Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования республики Беларусь

Белорусский государственный технологический университет

Курсовая работа

по дисциплине: Методы и средства испытаний материалов и изделий

тема: Методы испытаний труб стальных бесшовных горячедеформированных

Минск, 2012



Задание на курсовую работу

Тема: «Методы испытаний труб стальных бесшовных горячедеформированных»

Курсовая работа должна соответствовать заданию и содержать(ориентировочно):

- титульный лист;

- задание по курсовой работе;

- реферат;

- содержание;

- введение;

- аналитический обзор литературы;

- описание объекта исследования (материала или изделия);

- область его применения;

- контролируемые показатели качества;

- литературный обзор (в том числе нормативных документов) по методам испытания объекта;

- обоснование целесообразности применения конкретного метода;

- теоретические основы метода испытания;

- аппаратурное оснащение для осуществления метода испытания;

- методика контроля (подробно привести методику проведения испытания с указанием необходимого оборудования, процедуры проведения измерений и обработки результатов);

- заключение;

- список использованной литературы.

Целью данной курсовой работы является проведение методов испытаний труб стальных бесшовных горячедеформированных.

В работе описана информация о трубах стальных бесшовных горячедеформированных, их применение, рассмотрены контролируемые показатели качества труб, представлены основные методы испытаний труб, а также подробно представлен метод испытания ультразвуковой дефектоскопии.



Введение

Труба -- это промышленное изделие на основе полого круглого профиля постоянного сечения.

Трубы стальные бесшовные -- стальные трубы, не имеющие сварного шва или другого соединения. В настоящее время труба бесшовная является одним из основных элементов, применяемых в самых различных отраслях промышленности. В зависимости от способа производства, данный вид труб подразделяется на две категории. К первой категории относятся стальные трубы, изготовленные при помощи метода холодного деформирования. Вторую категорию образуют стальные горячедеформированные трубы. За счет технологических особенностей, применяемых при производстве последней категории труб, они обладают лучшими прочностными характеристиками, что позволяет использовать их на объектах, где к надежности и устойчивости конструкций предъявляются повышенные требования. В качестве таких объектов и отраслей можно перечислить нефтяные трубопроводы, машиностроение, производство деталей для котельных установок.

Учитывая специфику применения бесшовных горячедеформированных труб, очевидно, что их изготовление должно производиться исключительно из легированной стали, обладающей повышенной устойчивостью к действию коррозии, причем как с внешней, так и с внутренней стороны. Объясняется это тем, что, с одной стороны, труба бесшовная подвергается действию со стороны агрессивной рабочей среды, что может привести к нежелательным химическим реакциям и разрушению ее внутренней поверхности. С другой стороны, проложенные в земле, стальные трубы подвергаются воздействию почвенной коррозии, что также может отрицательно сказаться на их целостности и герметичности. [1]

Трубы стальные бесшовные горячедеформированные широко распространены и поэтому подвергаются множественным испытаниям на прочность. Эти методы более подробно и рассмотрим в данной работе.



1. Аналитический литературный обзор

1.1 Трубы стальные бесшовные горячедеформированные и особенности их конструкции

Стальные бесшовные трубы горячей прокатки давно пользуются популярностью среди производителей и покупателей. Это касается абсолютно всех сфер деятельности, где могут применяться стальные бесшовные трубы. К ним относится нефтегазовая, химическая промышленность и, например, машиностроение. Такие трубы (рис. 1) являются одной из самых распространенных разновидностей трубопроводной арматуры. Они достаточно прочны и обладают высокими техническими характеристиками, в первую очередь благодаря отсутствию швов и других вспомогательных соединений. Это очень важное качество для систем, протечки которых не допустимы. Эти изделия прокатывают, используя специальное, прокатное оборудование.

Стальные бесшовные трубы, как правило, производятся методом прокатки в горячем состоянии. После этого она подвергается дополнительной прокатке в холодном состоянии. Для горячедеформированных труб характерны популярные размеры от 25 до 700 мм в диаметре. Толщина стенок такой трубы колеблется от 2,5 до 75 мм. Такие трубы как правило большого диаметра - минимальный возможный диаметр при использовании этого метода 57 миллиметров. При использовании редукционных станов с натяжением, минимальный диаметр можно уменьшить до 5 мм, получить диаметр меньше - технически невозможно. Чем шире труба тем больше предполагаемая на нее нагрузка, а значит прочность ее должна быть выше, именно поэтому практически все горячедеформированные бесшовные трубы толстостенные - толщина стенки от 3 мм. 

Трубы обладают разной длиной и формой. Различают четыре их основных вида. Первый из них - трубы немерной длины. Они колеблются в пределах от 4 до 12,5 м. Второй вид - трубы мерной длины. Следующий вид - трубы кратной мерной длины. Их продолжительность такая же, но с учетом припусков на каждый рез примерно по 0,5 см. И последняя разновидность трубы приблизительной длины. Они колеблются в тех же пределах, что и все остальные.

Горячедеформированные стальные трубы классифицируют по нескольким основным параметрам:

1. по точности изготовления (по наружному диаметру, толщине стенки):

· обычной точности;

· повышенной точности -- П;

· высокой точности -- В.

