Источник - статья Н. А. Быстровой, Д. И. Галкина, И. С. Хретинина опубликованная в журнале «В мире НК» № 2(48). 2010.
Другие статьи на тему аттестации специалистов и лабораторий неразрушающего контроля можно посмотреть в разделе Статьи.

Под сертификацией (аттестацией) специалистов НК подразумевается процедура подтверждения достаточности теоретической и практической подготовки, опыта, компетентности специалиста, т. е. его профессиональных знаний, навыков, мастерства, и предоставления права на выполнение работ по одному или нескольким видам (методам) НК [1]. Для осуществления сертификации применяются схемы сертификации – своеобразные фильтры, которые должны исключать возможность допуска к контролю потенциально опасных технических объектов специалистов, не обладающих достаточной квалификацией.

В настоящее время на территории РФ действуют несколько схем сертификации специалистов:

• на объектах, подведомственных Рос-технадзору, в соответствии с требованиями [1];
• объектах, подведомственных ОАО «Концерн Росэнергоатом», в соответствии с требованиями [2];
• на железнодорожном транспорте в соответствии с требованиями [3];
• на объектах ПАО «Транснефть» в соответствии с требованиями [4];
• в области авиации и космонавтики по российским и европейским нормам ([5, 6]);
• в области объектов Российского морского регистра судоходства (EN 473:2000, [5]);
• в соответствии с требованиями системы добровольной сертификации персонала НК [5];
• в соответствии с требованиями европейского стандарта [7].

Необходимость сертификации по той или иной схеме определяется видами объектов, на которых проводятся работы по НК. Необходимость проведения дополнительной аттестации в соответствии с требованиями [4] обусловлена наличием отраслевых требований к квалификации специалистов НК, допускаемых к выполнению работ на объектах ПАО «Транснефть» в части проведения, оценки и оформления результатов контроля. Процедуру дополнительной аттестации должны пройти специалисты НК для получения допуска к работе на объектах ПАО «Транснефть».

Последние две схемы сертификации являются полностью добровольными, и необходимость сертификации (аттестации) по этим системам диктуется заказчиком, т. е. относится к области договорных взаимоотношений. Так, например, трубы, изделия проката и другая продукция, изготавливаемая в РФ и поставляемая на территорию EC, должна быть проконтролирована в соответствии с требованиями европейских стандартов качества специалистами, сертифицированными согласно EN 473:2008

Параллельное развитие схем сертификации привело к отсутствию:

• единой терминологии по сертификации персонала;
• единых требований, предъявляемых к кандидату, для допуска к сертификации;
• единых требований к процедуре и порядку оценки квалификационного экзамена.

Табл. 1. Сравнение требований различных систем сертификации (аттестации)*

*на примере прямой (при отсутствии I уровня квалификации) сертификации на II квалификационный уровень по УЗК

Ошибка специалиста НК (дефекто-скописта, контролера), связанная с недостатком его квалификации, в равной степени недопустима на объектах, подведомственных Ростехнадзору, на железнодорожном транспорте, на объектах ОАО «Концерн Росэнергоатом». Очевидно, что пропуск дефекта на любом из этих объектов может привести к катастрофическим последствиям. Тогда непонятно: почему требования к квалификации специалистов НК, проводящих контроль этих объектов, различаются?

Для разрешения данного противоречия, на наш взгляд, необходимо привести существующие схемы сертификации к единой основе использования нормативных документов. В качестве базиса можно рассматривать СДАНК-02-2020. Данная схема сертификации также является наиболее апробированной, т. к. процедуру сертификации по СДАНК-02-2020 прошли по состоянию на начало 2010 г. более сорока тысяч специалистов НК.

Таким образом, опираясь на основные положения СДАНК-02-2020 и дорабатывая их в части вопросов, относящихся к отраслевой специфике, можно прийти к единообразию схем сертификации. Это позволит сделать всю систему сертификации в области НК более понятной, доступной и ориентированной, прежде всего, на потребителя услуг данного вида.

Кроме того, для обеспечения единообразия подходов при оценке результатов квалификационного экзамена должны быть разработаны и приняты во всех системах сертификации: – банк экзаменационных вопросов пофизическим основам методов НК; – требования к экзаменационным образцам (геометрическая форма, размеры, тип и максимальное количество дефектов) по различным методам НК в зависимости от отраслевой специфики; – методики оценки практического экзамена по различным методам НК; – порядок инспекционного контроля деятельности сертифицированного (аттестованного) специалиста.

Литература

1. СДАНК-02-2020. Правила аттестации персонала в области неразрушающего контроля. Утверждены постановлением Госгортехнадзо-ра России от 23 января 2002 г. ¹ 3. Зарегистрировано в Минюсте РФ 17 апреля 2002 г. Рег. ¹ 3378.

2. Порядок аттестации контролеров, выполняющих контроль металла на предприятиях ОАО «Концерн Росэнергоатом». Утв. 01.03.2010 г. Зам. Ген. директора ОАО «Концерн Росэнергоатом» – директором по производству и эксплуатации АЭС.

3. ПР 32.113 – 98. Правила сертификации персонала по неразрушающему контролю технических объектов железнодорожного транспорта. – М.: МПС России, 1998.

4. ОР-03.120.00-КТН-071-09. Требования к аттестации специалистов неразрушающе-го контроля, выполняющих работы на объектах ПАО «Транснефть».

5. СДСПНК РОНКТД (Система добровольной сертификации персонала неразрушающего контроля Российского общества по неразрушающе-му контролю и технической диагностике).

6. EN 4179. Авиация и космонавтика. Квалификация и допуск персонала неразрушающего контроля.

7. EN 473:2008. Квалификация и сертификация персонала неразрушающего контроля. Общие принципы.

Источник - статья С. А. Попоудина опубликованная в журнале «В мире НК» № 3(37). 2007.
Другие статьи на тему толщинометрии изделий можно посмотреть в разделе Статьи.

Ультразвуковая толщинометрия (УЗТ) находит широкое применение во многих отраслях народного хозяйства.

УЗТ позволяет оценивать толщину изделий в процессе производства и эксплуатации, а также выявлять расслоения в материале изделий.

В настоящее время, в связи с возросшими требованиями к точности проводимых измерений, на смену аналоговым ультразвуковым толщиномерам приходит аппаратура на основе микропроцессоров [1] с представлением информации на дисплее в виде А-развертки и В-развертки, с дополнительной информацией о фазе отраженного сигнала.

За последние десять лет в Беларуси, благодаря большой информационно-методической работе Белорусской ассоциации НК и технической диагностики (БАНК и ТД) и при ее содействии интенсивно идет замена морально и физически устаревших средств НК, в том числе и ультразвуковых толщиномеров.

Качество выполнения УЗТ зависит прежде всего от наличия и технического уровня технических нормативных правовых актов (ТНПА).

В странах СНГ в области УЗТ на сегодняшний день действуют ТНПА, которые разрабатывались более тридцати лет назад и не потеряли своей актуальности, а также разрабатываются новые документы и вводятся в качестве государственных международные и европейские стандарты. В общем случае, применительно к УЗТ, так же как и ко всем методам НК, стандарты можно разделить на следующие группы.

1. Термины и определения:

– ГОСТ 23829-85. Контроль неразруша-ющий акустический. Термины и определения.

– *СТБ ЕН 1330-4-2004. Контроль нераз-рушающий. Часть 4. Термины, применяемые при ультразвуковом контроле.

-----------------

* СТБ – Государственный стандарт Республики Беларусь.

2. Технические требования к СНК и методам контроля (включая требования к точности измерений):

– ГОСТ 18353-79. Контроль неразрушаю-щий. Классификация видов и методов.

– ГОСТ 20415-82. Контроль неразруша-ющий. Методы акустические. Общие положения.

– ГОСТ 28702-90. Контроль неразруша-ющий. Толщиномеры ультразвуковые. Общие технические требования.

– СТБ ЕН 583-2-2005. Контроль нераз-рушающий. Ультразвуковой метод. Часть 2. Настройка чувствительности и длительности развертки.

– СТБ ИСО/МЭК 17025-2001. Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий.

– ГОСТ 8.010-99. Государственная система обеспечения единства измерений. Методики выполнения измерений. Основные положения.

– СТБ ИСО 5725. Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений, части 1–6.

3. Метрологическое обеспечение СНК:

– ПМГ 06-2001. Порядок признания результатов испытаний и утверждения типа, поверки, метрологической аттестации средств измерений.

