятивалентного вольфрама с роданидом калия или аммония в кислой среде, окрашенного в зеленовато-жёлтый цвет. Катионы железа, хрома и никеля, мешающие определению, отделяют гидроокисью натрия.

4.3.13.14 Определение массовой доли меди

Массовую долю меди в стали определяют в соответствии с ГОСТ 22536.8.

Фотоколориметрический метод основан на реакции взаимодействия меди с диэтилдитиокарбаматом натрия с образованием при показателе рН, равном 8,5, комплексного соединения диэтилдитиокарбамат меди желто-коричневого цвета. Для стабилизации комплекса применяют желатину.

4.3.13.15 Определение массовой доли ниобия фотоколориметрическим методом с цианформазаном-2.

а) Метод основан на образовании окрашенного в синий цвет комплексного соединения ниобия с цианформазаном. Ниобий можно определять в присутствии от 12 до 15 кратных количеств вольфрама, 30 кратных тантала, от 40 до 50 кратных титана и железа. Алюминий, никель, марганец не мешают определению, даже если их количество превышает содержание ниобия более чем в 600 раз.

б) Реактивы

Кислота соляная, пл. 1,19; разбавленная 1:10, 1:25.

Смесь кислот: 3 части соляной кислоты пл. 1,19 и 1 часть азотной кислоты пл. 1,4.

Кислота азотная, пл. 1,4

Кислота фениларсоновая, раствор с массовой концентрацией 25 г/дм³.

Калий пиросернокислый.

Кислота винная, раствор с массовой концентрацией эквивалента 0,02 моль/дм³.

Цианформазан-2, раствор с массовой концентрацией 3 г/дм³.

в) Проведение анализа

Навеску стали массой 0,3 г растворяют в 30 см³ смеси кислот. После полного растворения навески раствор выпаривают досуха и слегка высушивают осадок; добавляют 15 см³ соляной кислоты плотностью 1,19 г/см³ и растворяют осадок при нагревании. Раствор с осадком разбавляют горячей водой температурой 75 °С до 200 см³ и нагревают до кипения. Приливают 40 см³ раствора фенилареоновой кислоты для доосаждения ниобия и оставляют на ночь. Выделившийся осадок отфильтровывают на двойной плотный фильтр с бумажной массой и промывают горячей разбавленной 1:25 соляной кислотой. Осадок помещают в тигель, озоляют, сплавляют с 2 или 3 г пиросернокислого калия и выдерживают 10 мин при температуре 700 °С. Плав выщелачивают в объеме от 15 до 20 см³ раствора винной кислоты.

Раствор переводят в мерную колбу вместимостью 100 см³, разбавляют водой до метки и перемешивают. Если при выщелачивании в винной кислоте раствор получился мутный, его отфильтровывают.

Для анализа 2 см³ раствора вливают в мерную колбу вместимостью 100 см³, прибавляют 10 см³ раствора соляной кислоты (1:10), 1 см³ раствора трилона Б для связывания мешающих определению компонентов, 2 см³ водного раствора цианформазана-2 и добавляют до метки раствором соляной кислоты (1:10) и перемешивают.

Раствор нагревают на водяной бане в течение 30 мин при температуре 60 °С, охлаждают до комнатной температуры и измеряют оптическую плотность на фотоколориметре с красным светофильтром в кюветах рабочей длиной 30 мм.

Расчёт результатов анализа ведут по стандартному образцу, близкому по химическому составу к исследуемому, или по градуировочному графику.

г) Расчёт результатов анализа

Содержание ниобия (Nb) в процентах вычисляют по формуле:

где с - содержание ниобия в стандартном образце, %

D_иссл. - оптическая плотность исследуемого раствора;

D_ст. - оптическая плотность стандартного раствора.

Для построения градуировочного графика 0,3 г стандартного образца растворяют в 30 см³ смеси кислот. Для построения графика отбирают аликвотные части 0,5; 1,0 ... 5,0 см и проводят через весь ход анализа (см. п.п. 4.3.13.15. в).

4.3.14 Фазовый анализ сталей

4.3.14.1 Общие положения

а) Методы физико-химического фазового анализа широко применяются при решении практических задач по установлению взаимосвязи структуры и фазового состава со свойствами сталей.

б) Основной частью физико-химического фазового анализа является электрохимическое и химическое выделение карбидных и интерметаллидных фаз и последующий их химический и рентгеноструктурный анализ, что позволяет получать объективную информацию о природе, составе и количестве исследуемых фаз.

в) Для изучения фазового состава сталей применяют следующие методы, основное различие которых состоит в способе выделения фаз и выражения результатов анализа:

- электролитическое растворение специально изготовленного образца;

- выделение карбидов методом химического растворения стружки стали, снятой с поверхности исследуемой детали;

- химическое растворение стали с участка поверхности детали без нарушения её целостности. Этот метод позволяет установить распределение элементов между карбидной фазой и твердым раствором. Расчёт ведётся по соотношению содержания элементов в основной и карбидной фазах. Метод из-за малой поверхности растворения может служить лишь как полуколичественный метод определения карбидов.

4.3.14.2 Подготовка образцов для фазового анализа

Для фазового анализа применяют образцы стали цилиндрической формы диаметром от 8 до 12 мм, длиной от 40 до 50 мм с отверстием диаметром 2 мм на расстоянии от 4 до 5 мм от конца образца. Образцы можно изготовить в виде брусков таких же размеров с закруглёнными гранями. Поверхность образцов должна быть чистой (без окалины), без грубых рисок.

4.3.14.3 Изготовление коллодиевого мешочка

Мешочки для водных электролитов изготавливают из коллодия, которым заполняют специальную круглодонную пробирку диаметром от 40 до 50 мм и высотой от 100 до 120 мм, избыток коллодия выливают. Вращением пробирки достигают равномерного распределения коллодия по её стенкам. Коллодиевую плёнку подсушивают вращением пробирки. Мешочек осторожно отделяют от стенок пробирки и быстро прикрепляют к стеклянному кольцу. Диаметр кольца должен соответствовать диаметру пробирки. Готовый мешочек заполняют водой для проверки целостности и хранят под водой.

4.3.14.4 Электролитический метод фазового анализа с изготовлением специального образца

а) Фазовый анализ основан на электролитическом, избирательном выделении фаз с последующим изучением анодного осадка.

Электролитическое изолирование фаз происходит при растворении образца стали, через который пропускают постоянный ток, в подобранном для данной стали электролите. Катодом служит пластина цилиндрической формы из нержавеющей стали, анодом - образец стали. На аноде происходит избирательное растворение одних фаз и выделение на поверхности образца в виде черного или серого осадка других фаз.