2. по форме поперечного сечения:

· круглые;

· квадратные;

· прямоугольные.

3. по толщине стенки:

· тонкостенные;

· толстостенные.

4. по характеристике длины:

· немерной длины -- от 4 до 12,5 м;

· мерной длины -- в пределах немерной -- М;

· длины кратной мерной -- в пределах немерной с припуском на каждый рез по 5 мм -- КР;

· приблизительной длины -- в пределах немерной;

· ограниченной длины -- ОГ.

Обозначение готовых труб проводят по следующей схеме. Так для труб с наружным диаметром 219 мм, толщиной стенки 10 мм, немерной длины, обычной точности изготовления, из стали марки Ст4сп, категория стали 1, изготовляется по группе Б ГОСТ 8731 из слитка:

1.2 Область применения

Сфера применения бесшовных труб, созданных методом прокатки в горячем состоянии, достаточно широкая, а потому распространены они повсеместно. Это - изделия из легированной и углеродистой стали общего назначения. Они изготавливаются по наружному диаметру, длине и толщине стенки. Регулируется данный процесс по ГОСТ 8731-78. [2]

В виду высокой прочности готовых труб, они используются в тех отраслях, где к трубопроводной арматуре выдвигаются очень высокие требования. Это и нефтяная промышленность, и газовая сфера, а также ряд других направлений, где авария может привести не просто к серьезным убыткам, но и повредить жизни и здоровью людей, а также стать причиной загрязнения окружающей среды. Кроме того, трубы стальные бесшовные применяются в автомобилестроении в качестве отдельных деталей машин, и в котельных установках. Такие трубы используются везде, где требуется прочность и большая пропускная способность. Кроме того горячедеформированные трубы используют в качестве заготовок при изготовлении баллонов.

1.3 Контролируемые показатели качества

Сортамент всех горячедеформированных бесшовных труб полностью регламентируется Госстандартом, а именно - ГОСТ 8732-78.[3] Важно, чтобы предельные отклонения в длине труб не превышали определенной отметки. Таковая в изделиях мерной длины вместе с трубами кратной мерной длины не должна превышать уровня в 10 мм, при условии, если длина трубы до шести метров. Если же трубопроводная арматура в длину более 6 метров, или имеет наружный диаметр более 152 мм, то максимальное отклонение составляет 15 мм, не более. Качество трубопроводной арматуры также имеет свою градацию и свои характеристики. В частности, ее делят на пять групп, которые обозначены первыми пятью буквами русского алфавита.

Группа «А» включает в себя трубы, которые выполнены из стали марок Ст6сп, Ст5сп, Ст4сп и Ст2сп. Нормирование механических свойств данных изделий регламентируется по ГОСТ 380-88.

Группа «Б» включает в себя изделия из той стали, которая обозначена в ГОСТ 19281, ГОСТ 380, ГОСТ 4543 и ГОСТ 1050. Здесь регламентируется норма химического состава.

Третья же группа качества - «В» - регулируется тем же Госстандартом, что и изделия группы «Б». Здесь задается не просто химический состав, но и механические свойства. Сталь используется тех же марок, что и в предыдущей группе.

Четвертая группа качества - «Г». В эту группу входят трубы по ГОСТ 19281, ГОСТ 4543 и ГОСТ 1050. Главная характеристика данной группы - контроль механических свойств изделий на тех образцах, которые прошли термическую обработку. К эксплуатации допускаются лишь те изделия, которые соответствуют заданным стандартам качества стали.

Последняя группа - «Д». Здесь не уделяется столь серьезное внимание химическому составу и механическим свойствам. Основной акцент сделан на испытание гидравлического давления.

1.4 Методы испытаний труб

Рассмотрим подробнее основные методы испытаний. Трубы стальные бесшовные горячедеформированные подвергаются следующим испытаниям:



1.4.1 Метод испытания на загиб

Настоящий стандарт ГОСТ 3728-78 распространяется на металлические трубы круглого сечения и устанавливает метод испытания на загиб по заданным размерам и форме при температуре 20 С. [4]

Для испытания на загиб труб с наружным диаметром D до 60 мм включительно отбирают образцы в виде отрезка трубы полного сечения (рис. 2), труб с наружным диаметром свыше 60 мм - образцы в виде поперечных или продольных полос. Образец в виде отрезка трубы отрезают от конца трубы длиной, достаточной для его загиба на заданный угол и радиус. При толщине стенки трубы 5 мм ширина продольных полос и поперечных образцов должна быть 10 мм. При толщине стенки трубы 5 мм ширина образца должна быть 2a. При массовых контрольных испытаниях труб с толщиной стенки свыше 5 мм в целях упрощения изготовления образцов для групп образцов различной толщины допускается устанавливать одинаковую ширину, равную удвоенной максимальной толщине образца этой группы. Разбивку по толщинам рекомендуется производить с интервалом 5 мм. Образцы в виде продольных полос и поперечные образцы от сварных труб вырезают за пределами зоны термического влияния сварного шва. Продольные полосы должны вырезаться из участка основного металла на угол не менее 90° от положения сварного шва.

