Основа текста подготовлена по страницам ГОСТ 21120-75, включая область применения стандарта, требования к контрольным образцам и искусственным отражателям, правила подготовки поверхности и настройки чувствительности , требования к проведению испытаний и уровням чувствительности , а также таблицу групп качества и признаки браковки. Определение контрольного образца как аттестованного средства настройки приведено в приложении.
Лаборатория ЛИКЛАБ
Лаборатория ЛИКЛАБ выполняет ультразвуковой контроль прутков и заготовок круглого и прямоугольного сечения в соответствии с ГОСТ 21120-75. Метод предназначен для выявления внутренних дефектов в объеме металла без разрушения изделия и применяется при приемке металлопродукции, входном контроле заготовок, подготовке материала к механообработке и в производстве ответственных деталей.
ГОСТ 21120-75 является специализированным нормативным документом по ультразвуковой дефектоскопии прутков и заготовок круглого и прямоугольного сечения. Стандарт распространяется на катаные прутки круглого и квадратного сечения, обжатые болванки, заготовки для труб и для переката диаметром или стороной квадрата от 30 до 300 мм, изготовленные из углеродистых, легированных и высоколегированных сталей и сплавов.
Смысл стандарта состоит в том, чтобы регламентировать способы поиска внутренних нарушений сплошности в длинномерной металлопродукции, которая в дальнейшем используется как исходная заготовка для ответственных деталей, элементов трубопроводной арматуры, валов, осей, штоков, шпинделей, кольцевых и корпусных изделий. Для таких заготовок крайне важно выявить дефекты еще до запуска в дорогую механообработку или до передачи в сборочное производство.
Документ задает не только общую идею контроля, но и практическую технологию его выполнения. В нем определены виды искусственных отражателей в контрольных образцах, требования к подготовке поверхности, правила настройки чувствительности, способы ввода ультразвуковых колебаний, порядок сканирования, уровни поиска и фиксации, принципы оценки протяженности дефектных участков и группы качества металла.
На странице 2 стандарта прямо указано, что ГОСТ 21120-75 распространяется на катаные прутки круглого и квадратного сечения, обжатые болванки, заготовки для труб и переката диаметром или стороной квадрата от 30 до 300 мм из углеродистых, легированных и высоколегированных сталей и сплавов. Там же сказано, что стандарт устанавливает эхо-импульсный, теневой и зеркально-теневой методы ультразвукового контроля металла, либо их сочетание, с целью выявления внутренних дефектов, лежащих в пределах чувствительности метода.
Для практики это означает, что стандарт ориентирован не на один фиксированный способ дефектоскопии, а допускает несколько схем контроля в зависимости от формы изделия, материала, требуемой глубины прозвучивания и особенностей дефектов, которые должны быть обнаружены. Это делает документ удобным для реального производства, где круглая и прямоугольная заготовка могут существенно различаться по геометрии, условиям сканирования и характеру возможных внутренних нарушений сплошности.
Контролируется сплошность объема металла. Метод предназначен для выявления внутренних дефектов, которые попадают в пределы чувствительности выбранной схемы контроля и могут влиять на последующую пригодность заготовки к обработке и эксплуатации.
Стандарт допускает применение эхо-импульсного, теневого и зеркально-теневого методов, а также их сочетаний. Это позволяет адаптировать контроль под конкретный сортамент и под реальную форму сигнала от дефектов.
На странице 2 стандарта указано, что контрольным образцом для настройки чувствительности дефектоскопа служит отрезок заготовки, не имеющий дефектов по результатам ультразвукового контроля. Такой образец должен быть изготовлен по сечению, равному контролируемой продукции или с отклонением не более 10 процентов, а по конфигурации, структуре и качеству поверхности быть аналогичным контролируемому металлу.
Это важное требование. Оно означает, что настройку нельзя выполнять по случайному куску металла с иными акустическими свойствами. Контрольный образец должен быть максимально близок к реальному изделию, иначе вся настройка по чувствительности будет некорректной.
На страницах 2 и 3 стандарта указано, что при настройке чувствительности с помощью прямых преобразователей применяют контрольные образцы, искусственными отражателями в которых служит боковая поверхность отверстия или плоское дно отверстия. На рисунках 1, 2, 3 и 4 показаны типовые варианты расположения таких отражателей для круглых и прямоугольных сечений.
Диаметр отверстия, если он не задан в стандартах или технических условиях на конкретную продукцию, при отражении от боковой поверхности не должен превышать 2,5 мм, а при отражении от плоского дна не должен превышать 3,0 мм. Глубина сверления для случая, когда искусственным отражателем является боковая поверхность отверстия, должна быть не менее 50 мм. Диаметры искусственных отражателей выбирают из ряда 1, 1,5, 2, 2,5, 3, 3,5, 4, 5, 6, 7, 8 мм.