б) Исследуемый образец помещают в полупроницаемую мембрану - коллодиевый мешочек, в который собирают нерастворимый осадок, а ионы растворенной стали сквозь поры мембраны проникают в электролит.

в) Электролиз ведут в фарфоровом стакане или кружке вместимостью 1 дм³, заполненной выбранным электролитом. По стенке электролитического сосуда расположен катод. В сосуд опускают мешочек на стеклянном каркасе. Мешочек заполняют электролитом и опускают в него образец, прикреплённый проволочкой к медной пластине, предварительно взвешенный на аналитических весах. Перед началом электролиза электролит, если это требуется, охлаждают до определённой температуры; охлаждение производят смесью снега (льда) с различными солями (хлористым калием, хлористым натрием и др.), располагая охлаждающую смесь вокруг электролитического сосуда. Образец во время электролиза располагают в центре коллодиевого мешочка.

г) Электролиз ведут в течение от 2 до 4 часов при плотности тока от 0,02 до 0,05 А/см² площади поверхности образца и от 10 до 15 мин при плотности тока от 0,3 до 0,5 А/см². В зависимости от площади поверхности образца продолжительность электролиза может быть уменьшена, количество растворённой для анализа стали должно быть от 1,0 до 1,5 г для перлитных сталей и от 1,0 до 2,0 г для аустенитных сталей.

д) Установка для электролитического растворения состоит из селенового выпрямителя ВСА-6А, амперметра и реостата для регулирования силы тока. Амперметр и реостат выбирают в соответствии с требуемой для электролиза силой тока. Схема установки представлена на рисунках 4.69 и 4.70.

При последовательном соединении на все образцы подают ток одинаковой силы, поэтому площадь поверхности образцов должна быть одинаковой. При параллельном соединении каждая электролитическая ячейка имеет свой амперметр и реостат, что позволяет регулировать силу тока индивидуально для каждого образца. Осадки с образцов снимают механическим путем стеклянной палочкой с резиновым наконечником или ультразвуком.

Примечания:

1 Установка для электролитического выделения анодного осадка, методы подготовки образцов для анализа и снятия осадка - одинаковые для всех марок стали.

2. Электролитическая установка должна быть снабжена вентиляцией.

1 - фарфоровый стакан; 2 - катод из нержавеющей стали; 3 - коллодиевый мешочек; 4 - исследуемый образец; 5 - стеклянный каркас для коллодиевого мешочка; 6 - амперметр; 7 - реостат; 8 - селеновый выпрямитель.

Рисунок 4.69 - Схема установки для электролитического растворения параллельно соединённых образцов для фазового анализа

1 - фарфоровый стакан; 2 - катод из нержавеющей стали; 3 - коллодиевый мешочек; 4 - исследуемый образец; 5 - стеклянный каркас для коллодиевого мешочка; 6 - амперметр; 7 - реостат; 8 - селеновый выпрямитель.

Рисунок 4.70 - Схема установки для электролитического растворения последовательно соединённых образцов для фазового анализа

4.3.14.5 Фазовый анализ перлитных сталей (12МХ, 15ХМ, 12Х1МФ, 15Х1М1Ф, 20ХМФЛ)

а) Условия электролиза

В перлитных сталях в процессе термообработки и эксплуатационного старения образуются фазы типа: Ме₃С, Ме₇С₃, Ме₂₃С₆, МеС, Ме₂С. Для изолирования фаз из хромомолибденовых и хромомолибденованадиевых сталей применяют электролит следующего состава: 75 г/дм³ хлористого калия, 20 г/дм³ лимонной кислоты; температура электролита - от 16 до 20 °С; плотность тока 0,02 А/см³, продолжительность электролиза от 2 до 4 ч.

В этом электролите при соблюдении указанных условий электролиза изолируются все вышеперечисленные фазы. Для изолирования мелко дисперсных фаз и сохранения их в процессе электролиза в осадке необходимо понижать температуру электролита до 0 °С.

Для отделения изолированных фаз одну от другой применяют химическую обработку выделенного осадка соответствующими реагентами в зависимости от того, какие фазы надо сохранить в осадке, а какие - растворить.

б) Реактивы

Электролит: 75 г/дм³ хлористого калия, 20 г/дм³ лимонной кислоты;

Калий пиросернокислый.

Кислота серная пл. 1:4.

в) Проведение анализа

1) Исследуемый образец взвешивают на аналитических весах с точностью до четвертого знака и растворяют в выбранном электролите.

2) Силу тока рассчитывают в зависимости от площади поверхности исследуемого образца.

3) По окончании электролиза выключают ток, образец вынимают из коллодиевого мешочка, опускают в стакан с водой. В другой стакан сливают электролит из мешочка с остатками осадка. Осадок с образца тщательно счищают стеклянной палочкой с резиновым наконечником, последние остатки осадка снимают кусочками влажной фильтровальной бумаги. Электролит с остатками осадка и раствор с осадком поочерёдно переносят на двойной фильтр «синяя лента» диаметром 11 мм. Осадок на фильтре промывают водой до отрицательной реакции на ион хлора (проба с азотнокислым серебром). Фильтр с осадком переносят в фарфоровый или платиновый тигель и высушивают. Фильтр озоляют, осадок прокаливают в муфельной печи при температуре 700 °С и сплавляют с 2 - 3 г пиросернокислого калия. После охлаждения тигель с расплавом помещают в стакан вместимостью 200 см³ и растворяют расплав в 40 см³ серной кислоты 1:4 при нагревании. Полученный раствор охлаждают, переносят в мерную колбу вместимостью 100 - 200 см³, доводят до метки водой и перемешивают. Из полученного раствора (А) отбирают аликвотные части, определяемые опытным путём в зависимости от массовой концентрации определяемого элемента

4) Образец после электролиза промывают спиртом, высушивают на воздухе и взвешивают на аналитических весах. Разность масс образца до и после электролиза является массой навески растворенного металла, и ее значение используют при расчетах процентного содержания элементов в анодном осадке.

4.3.14.6 Определение массовой доли хрома проводят в соответствии с ГОСТ 22536.7 (п.п. 4.3.13.8).

Рекомендуемая аликвотная часть раствора (А) при титриметрическом методе - от 20 до 40 см³, при фотоколориметрическом методе с дифенилкарбазидом от 5 до 10 см³.