Испытание проводят путем плавного непрерывного загиба образца вокруг желобчатого ролика или оправки заданного радиуса r до определенного угла. Профиль желобка или оправки должен соответствовать наружному диаметру испытуемого образца. При наличии в нормативно-технической документации на трубы требований по ограничению величины овализации поперечного сечения трубы в процессе испытания допускается проводить испытания с применением внутренней оправки или наполнителя. Угол загиба  образца принимают равным 90°, если в нормативно-технической документации на трубы не установлен другой угол. Радиус загиба в виде отрезка трубы указывают в нормативно-технической документации на трубы. При отсутствии таких указаний радиус загиба труб из сталей с относительным удлинением не менее 21% устанавливают в соответствии с табл. 1.

Таблица 1 - Радиус загиба труб из сталей с относительным удлинением не менее 21%

Соотношение толщины стенки трубы к наружному диаметру трубы	Наружный диаметр трубы , мм	Радиус загиба R, мм
0,1 и более	до 50	2
	свыше 50	3
менее 0,1	до 60 включ.	3

При испытании сварных труб положение сварного шва должно быть указано в нормативно-технической документации на изделие. Если это указание соответствует, сварной шов должен находиться в зоне сжатия и располагаться под углом 45° к плоскости изгиба.

Испытание металла шва и металла зоны термического влияния на загиб проводят по ГОСТ 6996-66. [5]

Испытание на загиб поперечных образцов (рис. 2) (полосы в виде части кольца) проводят по ГОСТ 14019-2003. [6] Радиусы оправки для загиба продольных полос и поперечных образцов r в зависимости от толщины стенки трубы должны соответствовать указанным в табл. 2. При этом растягивающим усилиям должна подвергаться сторона образца, являющаяся наружной поверхностью трубы. Загиб поперечных образцов производят таким образом, чтобы увеличилась начальная кривизна образца.

Таблица 2 - Радиусы оправки для загиба продольных полос и поперечных образцов

Толщина стенки трубы, мм	Радиус оправки, мм
1,0 - 1,2	2,5
1,4 - 1,5	3,0
1,6	3,5
1,8 - 2,0	4,0
2,2	4,5
2,5	5,0
2,8	5,5
3,0	6,0
3,2	6,5
3,5	7,0
4,0	7,5
4,5	8,5
5,0	9,0
5,5	9,5
6,0	10,5
6,5	11,0
7,0 - 7,5	12,0
Свыше 7,5	2а

Образец считается выдержавшим испытание, если после загиба на нем не будет визуально обнаружено нарушение целостности металла с металлическим блеском.

Недопустимость гофров должна быть оговорена в нормативно-технической документации на трубы.

1.4.2 Метод испытания на сплющивание

Настоящий стандарт ГОСТ 8695-75 распространяется на металлические бесшовные и сварные трубы с наружным диаметром не более 400 мм и с толщиной стенки не более 15% от наружного диаметра трубы и устанавливает метод испытания на сплющивание при температуре 20±10°С.

Для испытания труб на сплющивание применяют образцы в виде отрезка трубы длиной 20-50 мм, а при разногласиях в оценке качества - длиной 1,5 D_ВН (внутренний диаметр образца, мм), но не менее 10 мм и не более 100 мм. Испытание может проводиться непосредственно на трубе с предварительным её надрезом перпендикулярно продольной оси на глубину не менее 0,8D (рис. 3). Плоскость реза должна быть перпендикулярна оси трубы. Заусенцы на кромках образца должны быть удалены. На образце допускается снимать поверхностные слои (внутренний и наружный), если это установлено в стандартах на конкретную продукцию.[7]

Для испытания образец помещают между двумя гладкими жесткими и параллельными плоскостями и плавно сплющивают его, сближая сжимающие плоскости до заданного расстояния между параллельными плоскостями в конце испытания, мм.

Ширина сжимающих плоскостей всегда должна быть больше, чем ширина образца после сплющивания. Сварной шов при испытаниях располагается примерно под углом 90° к оси приложения нагрузки.

Скорость сплющивания образца при разногласиях в оценке качества испытания должна быть не более 25 мм/мин.

Признаком того, что образец выдержал испытание, служит отсутствие после сближения сжимаемых поверхностей до величины Н на внешней и внутренней поверхностях трещин или надрывов с металлическим блеском, определяемых визуально.

1.4.3 Метод испытания гидравлическим давлением

Настоящий стандарт ГОСТ 3845-75 распространяется на трубы из стали, чугуна, цветных металлов и устанавливает метод испытания их внутренним гидравлическим давлением для проверки прочности и плотности основного металла труб и сварных швов. [8]

Наибольшая величина пробного давления должна рассчитываться по формулам, приведенным ниже.