На странице 4 установлено, что глубина залегания искусственных отражателей от поверхности ввода ультразвуковых колебаний должна составлять три четверти диаметра или толщины контролируемого металла, если иное не оговорено в нормативно-технической документации. Это положение важно для сохранения воспроизводимой чувствительности по глубине и для сопоставимости настройки между партиями изделий.
Раздел 2 на странице 4 требует, чтобы на поверхности проката не было грязи, отслаивающейся окалины, плен и брызг расплавленного металла. Качество поверхности должно соответствовать нормативно-технической документации на контролируемый металл. На практике это означает, что даже при хорошем дефектоскопе и правильной настройке нельзя получить достоверный результат на загрязненной или грубо поврежденной поверхности.
На странице 4 прямо указано, что настройка чувствительности ультразвукового дефектоскопа производится по контрольному образцу. Для автоматизированной ультразвуковой установки настройка выполняется пятикратным пропусканием контрольного образца через установку. При этом должна быть обеспечена стопроцентная регистрация искусственных отражателей. Это одно из ключевых требований стандарта к надежности настройки.
Раздел 3 на странице 4 устанавливает, что контроль осуществляется с помощью продольных и или поперечных волн. Ввод ультразвуковых колебаний в металл может быть бесконтактным, контактным, иммерсионным или щелевым способом. Это важное преимущество стандарта. Он допускает разные технологические реализации контроля и позволяет применять метод как на ручных постах, так и на автоматизированных линиях.
На странице 4 указано, что при контроле круглого сечения контактным или щелевым способом рабочая поверхность преобразователя должна быть идентичной по форме поверхности заготовки. Допускается использование насадок и опор при контроле круглых заготовок преобразователем с плоской рабочей поверхностью. Это означает, что геометрия акустического контакта рассматривается стандартом как важный фактор достоверности измерений.
На странице 4 указано, что схема прозвучивания должна быть установлена так, чтобы был проконтролирован весь объем металла за исключением неконтролируемых зон, присущих самому ультразвуковому методу. Заготовки квадратного сечения прозвучивают с двух взаимно перпендикулярных граней, а круглые заготовки по образующим. При использовании наклонных преобразователей сканирование производят в двух направлениях, перпендикулярных образующей круглой заготовки и длине прямоугольной.
На странице 5 сказано, что способ относительного перемещения искателя и контролируемой поверхности металла должен обеспечивать выявление дефектов, указанных в стандартах и технических условиях на продукцию, а скорость сканирования должна обеспечивать фиксацию этих дефектов. Следовательно, скорость контроля не может выбираться произвольно. Она должна быть согласована с чувствительностью системы и с ожидаемой протяженностью дефектных зон.
На странице 5 стандарт указывает, что основной измеряемой характеристикой дефектов является амплитуда сигнала от искусственного отражателя в контрольном образце. Там же установлено, что при настройке чувствительности дефектоскопа амплитуда сигнала, отраженного от искусственного отражателя, должна быть не менее половины высоты экрана электронно-лучевой трубки дефектоскопа.
На странице 5 приведено, что рекомендуемая частота ультразвуковых колебаний устанавливается от 0,5 до 5 МГц. Это достаточно широкий диапазон, который позволяет подбирать частоту в зависимости от толщины изделия, его структуры, затухания сигнала и требуемой разрешающей способности.
На странице 5 стандарт четко разделяет два уровня чувствительности при ручном и механизированном контроле. Уровень фиксации соответствует значению амплитуды сигнала от искусственного отражателя в контрольном образце, размер и расположение которого указаны в нормативно-технической документации. Поисковый уровень чувствительности устанавливают на 6 дБ выше уровня фиксации. Для автоматического контроля устанавливают только уровень фиксации.
На странице 5 указано, что поиски дефектов выполняют на поисковой чувствительности, а фиксации подлежат участки, в которых наблюдается хотя бы один из двух признаков. Первый признак - отраженный сигнал, амплитуда которого равна или больше уровня фиксации. Второй признак - ослабление данного сигнала или ослабление прошедшего сигнала до уровня фиксации или ниже него. Таким образом, стандарт позволяет регистрировать как отражающие, так и теневые признаки нарушения сплошности.
На странице 5 установлено, что проверку правильности настройки дефектоскопа производят по контрольным образцам не реже чем через четыре часа работы. Это очень важное требование к стабильности процесса контроля, особенно если речь идет о серийной или непрерывной проверке большого количества заготовок.
На странице 5 сказано, что границы дефектных участков определяют по положению преобразователя. Условная протяженность дефекта определяется интервалом перемещения преобразователя, в пределах которого воспринимается сигнал от дефекта при заданной чувствительности. Это ключевое понятие для последующей оценки группы качества металла.