– ГОСТ 8.495-83. Толщиномеры ультразвуковые контактные. Методы и средства поверки.

Кроме перечисленных ТНПА в странах СНГ действуют нормативные документы (РД, ОСТ, ВСН, СНиП) по УЗТ различных объектов, например [2] и [3].

Опуская детальный анализ недостатков и взаимной несогласованности перечисленных ТНПА, остановимся на стандарте ЕN 14127 «Неразрушающий контроль. Ультразвуковые измерения толщины» [7], который был введен в действие в августе 2004 г. С февраля 2005 г. в странах Евросоюза он действует как национальный.

Рис. 1. Методы проведения измерений толщины ультразвуковым методом.

Согласно стандарту ЕN 14127:2004 оценка точности измерений выражается в виде неопределенности результатаизмерения. Оценка неопределенности измерений проводится в соответствии с ISO 14253-2 [8] «Спецификации на Геометрические Параметры Изделий (GPS) – Инспекция путем измерения рабочих заготовок и измерительного оборудования. Часть 2. Руководство по оценке неопределенности при измерениях GPS, при калибровке измерительного инструмента, а также верификации продукции», положения которого позволяют определить, когда результат измерения можно считать соответствующим показанию прибора. Стандарт ISO 14253-2 представляет интерес при рассмотрении процедуры по планированию и использованию неопределенности и, конечно же, требует отдельного рассмотрения.

Стандарт ЕN 14127:2004 устанавливает:

– основные требования к ультразвуковому методу измерения толщины;

– методы проведения измерения толщины (рис. 1);

– типы применяемой аппаратуры для проведения измерений;

– требования к квалификации персонала;

– факторы, влияющие на точность измерений (табл. 1);

– выбор аппаратуры, порядок настройки аппаратуры с цифровой индикацией и имеющей экран с А-разверткой;

- порядок и особенности технологии проведения измерений;

- оценку точности;

- составление отчета.

В стандарте ЕN 14127:2004 приводятся информативные приложения в виде таблиц и схем:

- возможные виды коррозии сосудов и трубопроводов;

– особенности настройки аппаратуры;

– учет параметров, влияющих на точность измерений;

– схемы проведения контроля с учетом особенностей при проведении измерений в процессе производства или эксплуатации с рекомендациями по выбору аппаратуры и др.

Исходя из содержания рассматриваемого стандарта, можно сказать о том, что он достаточно полно раскрывает особенности УЗТ и может служить в качестве основы для совершенствования и разработки ТНПА.

В соответствии с ЕN 14127:2004 специалист, выполняющий УЗТ, должен знать физические основы ультразвука, а также иметь теоретические и практические навыки измерения толщины ультразвуковым методом. Кроме этого, оператор должен иметь информацию о конструкции объекта контроля и его материале, особенностях эксплуатации, возможном состоянии его обратной поверхности. В качестве подтверждения своей квалификации специалист должен иметь сертификат в соответствии со стандартом EN 473 или его эквивалентом.

Точность проведения измерений с помощью ультразвука – это тот важный момент, который выделяет УЗТ из области дефектоскопии и должен быть учтен при подготовке специалистов, проводящих ультразвуковые измерения толщины. Специалист должен знать, с какой точностью он должен выполнять измерения и как ее добиться при проведении измерений. Практика показывает, что персонал, имеющий сертификат по ультразвуковой дефектоскопии, в курс обучения которого не входила углубленная подготовка по обеспечению точности проведения измерений ультразвуковым методом, не сможет качественно выполнить задачу, связанную с оценкой остаточной толщины изделия в процессе эксплуатации. Очевидно, что сертификация специалистов для этого направления весьма актуальна [9].

Выводы:

1.   Ввести в качестве межгосударственного стандарта европейский стандарт ЕN 14127:2004. Эту работу мог бы взять на себя межгосударственный комитет по НК МТК 515 «Неразрушающий контроль».

2.  Ввести сертификацию персонала по ультразвуковой толщинометрии, для чего разработать программы подготовки специалистов для целей сертификации, схемы сертификации, экзаменационные вопросы и т. д.

Литература

1. Гиллер Г. А., Могильнер Л. Ю. Современные ультразвуковые толщиномеры. Новые возможности. – «В мире НК». 1999. № 5. С. 6–9.

2. ПНАЭ Г 7-031-91. Унифицированные методики контроля основных материалов (полуфабрикатов), сварных соединений и наплавки оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок. Ультразвуковой контроль. Часть ІІІ. Измерение толщины монометаллов, биметаллов и антикоррозионных покрытий. – М.: ЦНИИ атоминформ, 1992.

3. РД РОСЭК 006-97. Машины грузоподъемные. Толщинометрия ультразвуковая. Основные положения. – М.: Машиностроение, 1998.

4. Руководство по выражению неопределенности измерения. Перевод с англ. Под науч. ред. проф. Слаева В. А. – СПб.: ГП ВНИИМ им. Д. И. Менделеева, 1999.

5. СТБ ИСО 5725-1-2002. Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 1. Общие принципы и определения. – Минск: БелГИСС, 2002.

6. Руководство ЕВРАХИМ/СИТАК. Количественное описание неопределенности в аналитических измерениях. 2-е издание, 2000, перевод с англ. Р. Л. Кадиса, Г. Р. Нежиховского, В. Б. Силенка под общей редакцией Л. А. Конопелько. – СПб.: ВНИИМ им. Д. И. Менделеева, 2002.

7. ЕN 14127:2004 (Е). Non-Destructive Testing – Ultrasonic Thickness Measurement.

8. ISO/TS 14253-2:1999(E) Geometrical Product Specifications (GPS) – Inspection by Measurement of Workpieces and Measuring Equipment – Part 2: Guide to Estimation of Uncertainty in GPS Measurement, in Calibration of Measuring Equipment and in Product Verification.

9. Попоудина С. А. Развитие системы сертификации персонала в области НК в Республике Беларусь. – В мире НК. 2005. № 4(30). С. 54–55.

Табл. 1. Таблица параметров, влияющих на точность измерений

Источник - статья А. К. Гурвича опубликованная в журнале «В мире НК» № 2(40). 2008.
Другие статьи на тему толщинометрии изделий можно посмотреть в разделе Статьи.

Материал подготовили А. К. Гурвич, В. А. Сясько, Б. В. Артемьев, А. Я. Грудский, Ю. К. Федосенко, В. Г. Шевалдыкин с учетом действующих ГОСТ, ряд из которых требует пересмотра.

Авторы полагают, что первая редакция данной таблицы будет развита и дополнена читателями журнала. Файл с таблицей может быть выслан редакцией журнала для корректировки по запросу читателей в июле-августе этого года.

---------------

*ПЭП - пьезоэлектрический преобразователь; ЭМАП - электромагнитно-акустический преобразователь; АР - антенная решетка

Источник - статья Е. Ф. Кретова опубликованная в журнале «В мире НК» № 2(40). 2008.
Другие статьи на тему толщинометрии изделий можно посмотреть в разделе Статьи.

Как правило, ультразвуковой метод измерения толщины применяют в таких местах металлоконструкций, которые недоступны или труднодоступны для измерения механическим измерительным инструментом. Особенно широко этот метод используют для определения толщины стенок труб, котлов, сосудов, то есть объектов замкнутого типа или с односторонним доступом. Обычно измерения производят на эквидистантных (равноудаленных друг от друга) поверхностях или участках поверхности, хотя принципиально возможны измерения и в других случаях.

По физическим принципам, используемым для измерения толщины, акустические толщиномеры делят на эхо-импульсные и резонансные. Принцип ультразвуковой толщинометрии импульсными приборами основан на измерении времени прохождения ультразвукового импульса в изделии или в слое и умножении измеренного времени на коэффициент, учитывающий скорость звука в материале изделия. В резонансных приборах для измерения толщины используется локальный резонансный метод или локальный метод свободных колебаний, а также интерференционные явления, возникающие при распространении акустических волн в изделии.

Резонансный метод позволяет измерять толщину от минимального значения

h_min= 0,5с/f_max

где с - скорость звука в материале изделия; f_max - максимальная частота прибора [1].