Пробное давление для круглых монометаллических бесшовных труб диаметром до 550 мм и сварных труб диаметром до 480 мм включительно (Р₁), МПа (кгс/см²), и (Р₂), МПа (кгс/см²), вычисляют по формулам:

; (1)

;

; (2)

,

где s - минимальная (с учетом минусового допуска) толщина стенки трубы, мм;

D - номинальный наружный диаметр трубы, мм;

R - допускаемое напряжение в стенке трубы при испытании, МПа (кгс/мм²);

D_p - расчетный диаметр трубы, мм, в качестве которого может быть

использован: средний диаметр D_p = D - s (для бесшовных, в том числе котельных, свертнопаяных и сварных труб с отношением ).

Формулы (2) применяются для бесшовных, в том числе котельных, свертнопаяных и сварных труб с отношением.

Расчет пробного давления (Р₃), МПа (кгс/см²), при испытании труб на прессах различной конструкции с осевым подпором производят по формуле (3), что является эквивалентным пробному давлению без осевого подпора Р₁.

; (3)

;

где N - коэффициент, учитывающий напряжения изгиба, возникающие под действием массы трубы и наполняющей жидкости;



, (4)

l - наибольшее расстояние между опорами, удерживающими трубу в процессе гидроиспытания, либо максимальная длина трубы при отсутствии опор, м;

К - коэффициент, учитывающий осевой подпор, зависящий от способа герметизации полости сварной трубы на время гидравлического испытания, равный:

для гидропрессов с торцовым упорным уплотнением

К = 0,97,

для гидропрессов с манжетным уплотнением со слежением

, (5)

для гидропрессов с торцовым распорным уплотнением

, (6)

где 0,07 - коэффициент, гарантирующий герметизацию внутреннего объема трубы;

D_r - внутренний диаметр подвижной части уплотняющей головки пресса, мм;

D - диаметр центрального цилиндра подачи воды, мм.

В качестве наполнителя, передающего давление на стенку трубы, должна применяться вода, эмульсия или другая жидкость. Перед испытанием воздух из трубы должен быть вытеснен наполняющей жидкостью.

Нарастание давления при испытании всех труб и сброс давления при испытании особотонкостенных труб ( 0,01 при D 102 мм) должны производиться плавно (без гидравлических ударов).

Стальные сварные трубы диаметром 530 мм и более, во время выдержки их при испытательном давлении должны механизированным способом обстукиваться молотками или роликами массой 0,5-0,8 кг.

Труба считается выдержавшей испытание, если при испытании не будет визуально обнаружено течи рабочей жидкости и после испытания остаточной деформации (выпучивания) стенки, выводящей диаметр трубы за предельные отклонения.

1.5 Метод ультразвуковой дефектоскопии

Одним из ведущих методов испытаний является метод ультразвуковой дефектоскопии, контролируемый стандартом ГОСТ 17410 - 78. [9] Настоящий стандарт распространяется на прямые металлические однослойные бесшовные цилиндрические трубы, изготовленные из черных и цветных металлов и сплавов. При контроле качества сплошности металла труб применяются эхо-метод, теневой или зеркально-теневой методы. Ввод ультразвуковых колебаний в металл трубы осуществляется иммерсионным, контактным или щелевым способом.

Контроль металла труб на отсутствие дефектов достигается сканированием поверхности контролируемой трубы ультразвуковым пучком. Для увеличения производительности и надежности контроля допускается применение многоканальных схем контроля, при этом преобразователи в контрольной плоскости должны располагаться так, чтобы исключить взаимное влияние их на результаты контроля.



1.6 Обоснование целесообразности применения метода ультразвуковой дефектоскопии

Трубы стальные бесшовные подвергают многочисленным испытаниям для определения их качества. Проводят испытания на химический состав трубы, испытание на растяжение, на твердость, испытывают трубы на загиб, сплющивание, бортование, гидравлическим давлением и т.д. Более подробно остановимся на методе ультразвуковой дефектоскопии, так как этот метод выявляет различные дефекты (типа нарушения сплошности и однородности металла), расположенные на наружной и внутренней поверхностях, а также в толще стенок труб, обнаруживаемые только ультразвуковой дефектоскопической аппаратурой. 



2. Теоретические основы метода ультразвуковой дефектоскопии

Ультразвуковая дефектоскопия - поиск дефектов в материале изделия ультразвуковым методом, то есть путём излучения и принятия ультразвуковых колебаний, отраженных от внутренних несплошностей (дефектов), и дальнейшего анализа их амплитуды, времени прихода, формы и других характеристик с помощью специального оборудования -- ультразвукового дефектоскопа. Является одним из самых распространенных методов неразрушающего контроля. [10]

Звуковые волны не изменяют траектории движения в однородном материале. Отражение акустических волн происходит от раздела сред с различными удельными акустическими сопротивлениями. Чем больше различаются акустические сопротивления, тем большая часть звуковых волн отражается от границы раздела сред. Так как включения в металле часто содержат воздух, имеющий на несколько порядков большее удельное акустическое сопротивление, чем сам металл, то отражение будет практически полное.