4.3.14.7 Определение массовой доли ванадия титриметрическим методом проводят в соответствии с ГОСТ 22536.12 (п.п. 4.3.13.9).

Рекомендуемая часть раствора (А) должна соответствовать навеске растворённой стали не менее 1 г.

4.3.14.8 Определение массовой доли молибдена фотоколориметрическим методом проводят по ГОСТ 12354 (п.п. 4.3.13.10).

Рекомендуемая аликвотная часть раствора (А) - от 0,5 до 10,0 см³ (в зависимости от содержания молибдена).

4.3.14.9 Определение массовой доли марганца титриметрическим методом проводят в соответствии с ГОСТ 22536.5 (п.п. 4.3.13.7).

Рекомендуемая аликвотная часть раствора (А) - от 15 до 30 см³

4.3.14.10 Определение массовой доли железа (фотоколориметрический метод с сульфосалициловой кислотой)

а) Реактивы

Аммиак, раствор с массовой концентрацией 250 г/дм³. Кислота сульфосалициловая, раствор с массовой концентрацией 100 г/дм³.

б) Проведение анализа

Аликвотную часть раствора А, в количестве от 1 до 10 см³ переносят в мерную колбу вместимостью 100 см³, прибавляют 20 см³ воды, 10 см³ раствора сульфосалициловой кислоты и 5 см³ аммиака, доливают до метки водой, перемешивают и измеряют оптическую плотность с синим светофильтром в кювете рабочей длиной 50 мм.

Для холостого опыта берут воду с добавлением всех реактивов.

в) Приготовление титрованного раствора железа.

Спектрально чистое железо в количестве 0,1 г растворяют при нагревании в 30 см³ соляной кислоты 1:1, переносят в мерную колбу вместимостью 1 дм³, разбавляют до метки водой и перемешивают. Титр железа равен 0,0001 г/см³;

г) Расчет результатов анализа

Массовую долю железа (Fe) в процентах определяют по формуле:

                                                       (8)

где Т - титр стандартного раствора железа, г/см³;

V_ст - объем стандартного раствора железа, см³;

D_исл - оптическая плотность исследуемого раствора;

D_ст - оптическая плотность стандартного раствора железа;

m - навеска растворенной стали, соответствующая взятой аликвотной части раствора, А, г.

4.3.14.11 Фазовый анализ аустенитных и феррито-мартенситных марок сталей (ЭИ257, ЭИ695, ЭИ756 и др.)

а) Общие положения

Исследование фазового состава сталей (ЭИ257, ЭИ695, ЭИ756) методом физико-химического фазового анализа проводят в сочетании с рентгеноструктурным методом анализа фаз.

Выбор состава электролита и режима электролиза обусловливается термодинамической устойчивостью основы сплава и присутствующих в нем фаз (Приложение Н).

Широкое распространение для изолирования фаз Ме₂₃С₆, МеС, Me(CN), Ме₄С₃, s, получил электролит следующего состава: 300 г/дм³ хлористого калия, 50 г/дм³ аммония лимоннокислого, 50 см³/дм³ соляной кислоты пл. 1,19 при плотности тока 0,3 - 0,5 А/см³ площади поверхности образца.

Для изолирования g-фазы на основе Ni₃Al или Ni₃(AlTi) и других аналогичных им фаз применяют электролит следующего состава: 10 г/дм³ лимонной кислоты, 10 г/дм³ аммония сернокислого при плотности тока 0,07 А/см² площади поверхности образца. Электролитическое выделение фаз, подготовку образцов для анализа, снятие осадков, озоление, сплавление выделенных фаз и растворение расплава ведут по п.п. 4.3.14.5 в).

При анализе анодных осадков, выделенных из сплавов, легированных вольфрамом, молибденом и ванадием, расплав обрабатывают следующим образом: охлаждают, растворяют в стакане вместимостью от 300 до 400 см³ в смеси соляной и азотной кислот (60 см³ соляной кислоты 1:1 и 5 см³ азотной кислоты 1:1); раствор выпаривают до пастообразного состояния, осадок осторожно подсушивают. К сухому остатку прибавляют 40 см³ соляной кислоты 1:4, нагревают в течение 1 ч, приливают 100 см³ воды и нагревают еще в течение 1 ч. Выделившийся осадок вольфрамовой кислоты отфильтровывают и промывают раствором соляной кислоты 1:10 до отрицательной реакции на ион двухвалентного никеля. К солянокислому фильтрату прибавляют 15 см³ серной кислоты плотностью 1,84 г/см³, выпаривают до появления белых паров серной кислоты, охлаждают, приливают 150 см³ воды и вновь нагревают до полного растворения солей.

Если при этом выделится дополнительный осадок вольфрамовой кислоты, его отфильтровывают, промывают на фильтре раствором серной кислоты 1:100. Фильтрат после отделения вольфрама переносят в мерную колбу вместимостью 200 см³, разбавляют до метки водой и перемешивают. В этом фильтрате определяют содержание легирующих элементов, входящих в состав анодных осадков. Определение каждого элемента производят из аликвотных частей фильтрата. Хром определяют титриметрическим персульфатно-серебряным методом (см. п. 4.3.14.6), титан - фотоколориметрическим методом с диантиперилметаном (ГОСТ 12356), молибден - фотоколориметрическим методом с роданистым аммонием (см. п.п. 4.3.14.8), ниобий - фотоколориметрическим методом (см. п.п. 4.3.13.15).

В оставшемся осадке можно определить вольфрам гравиметрическим методом, но, так как гидролизом не всегда удается достигнуть полноты выделения вольфрамовой кислоты, дополнительно из аликвотной части фильтрата определяют содержание вольфрама колориметрическим методом.

Для определения содержания вольфрама в анодном осадке целесообразно отдельно выделить электролитический осадок.

б) Подготовка анодного осадка для определения вольфрама

Анодный осадок отфильтровывают и отмывают от электролита несколько раз водой. Фильтр с осадком помещают в стакан вместимостью 300 см³ с 20 см³ раствора гидроксида натрия с массовой концентрацией 100 г/дм³ и выдерживают 20 мин, добавляют 20 см³ раствора лимонной кислоты с массовой концентрацией 200 г/дм³, отфильтровывают и отмывают водой от гидроксида натрия - проба с фенолфталеином.

Фильтр с осадком переносят в фарфоровый тигель, осторожно подсушивают, озоляют и сплавляют с пиросернокислым калием.