При повышении частоты до 30 МГц можно измерять толщины стальных изделий, начиная с 0,1 мм. Измерение таких толщин эхо-методом выполнить не удается. Использование иммерсионного варианта метода обеспечивает непрерывный контроль труб диаметром 3-^4 мм и более, что также трудно обеспечить другими методами; погрешность составляет при этом 1-^2%. Резонансный метод применяют для контроля изделий с гладкими поверхностями. Изменение толщины в зоне измерения не должно превышать 8 %, при этом измеряется средняя толщина, а не наименьшее ее значение. Этими возможностями определена область преимущественного использования резонансных толщиномеров для измерения толщины при автоматическом контроле тонкостенных труб малого диаметра в иммерсионном варианте. В остальной области повсеместно применяют ультразвуковые эхо-импульсные толщиномеры - простые в управлении и компактные приборы, позволяющие с хорошей точностью измерять толщину > 0,5 мм.

Долгое время измерение толщины ультразвуковым эхо-методом воспринималось со стороны такой же простой операцией, как измерение линейкой. Действительно: поставили искатель в указанную точку на изделии и считали результат. При использовании толщиномеров в лучшем случае руководствовались инструкцией по эксплуатации прибора. Первый отраслевой стандарт в этой области [2] (далее - ОСТ), распространяющийся на изделия судовой техники, появился в 1985 г., то есть существенно позже стандартов (инструкций) по ультразвуковому контролю сплошности материалов и сварных соединений. В1992 г. введен в действие отраслевой методический документ по толщинометрии в атомной энергетике [3] (далее - ПНАЭ), а в 1998 г. - методика измерения толщины элементов грузоподъемных машин [4] (далее - РД РОСЭК). Рассмотрим основные положения технологии ультразвуковой толщинометрии на основе этих трех документов.

Общие положения

В стандартах отмечается, что толщинометрия способом однократных измерений применяется в местах, недоступных для измерения механическим измерительным инструментом. Ее выполняют при изготовлении изделий, их эксплуатации, техническом диагностировании и экспертном обследовании. Измерения выполняют дискретно в запланированных точках на ОК. Необходимость проведения измерений толщины ультразвуковым методом, объем измерений, конкретные точки для измерений и критерии оценки результатов должны быть оговорены в производственно-конструкторской документации.

Современные толщиномеры позволяют производить сплошное (непрерывное) измерение толщины с сигнализацией (или регистрацией) выхода измеряемой толщины за указанные пределы. Однако технология такого контроля в рассматриваемых документах не предусмотрена.

ОСТ и ПНАЭ не ограничивают диапазон измеряемых толщин. РД ограничивает измеряемые толщины диапазоном 2,5 - 60,0 мм. Это ограничение связано с толщинами реально существующих элементов грузоподъемных машин.

Рис. 1. Стандартный образец предприятия для настройки дефектоскопа при измерении толщины антикоррозионной наплавки

ОСТ и РД РОСЭК регламентируют измерение толщины монометаллических элементов, область применения ПНАЭ распространяется дополнительно на биметаллические изделия, а также на антикоррозионные покрытия из сталей аустенитного класса на изделиях из сталей перлитного класса.

К работе по измерению толщины допускаются дефектоскописты, аттестованные по правилам, действующим в соответствующей отрасли, и изучившие отраслевой стандарт по толщино-метрии. Руководство работами по измерению толщины, периодическая проверка качества его исполнения и оформление заключений по его результатам возлагается на инженерно-технических работников в соответствии с правилами, действующими в отрасли.

Средства контроля

РД РОСЭК регламентирует для целей толщинометрии применение ультразвуковых толщиномеров с цифровой или стрелочной индикацией результатов. Как известно, в функциональной схеме толщиномера реализуются дополнительные относительно дефектоскопа блоки, позволяющие повысить точность измерений (например, автоматическая регулировка усиления для стабилизации амплитуды первого донного сигнала) или дополнительные требования к блокам (короткий и крутой зондирующий импульс, широкополосность) [5]. Поэтому применение толщиномеров при контроле толщин примерно до 100 мм более оправдано, чем дефектоскопов. Однако при толщинах элементов более 100 мм, которые встречаются в судовых конструкциях и характерны для оборудования атомных электростанций (АЭС), чувствительности толщиномеров не всегда достаточно, а измерение толщины антикоррозионных покрытий вообще возможно только дефектоскопом. Поэтому ультразвуковые дефектоскопы включены в состав средств измерения толщины в методиках ОСТ и ПНАЭ.

При использовании толщиномеров следует применять пьезоэлектрические преобразователи (ПЭП), которые входят в комплект толщиномера. Чаще всего это прямые раздельно-совмещенные (PC) ПЭП, иногда применяют прямые совмещенные ПЭП сзадержкой. Взависимости от измеряемой толщины используют ПЭП с частотой из диапазона 2,0 - 10,0 МГц. При измерении толщины монометаллов и биметаллов дефектоскопами используют прямые совмещенные ПЭП с жестким протектором. Толщину антикоррозионного покрытия измеряют прямыми совмещенными (со стороны основного металла) или PC ПЭП (со стороны покрытия). Используют частоты 2,0 - 5,0 МГц.

Для настройки прибора применяют стандартные образцы предприятия (СОП), изготовленные из материала ОК. Основные требования к СОП: воспроизведение скорости звука, формы и состояния поверхности соответствующим параметрам ОК. Так, например, если ставится задача измерения толщины объекта с лакокрасочным покрытием, образец должен иметь покрытие, выполненное по такой же технологии. В тех случаях, когда ОК имеет малый радиус кривизны (менее 50 мм), сложную криволинейную форму поверхности (гибытруб), необходимо применять СОП в виде фрагментов соответствующих изделий. Обычно рекомендуют иметь СОП со ступенями минимально и максимально допустимой толщины. Пример СОП для измерения толщины антикоррозионной наплавки приведен на рис. 1.

Средства контроля должны быть паспортизованы и проходить поверку в установленном порядке.

Подготовка к контролю

Перед проведением измерений необходимо произвести настройку прибора. Конкретные способы настройки для каждого прибора определены инструкцией по эксплуатации, однако они всегда содержат две операции: настройка нуля (т.е. момента входа ультразвукового импульса в ОК) и настройка на скорость звука в ОК. Настройка нуля в современных толщиномерах может быть выполнена без применения внешних образцов. Настройку на скорость звука в ОК осуществляют по СОП. Точность настройки проверяют по нижней и верхней границам диапазона измерений.

Для измерения толщины монометалла или биметалла подготавливают площадку размером 30x30 мм² с центром в точке измерения. В случае измерения толщины наплавки готовят площадку размером 50x50 мм². Больший размер площадки связан с тем, что не в каждой точке ОК можно получить отчетливый эхо-сигнал от зоны сплавления основного металла с наплавкой. Иногда для этого требуется произвести небольшие перемещения ПЭП около намеченной точки измерения. Подготовленная площадка должна быть свободна от загрязнений, отслаивающейся окалины или краски. Шероховатость поверхности со стороны ввода ультразвуковых колебаний должна быть R < 6,3 мкм по ГОСТ 2789-73.

Чем более точно необходимо произвести измерение, тем более жесткие требования предъявляются к состоянию обеих поверхностей ОК. Нетсмысла требовать погрешность измерения 8 < 0,1 мм на объекте с корродированной поверхностью.

При измерении толщины на участках удаления поверхностных дефектов для установки ПЭП должна быть подготовлена площадка диаметром 15 мм, параллельная поверхности изделия. Преобразовательдолжен плотно прилегать к поверхности изделия. В некоторых случаях измерение может быть выполнено со стороны, противоположной выборке. Если выборка имеет крутой профиль, не позволяющий обеспечить плоскую площадку для установки ПЭП, измеряют толщину в точках вокруг выборки. Глубину выборки измеряют микрометрическим или индикаторным глубиномером. Толщину в месте выборки находят как разность между минимальной толщиной в окрестности выборки и глубиной выборки.

В соответствии с ПНАЭ температура окружающего воздуха и ОК должна находиться в пределах 5 - 40 "С. ОСТ и РД РОСЭК позволяют выполнять измерения в диапазоне температур, разрешенном инструкцией по эксплуатации применяемого толщиномера. По данным американской спецификации SE-797 каждое увеличение температуры на 55 °С влечет за собой уменьшение скорости звука в стали на 1% [6].

Проведение измерений

Перед началом измерений необходимо ознакомиться с документацией на измеряемый объект и, если возможно, составить представление об ожидаемом состоянии донной поверхности.

На каждый размеченный участок наносят контактную жидкость, устанавливают ПЭП и тщательно притирают к поверхности ОК, добиваясь минимального устойчивого показания. При измерении толщины трубопроводов экран PC ПЭП должен быть ориентирован перпендикулярно образующей трубы. Причиной отсутствия показаний могут быть плохой акустический контакт (например, из-за плохого качества контактной поверхности), язвенная коррозия донной поверхности, отсутствие эквидистантности поверхностей, наличие элемента, приваренного к донной поверхности, наличие внутреннего дефекта материала в месте измерения и др.