Разрешающая способность акустического исследования определяется длиной используемой звуковой волны. Это ограничение накладывается тем фактом, что при размере препятствия меньше четверти длины волны, волна от него практически не отражается. Это определяет использование высокочастотных колебаний -- ультразвука. С другой стороны, при повышении частоты колебаний быстро растет их затухание, что ограничивает доступную глубину контроля. Для контроля металла наиболее часто используются частоты от 0.5 до 10 МГц.

Ультразвуковое исследование не разрушает и не повреждает исследуемый образец, что является его главным преимуществом. Возможно проводить контроль изделий из разнообразных материалов, как металлов, так и неметаллов. Кроме того можно выделить высокую скорость исследования при низкой стоимости и опасности для человека (по сравнению с рентгеновской дефектоскопией) и высокую мобильность ультразвукового дефектоскопа.

Применяется для поиска дефектов материала (поры, волосовины, различные включения, неоднородная структура и пр.) и контроля качества проведения работ -- сварка, пайка, склейка и пр. Ультразвуковой контроль является обязательной процедурой при изготовлении и эксплуатации многих изделий.



3. Аппаратное оснащение для осуществления метода ультразвуковой дефектоскопии

При контроле должны быть использованы: ультразвуковой дефектоскоп; преобразователи; стандартные образцы, вспомогательные устройства и приспособления для обеспечения постоянных параметров контроля (угла ввода, акустического контакта, шага сканирования). Допускается применять аппаратуру без вспомогательных приспособлений и устройств для обеспечения постоянных параметров контроля при перемещении преобразователя вручную.

Ультразвуковой дефектоскоп предназначен для генерирования импульсов ультразвуковых колебаний, приема отраженных сигналов, преобразования этих сигналов к виду, удобному для наблюдения их на экране электронно-лучевой трубки и управления дополнительными индикаторами, а также для измерения координат дефектов и сравнения амплитуд сигналов. К основным узлам функциональной схемы дефектоскопа относятся: генератор зондирующих радиоимпульсов; синхронизатор; усилитель; схема автоматического сигнализатора дефектов; глубиномер, включая генератор стробирующих импульсов; генератор напряжения развертки; электронно-лучевая трубка; блок питания.(рис. 6)

Рис. 6. Структурная схема дефектоскопа

Генератор синхронизирующих импульсов вырабатывает последовательность импульсов, которые синхронно запускают генератор зондирующих импульсов, глубиномер и генератор напряжения развертки. В качестве генератора синхронизирующих импульсов чаще всего используют автоколебательный блокинг-генератор, который вырабатывает импульсы отрицательной полярности амплитудой до 400 В, или триггер. Частота следования синхроимпульсов обычно регулируется в пределах 200...1000 Гц. Выбор частоты посылок зондирующих импульсов определяется задачами контроля, размерами и геометрической формой объекта контроля. Малая частота посылок ограничивает скорость контроля, особенно в автоматизированных установках, но в этом случае незначителен уровень шумов, возникающих при объемной реверберации в объекте контроля. При повышении частоты посылок надежность обнаружения дефектов возрастает, яркость свечения экрана ЭЛТ увеличивается. Однако возникает опасность попадания на рабочий участок экрана дефектоскопа многократно отразившихся от стенок объекта контроля сигналов от предыдущего зондирующего импульса. Рекомендуемая частота посылок при ручном контроле сварных швов 600... 800 Гц.

Генератор зондирующих радиоимпульсов предназначен для получения короткого импульса высокочастотных электрических колебаний.

Процессы генерирования, преобразования, приема и измерения амплитуды ультразвуковых колебаний происходят в трех трактах дефектоскопа: электроакустическом, электрическом и акустическом.

Электроакустическим трактом называют участок схемы дефектоскопа, где происходит преобразование электрических колебаний в ультразвуковые и обратно. Электроакустический тракт дефектоскопа состоит из пьезопреобразователя, демпфера, тонких переходных слоев и электрических колебательных контуров генератора и приемника. В электроакустический тракт нормальных искателей, работающих в контактном варианте, также входят протектор и слой контактной жидкости. Электроакустический тракт определяет резонансную частоту ультразвуковых колебаний, длительность зондирующего импульса и коэффициент преобразования электрической энергии в акустическую. стальной бесшовный труба испытание

В электрический тракт дефектоскопа входят генератор зондирующих импульсов и усилитель. Он определяет амплитуду зондирующего импульса и коэффициент усиления.

Акустическим трактом называют путь ультразвука от излучателя до отражателя в материале и от отражателя до приемника. Анализ акустического тракта сводится к расчету волновых полей излучателя, отражателя и приемника. Акустическое поле излучения преобразователя определяется давлением, которое создается преобразователем и действует на элементарный приемник, помещенный в произвольной точке пространства перед преобразователем. [11]

При контактном способе контроля рабочая поверхность преобразователя притирается по поверхности трубы при наружном диаметре ее меньше 300 мм. Вместо притирки преобразователей допускается использование насадок и опор при контроле труб всех диаметров преобразователями с плоской рабочей поверхностью.

Стандартным образцом для настройки чувствительности ультразвуковой аппаратуры при проведении контроля служит отрезок бездефектной трубы, выполненный из того же материала, того же типоразмера и имеющий то же качество поверхности, что и контролируемая труба, в котором выполнены искусственные отражатели.

