Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 "Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения".

1. Подготовлен Автономной некоммерческой организацией "Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем" (АНО "НИЦ КД") на основе собственного аутентичного перевода стандарта, указанного в пункте 4.

2. Внесен Техническим комитетом по стандартизации ТК 132 "Техническая диагностика".

3. Утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 10 ноября 2009 г. N 499-ст.

4. Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 24497-3:2007 "Контроль неразрушающий. Метод магнитной памяти металла. Часть 3. Контроль сварных соединений" (ISO 24497-3-2007 "Non-destructive testing - Metal magnetic memory - Part 3: Inspection of welded joints".

5. Введен впервые.

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет.

Настоящий стандарт устанавливает общие требования к применению метода магнитной памяти металла для контроля качества сварных соединений оборудования и конструкций, работающих под давлением.

Настоящий стандарт распространяется на оборудование и конструкции, подведомственные и неподведомственные Госгортехнадзору РФ в различных отраслях промышленности, включая изготовление и эксплуатацию.

Настоящий стандарт может быть распространен на сварные соединения любых видов трубопроводов, сосудов, оборудования и металлоконструкций по согласованию с потребителем.

Термины и определения, использованные в настоящем стандарте, приведены в ИСО 24497-1, общие требования - в ИСО 24497-2.

2.1. Контроль методом магнитной памяти металла (ММП-контроль) основан на измерении и анализе распределения собственных магнитных полей рассеяния (СМПР) металла сварных соединений, отображающих их структурную технологическую наследственность. При контроле используется естественная намагниченность, сформировавшаяся в процессе сварки в магнитном поле Земли.

2.2. ММП-контроль служит для определения зон концентрации механических напряжений (ЗКН) и выдачи рекомендаций для дополнительного контроля опасных зон в сварных соединениях сосудов, трубопроводов, оборудования и конструкций.

2.3. ММП-контроль является первоочередным по отношению к известным методам неразрушающего дефектоскопического контроля (ультразвуковой, радиационный, магнитопорошковый, капиллярный, цветная дефектоскопия, измерение твердости и толщинометрия).

2.4. ММП-контроль позволяет контролировать сварные соединения любых размеров и форм (стыковые, тавровые, угловые, нахлесточные, торцевые, прерывистые и др.) без ограничения толщины свариваемого металла на всех видах ферромагнитных и аустенитных сталей и сплавов и на чугунах.

2.5. ММП-контроль может проводиться как при работе объекта контроля (ОК), так и при его ремонте.

2.6. При ММП-контроле определяют:

- зоны концентрации остаточных сварочных напряжений и их распределение вдоль сварного соединения;

- зоны вероятного расположения микро- и макродефектов всех видов (поры, шлаковые включения, несплошности, трещины, разрывы).

Классификацию дефектов по магнитным параметрам проводят по специальным методикам контроля для конкретного сварного соединения.

2.7. ММП-контроль можно использовать для контроля:

- степени "засоренности" сварных швов дефектами и наличия развивающегося дефекта;

- качества сварных соединений при аттестации, выборе, оптимизации и сертификации технологии сварки.

2.8. Температурный диапазон ММП-контроля составляет от минус 20 °C до плюс 60 °C и регламентируется условиями нормальной работы оператора и приборов контроля.

2.9. По результатам ММП-контроля рекомендуется использовать традиционные методы и средства дефектоскопического контроля в зонах максимальной концентрации напряжений и вероятного расположения микро- и макродефектов по действующим нормам для сварного соединения.

2.10. Необходимость применения ММП-контроля может устанавливаться соответствующими нормами контроля качества сварных соединений на данном предприятии или в данной отрасли.

3.1. Оборудование и конструкции контролируют с использованием метода МПМ как в рабочем состоянии (под нагрузкой), так и при их останове (после снятия рабочей нагрузки).

3.2. Зачистки и какой-либо подготовки поверхности не требуются. Изоляцию рекомендуется снять. В отдельных случаях допускается проведение контроля без снятия немагнитной изоляции. Максимально допустимая для проведения контроля толщина изоляции определяется экспериментально.

3.3. Допустимый диапазон толщин металла в зонах контроля указывают в методиках на данный объект контроля.

3.4. Ограничивающими факторами применения МПМ являются:

- наличие искусственной намагниченности металла;

- наличие на объекте контроля постороннего ферромагнитного изделия;

- наличие вблизи (ближе 1 м) объекта контроля источника внешнего магнитного поля и поля от электросварки.