При измерении толщины ультразвуковыми дефектоскопами следует проводить и настройку, и измерение в режиме «по фронту». Для уменьшения погрешности настройку и измерение необходимо выполнять при одинаковой высоте эхо-сигнала.

При измерении толщины в местах язвенной и пятнистой поверхности коррозии внутренней поверхности прибор фиксирует отдельные язвины сферической формы размером более 2,5 ч- 3,0 мм. Для определения участка наименьшей толщины приходится выполнять измерения с малым шагом (до Змм и меньше). О наличии пятнистой или язвенной коррозии говорят скачущие показания прибора на небольшом участке измерений.

Считывание результата измерения проводят после получения устойчивого и достоверного показания. Для цифрового прибора оно характеризуется либо одним значением, либо двумя, изменяющимися в пределах дискретности прибора. В последнем случае записывают значение, ближайшее к границе допуска на размер. Если возникает сомнение в правильности показаний толщиномера, участок измерения целесообразно проверить дефектоскопом.

Возможность измерения толщины антикоррозионной наплавки основана на том, что акустические сопротивления основного металла и антикоррозионной наплавки несколько отличаются (z₁ = 4,6 х 10⁷ кг-м~²/с; z₂ = 4,2 х 10⁷ кгм~²/с), следовательно, на границе сплавления образуется отраженная ультразвуковая волна, которая регистрируется ультразвуковым дефектоскопом. При измерении со стороны основного металла толщина наплавки рассчитывается как разность показаний полной толщины объекта и толщины основного металла (рис. 2).

Рис. 2. Схема измерения толщины антикоррозионной наплавки со стороны основного металла

Измерение со стороны наплавки усложняется тем, что материал наплавки представляет собой литую аустенитную крупнозернистую структуру. Поскольку коэффициент отражения от границы раздела наплавка-основной металл довольно мал (расчетный коэффициентбез учета диффузного рассеяния R_p = 0,035), требуется установить высокую чувствительность для получения сигнала от границы сплавления. При этом может оказаться, что структурный шум из объема наплавки не позволит выявить сигнал от зоны сплавления. Для оптимизации измерения в этом случае выбирают такой PC ПЭП, у которого фокусное расстояние больше толщины наплавки (рис. 3).

Рис. 3. Схема к выбору PC ПЭП для измерения толщины наплавки со стороны наплавки: А-амплитуда сигнала от отражателя в виде плоскости; r - расстояние от поверхности ввода до отражателя

При этом оказывается, что чувствительность ПЭП в области зоны сплавления всегда выше, чем в материале наплавки, следовательно, можно ожидать, что уровень структурных шумов позволит выделить сигнал от зоны сплавления.

Ошибки измерений

При измерениях могут возникать ошибки трех видов.

Грубыми называют такие ошибки (промахи), при которых получают результат, существенно отличающийся от ожидаемого в данных условиях. Для надежного выявления промаха нужно либо повторить измерение спустя некоторое время, когда контролер уже «забыл» полученный им результат, либо произвести независимое повторное измерение, начиная с настройки прибора, другим контролером. Иногда промах можно легко выявить при беглом просмотре результатов измерений, если какой-то результат явно выпадает из общего ряда.

Систематические - это такие ошибки, величина которых одинакова или закономерно изменяется во всех измерениях, проводимых одним и тем же методом с помощью одних и техже приборов. При ультразвуковой толщинометрии такая ошибка возникает при неправильной настройке задержки нуля или скорости ультразвука.

Указанные два вида ошибок можно минимизировать путем тщательной настройки прибора и внимательном и аккуратном проведении измерений и записи результатов. Наиболее сложно уменьшать величину случайных ошибок, которые изменяются случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины. Случайные ошибки возникают из-за:

-   колебаний технических параметров в допустимых пределах;

-   смещения ПЭП при повторных его установках в точку измерения;

-   колебания толщины прослойки контактной жидкости из-за неравномерного прижима ПЭП к изделию;

-   срабатывания прибора по разным периодам колебаний в радиоимпульсе;

-   других факторов.

Величину случайной ошибки можно уменьшить путем проведения многократных (3-5) измерений в одной точке. Погрешность измерений определяется преимущественно случайными ошибками. Экспериментальное определение погрешности измерений основано на статистической обработке многократных измерений в нескольких точках и сравнении результатов измерений с действительной толщиной [2]. В общем случае погрешность измерений в машиностроении принимают равной +(-) 0,2 мм при измеряемой толщине Н до 20 мм и 0,01Н при толщине более 20 мм. Для дальнейшего уменьшения погрешности измерений следует:

-   проводить измерение при отношении максимального к минимальному значению толщин не более 2;

-   использовать для настройки две ступени СОП из материала ОК: одну - с максимальной, вторую - с минимальной допустимой толщиной;

-   производить настройку прибора по точке ОК, в которой известно точное значение толщины.

При этих условиях можно добиться погрешности измерений, равной дискретности показаний прибора.

Погрешность измерения толщины антикоррозионной наплавки связана не с техническими параметрами прибора или технологическими особенностями процесса измерения, а с колебаниями положения зоны сплавления в пределах падающего на нее пучка ультразвуковых колебаний, другими словами - с технологией выполнения самой наплавки. Установленная погрешность измерений толщины антикоррозионной наплавки, выполненной ленточными электродами, составляет +(-) 1,0 мм [3].

Форма записи результата измерений

Результат измерений должен быть представлен в виде:

x, d от d_н до d_в; Р, где х, мм - номинальное значение результата измерения; d_н, d_в - нижний и верхний пределы погрешности измерения; Р - вероятность, с которой погрешность находится в этих границах.

Пример: 22,3 мм +(-) 0,2 мм; Р = 0,972.

Значение доверительной вероятности допускается не указывать, если Р = 0,95.

При оформлении результатов нескольких измерений, выполненных в одинаковых условиях и имеющих одинаковые показатели точности (d и Р), их указывают один раз для всех результатов измерений.

Литература

1. Ермолов И. Н., Ланге Ю. В. Ультразвуковой контроль. - В кн.: Неразрушающий контроль/ Справочник// Под общ. ред. В. В. Клюева. Т. 3.

-  М.: Машиностроение, 2004. - 864 с.

2. ОСТ 5Р.5550-85. Отраслевой стандарт. Контроль неразрушающий. Полуфабрикаты и изделия металлические. Ультразвуковой метод измерения толщины. - М.: Изд-во стандартов, 1985.

3. ПНАЭ Г-7-031-91. Унифицированные методики контроля основных материалов (полуфабрикатов), сварных соединений и наплавки оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок. Ультразвуковой контроль. Часть III. Измерение толщины монометаллов, биметаллов и антикоррозионных покрытий. - М.: ЦНИИатом-информ, 1992. Не действует - Не подлежит применению.

4. РД РОСЭК-006-97. М. Машины грузоподъемные. Конструкции металлические. Толщино-метрия ультразвуковая. Основные положения.

-  М.: Машиностроение, 1998.

5. Алешин Н. П. и др. Методы акустического контроля металлов. - М.: Машиностроение, 1989. - 456 с.

6.ASME Code, секция V, раздел V, статья 23, спецификация SE-797. Типовая методика измерения толщины ручным ультразвуковым эхо-импульсным методом.

Источник - статья В. Н. Ловчева опубликованная в журнале «В мире НК» № 2(48). 2010.
Другие статьи на тему аттестации специалистов и лабораторий неразрушающего контроля можно посмотреть в разделе Статьи.

Вопросам подготовки и аттестации специалистов по неразрушающим и разрушающим (лабораторным) методам контроля оборудования и трубопроводов в атомной энергетике уделяется большое внимание. В первую очередь это связано с пониманием опасности потенциальных последствий, связанных с аварийными ситуациями в атомной энергетике.

В 1970-х гг. Национальный аттестационный комитет (НАК) инициировал разработку первых общесоюзных документов по обучению и аттестации специалистов по НК объектов, подконтрольных Госгортехнадзору России.

В атомной отрасли еще до образования НАК с 1960-х гг. уже действовала система подготовки и аттестации специалистов на базе ведущих отраслевых институтов (ЦНИИ «Прометей», НПО «НИКИМТ», НПО «ЦНИИТМАШ»), работающих по проблематике атомной отрасли.