Для труб одного сортамента, отличающихся по качеству поверхности и составу материалов, допускается изготовление единых стандартных образцов, если при одинаковой настройке аппаратуры амплитуды сигналов от одинаковых по геометрии отражателей и уровень акустических шумов совпадают с точностью не менее +-1,5 дБ.

Если металл труб неоднороден по затуханию, то допускается разделение труб на группы, для каждой из которых должен быть изготовлен стандартный образец из металла с максимальным затуханием.

Искусственные отражатели типа риски и прямоугольного паза используются преимущественно при автоматизированном и механизированном контроле. Искусственные отражатели типа сегментного отражателя, зарубки, плоскодонного отверстия используются преимущественно при ручном контроле. Вид искусственного отражателя, его размеры зависят от способа контроля и от типа применяемой аппаратуры.

Риски прямоугольной формы применяются для контроля труб с поминальном толщиной стенки, равной или большей 2 мм.

Риски треугольной формы применяются для контроля труб с номинальной толщиной стенки любой величины.

Угловые отражатели типа сегмента и зарубки используются при ручном контроле труб наружным диаметром свыше 50 мм и толщиной более 5 мм.

Искусственные отражатели в стандартных образцах типа прямоугольного паза и плоскодонных отверстий используются для настройки чувствительности ультразвуковой аппаратуры на выявление дефектов типа расслоений при толщине стенки трубы больше 10 мм.

Допускается изготовление стандартных образцов с несколькими искусственными отражателями при условии, что расположение их в стандартном образце исключает их взаимное влияние друг на друга при настройке чувствительности аппаратуры. Также допускается изготовление составных стандартных образцов, состоящих из нескольких отрезков труб с искусственными отражателями при условии, что границы соединения отрезков (сваркой, свинчиванием, плотной посадкой) не влияют па настройку чувствительности аппаратуры.

Высота макронеровностей рельефа поверхности стандартного образца должна быть в 3 раза меньше глубины искусственного углового отражателя (риски, сегментного отражателя, зарубки) в стандартном образце, по которому проводится настройка чувствительности ультразвуковой аппаратуры.

При контроле труб с отношением толщины стенки к наружному диаметру 0,2 и менее искусственные отражатели на наружной и внутренней поверхностях выполняются одинакового размера. А при контроле труб с большим отношением толщины стенки к наружному диаметру размеры искусственного отражателя на внутренней поверхности должны устанавливаться в технической документации на контроль, однако допускается увеличение размеров искусственного отражателя на внутренней поверхности стандартного образца по сравнению с размерами искусственного отражателя на наружной поверхности стандартного образца не более чем в 2 раза.

Стандартные образцы с искусственными отражателями разделяются на контрольные и рабочие. Настройка ультразвуковой аппаратуры проводится по рабочим стандартным образцам. Контрольные образцы предназначены для проверки рабочих стандартных образцов для обеспечения стабильности результатов контроля. Контрольные стандартные образцы не изготовляют, если рабочие стандартные образцы проверяют измерением параметров искусственных отражателей непосредственно не реже одного раза в 3 мес. Соответствие рабочего образца контрольному проверяют не реже одного раза в 3 мес. Рабочие стандартные образцы, которые не применяют в течение указанного периода, проверяют перед их использованием. При несоответствии амплитуды сигнала от искусственного отражателя и уровня акустических шумов образца контрольному на +-2 дБ и более его заменяют новым.



4. Методика контроля

Метод ультразвуковой дефектоскопии

1. Подготовка к контролю

1.1. Перед проведением контроля трубы должны быть очищены от пыли, абразивного порошка, грязи, масел, краски, отслаивающейся окалины и других загрязнений поверхности. Острые кромки на торце трубы не должны иметь заусенцев.

Необходимость нумерации труб следует устанавливать в зависимости от их назначения в стандартах или технических условиях на трубы конкретного типа.

1.2 Поверхности труб не должны иметь отслоений, вмятин, забоин, следов вырубки, затеканий, брызг расплавленного металла, коррозионных повреждений и должны соответствовать требованиям к подготовке поверхности, указанным в технической документации на контроль.

1.3. Для механически обработанных труб параметр шероховатости наружной и внутренней поверхностей по ГОСТ 2789-73 Rz<=40 мкм.

1.4. Перед контролем должно быть проверено соответствие основных параметров требованиям технической документации на контроль.

Перечень параметров, подлежащих проверке, методика и периодичность их проверки должны предусматриваться в технической документации к применяемым средствам ультразвукового контроля.

1.5. Настройка чувствительности ультразвуковой аппаратуры производится по рабочим стандартным образцам с искусственными отражателями, указанными в соответствии с технической документацией на контроль. Настройка чувствительности автоматической ультразвуковой аппаратуры по рабочим стандартным образцам должна отвечать условиям производственного контроля труб.

1.6. Настройка чувствительности автоматической ультразвуковой аппаратуры по стандартному образцу считается законченной, если не менее чем при пятикратном пропускании образца через установку в установившемся режиме происходит 100%-ная регистрация искусственного отражателя. При этом, если позволяет конструкция трубопротяжного механизма, стандартный образец перед вводом в установку поворачивают каждый раз на 60-80° относительно предшествующего положения.