В стакане вместимостью от 250 до 300 см³ плав выщелачивают водой и для отделения вольфрама от сопутствующих элементов нейтрализуют раствором гидроксида натрия с массовой концентрацией 200 г/дм³ до начала выделения осадка гидроксидов, который растворяют в нескольких каплях серной кислоты плотностью 1,84 г/см³. Прозрачный раствор нагревают и осторожно при постоянном помешивании переливают в мерную колбу вместимостью 200 см³, содержащую 20 см³ горячего раствора гидроксида натрия с массовой концентрацией 200 г/дм³. Раствор охлаждают, разбавляют водой до метки, перемешивают и отфильтровывают через сухой плотный фильтр в сухой стакан. Из аликвотной части полученного фильтрата определяют содержание вольфрама фотоколориметрическим методам (ГОСТ 12349)

4.3.14.12 Дифференцированный фазовый анализ стали X18H12T

а) В состоянии поставки в стали Х18Н12Т присутствуют карбиды и нитриды титана - TiC, TiN. Длительное старение для эксплуатация при температуре от 500 до 800 °С приводят к образованию в стали s-фазы состава FeCr, карбида Ме₂₃С₆, двойного карбида (TiNi)₆C.

В структуре стали X18H12T наблюдаются следующие комбинации карбидных и интерметаллидных фаз:

TiC + Me₂₃C₆;

TiC + s-фаза;

TiC + s-фаза + (TiNi)₆C;

TiC + s-фаза + Ме₂₃С₆;

TiC + s-фаза + Ме₂₃С₆ + (TiNi)₆C;

б) Для определения количества и состава фаз используется метод двух электролитов.

Первый электролит - 300 г/дм³ хлористого калия, 50 см³/дм³ соляной кислоты плотностью 1,19 г/см³, 30 г/дм³ лимонной кислоты; плотность тока 0,7 А/см² площади поверхности образца, температура электролита - от 0 до 5 °С, продолжительность растворения от 10 до 15 мин. В анодный осадок (1) переходят фазы: TiC, s-фаза, Ме₂₃С₆, (TiNi)₆C. Анализируя осадок (1), определяют общее количество легирующих элементов в фазах.

Второй электролит - соляная кислота 1:2, 10 г/дм³ лимонной кислоты; плотность тока от 0,05 до 0,08 А/см² площади поверхности образца, температура электролита от 18 до 20 °С, продолжительность растворения от 1,5 до 2 ч. В анодный осадок (2) переходят только карбидные фазы, s-фаза не изолируется.

в) Анализом двух анодных осадков устанавливают количество легирующих элементов в выделенных фазах; количество s-фазы находят по разности содержания хрома и железа в осадках (1) и (2), количество карбида Ме₂₃С - по содержанию хрома и железа в осадке (2). Наличие двойного карбида (TiNi)₆C - по содержанию никеля и титана в осадке (2).

г) В анодном осадке, выделенном из стали X18H12T или X18H10T, определяют:

- хром - титриметрическим персульфатно-серебряным методом с фенилантранилловой кислотой (см. п.п. 4.3.13.8 б);

- железо - фотоколориметрическим методом с сульфосалициловой кислотой (см. п.п. 4.3.14.10);

- никель - с диметилглиоксимом (ГОСТ 12352);

- титан - с диантиперилметаном (ГОСТ 12356) или с перекисью водорода.

д) Для фотометрического метода определения титана с перекисью водорода аликвотную часть раствора в количестве от 5 до 20 см³ переносят в мерную колбу вместимостью 50 см³, прибавляют 20 см³ воды, 1 см фосфорной кислоты плотностью 1,7 г/см³; 2 см³ перекиси водорода, доводят объем до метки водой, перемешивают. Растворы надтитановой кислоты нестойки во времени. Фотометрируют с синим светофильтром в кюветах рабочей длиной 30 мм. Нуль гальванометра устанавливают по холостой пробе.

Массовую долю титана (Ti) в процентах рассчитывают по стандартному раствору титана методом сравнения.

                                                    (9)

где Т - титр стандартного раствора, г/см³;

D_исл - оптическая плотность исследуемого раствора;

D_ст - оптическая плотность стандартного раствора;

m_ст - навеска стандартного раствора, г;

m_л - навеска растворенной стали, соответствующая взятой аликвотной части, г.

Стандартный раствор титана готовят из двуокиси титана: 0,1663 г двуокиси титана сплавляют в платиновом тигле с 2 - 3 г пиросернокислого калия. Плав выщелачивают в 100 см³ серной кислоты 1:1, переводят в мерную колбу вместимостью 1 дм³, доводят до метки водой, перемешивают.

Титр титана равен 0,1 мг/см³.

В колбы вместимостью по 50 см³ отбирают по 1 - 3 см³ стандартного раствора титана. Интервал концентрации титана в объеме 50 см³ составляет 0,125; 0,15; 0,175; 0,3 мг. Оптическую плотность растворов измеряют в кювете рабочей длиной 30 мм, она не должна превышать значения 0,24.

е) Определение массовой доли никеля (фотоколориметрический метод с диметилглиоксимом)

Аликвотную часть раствора А в количестве от 2 до 20 см³ (в зависимости от содержания никеля в анодном осадке) переносят в мерную колбу вместимостью 100 см³, куда добавляют при перемешивании реактивы в следующем порядке:

20 см³ воды;

10 см³ раствора сегнетовой соли с массовой концентрацией 200 г/дм³;

10 см³ раствора гидроксида натрия с массовой концентрацией 100 г/дм³;

10 см³ раствора надсернокислого аммония с массовой концентрацией 100 г/дм³;

10 см³ раствора диметилглиоксима с массовой концентрацией 10 г/дм³, приготовленного на растворе гидроксида натрия с массовой концентрацией 50 г/дм³.

После пятиминутной выдержи растворы разбавляют водой до метки, перемешивая от 5 до 10 мин, затем колориметрируют с синим светофильтром в кюветах рабочей длиной 30 мм. Лучшая сходимость результатов получается при колориметрировании слабоокрашенных растворов при содержании никеля от 0,01 до 0,05 мг в 100 см³. «Ноль» гальванометра устанавливают по холостой пробе, для этого к аликвотной части раствора А прибавляют последовательно все реактивы, кроме диметилглиоксима, который заменяют 5 см³ раствора гидроксид натрия с массовой концентрацией 100 г/дм³.

Массовую долю никеля (Ni) в процентах рассчитывают по стандартному раствору никеля методом сравнения:

                                                    (10)

где Т - титр стандартного раствора никеля, г/см³;

Dисл - оптическая плотность исследуемого раствора;

D_ст - оптическая плотность стандартного раствора;

m_ст - навеска стандартного раствора, соответствующая аликвотной части, г;

m_л - навеска растворенной стали, соответствующая взятой аликвотной части, г.