На странице 6 стандарт устанавливает, что пораженность контролируемого металла внутренними дефектами при заданной чувствительности контроля характеризуется группами качества. В таблице указана допустимая условная протяженность нарушения сплошности. Для первой группы качества она должна быть не более 20 мм, для второй не более 50 мм, для третьей не более 100 мм, для четвертой от 100 до 300 мм. Там же указано, что если расстояние между границами выявленных дефектных участков не превышает 15 мм, их условная протяженность суммируется и дефект относят к соответствующей группе качества.
На странице 6 дополнительно указано, что браковочными признаками при разных методах являются параметры, установленные в нормативно-технической документации на продукцию. Для эхо-импульсного метода это величина амплитуды сигнала, отраженного от нарушения сплошности, равная или больше амплитуды сигнала от контрольного отражателя. Для зеркально-теневого метода это величина ослабления донного сигнала. Для теневого метода это величина ослабления прошедшего сигнала.
С инженерной точки зрения данный стандарт ценен тем, что ориентирован на длинномерную заготовку, которая часто служит промежуточным материалом для изготовления сложных и дорогих деталей. Именно на этой стадии особенно важно выявить дефекты, пока изделие еще не прошло весь цикл обработки. Чем раньше обнаружен внутренний дефект, тем ниже затраты на брак и тем выше надежность готового изделия.
Стандарт удобно применять как для ручной дефектоскопии, так и для механизированного или автоматизированного контроля. Он задает четкие требования к настройке, к уровню фиксации, к поисковому уровню, к контролю всей толщины заготовки и к оценке условной протяженности дефектных зон. Благодаря этому его можно использовать как реальную основу для производственного контроля качества металлопродукции.
Лаборатория ЛИКЛАБ выполняет ультразвуковой контроль прутков и заготовок круглого и прямоугольного сечения как инженерную услугу, направленную на подтверждение сплошности металла и на выявление внутренних дефектов до начала дальнейших технологических операций. В работе мы используем требования ГОСТ 21120-75 как основу воспроизводимой процедуры контроля, в которой результат определяется не субъективным впечатлением от сигнала, а установленным уровнем чувствительности, фиксируемыми признаками дефекта и нормативной оценкой условной протяженности дефектных участков.
Для заказчика это означает, что ЛИКЛАБ может организовать входной контроль партии прутков, проверку заготовок перед механообработкой, отбор годного материала для изготовления ответственных деталей и техническую оценку качества металла по установленным группам качества. Услуга особенно востребована в машиностроении, производстве трубной заготовки, клапанной арматуры, гидравлических и пневматических компонентов, а также при изготовлении валов, штоков и силовых элементов из качественного проката.
Услуга подходит для прутков круглого сечения, квадратного проката, обжатых болванок, заготовок для труб, заготовок под перекат и других полуфабрикатов из углеродистых, легированных и высоколегированных сталей и сплавов в диапазоне размеров, допускаемом стандартом.
Контроль позволяет выявить внутренние нарушения сплошности, установить группу качества металла, отделить годные заготовки от заготовок с недопустимой условной протяженностью дефектных участков и обеспечить документированную основу для приемки партии.
Работы по ультразвуковому контролю в Лаборатории ЛИКЛАБ выполняют аттестованные сотрудники, обладающие практическими навыками дефектоскопии металлопродукции. Для данного вида контроля этого недостаточно заменить общим опытом работы с ультразвуковым прибором. Специалист должен понимать, как форма заготовки влияет на ввод ультразвука, как выбирать схему прозвучивания по образующим или с двух граней, как трактовать отраженные и теневые признаки дефекта, а также как определять условную протяженность нарушений сплошности по положению преобразователя.
Квалифицированный дефектоскопист умеет работать как с прямыми, так и с наклонными преобразователями, умеет выбирать рабочую частоту в зависимости от структуры и размеров заготовки, контролировать стабильность настройки через установленные интервалы времени и корректно классифицировать дефектный участок по группе качества. Именно поэтому ЛИКЛАБ строит свою услугу вокруг работы подготовленного персонала, а не вокруг простого наличия прибора.
ЛИКЛАБ выполняет контроль на поверенном и документированном оборудовании. В работе используются ультразвуковые дефектоскопы, прямые и наклонные преобразователи, контрольные образцы с искусственными отражателями, а также вспомогательные приспособления для обеспечения устойчивого акустического контакта и корректной геометрии ввода. Для заказчика это означает, что результат контроля опирается на стабильную настройку, воспроизводимую чувствительность и корректно изготовленный контрольный образец.
Особое значение имеют именно контрольные образцы. В приложении стандарта на странице 7 отдельно указано, что контрольный образец является средством для настройки чувствительности дефектоскопа, выполненным из бездефектного участка контролируемой заготовки, имеющим искусственный отражатель и аттестованным в установленном порядке. Для лабораторной практики это принципиальный момент. Без аттестованного контрольного образца нельзя обеспечить надежную сопоставимость результатов контроля между партиями продукции.