Примечание. При массе стандартного образца больше 20 кг допускается пятикратное пропускание в прямом и обратном направлениях участка стандартного образца с искусственным дефектом.

2. Проведение контроля

2.1. При контроле качества сплошности металла труб применяются эхо-метод, теневой или зеркально-теневой методы.

2.2. Ввод ультразвуковых колебаний в металл трубы осуществляется иммерсионным, контактным или щелевым способом.

2.3. При эхо-методе контроля применяют совмещенную или раздельную схемы включения преобразователей.

При совмещении эхо-метода и зеркально-теневого метода контроля применяют раздельно-совмещенную схему включения преобразователей.

При теневом методе контроля применяют раздельную схему включения преобразователей.

При зеркально-теневом методе контроля применяют раздельную схему включения преобразователей.

Допускается применять другие схемы включения преобразователей, приведенные в технической документации на контроль. Способы включения преобразователей и типы возбуждаемых ультразвуковых колебаний должны обеспечивать надежное выявление искусственных отражателей в стандартных образцах.

2.4. Контроль металла труб на отсутствие дефектов достигается сканированием поверхности контролируемой трубы ультразвуковым пучком.

Параметры сканирования устанавливаются в технической документации на контроль в зависимости от применяемой аппаратуры, схемы контроля и размеров дефектов, подлежащих выявлению.

2.5. Для увеличения производительности и надежности контроля допускается применение многоканальных схем контроля, при этом преобразователи в контрольной плоскости должны располагаться так, чтобы исключить взаимное влияние их на результаты контроля.

Настройка аппаратуры по стандартным образцам должна проводиться для каждого канала контроля отдельно.

2.6. Проверка правильности настройки аппаратуры по стандартным образцам должна производиться при каждом включении аппаратуры и не реже чем через каждые 4 ч непрерывной работы аппаратуры.

Периодичность проверки определяется типом используемой аппаратуры, применяемой схемой контроля и должна устанавливаться в технической документации на контроль. При обнаружении нарушения настройки между двумя проверками вся партия проконтролированных труб подлежит повторному контролю.

Допускается в течение одной смены (не более 8 ч) проводить периодическую проверку настройки аппаратуры при помощи устройств, параметры которых определяют после настройки аппаратуры по стандартному образцу.

2.7. Метод, основные параметры, схемы включения преобразователей, способ ввода ультразвуковых колебаний, схема прозвучивания, способы разделения ложных сигналов и сигналов от дефектов должны устанавливаться в технической документации на контроль.

Форма карты ультразвукового контроля труб приведена в рекомендуемом приложении А.

2.8. В зависимости от материала, назначения и технологии изготовления трубы проверяют на:

а) продольные дефекты при распространении ультразвуковых колебаний в стенке трубы в одном направлении (настройка по искусственным отражателям);

б) продольные дефекты при распространении ультразвуковых колебаний в двух направлениях навстречу друг другу (настройка по искусственным отражателям);

в) продольные дефекты при распространении ультразвуковых колебаний в двух направлениях (настройка по искусственным отражателям) и поперечные дефекты при распространении ультразвуковых колебаний в одном направлении (настройка по искусственным отражателям);

г) продольные и поперечные дефекты при распространении ультразвуковых колебаний в двух направлениях (настройка по искусственным отражателям);

д) дефекты типа расслоений (настройка по искусственным отражателям).

2.9. При контроле чувствительность аппаратуры настраивают так, чтобы амплитуды эхо-сигналов от внешнего и внутреннего искусственных отражателей отличались не более чем на 3 дБ. Если это различие нельзя компенсировать электронными устройствами или методическими приемами, то контроль труб на внутренние и внешние дефекты проводят по раздельным электронным каналам.

3. Обработка и оформление результатов контроля

3.1. Оценка сплошности металла труб должна производиться по результатам анализа информации, получаемой в результате контроля, в соответствии с требованиями, установленными в стандартах или технических условиях на трубы.

Обработка информации может выполняться либо автоматически с использованием соответствующих устройств, входящих в установку контроля, либо дефектоскопистом по данным визуальных наблюдений и измеряемым характеристикам обнаруживаемых дефектов.

3.2. Основной измеряемой характеристикой дефектов, по которой производят разбраковку труб, является амплитуда эхо-сигнала от дефекта, которую измеряют сравнением с амплитудой эхо-сигнала от искусственного отражателя в стандартном образце.

Дополнительные измеряемые характеристики, используемые при оценке качества сплошности металла труб, в зависимости от применяемой аппаратуры, схемы и метода контроля и искусственных настроечных отражателей, назначения труб должны указываться в технической документации на контроль.