В этих организациях с учетом отечественного и международного опыта были разработаны типовые и специальные программы по теоретической и практической подготовке и аттестации работников, занятых контролем качества сварных соединений и основного металла. Одновременно был разработан порядок аттестации, предусматривающий допуск их к работе с правом выдачи заключений о качестве продукции (СПВЗ) и без права выдачи заключений (БПВЗ). Наиболее квалифицированные специалисты СПВЗ проходили аттестацию в качестве членов аттестационной комиссии.

Комплект этих документов утверждался на уровне Министерств и Главных управлений, приказами по которым полномочия Головных отраслевых ма-териаловедческих организаций, впоследствии Головных материаловедче-ских организаций (ГМО), были даны указанным выше ЦНИИ «Прометей», НПО «НИКИМТ» и «ЦНИИТМАШ». Документы по аттестации персонала согласовывались соответствующими надзорными органами.

Такая система подготовки и аттестации персонала имела как положительные, так и отрицательные стороны.

Положительной стороной можно считать наличие в ГМО высококвалифицированных специалистов, знающих специфику атомной энергетики, а также научно-производственной инфраструктуры, на базе которой проходила подготовка и аттестация персонала, что в условиях жесткой централизованной системы управления позволяло обеспечивать компетентное и ответственное выполнение данных работ.

Очевидный недостаток такой системы – консервативность и узковедомственные возможности, недостаточно учитывающие передовой отечественный и международный опыт.

Отечественные «Правила аттестации персонала в области неразрушающего контроля» (СДАНК-02-2020) [1], которые были разработаны на базе Европейских правил аттестации персонала ЕN 473, соответствуют Концепции управления Системой НК [2].

Система НК – совокупность участников, которые в рамках регламентирующих норм, правил, методик, условий, критериев и процедур осуществляют деятельность в области одного из видов экспертизы промышленной безопасности, связанной с применением НК

В Системе НК аттестация персонала является одним из ее элементов наряду с аттестацией лабораторий, методических документов и средств НК. Следует отметить, что в Системе НК разработан взаимосвязанный комплекс документов, регламентирующих основные вопросы, входящие в ее компетенцию. В настоящее время основным документом по аттестации персонала по НК в атомной энергетике являются ПНАЭ Г-7-010-89 [3]. Этот документ содержит раздел «Аттестация контролеров», согласно которому «аттестация контролеров (специалистов, дефектоскопистов, лаборантов ОТК, непосредственно выполняющих контроль) осуществляется путем проверки их теоретических знаний и практических навыков по контролю конкретными методами».

Основными методическими документами по НК, которые применяются при реализации требований [3] в части аттестации контролеров, являются:

– ПНАЭ Г-7-016-89 (визуальный и измерительный контроль); – ПНАЭ Г-7-017-89 (радиографический контроль);

– ПНАЭ Г-7-019-89 (контроль герметичности);

– ПНАЭ Г-7-014-89, часть I; ПНАЭ Г-7-030-89, часть II; ПНАЭ Г-7-031-89, часть III; ПНАЭ Г-7-032-89, часть IV (ультразвуковой контроль);

– ПНАЭ Г-7-018-89 (капиллярный контроль);

– ПНАЭ Г-7-015-89 (магнитопорошко-вый контроль).

В связи с необходимостью отражения в атомной энергетике современных тенденций по аттестации персонала и постепенного перехода в общероссийскую Систему НК с учетом специфики атомной отрасли ОАО НПО «ЦНИИТМАШ» разработал «Порядок аттестации контролеров, выполняющих контроль металла на действующих АЭС» [4]. Этот документ развивает основные положения [3]. В частности, аттестация персонала должна проводиться постоянно действующими аттестационными комиссиями (ПДАК) на предприятиях ОАО «Концерн Росэнергоатом» и/или в Аттестационных органах специализированных организаций, к которым относятся ГМО и другие организации (структурные подразделения), имеющие опыт работы в атомной энергетике не менее 5 лет и получившие от Ростехнадзора разрешение или подтверждение полномочий на право проведения аттестации персонала с перечислением методов контроля. Аттестационный орган должен быть признан эксплуатирующей организацией – ОАО «Концерн Росэнергоатом». Члены ПДАК должны проходить периодическую аттестацию в Аттестационном органе по разработанным этим органом программам.

Программы по теоретическим вопросам должны быть общими для всех ПДАК и Аттестационных органов, а экзаменационные вопросы ПДАК на предприятиях ОАО «Концерн Росэнергоатом» и в каждом Аттестационном органе могут быть разными.

Экзаменаторы Аттестационного органа, кроме требований, предъявляемых к контролерам высшего уровня квалификации, должны:

– иметь, как минимум, пятилетний стаж работы в области атомной энергетики;

– являться разработчиками (соавторами) методических, нормативных или технических документов, утвержденных и внедренных на предприятиях атомной энергетики;

– пройти проверку на знание Правил и норм в области использования атомной энергии и руководящих документов Ростехнадзора РФ с оформлением соответствующих удостоверений;

– руководствоваться порядком и требованиями к аттестации персонала [4].

Основной функцией Аттестационного органа и ПДАК предприятий ОАО «Концерн Росэнергоатом» является объективное определение уровня квалификации персонала, занятого в области контроля оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок. Обязательным требованием к Аттестационному органу является отсутствие административной, финансовой, юридической и нормативной зависимости от юридических и физических лиц, заинтересованных в результатах аттестации.

Виды аттестации

Аттестация подразделяется на первичную, дополнительную, периодическую и внеочередную [3, 4].

Первичную аттестацию проходят кандидаты, не имевшие ранее удостоверения на право непосредственного выполнения соответствующего контроля и прошедшие теоретическую подготовку по специальной программе.

Дополнительную аттестацию проходят контролеры, прошедшие первичную аттестацию, перед допуском к выполнению работ, не указанных в их удостоверениях, при введении в действие новых методических документов по контролю, а также после перерыва в выполнении соответствующих работ по контролю свыше шести месяцев.

Периодическую аттестацию проходят все контролеры в целях продления срока действия их удостоверений. Периодическая аттестация по проверке теоретических знаний проводится не реже одного раза в три года, а проверка практических навыков – не реже одного раза в год.

Внеочередную аттестацию проходят контролеры перед допуском к выполнению контроля после временного отстранения от работы за нарушение технологии контроля.

Кандидаты на квалификационный уровень должны проходить первичную аттестацию в Аттестационных органах. Дополнительная, периодическая и внеочередная аттестации проводятся в ПДАК и/или в Аттестационных органах.

Уровни квалификации

Порядок аттестации контролеров оборудования и трубопроводов АЭС устанавливает три уровня квалификации при контроле:

– БПВЗ – проведение контроля без права выдачи заключения по результатам контроля;

– СПВЗ – проведение контроля с правом выдачи заключения по результатам контроля;

– СПА – проведение контроля с правом выдачи заключения по результатам контроля и правом аттестации контролеров в качестве члена ПДАК.

При проведении контроля с использованием автоматизированных систем контроля устанавливаются те же три уровня профессиональной квалификации – БПВЗ, СПВЗ, СПА. В этом случае кандидаты проходят дополнительную аттестацию с учетом специфики работы автоматизированных средств контроля и особенностей требований соответствующих методических документов.

Требования к общей и специальной подготовке персонала

Кандидат, претендующий на присвоение квалификационного уровня, должен иметь общее образование, теоретическую и практическую подготовку в соответствии с требованиями табл. 1.

Для допуска к экзаменам на соответствующий квалификационный уровень кандидат должен пройти предаттестаци-онную подготовку по определенному методу контроля в соответствии с программой Аттестационного органа. К аттестации допускаются кандидаты, не имеющие противопоказаний по состоянию здоровья и представившие соответствующее медицинское заключение (справку).

Аттестация в Аттестационном органе

Требования к Аттестационной комиссии

Состав Аттестационной комиссии в Аттестационном органе утверждается Приказом по предприятию.

Для приема экзаменов на уровни квалификации БПВЗ и СПВЗ в комиссии Аттестационного органа должно быть не менее двух контролеров с уровнем СПА. Для приема экзаменов у членов ПДАК предприятий ОАО «Концерн Росэнергоатом» на уровень СПА в Аттестационном органе должно быть не менее трех контролеров с уровнем СПА.

Требования к аттестации персонала

К первичной аттестации допускаются кандидаты, прошедшие теоретическую предаттестационную подготовку по программе, включающей вопросы физики данного метода контроля, технологию и специфику контроля объектов, подведомственных Федеральной службе по экологическому, технологическому и атомному надзору.