Поверенное оборудование и аттестованные контрольные образцы позволяют ЛИКЛАБ поддерживать требуемую чувствительность, корректно устанавливать уровень фиксации и гарантировать, что выявленный сигнал действительно соответствует установленному нормативному порогу, а не является случайным следствием нестабильной настройки.
На первом этапе специалисты лаборатории уточняют тип изделия, форму сечения, размеры, материал, требуемую группу качества и нормативно-техническую документацию на конкретную металлопродукцию. Это необходимо, потому что допустимая протяженность дефектных участков и браковочные признаки могут различаться в зависимости от назначения продукции.
Далее поверхность заготовки очищают от загрязнений, окалины, плен и брызг расплавленного металла. Параллельно оценивается состояние поверхности и возможность стабильного акустического контакта. Для круглых заготовок при необходимости применяют насадки и опоры, согласующие рабочую поверхность преобразователя с реальной кривизной изделия.
ЛИКЛАБ использует контрольный образец, по конфигурации, структуре и качеству поверхности аналогичный контролируемому металлу. В образце применяют искусственные отражатели заданного диаметра и глубины залегания. Образец используют для настройки чувствительности и для периодической проверки правильности этой настройки в процессе работы.
Перед началом контроля дефектоскоп настраивают по контрольному образцу. Для автоматизированной установки контрольный образец пропускают через систему многократно, добиваясь стопроцентной регистрации искусственных отражателей. При этом выставляют уровень фиксации и поисковый уровень чувствительности в соответствии со стандартом.
В зависимости от формы заготовки и характера ожидаемых дефектов ЛИКЛАБ выбирает эхо-импульсный, теневой, зеркально-теневой метод либо их сочетание. Для квадратных заготовок прозвучивание организуют с двух взаимно перпендикулярных граней. Для круглых изделий контроль ведут по образующим, а при использовании наклонных преобразователей сканирование выполняют в двух направлениях.
Поиски выполняют на поисковой чувствительности, которая на 6 дБ выше уровня фиксации. Фиксации подлежат участки, где отраженный сигнал достигает уровня фиксации или превышает его, либо где наблюдается ослабление отраженного или прошедшего сигнала до уровня фиксации и ниже. Такой подход позволяет регистрировать как четкие отражающие нарушения сплошности, так и зоны ослабления сигнала.
После обнаружения дефектного участка ЛИКЛАБ определяет его границы по положению преобразователя и устанавливает условную протяженность. Если расстояние между соседними участками не превышает 15 мм, их протяженность суммируют. После этого дефектный участок относят к соответствующей группе качества металла.
По итогам контроля оформляется результат в соответствии с требованиями действующей системы регистрации УЗК. Для заказчика это означает получение понятного заключения о том, соответствует ли металл заданной группе качества и может ли партия быть допущена к дальнейшему использованию.
Лаборатория ЛИКЛАБ сочетает нормативную дисциплину и практический инженерный подход. Мы понимаем, что при контроле прутков и заготовок важно не просто получить сигнал на экране, а организовать весь процесс так, чтобы результат можно было использовать для приемки металла, сортировки партии и принятия технологических решений. Именно поэтому мы опираемся на три обязательные основы.
Первая основа - это аттестованные сотрудники, которые умеют работать с объемной металлопродукцией и правильно интерпретировать отраженные и теневые признаки дефекта. Вторая основа - это поверенное оборудование и аттестованные контрольные образцы. Третья основа - это строгое соблюдение ГОСТ 21120-75 при выборе метода контроля, настройке чувствительности, определении условной протяженности дефектов и отнесении металла к группе качества.
Для заказчика это означает технически обоснованный результат. ЛИКЛАБ выдает не условную рекомендацию, а инженерно понятный вывод о качестве заготовки и о ее пригодности к дальнейшей переработке или применению в ответственных деталях.
ГОСТ 21120-75 является важным нормативным документом для ультразвуковой дефектоскопии прутков и заготовок круглого и прямоугольного сечения. Он устанавливает область применения метода, требования к контрольным образцам, подготовке поверхности, настройке чувствительности, способам ввода ультразвуковых колебаний, правилам поиска и фиксации дефектов, а также принципы оценки условной протяженности и групп качества металла.
Лаборатория ЛИКЛАБ выполняет эту услугу в полном соответствии с логикой стандарта. Работы выполняют аттестованные сотрудники. В контроле используется поверенное оборудование и аттестованные контрольные образцы. Для каждой заготовки или партии заготовок выбирается обоснованная схема контроля, а результат оформляется в технически корректной форме, пригодной для производственных, приемочных и инженерных решений.