3.3. Результаты ультразвукового контроля труб должны быть вписаны в журнал регистрации или в заключении, где должны быть указаны:

- типоразмер и материал трубы;

- объем контроля;

- техническая документация, по которой выполняется контроль;

- схема контроля;

- искусственный отражатель, по которому настраивалась чувствительность аппаратуры при контроле;

- номера стандартных образцов, применяемых при настройке;

- тип аппаратуры;

- номинальная частота ультразвуковых колебаний;

- тип преобразователя;

- параметры сканирования.

Дополнительные сведения, подлежащие записи, порядок оформления и хранения журнала (или заключения), способы фиксации выявленных дефектов должны устанавливаться в технической документации на контроль.

Форма журнала ультразвукового контроля труб приведена в рекомендуемом приложении Б.

3.4. Все отремонтированные трубы должны пройти повторный ультразвуковой контроль в полном объеме, определенном в технической документации на контроль.

3.5. Записи в журнале (или заключении) служат для постоянного контроля за соблюдением всех требований стандарта и технической документации на контроль, а также для статистического анализа эффективности контроля труб и состояния технологического процесса их производства.

4. Требования безопасности

4.1. При проведении работ по ультразвуковому контролю труб дефектоскопист должен руководствоваться действующими "Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей и правилами технической безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей", утвержденными Госэнергонадзором 12 апреля 1969 года с дополнениями от 16 декабря 1971 года и согласованными с ВЦСПС 9 апреля 1969 года.

4.2. Дополнительные требования по технике безопасности и противопожарной технике устанавливаются в технической документации на контроль.



Заключение

В результате проведенной работы, анализа литературных источников цель работы была достигнута. Проведено описание труб стальных бесшовных горячедеформированных и методов их контроля качества.

Литературный обзор показал, где востребованы стальные бесшовные трубы горячей прокатки, а именно в нефтяной промышленности и в газовой сфере. Однако сфера применения таких труб достаточно широка, так как авария может привести и к серьезным убыткам, и повредить жизни и здоровью людей, и стать причиной загрязнения окружающей среды.

В курсовой работе был подробно приведен метод ультразвуковой дефектоскопии, один из наиболее точных методов определения дефектов. Именно он выявляет дефекты, расположенные на наружной и внутренней поверхностях, а также в толще стенок труб. Приведенный метод ультразвуковой дефектоскопии не так давно начали использовать на Белорусском металлургическом заводе (БМЗ).



Список использованных источников литературы и ТНПА

1. Виноградов Ю. А. Материаловедение для слесарей-сантехников, слесарей-монтажников и машинистов строительных машин: Учебник для средн. Проф-техн. Училищ. -- М.:Высш. Школа., 1987. -- С.130.

2. Трубы стальные бесшовные горячедеформированные: ГОСТ 8731-78. - Введ. 01.01.1995. - Москва: Издательство стандартов, 1995. - с.10

3. Трубы стальные бесшовные горячедеформированные. Сортамент: ГОСТ8732-78. - Введ. 01.01.1979. - Москва: Издательство стандартов, 1979. - с.10

4. Трубы. Метод испытания на загиб: ГОСТ 3728-78. - Введ. 01.07.1979. - Москва: Издательство стандартов, 1979. - с.4

5. Методы определения механических свойств: ГОСТ 6996-66. - Введ. 01.01.1967. - Москва: Издательство стандартов, 1967. - с.44

6. Материалы мметаллические. Методы испытания на изгиб: ГОСТ 14019-2003. - Введ. 01.03.2006. - Минск, Издательство стандартов, 2006. - с.6

7. Трубы. Метод испытания на сплющивание: ГОСТ 8695-75. - Введ. 01.07.1977. - Москва: Издательство стандартов, 1977. - с.3

8. Трубы металлические. Метод испытания гидравлическим давлением: ГОСТ 3845-78. - Введ. 01.01.1977. - Москва: Издательство стандартов, 1977. - с. 4.

9. Контроль неразрушающий. Трубы металлические бесшовные цилиндрические. Методы ультразвуковой дефектоскопии: ГОСТ 17410-78. - Введ. 01.01.1980. - Москва: Издательство стандартов, 1980. - с.27

10. Выборнов Б. И. Ультразвуковая дефектоскопия - М.: Металлургия, 1985.

11. Теория и практика ультразвукового контроля. Ермолов И.Н., М.: Машиностроение, 1981.



Приложение

Карта ультразвукового контроля труб при ручном способе сканирования

Номер технической документации на контроль____________________

Типоразмер труб (диаметр, толщина стенки)______________________

Марка материала ______________________________________________

Номер технической документации, регламентирующей нормы оценки годности_______________________________________________________

Объем контроля (направления прозвучивания) ___________________

Тип преобразователя__________________________________________

Частота преобразователя________________________________________

Угол падения луча ____________________________________________

Тип и размер искусственного отражателя (или номер стандартного образца)

для настройки чувствительности фиксации________________________

и поисковой чувствительности _________________________________

Тип дефектоскопа ____________________________________________

Параметры сканирования (шаг, скорость контроля)________________

Примечание. Карта должна составляться инженерно-техническими работниками службы дефектоскопии и согласовываться, при необходимости, с заинтересованными службами предприятия (отделом главного металлурга, отделом главного механика и т.п.).

Размещено на Allbest.ru