Стандартный раствор никеля готовят следующим образом: 0,1 г металлического никеля высокой чистоты растворяют в 20 см³ соляной кислоты 1:4, прибавляют три - пять капель азотной кислоты пл. 1,40. Раствор кипятят до удаления оксидов азота, охлаждают и переносят в мерную колбу вместимостью 1 дм³, доливают водой до метки, перемешивают; 1 см³ такого раствора содержит 0,00001 г никеля. Содержание никеля можно также определять по калибровочному графику. Для его построения в мерные колбы вместимостью до 100 см³ приливают из микробюретки 0,5; 1,0; 1,5 ... 8,0 см³ стандартного раствора, содержащего 0,00001 г никеля в 1 см³.

В каждую колбу при перемешивании прибавляют реактивы, указанные в ходе анализа. Через 5 мин растворы в колбах доливают до метки водой, перемешивают и колориметрируют с синим светофильтром в кюветах рабочей длиной 30 мм.

Примечание - В случае появления в колориметрируемых растворах диметилглиоксимата никеля мути или осадка перед доведением раствора до метки водой прибавляют по каплям раствор гидроксида натрия с массовой концентрацией 300 г/дм³ до полного осветления раствора.

4.3.14.13 Фазовый анализ сталей 12Х1МФ, 15Х1М1Ф методом химического растворения

а) Реактивы и приспособления

Кислота серная, 1:6.

Кислота лимонная, раствор с массовой концентрацией 100 г/дм³.

Смесь кислот: 750 см³ воды и 200 см³ серной кислоты пл. 1,84 охлаждают и прибавляют 50 см³ соляной кислоты пл. 1,19.

Медь сернокислая, раствор с массовой концентрацией 20 г/дм³.

Тиомочевина, раствор с массовой концентрацией 100 г/дм³.

Калий или аммоний роданистый, раствор с массовой концентрацией 250 г/дм³.

Калий пиросернокислый.

Шабер.

Магнит для сбора стружки.

Пробирки для отбора проб ёмкостью по 20 см³.

Химические стаканы вместимостью по 50 см³.

Воронки диаметром 30 мм.

Фильтры «синяя лента».

Колбы мерные вместимостью по 25 см³, 50 см³ и 100 см³.

Тигли фарфоровые № 5.

б) Отбор пробы для анализа

С анализируемого участка отбирают пробу стали в виде стружки. Предварительно шлифовальной машинкой зачищают исследуемое место размером 100´40 мм, обезжиривают спиртом.

Шабером снимают стружку в количестве 0,4 - 0,6 г и собирают ее магнитом в пробирку или мешочек из лощеной бумаги или кальки. Записывают место отбора пробы.

Отбор пробы можно производить с помощью пневмосверлилки, на которую надевается специальная фреза.

в) Определение массовой доли молибдена

Навеску (стружку) массой 0,2 г растворяют без нагревания в химическом стакане вместимостью 50 см³ в 20 см³ серной кислоты 1:6. После растворения стружки карбидный осадок фильтруют через двойной фильтр «синяя лента» диаметром 9 см. Промывают два раза водой, затем два - три раза раствором лимонной кислоты с массовой концентрацией 10 г/дм³ и снова водой.

Фильтр с осадком помещают в фарфоровый тигель № 5, сжигают в муфельной печи при температуре от 500 до 600 °С и сплавляют добавляя от 1 до 2 г пиросернокислого калия. При полном сплавлении осадка плав становится прозрачным. Плав выщелачивают водой и переводят в мерную колбу вместимостью 25 см³. Аликвотную часть раствора от 1 до 15 см³ (в зависимости от содержания молибдена в карбидном осадке) переносят в мерную колбу вместимостью 100 см³, прибавляют 40 см³ смеси кислот, 2 см³ раствора сернокислой меди с массовой концентрацией 20 г/дм³, 10 см³ раствора тиомочевины с массовой концентрацией 100 г/дм³ и через 2 - 3 мин 4 см³ раствора роданистого аммония с массовой концентрацией 250 г/дм³. Через 30 мин измеряют оптическую плотность тока с синим светофильтром в кювете рабочей длиной 30 мм.

Содержание молибдена рассчитывают по градуировочному графику, построенному по стандартному образцу с содержанием молибдена 0,5 %.

Для определения массовой доли молибдена в твердом растворе надо взять соответствующую аликвотную часть из фильтрата после отделения карбидного осадка и сделать анализ на содержание молибдена.

г) Определение массовой доли хрома

Для выделения карбидов хрома 0,2 г отобранной пробы (стружки) растворяют в 20 см³ азотной кислоты 1:4, охлаждённой до температуры от 10 до 15 °С. Осадок отфильтровывают на фильтр «синяя лента», если остаётся нерастворённая стружка, её помещают в стакан и наливают свежую порцию азотной кислоты. После полного растворения стружки осадок карбидов фильтруют через тот же фильтр.

Фильтр с осадком помещают в фарфоровый тигель, подсушивают, озоляют и сплавляют с пиросернокислым калием; плав выщелачивают в 20 см³ серной кислоты 1:4. Содержание хрома определяют персульфатно-серебряным методом из всей навески. Этот метод пригоден для определения хрома в стали марки 12Х1МФ. Из стали марки 15Х1М1Ф данным методом можно выделить только от 60 до 70 % карбидов хрома.

4.3.14.14 Порядок учета результатов анализа и хранения проб

а) Образец, поступающий в лабораторию на анализ, регистрируется в книге учёта раздельно на химический и физико-химический фазовый анализы.

(При фазовом анализе определяются следующие элементы: Mo, Cr, V, Ti, Mn, Fe, Ni, W, ...).

Для записей в ходе исследования ведут рабочую тетрадь, в которую заносятся: наименование ТЭС или фамилия заказчика, регистрационный номер образца в книге учёта, элементы, подлежащие определению.

б) В рабочей тетради для фазового анализа записывают также условия электролиза: состав электролита, плотность тока, масса растворённой стали, объём растворения, определяемые элементы, аликвотные части, взятые для анализа.

в) Запись хода и результатов анализа подписывает лицо, производившее анализ.

Пробы металла после выполнения исследования хранятся в лаборатории в течение 6 месяцев со дня поступления.