3.5. Акустические шумы, механические вибрации вблизи объектов контроля и на самих ОК не оказывают влияния на результаты контроля.

4.1. Для контроля оборудования с использованием метода МПМ применяются специализированные магнитометрические приборы, имеющие соответствующие сертификаты. В описании указанных приборов должны быть типовые методики определения ЗКН.

4.2. Принцип действия указанных приборов должен быть основан на фиксации импульсов тока в обмотке феррозонда при помещении его в СМПР приповерхностного пространства объекта контроля. В качестве датчиков для измерения напряженности СМПР могут быть использованы феррозондовые или другие магниточувствительные преобразователи: полемеры или градиентометры.

4.3. Приборы должны иметь экран для графического представления параметров контроля, регистрирующее устройство на базе микропроцессора, блок памяти и сканирующие устройства в виде специализированных датчиков. Должна быть обеспечена возможность передачи информации от прибора компьютеру и распечатки на принтере. В комплекте с прибором должно поставляться программное обеспечение для обработки результатов контроля на компьютере.

4.4. В комплекте с прибором поставляются специализированные датчики. Тип датчика определяется методикой и объектом контроля. На датчике должно быть не менее двух каналов измерений, один из которых измерительный, а другой используют для отстройки от внешнего магнитного поля Земли.

В корпусах датчиков должен быть электронный блок усиления измеряемого поля и датчик для измерения длины контролируемого участка.

4.5. Допустимую погрешность измерений напряженности магнитного поля указывают в методиках в зависимости от объекта контроля.

4.6. Приборы должны иметь следующие метрологические характеристики:

- основная относительная погрешность измеряемого магнитного поля для каждого канала измерений не должна превышать +/- 5%;

- относительная погрешность измеряемой длины не должна превышать +/- 5%;

- диапазон измерений приборов должен быть не менее +/- 1000 А/м;

- минимальный шаг сканирования (расстояние между двумя соседними точками контроля) должен быть 1 мм;

- уровень электронных шумов, обусловленный работой процессора и микросхем, не должен превышать +/- 5 А/м.

4.7. Прибор должен иметь паспорт с инструкцией для пользователя.

5.1. Подготовка к контролю содержит следующие основные этапы:

- анализ технической документации на объект контроля и составление карты (формуляра) ОК;

- выбор типов датчиков и приборов контроля;

- настройку и калибровку приборов и датчиков в соответствии с инструкцией, указанной в паспорте прибора;

- условное разбиение объекта контроля на отдельные участки и узлы, имеющие конструктивные особенности, и обозначение их на формуляре ОК.

5.2. Анализ технической документации на объект контроля включает в себя:

- выявление марок сталей и типоразмера узлов;

- анализ режимов работы ОК и причин отказов (повреждений);

- выявление конструктивных особенностей узлов, мест расположения сварных соединений.

6.1. Контроль сварных соединений с использованием приборов, имеющих цифровую индикацию напряженности магнитного поля

Схема сканирования датчиком прибора при диагностировании сварных соединений представлена на рисунке 1.

a - перемещение датчика вдоль сварного шва; b - перемещение датчика перпендикулярно к сварному шву; МШ - металл шва; ЗТВ - зона термического влияния сварного соединения; ОМ - основной металл; 1, 2, 3 - зоны контроля

Феррозондовый преобразователь располагается перпендикулярно к поверхности контроля и перемещается оператором вручную последовательно вдоль сварного шва по всему периметру (отдельно по металлу шва и зонам термического влияния с обеих сторон шва) и затем перпендикулярно к сварному шву с отклонением от края шва на 30 - 50 мм в сторону основного металла трубы.

Второй оператор регистрирует в журнале данные контроля: напряженность магнитного поля , со знаком плюс или минус. Скачкообразное изменение знака и величины поля указывает на концентрацию остаточных напряжений по линии , равной 0, для конкретного участка сварного соединения. Эти участки отмечают мелом или краской.