Первичная аттестация состоит из двух экзаменов – теоретического и практического. При первичной аттестации кандидата после теоретического экзамена проводится проверка практических навыков по данному методу контроля на экзаменационных образцах.

Табл. 1. Общие требования к подготовке кандидатов на первичную аттестацию

Табл. 2. Требования к минимальному количеству вопросов на экзаменах

Дополнительные требования к аттестации персонала, выполняющего автоматизированный контроль, и контроль с применением компьютерных средств обработки

Отличия этих требований от требований в случае контроля с применением ручных средств проявляются в части технологии контроля (специальные сканирующие устройства) и применения компьютерных средств обработки и сбора информации. К квалификации персонала, проводящего контроль с применением автоматизированных систем, предъявляются следующие требования:

Для получения права контроля по методикам автоматизированного контроля необходимо пройти аттестацию на предприятиях ОАО «Концерн Росэнергоатом» или у разработчика (поставщика) оборудования по работе с применением конкретных автоматизированных систем контроля с записью в квалификационном удостоверении.

Основные требования к проведению квалификационных экзаменов

Каждый кандидат при первичной аттестации сдает два экзамена по заявленному методу:

– теоретический экзамен, состоящий из двух частей: по физическим основам данного метода контроля (часть 1) и технологии и нормативно-технической документации НК (часть 2);

– практический экзамен, подтверждающий производственные навыки кандидата для контролера соответствующего уровня квалификации.

Требования к сборнику экзаменационных вопросов по теоретическому экзамену

Сборник экзаменационных вопросов должен быть разработан Аттестационным органом и утвержден его Руководством. Сборник должен содержать количество вопросов, указанное в табл. 2, и может быть представлен как в виде сброшюрованной книги, так и в компьютерной программе.

Требования к аппаратуре, стандартным, контрольным образцам и нормативной документации при проведении практического экзамена

Аппаратура для практического экзамена должна иметь паспорт, быть в рабочем состоянии и поверена, если это указано в паспорте на прибор.

Стандартные и контрольные образцы должны иметь паспорт.

Нормативная документация должна быть предоставлена в последнем издании (с изменениями).

Требования к комплекту экзаменационных образцов для практического экзамена

В комплект образцов для практического экзамена по НК должны входить образцы, соответствующие типам реальных объектов контроля (основной металл с заданным химическим составом или сварное соединение с соответствующей разделкой и технологией сварки), причем в них должны быть несплошности различного типа, возникающие как при производстве, так и в процессе эксплуатации. Комплект образцов для практического экзамена по НК должен содержать отдельные образцы без дефектов. Каждый экзаменационный образец должен иметь паспорт, содержащий сведения об образце и имеющихся в нем несплошностях, де-фектограмму, радиографический снимок и технологическую карту контроля и заключение в соответствии с категорией сварного соединения или основного металла, наплавки. Заключение на экзаменационный образец должно составляться по результатам контроля контролером с уровнем квалификации СПА.

Проведение теоретического экзамена

Теоретический экзамен сдается в письменной форме.

Для каждого уровня квалификации и метода НК должны быть разработаны Аттестационным органом сборники по теоретическим экзаменам, где каждый вопрос имеет многовариантные ответы.

Экзаменационные вопросы выбираются из сборника случайным образом.

Допускается сдача письменного теоретического экзамена на компьютере. После проведения экзамена проводится собеседование с аттестуемым.

В сборник вопросов по радиографическому методу должны входить вопросы по защите от излучения.

Теоретический экзамен при аттестации контролера уровня квалификации СПА включает вопросы на знание:

– технологии металлов и материаловедения, механизмов образования дефектов и их типов;

– методов контроля, на которые кандидат аттестуется в качестве члена аттестационной комиссии предприятия ОАО «Концерн Росэнергоатом».

Проведение практического экзамена

При проведении практического экзамена комиссия выдает кандидату протокол практического экзамена, который включает:

– для БПВЗ – технологическую карту контроля и бланк для фиксирования обнаруженных несплошностей;

– для СПВЗ и СПА – бланк, в котором кандидат должен разработать технологическую карту контроля.

Кандидат на СПВЗ и СПА проводит контроль не менее двух экзаменационных образцов: основного металла и сварного соединения с выдачей заключения по результатам контроля. Кандидат имеет право использовать на практическом экзамене необходимую нормативную документацию (ГОСТ, ОСТ, ПНАЭ Г, РД и т. п.). При аттестации по радиографическому методу кроме контроля образцов кандидат проводит расшифровку рентгеновских снимков: не менее пяти рентгенограмм и не менее трех на артефакты пленки.

Кандидат, претендующий на уровень квалификации СПА, должен сдать практический экзамен в объеме требований уровня квалификации СПВЗ. Кандидат может представить разработанный им документ (технологическую инструкцию, техническое решение, методический документ, экзаменационные билеты по какому-либо методу контроля, курс лекций по теоретическим вопросам или для дополнительной аттестации и т. п.).

Оценка результатов экзаменов и их оформление

Кандидат на уровни квалификации БПВЗ, СПВЗ и СПА считается выдержавшим экзамен, если он набрал в сумме по всему экзамену не менее 80 %, но не менее 70 % по каждой части экзамена.

Оценка ответов по теоретическому экзамену N_теор, %, либо подсчитывается экзаменаторами, либо распечатывается в протоколах ответов при компьютерном варианте экзамена.

Итоговая оценка практического экзамена определяется путем сравнения полученных кандидатом результатов с паспортом на экзаменационный образец и подсчитывается в соответствии с методикой оценки практического экзамена, разработанной Аттестационным органом для данного метода контроля. В качестве примера представлена методика оценки практического экзамена по капиллярному контролю (табл. 3).

Табл. 3. Методика оценки практического экзамена по капиллярному контролю

Итоговая оценка N экзаменов кандидата на уровни квалификации БПВЗ, СПВЗ и СПА рассчитывается по формуле:

N = 0,25N _1теор + 0,25N _2теор  + 0,5N  _пр ; 

где N _1теор - оценка по теоретическому экзамену (часть 1);

N _2теор - оценка по теоретическому экзамену (часть 2);

N - оценка по практическому экзамену.

Оформление квалификационного удостоверения в Аттестационном органе

Контролерам, прошедшим проверку теоретических знаний и практических навыков, должны выдаваться удостоверения за подписью председателя комиссии с печатью организации (предприятия), проводящей аттестацию.

Результаты проверки теоретических знаний и практических навыков контролеров указываются в Итоговом протоколе, при этом одновременно оформляется Протокол аттестационной комиссии с указанием решения о допуске к выполнению соответствующих работ.

Аттестация контролеров в ПДАК на предприятиях ОАО «Концерн Росэнергоатом»

В ПДАК предприятий ОАО «Концерн Росэнергоатом» может проходить периодическая, дополнительная и внеочередная аттестации контролеров (БПВЗ, СПВЗ).

ПДАК предприятия назначается приказом директора и включает штатных контролеров предприятия; она состоит из председателя, его заместителя и членов аттестационной комиссии. Члены ПДАК должны проходить периодическую аттестацию один раз в три года в Аттестационном органе.

Все виды аттестаций состоят из двух экзаменов – теоретического и практического. Для приема экзаменов в комиссии должно быть не менее двух контролеров по каждому методу контроля, аттестованных в качестве членов аттестационной комиссии, имеющих квалификационный уровень СПА. Программы должны быть разработаны Аттестационным органом или согласованы с ним, если они разработаны предприятием ОАО «Концерн Росэнергоатом».

После принятия положительного решения ПДАК по результатам экзаменов в квалификационное удостоверение аттестованного контролера, выданное Аттестационным органом, вносится результат аттестации, который подписывается председателем ПДАК и заверяется печатью предприятия ОАО «Концерн Росэнергоатом».

Ежегодная проверка практических навыков фиксируется в удостоверении с указанием номера протокола, даты и подписи председателя ПДАК. К удостоверению при любом виде аттестации прилагается Протокол аттестационной комиссии.

Для продления срока действия удостоверения контролеры проходят периодическую аттестацию по проверке теоретических знаний не реже одного раза в три года, а практических навыков – не реже одного раза в год.