г) Заказчику выдаётся заключение о результатах анализа, содержащее следующие сведения:

- наименование ТЭС (или иного заказчика);

- марка стали;

- клеймо;

- место отбора пробы, дата отбора;

- обозначение и наименование методик (методов), по которым был проведен анализ;

- отклонения, допущенные или замеченные в ходе анализа;

- результаты анализа по каждому элементу.

Заключение подписывают заведующий лабораторией и исполнитель анализа.

5 Порядок проведения контроля оборудования

5.1 Общие положения

5.1.1 Проведение работ по контролю металла организует эксплуатирующая оборудование организация.

5.1.2 Контроль выполняется лабораториями или специальными службами, являющимися структурными подразделениями генерирующих компаний, электростанций, ремонтных предприятий или иных привлечённых организаций, аттестованными в установленном порядке на проведение соответствующих работ (см. п.п. 4.1.5 ¸ 4.1.11 настоящего стандарта).

5.1.3 Перед проведением контроля должны быть организованы и выполнены подготовительные работы, включая:

- сооружение лесов, площадок, настилов и др. для обеспечения доступа к контролируемым элементам;

- обеспечение освещения и необходимых источников питания в местах проведения контроля;

- вывод из работы, охлаждение, освобождение от рабочей среды и отключение подлежащего контролю оборудования;

- частичное или полное удаление обшивки, облицовки и тепловой изоляции на участках проведения контроля металла;

- подготовка (зачистка) поверхности элементов (участков) оборудования для проведения контроля.

5.1.4 При выполнении подготовительных работ и при проведении контроля администрации и персоналу эксплуатирующей оборудование организации, а также специалистам по контролю следует руководствоваться требованиями действующей НД по технике безопасности и пожарной безопасности.

5.2 Виды контроля

5.2.1 В зависимости от назначения применяются следующие виды контроля:

- входной контроль;

- эксплуатационный (периодический) контроль;

- внеочередной контроль;

- контроль после отработки назначенного срока службы (ресурса).

5.2.2 Входной контроль металла элементов и узлов тепломеханического оборудования проводят до ввода его в эксплуатацию.

5.2.3 Эксплуатационный (периодический) контроль металла оборудования проводят в плановом порядке во временном интервале с момента ввода его в эксплуатацию и до момента исчерпания назначенного срока службы (ресурса).

5.2.4 Внеочередной контроль металла элементов оборудования проводят:

- при отказе котла, турбины или трубопровода из-за повреждения элемента;

- при обнаружении при освидетельствованиях или плановых ремонтах, или периодическом контроле недопустимых дефектов в металле оборудования;

- в случае забросов температуры выше предельно допустимых уровней согласно технической документации завода-изготовителя или (и) производственной инструкции по эксплуатации энергоустановки;

- при прочих нарушениях нормальных условий эксплуатации;

- после длительных простоев или консервации;

- при необходимости по усмотрению государственного надзорного органа или эксплуатирующей организации.

5.2.5 Контроль металла после отработки назначенного срока службы (ресурса) проводят в рамках технического диагностирования по истечению указанного срока службы (или назначенного ресурса, или паркового ресурса) оборудования в целях назначения ему нового (дополнительного) срока службы (ресурса).

5.3 Входной контроль

5.3.1 Общие положения

5.3.1.1 Настоящий подраздел документа определяет объёмы и методы входного контроля металла элементов и узлов тепломеханического оборудования, поступающего на электростанции от заводов-изготовителей или иных поставщиков, а также принимаемого от монтажных и ремонтных организаций.

5.3.1.2 Изложенные в настоящем подразделе документа требования не распространяются на контроль металла, предусмотренный технологией изготовления, монтажа и ремонта оборудования и регламентируемый соответствующими нормативными и производственно-техническими документами заводов-изготовителей, монтажных и ремонтных организаций.

В случае претензий к результату входного контроля со стороны Поставщика (в частности, завода-изготовителя) продукции в качестве независимого Эксперта может быть привлечена специализированная организация для подтверждения соответствия (или несоответствия) продукции установленным требованиям.

5.3.1.3 Входной контроль металла производится на монтажных площадках. В исключительных случаях его допускается проводить в период монтажа оборудования.

5.3.1.4 Входному контролю подлежит металл вновь вводимого оборудования, а также металл новых узлов и деталей, используемых при ремонте на эксплуатируемом оборудовании.

5.3.1.5 Входной контроль проводится в целях:

а) проверки качества основного металла и сварных соединений оборудования и оценки их соответствия требованиям действующих в этой части нормативных и производственно-технических документов и настоящего стандарта.

б) получения исходных данных для сравнительной оценки (и анализа изменения) состояния металла по результатам последующего эксплуатационного контроля.

5.3.1.6 Ответственность за своевременность входного контроля несёт эксплуатирующая организация; ответственность за полноту и качество входного контроля несёт организация, выполняющая контроль.

5.3.1.7 Техническое руководство эксплуатирующей организации должно обеспечить исполнителей входного контроля оборудованными площадками, технической документацией, а также организовать выполнение подготовительных работ (размещение оборудования, снятие упаковки, зачистка металла, такелажные работы и т.п.).

Эксплуатирующая организация осуществляет также координацию проведения входного контроля металла, включая:

- организацию приёмки и складирования оборудования в соответствии с действующими техническими требованиями;

- координацию работ организаций, участвующих в контроле;

- оформление документации по претензиям организациям, допустившим брак;

- приёмку и комплектацию исполнительной документации по результатам входного контроля;

- подготовку технических решений по входному контролю металла;

- архивирование документации по входному контролю.

5.3.1.8 Дефектные детали или соединения должны быть заменены новыми или отремонтированы виновником брака по технологии, согласованной с Заказчиком оборудования.

5.3.1.9 Запрещается поузловая приёмка оборудования с деталями, не прошедшими входной контроль в соответствии с пунктом 5.3.2 настоящего стандарта, или с деталями, имеющими недопустимые дефекты.

5.3.2 Методы и объёмы входного контроля

Регламент входного контроля основного оборудования ТЭС представлен в таблице 5.1.

Допускается использовать при входном контроле иные, дополнительные методы контроля, не указанные в нижеприведенных требованиях, если эти методы позволяют выявлять недопустимые по действующим нормам дефекты. Критерием наличия дефектов является их подтверждение визуальным или металлографическим контролем.

Таблица 5.1

Примечания:

- стилоскопирование выполняется только для элементов из легированной стали;

- допускается при входном контроле сварных соединений замена метода УЗК на радиографический контроль (РК) в том же объёме.