6.2. Контроль сварных соединений с использованием приборов, имеющих экран, регистрирующее и сканирующее устройства

На рисунке 2 приведена схема контроля стыкового сварного соединения. Контроль осуществляют с помощью сканирующего устройства, состоящего из четырех феррозондовых преобразователей 1, 2, 3, 4 и счетчика измерения длины, встроенного в корпус тележки и позволяющего одновременно с измерением величин напряженности магнитного поля выполнять измерение длины контролируемого участка. Преобразователи 1 и 3 располагают при контроле по зонам термического влияния с обеих сторон шва, а преобразователь 2 располагают между ними посередине.

1, 2, 3 - феррозондовые преобразователи сканирующего устройства для регистрации поля на поверхности сварного шва; 4 - феррозондовый преобразователь для отстройки от внешнего магнитного поля; 5 - колеса привода измерителя длины; - базовое расстояние между феррозондовыми преобразователями

Перед началом контроля по каждому каналу измерений устанавливают шаг измерения поля . Шаг измерения S или расстояние между двумя соседними точками контроля по каждому каналу измерений не должны превышать толщину стенок, соединяемых сварным швом.

Базовое расстояние между соседними преобразователями 1, 2 и 3 устанавливают в соответствии с размерами сварного шва и заносят в память прибора после измерений.

7.1. По результатам контроля методом МПМ определяют следующие параметры:

- градиент магнитного поля по каждому каналу измерений, вычисляемый по формуле

- градиент магнитного поля между каналами измерений, вычисляемый по формуле

- средние и максимальные значения по каждому каналу измерений на базовом расстоянии между каналами измерений;

- магнитный параметр m, характеризующий степень неоднородности напряженно-деформированного состояния и деформационную способность металла в ЗКН, вычисляемый по формуле

Магнитный параметр m изменяется в диапазоне не менее 1,05 - 3,0, в зависимости от качества сварного соединения.

Примечание. Указанные магнитные параметры определяют с использованием программного обеспечения используемого прибора.

7.2. Наиболее предрасположенными к развитию повреждений являются участки сварного шва, на которых зафиксировано максимальное разнополярное значение поля между каналами измерений (максимальное значение ) или максимальное значение градиента поля по любому из каналов измерений. Эти участки соответствуют ЗКН и дефектам сварного соединения. Для выявления конкретных дефектов в ЗКН проводят дополнительный контроль традиционными методами (УЗД, рентген и т.д.).

7.3. По результатам контроля методом МПМ устанавливают участки для дополнительного контроля другими методами дефектоскопии.

7.4. В ЗКН со значением магнитного параметра не менее 2,0 делают шлифовку (или выборку металла) и повторный контроль методом МПМ.

7.5. Результаты выполненных измерений оформляют в виде заключения с приложением протокола. Форма протокола приведена в Приложении A.

7.6. Пример обработки результатов контроля для прибора с цифровой индикацией магнитного поля приведен в Приложении B.

7.7. Пример обработки результатов контроля для прибора, имеющего регистрирующее и сканирующее устройства, приведен в Приложении C. Расчеты показателей , , и m выполняют с использованием программного обеспечения, которое входит в комплектацию прибора.

На рисунке B.1a показан пример распределения магнитного поля по периметру стыкового соединения и в зоне концентрации остаточных напряжений (линия КН).

Для определения интенсивности напряжений вблизи линии КН (линии ) на равном расстоянии от нее по обе стороны (рисунок B.1b) измеряют величину и определяют градиент величины по длине . Этот градиент, определенный по формуле , характеризует магнитный коэффициент интенсивности остаточных напряжений .

a - эпюра по периметру стыка с концентрацией остаточных напряжений КН (в зонах 1 - 4, по линии , равной 0); b - эпюра вдоль нижней образующей трубы в зонах 1 и 2 максимальной концентрации напряжений

По результатам определения значений для разных участков с зонами концентрации напряжений устанавливают максимальные его значения.

Например, для участка сварного соединения (рисунок B.1b) значения для зон 1 и 2 составляют:

Отсюда следует, что максимальное значение находится в зоне 2.

На рисунке C.1 представлены результаты контроля кольцевого сварного шва N 1 толстостенного барабана (, сталь аналогична марке 16 ГНМ) котла блока 110 МВт ТЭС.

На рисунке C.1 показано распределение поля по периметру шва (рисунок C.1a) и в развертке (рисунок C.1b), а также отмечены зоны максимальных КН, в которых поле имеет знакопеременный и скачкообразный характер с максимальным значением dH/dx. Расчет , , ..., , проводили только для области сварного шва с зонами КН.