Следует отметить, что в представленном документе [4] не полностью отражен ряд практически важных вопросов. В частности, отсутствуют требования к организационной структуре ПДАК и взаимодействию с надзорными органами, к оснащенности учебно-методическими материалами, обеспеченности паспортизированными экзаменационными образцами и т. д. Не приведены критерии оценки результатов практического экзамена на АЭС, особенно при использовании в качестве объекта контроля находящегося в эксплуатации участка оборудования или трубопровода.

Отсутствует механизм обеспечения объективности и достоверности результатов аттестации, в том числе из-за того, что на данном этапе нельзя признать деятельность ПДАК независимой от администрации АЭС.

Учитывая сказанное, можно рассматривать предложенный порядок аттестации контролеров на действующих АЭС как временный документ по разработке отраслевых правил аттестации персонала контроля в атомной энергетике.

В перспективе эти отраслевые правила аттестации должны базироваться на документе федерального уровня Ростехнадзора РФ СДАНК-02-2020 и отражать специфику отрасли в виде Приложения.

Литература

1.  СДАНК-02-2020. Правила аттестации персонала в области неразрушающего контроля (утв. постановлением Госгортехнадзора России от 23.01.2002, ¹ 3; зарегистрировано в Минюсте РФ 17.04.2002, регистрационный ¹ 3378). – В кн.: Сб. документов. Сер. 28. Вып. 3. – М: ГУП «НТЦ «Промышленная безопасность», 2002.

2.   Концепция управления Системой нераз-рушающего контроля и основные направления ее развития (утв. Госгортехнадзором России 28.08.1999 – В кн.: Сб. документов. Сер. 28. Вып. 1. – М: ГУП «НТЦ «Промышленная безопасность», 2000, с. 5–16.

3. ПНАЭ Г-7-010-89. Оборудование и трубопроводы атомных энергетических установок. Сварные соединения и наплавки. Правила контроля / Нормативный документ (действует с изменением ¹ 1 от 01.09.2000, постановление Госатомнадзора России от 27.12.1999 ¹ 7). – М.: НТЦ ЯРБ, 2000.

4. ПР 1.3.3.99.0010-2010. Порядок аттестации контролеров, выполняющих контроль металла на действующих АЭС. – М: ОАО «НПО ЦНИИТМАШ», 2010.

Источник - статья ВВ. Клюева и Ф.Р. Соснина по материалам XV Международной (Рим, 2000) и 8-й Европейской (Барселона, 2002) конференций по НК опубликованная в журнале « В мире НК » № 4(18) декабрь 2002г.

Поиск новых средств и методов повышения объективности и надежности радиационного контроля был и остается одним из приоритетных направлений развития этого метода НК. Достигнутые в течение 30 последних лет беспрецедентные успехи в электронике и вычислительной технике оказали глубокое воздействие на системы радиационного контроля промышленной продукции и, как следствие, привели к новым возможностям представления количественных характеристик материалов и изделий и к возрастанию роли этих систем для повышения качества промышленной продукции, к появлению полностью автоматизированных систем контроля.

Цифровую технику, используемую во многих системах радиационного контроля, удобно разделить на две основные группы: улучшения изображений и их анализа. И та, и другая являются важными элементами автоматической оценки качества объекта контроля (ОК). Операция по улучшению изображения состоит в том, что входное изображение в результате ее применения преобразуется в улучшенное изображение. При использовании операции анализа изображения входное изображение преобразуется в некоторую совокупность чисел. Эти числа могут быть значениями некоторого набора признаков, характеризующих изображение. Такими признаками могут быть площадь дефекта, его размеры и координаты и т. п.

 Методы улучшения изображения связаны с тем, что при выделении информации, заключенной в световом изображении, например, на рентгенограммах, наблюдатель не реагирует на некоторую ее часть (пороговый контраст, различимый глазом, ≈ 0,02 / 0,04) и, следовательно, имеет место некоторая «избыточность» информации на рентгенограмме. Поэтому действительные возможности теневого изображения (в смысле извлечения максимального количества заключенных в нем сведений о просвечиваемом объекте) обычно реализуются не полностью. Поэтому вопросам повышения качества теневого изображения путем его коррекции в настоящее время уделяется достаточно большое внимание. Эффективность корректирующих процедур и их предельные возможности существенно зависят от соотношений между пороговыми характеристиками устройств, формирующих изображение, и характеристиками зрительного аппарата наблюдателя. Анализ докладов показывает, что достаточно высокая эффективность коррекции достигается за счет использования малошумящих средств, формирующих изображение, и низко энергетического рентгеновского излучения.

Поскольку эффективность корректирующих изображение процедур тесно связана с параметрами радиационных преобразователей, ниже в краткой форме рассматриваются и анализируются системы преобразования радиационных изображений и методы, широко используемые в цифровой рентгенотехнике.

Перевод изображения на пленке в цифровую форму

Наиболее важными результатами оцифровки пленочных изображений являются корректировка изображений, количественный анализ и архивирование. Промышленные рентгеновские пленки используются для получения изображений с оптическими плотностями до 4 и иногда до 5. Только некоторые из существующих сканеров способны перекрыть подобный диапазон плотностей. Кроме этого, рентгеновские пленки для НК характеризуются большим отношением сигнал/шум, определяемым стандартами EN 584, ISO 11699, ASTM E 1815-96. Преобразователь в цифровое изображение не только должен быть способен извлекать информацию из снимков с оптическими плотностями 4 или 5, но и не должен увеличивать шум изображения шумом собственного детектора. Он также должен обладать очень высоким пространственным разрешением. Из-за большого диапазона энергии фотонов (50  12000 кэВ), используемых в НК, при разработке требований к переводу изображения в цифровую форму было решено снизить требования по пространственному разрешению до не резкости, создаваемой взаимодействием высокоэнергетического рентгеновского излучения с системой экран-пленка.

Так, преобразователь изображения на пленке в цифровую форму RAD View Film Digitiser может обрабатывать все используемые в настоящее время форматы пленок шириной до 36 см и неограниченной длины с пространственным разрешением от 50 до500 мкм.  Пленка размером 36х43 см может быть обработана всего за 7 с.
Исходя из показателей качества изображения на рентгеновских пленках и из характеристик современных систем оцифровки изображений, были предложены три класса качества систем оцифровки (табл. 1 и 2).

Табл. 1. Минимальный диапазон плотностей системы оцифровки радиографических изображений с минимальной чувствительностью по контрасту плотности

Табл. 2. Предлагаемое минимальное пространственное разрешение систем перевода изображения на пленке в цифровую форму: I – размер элемента изображения, мкм; II – пространственная частота при значении МПФ, равного20 %, пар линий/мм*

Здесь модуляционной пространственной функцией (МПФ) называют отношение коэффициента модуляции цифрового изображения к коэффициенту модуляции пропускания рентгенограммы в зависимости от пространственной частоты (ПЧ). Наряду с термином МПФ в отечественной литературе для этой же функции употребляют термины: частотно-контрастная характеристика(ЧКХ), частотно-контрастная функция (ЧКФ) и др. Чем выше значение МПФ для данной ПЧ, тем лучше передача контраста какой-либо системой мелких деталей изображения. Значение ПЧ, например, 16,7 пар линий/мм для класса DS и энергии фотонов 100 кэВ означает, что при этой ПЧ значение МПФ равно20 % от ее максимального значения, равного100 %.

Пользователь может выбрать класс систем, исходя из задач оцифровки.
DS – улучшенная система, используемая для перевода изображения в цифровую форму без существенного ухудшения отношения сигнал/шум и пространственного разрешения, область применения: цифровое архивирование пленок.
DB – система, допускающая некоторое ухудшение качества шифровки изображения, область применения: цифровой анализ изображения и архивирование.
DA – основная система, допускающая снижение качества цифрового изображения и ухудшение пространственного разрешения при удовлетворении требований в соответствии со стандартами ISO 5579 и EN 444 при контроле класса А (основной метод).

Каталоги эталонных изображений на рентгенограммах, например, ASTM E155 для отливок из легких сплавов и IIW ISO5817 для сварных швов широко используются для обучения персонала по интерпретации рентгенограмм и для создания шкалы опасностей несплошностей в ОК. Новые детекторы, такие как РЭОП, люминесцентные платы, плоские панели детекторов и т. п., используемые в цифровой рентгенотехнике, во многих случаях заменяют рентгеновскую пленку. В работе сообщается о том, что в ASTM (Американское общество по испытаниям и материалам) образован подкомитет для разработки стандарта на цифровые эталонные каталоги.
Авторы предложили использовать эталонные изображения на рентгенограммах совместно с детекторами цифровых радиационных систем и специальным программным обеспечением, требующим ввода в программы передаточных характеристик детекторов. Новые эталонные изображения необходимы для оценки изображений дефектов цифровыми средствами. Эталонные рентгенограммы должны сканироваться устройством с разрешением 10 мкм или меньше, цифровым разрешением 16 бит и рабочим диапазоном оптических плотностей рентгенограмм от 0,5 до4,5.