- контроль и анализ сертификатных данных заключается в сверке выбитых на деталях номеров деталей и плавок, рабочих параметров среды, диаметра и толщины стенки, марки стали, номера чертежа, спецификации (детальной описи) с записями в сертификатах и проверке соответствия указанных в них сведений требованиям нормативной документации и настоящему стандарту;

- визуальный и измерительный контроль должны предшествовать всем другим видам контроля на данном изделии;

- стилоскопирование проводится для проверки соответствия марки стали проектной документации.

5.4 Эксплуатационный (периодический) контроль

5.4.1 Общие положения

5.4.1.1 В настоящем подразделе стандарта сформулированы требования, регламентирующие методы, периодичность и объём эксплуатационного контроля тепломеханического оборудования ТЭС в пределах назначенного срока службы или назначенного (паркового) ресурса, в целях обеспечения его надёжной и безопасной эксплуатации.

5.4.1.2 Действие требований и положений настоящего подраздела (5.4) стандарта распространяется на котлы, турбины и трубопроводы пара и горячей воды энергоустановок, работающих с номинальным давлением пара выше 4,0 МПа, а также на газовые турбины (ГТУ).

5.4.1.3 По результатам эксплуатационного контроля металла подтверждается (или не подтверждается) возможность дальнейшей эксплуатации элементов и узлов оборудования до момента проведения очередного контроля.

5.4.1.4 Элементы оборудования считаются пригодными к дальнейшей эксплуатации, если по результатам контроля состояние основного и наплавленного металла удовлетворяет требованиям настоящего стандарта и другой, действующей в этой части, НД (технических условий на изделие, Правил специально уполномоченных органов федеральной исполнительной власти [10] - [12] и др.).

Для газотурбинных установок (ГТУ) требуется также подтверждение удовлетворительного состояния защитных антикоррозионных и термобарьерных покрытий.

5.4.1.5 Эксплуатационный контроль проводится, как правило, во время плановых остановов оборудования. Допускается смещение сроков контроля оборудования в большую или меньшую сторону на 5 % от назначенного (паркового) ресурса или назначенного срока службы.

Решение о смещении сроков контроля для оборудования, не отработавшего назначенный (парковый) ресурс или назначенный срок службы, принимается техническим руководителем эксплуатирующей организации.

Для ГТУ допускается смещение сроков контроля до исчерпания паркового ресурса в следующих пределах: 25 пусков или 100 ч для пиковых; 20 пусков или 1000 ч для полупиковых и 3000 ч - для базовых ГТУ.

Решение о смещении сроков контроля в большую сторону для оборудования, отработавшего назначенный (парковый) ресурс или срок службы, принимается на основании Заключения специализированной организации владельцем оборудования.

5.4.1.6 Эксплуатирующая организация должна организовать учёт температурного режима работы металла теплоэнергетического оборудования и систематическую обработку суточных графиков температур пара за каждым котлом и в паропроводах. По всем паропроводам с температурой пара 450 °С и выше должны учитываться продолжительность и величина превышения температуры на каждый 5°-ый интервал сверх номинального уровня. Учёт продолжительности (в часах) эксплуатации паропроводов следует проводить по каждому участку, в том числе на РОУ, БРОУ и т.д.

5.4.1.7 Ответственность за организацию и выполнение эксплуатационного контроля металла в объёмах и в сроки, указанные в настоящем подразделе стандарта, возлагается на технического руководителя эксплуатирующей организации. Он же принимает решение о допуске тепломеханического оборудования в эксплуатацию по результатам эксплуатационного контроля.

5.4.1.8 При обнаружении по результатам эксплуатационного контроля в отдельных элементах или узлах тепломеханического оборудования недопустимых дефектов металла возможность и условия его дальнейшей эксплуатации устанавливаются специализированной организацией.

В случае замены дефектных элементов (или узлов) или их ремонта эксплуатирующая организация может самостоятельно принимать решение о допуске оборудования в дальнейшую эксплуатацию под свою ответственность.

При неудовлетворительных результатах контроля отдельных элементов или узлов ГТУ к разработке программы дополнительного исследования металла и принятию решения о возможности и условиях дальнейшей эксплуатации установки привлекаются организация-изготовитель и специализированная организация.

5.4.1.9 Допускается использование индивидуальных производственных инструкций по эксплуатационному контролю металла оборудования конкретной электростанции. Эти инструкции разрабатывает специализированная организация на основании подраздела 5.4.3 настоящего стандарта, при этом они в части объёма и периодичности контроля могут отличаться от требований указанного подраздела (5.4.3). Производственные инструкции подлежат пересмотру не реже одного раза в пять лет.

5.4.1.10 Решение о порядке эксплуатационного контроля элементов оборудования, изготовленных из новых отечественных сталей или сталей иностранного производства, готовится владельцем оборудования на основании Заключения специализированной организации. Данное Заключение должно содержать индивидуальную программу эксплуатационного контроля оборудования из новых отечественных или зарубежных марок стали и для поднадзорного оборудования и должно быть согласовано со специально уполномоченным органом федеральной исполнительной власти.

5.4.2 Парковый ресурс тепломеханического оборудования

В данном подразделе приводятся значения паркового ресурса основных элементов и узлов оборудования энергоустановок.

Парковый ресурс представляет собой частный случай назначенного ресурса, при этом парковый ресурс, как правило, не ограничивает предельный срок эксплуатации оборудования.

Порядок контроля (обследования) при продлении срока эксплуатации оборудования после отработки паркового ресурса (или назначенного срока службы) изложен в разделе 5.6 настоящего стандарта.

Элементы оборудования, для которых парковый или назначенный ресурс (срок службы) не устанавливаются, на основании удовлетворительных результатов эксплуатационного контроля допускаются в дальнейшую эксплуатацию до очередного контроля согласно указанной в п. 5.4.3 периодичности. При неудовлетворительных результатах эксплуатационного контроля данных элементов возможность, условия и срок их дальнейшей эксплуатации должны быть установлены в Заключении специализированной организации (см. п. 5.4.1.8 настоящего СТО)

5.4.2.1 Котлы

а) Значения паркового ресурса коллекторов котлов, работающих при температуре 450 °С и выше, в зависимости от расчетных параметров эксплуатации и примененных марок стали, приведены в таблице 5.2.

Таблица 5.2

б) Парковый ресурс прямых участков и гибов паропроводов и пароперепускных труб в пределах котлов (и турбин) равен парковому ресурсу прямых участков и гибов станционных паропроводов из аналогичных марок стали, эксплуатирующихся при таких же номинальных параметрах пара (см. п.п. 5.4.2.5).

в) Ресурс труб поверхностей нагрева, эксплуатируемых при температуре 450 °С и выше, устанавливается лабораторией металлов эксплуатирующей организации или соответствующей службой владельца оборудования, или специализированной организацией.

Ресурс (индивидуальный или остаточный) труб поверхностей нагрева устанавливается при проведении планового обследования после наработки 50 тыс. часов - согласно п. 5.4.3.1 (таблица 5.9, позиция 1) настоящего СТО - с учётом результатов исследования состояния металла на вырезках. Если при этом величина остаточного ресурса труб контролируемой поверхности нагрева превысит 50 тыс. часов, то данная поверхность нагрева допускается в дальнейшую эксплуатацию на 50 тыс. часов, по истечению которых должно быть проведено очередное обследование (с оценкой остаточного ресурса).

г) Парковый ресурс барабанов, установленный в зависимости от марки стали, конструктивных и эксплуатационных особенностей, приведен в таблице 5.3.

Барабаны относятся к контрольным группам с индексом «Б», если при ранее выполненном контроле был отмечен хотя бы один из следующих показателей повреждаемости барабана:

- барабан имеет наплавку аустенитными электродами не менее 20 % (но не менее 3 шт.) трубных отверстий и (или) мостиков в любой из групп отверстий одноимённого назначения, и (или) не менее 5 наплавок на внутренней поверхности обечаек и (или) днищ, и (или) не менее 20 % штуцеров одноимённого назначения, приваренных аустенитными электродами;

- хотя бы один из мостиков между отверстиями поражен трещинами на участках, составляющих в сумме не менее половины его длины;

- барабан имеет выход расслоения металла на поверхность трубных и (или) лазовых отверстий;

- барабан имеет ремонтные заварки на 25 % протяжённости отдельного продольного или кольцевого основного сварного соединения или на 10 % суммарной протяженности продольных и кольцевых основных сварных соединений;

- барабан имеет ремонтные заварки в швах приварки внутрибарабанных устройств на 15 % суммарной протяженности проконтролированных швов.

- барабан подвергался ремонту с переваркой всех штуцеров в водяном объёме.

При отсутствии перечисленных выше показателей повреждаемости барабаны относятся к контрольным группам с индексом «А».

Таблица 5.3

5.4.2.2 Турбины

а) Значения паркового ресурса турбин в зависимости от параметров их эксплуатации и мощности, а также завода-изготовителя приведены в таблице 5.4.

б) Для турбин с температурой свежего пара на входе менее 450 °С, а также для элементов ЦСД турбин без горячего промперегрева парковый ресурс не назначается.

Парковый ресурс турбин, элементы которых работают в условиях ползучести, определяется наработкой или количеством пусков турбины; оба параметра действуют независимо.

Таблица 5.4

в) Парковый ресурс турбин, не вошедших в таблицу 5.4, приравнивается к значению расчетного ресурса, указанного в паспорте оборудования. При отсутствии этих данных следует обращаться в организацию - изготовитель.

5.4.2.3 Газовые турбины

а) Ресурс стационарных ГТУ, в том числе в составе парогазовых установок (ПТУ), принимается в соответствии с ГОСТ 29328, согласно которому режимы работы установки определяются классами использования, указанными в таблице 5.5.

Таблица 5.5

Режим работы стационарных ГТУ

Ресурс стационарных ГТУ соответствует значениям, указанным в таблице 5.6.

Таблица 5.6

Ресурс работы стационарных ГТУ

б) В технических условиях для ГТУ каждого типа указан ограниченный ресурс для некоторых базовых узлов и деталей (например, лопаток, жарового узла, камер сгорания и др). Эти детали имеют срок службы не менее ресурса между капитальными ремонтами или кратный ему.

5.4.2.4 Крепёж

Парковый ресурс крепежа арматуры и разъемов турбин в зависимости от номинальных параметров их эксплуатации и примененных марок стали приведен в таблице 5.7.

Таблица 5.7

5.4.2.5 Паропроводы

а) В таблице 5.8 приведены значения паркового ресурса паропроводов и их основных элементов в зависимости от типоразмеров паропроводов, номинальных параметров пара и марок стали.

Таблица 5.8

_____________

^* Если данные паропроводы отработали не менее 75 % от паркового ресурса и они не подвергались обследованию с продлением срока их эксплуатации, данную процедуру с экспертизой промышленной безопасности следует выполнить для них в ближайший капитальный или средний ремонт.

б) Парковый ресурс штампованных колен и стыковых сварных соединений приравнивается к парковому ресурсу прямых труб соответствующих паропроводов.

Парковый ресурс литых деталей корпусов арматуры и литых тройников, колен, переходов, работающих при температуре эксплуатации 450 °С и выше, независимо от марки стали, устанавливается равным 250 тыс. ч.

Парковый ресурс штампосварных колен составляет 100 тыс. часов.

Парковый ресурс штампованных (с вытянутой горловиной) и кованых тройников приравнивается к парковому ресурсу прямых труб соответствующего типоразмера, принимая в качестве такового исполнительный размер коллекторной части тройника.

Парковый ресурс тройниковых сварных соединений, а также стыковых сварных соединений, состоящих из элементов с разной толщиной (например, соединения труб с литыми, коваными деталями и переходами), устанавливается специализированными организациями.

Парковый ресурс центробежнолитых (ЦБЛ) труб составляет 100 тыс. ч, за исключением ЦБЛ труб типоразмером Æ 630´25 мм, работающих при параметрах 545 °С и 2,5 МПа; парковый ресурс последних составляет - 150 тыс. ч.

в) Для паропроводов из углеродистой стали, работающих при температурах от 350 до 450 °С, назначенный ресурс составляет 150 тыс. ч, а назначенный срок службы - 20 лет.

г) Для питательных трубопроводов ТЭС назначенный срок службы составляет 30 лет.

5.4.3 Методы, объёмы и периодичность эксплуатационного контроля металла и сварных соединений

Методы, объёмы и периодичность контроля элементов котлов, станционных трубопроводов, паровых и газовых турбин и сварных соединений оборудования приведены в таблицах 5.9 ¸ табл 5.13 (п.п. 5.4.3.1 ¸ 5.4.3.5).

Срок проведения контроля определяется достижением указанных в таблицах наработки или количества пусков, то есть оба параметра (наработка и пуски) действуют независимо и срок контроля устанавливается по наиболее «жёсткому» варианту.

5.4.3.1 Котлы

Таблица 5.9

5.4.3.2 Станционные трубопроводы. Паропроводы и питательные трубопроводы с наружным диаметром 76 мм и более