Радиоскопические цифровые системы

Главными преимуществами таких систем перед другими системами радиационного контроля являются экспрессность, простота оптимизации геометрии контроля, предпочтительность с точки зрения оцифровки изображений, техники безопасности и стоимости контроля. В этих системах в качестве детекторов используются:

• усилители яркости изображений;
• линейные дискретно-детекторные преобразователи;
• плоские панели детекторов с аморфным селеном (а-Se) и с аморфным кремнием (a-Si);
• флюоресцентные экраны.

Системы с усилителями яркости изображений имеют диаметры входных экранов РЭОП от 40 до 400 мм с предельным разрешением примерно10 пар линий/мм, твердотельную телевизионную камеру, компьютер, манипулятор. Цифровая часть таких систем позволяет улучшить отношение сигнал/шум в элементах выходного изображения путем интегрирования телевизионных кадров и запоминать изображение на жестком диске. По сравнению с обычной радиографией время контроля снижается в 5–7 раз.
Линейные дискретно-детекторные системы имеют разрешение ~ 50 мкм. Формируемое такими системами изображение сварных швов, например, в трубах, улучшено по сравнению с радиографическим изображением как за счет отсечки рассеянного излучения (98 %), так и за счет улучшения геометрии просвечивания (одинаковая локальная радиационная толщина труб).
Плоский матричный детектор с покрытием из аморфного селена в сочетании с тонкопленочными транзисторами преобразует радиационное изображение непосредственно в цифровые сигналы без применения сцинтилляторов и люминофоров. Цифровое14-битовоеизображениеразмером 35 ÷ 43 см может наблюдаться в реальном времени на видео мониторе, передаваться по компьютерной сети, запоминаться и выводиться в виде твердой копии. При этом качество изображения приближается к качеству рентгенограммы на среднезернистой пленке.

Плоские матрицы из аморфного кремния используют сцинтиллятор, состоящий из иодида цезия или оксисульфида гадолиния, который преобразует падающее на него рентгеновское излучение в видимый свет. Световые фотоны преобразуются матрицей из аморфного кремния в электрический сигнал. Прогресс в технологии изготовления таких преобразователей и современное программное обеспечение позволили настолько улучшить отношение сигнал/шум в выходном изображении за счет суммирования по кадрам, что качество выходного изображения приблизилось к изображению, полученному с помощью a-Se матриц. Эти матрицы менее чувствительны к условиям окружающей среды, что позволяет использовать их в полевых условиях. При одиночном снимке быстродействие a-Si матрицы примерно в 4 раза выше, чем a-Sе матрицы.

На рис. 1 представлены функции передачи модуляции (ФПМ) для различных систем получения изображений, а на рис. 2 – эквивалентные чувствительности по пенетрометру EPS (equivalent penetrometer sensitivity) согласно стандарту ASTM E 746:EPS = 100 (Т h/2)1/2/х, %, где Т – толщина пластинчатого пенетрометра; h – диаметр видимого отверстия пенетрометра; x – радиационная толщина ОК. Из рис. 1 видно, что контраст элементов изображения, полученного с использованием a-Se матриц, сравним с контрастом элементов изображения на рентгенограммах примерно до 4 пар линий/мм (около125 мкм), тогда как компьютерная рентгенография с использованием пластин со стимулируемым люминофором достигает высокого контраста при значительно более низкой пространственной частоте.

Характер EPS на рис. 2 дает информацию о том, что чувствительность радиационного контроля с a-Sе может быть сравнима с чувствительностью рентгенографии на среднезернистую пленку, аEPS систем с фотостимулированным фосфором приближается к чувствительности контроля с использованием крупнозернистой пленки.

В докладе сообщается об устройстве и характеристиках плоской панели на основе конвертора из Gd₂O₂S:Тb, сочлененного с матрицей a-Si фотодиодов и тонкопленочными транзисторами. Размер окна 28Ч 40 см, размер элемента изображения 127 мкм, цифровые уровни серого14 бит, линейность по уровням серого от 40 до400 кВ, динамический диапазон 3500:1 и более, время формирования кадра с его корректировкой 2,6 с, вес 9 кг.

Доклад посвящен техническим характеристикам плоского матричного преобразователя на основе аморфного кремния (a-Si) фирмы General Electric. Вариант DXR-500 с размером элемента изображения 100 мкм при пространственной частоте 5 пар линий/мм имеет значения функции передачи модуляции свыше 20 %. Преобразователь обладает линейной характеристикой в широком диапазоне экспозиций: от менее чем 1 мР, до более чем 60 мР при напряжении на трубке 80 кВ. Шумовая характеристика преобразователя определяется статистикой падающих на него фотонов, что позволяет выполнять эффективное сглаживание по кадру выходного изображения.

Высокоэнергетическая радиоскопия

В докладе сообщается о разработке и характеристиках преобразователя с площадью входного экрана из Gd₂O₂S:Тb 0,48 м², размером элемента изображения 0,64 мм, который может использоваться в высокоэнергетической цифровой рентгенотехнике. Пространственное разрешение преобразователя, полученное на линейном ускорителенаэнергию8 МэВ, примерноравно0,5 пар линий/мм, а чувствительность радиационного контроля составляет 2 % при просвечивании 30 см бетона, быстродействие– 9 кадров/с. Схема радиационно-телевизионной установки на основе этого преобразователя представлена на рис. 3. Установка предназначена для контроля ракетных двигателей на твердом топливе, контейнеров.

Стандарты

Стандарты на радиоскопию были разработаны, совершено независимо ASTM (Е1000, Е1411, Е1416, Е1734) и Европейским комитетом по стандартизации (CEN, EN 13068), они сильно отличаются друг от друга, особенно в том, что часть 3 EN 13068 основана на системе классов контроля стандарта EN 444, который гарантирует качество изображения в соответствии с «минимальными требованиями» к процедуре контроля.

Стандарты ASTM чаще описывают метод и качество, в них нет минимальных требований. EN 13068-3 требует выполнения оценок качества изображения двумя индикаторами качества изображения (ИКИ): проволочным (EN 462-1) – для оценок контраста и индикатором с двойными проволочками (EN 462-5, рис. 4 и табл. 3) – для измерения пространственного разрешения.

Табл. 4 определяет минимальные значения размеров проволочек в зависимости от класса контроля (SA или SB) и толщины стенки металлических материалов. Оборудование для проведения радиоскопического контроля согласно EN 13068-3 подразделено на три классаSCI1 – SCI3, которые зависят от задач контроля. Более низкие требования по пространственному разрешению в сравнении с пленочной радиографией (EN 444, ISO 3579) компенсируются ужесточенными требованиями к оценкам контраста элементов.

Табл. 3. Номер элемента ИКИ (I), соответствующая не резкость изображения (II), диаметр проволочек и расстояние между ними (III)

Табл. 4. Данные по системе контроля металлических материалов SA и SB

Люминесцентные платы

Компьютерная рентгенография с использованием слоя активированного европием галогенида бария (CR) начала применяться в практике контроля около15 лет назад. Такой фотостимулированный фосфор способен запоминать (накапливать) часть поглощенной в нем энергии рентгеновского излучения, а также под действием света He-Ne лазера испускать люминесцентное излучение, интенсивность которого пропорциональна поглощенной энергии. Фотоны люминесцентного излучения преобразуются в электрический сигнал, кодирующийся для получения цифрового изображения.
Итак, сканирующее устройство RAD View CR Tower фирмы Agfa позволяет получать цифровое изображение с пластин размером 20 ÷ 25 и 35 ÷ 43 см. Пластина в кассете, размещенная во входном устройстве сканера, внутренним механизмом изымается из кассеты и транспортируется в блок сканирования для получения цифрового изображения. Остаточное скрытое изображение на пластине стирается, она перемещается обратно в кассету, готовая к новой экспозиции.

В докладе представлена информация о разработке новой пластины, содержащей игольчатые кристаллы галогенида цезия, активированного излучением. Этот фосфор высвечивается с максимумом излучения на длине волны 440 нм, а стимулируют высвечивание фосфора фотоны инфракрасного излучения с минимумом интенсивности надлиневолны685 нм. Пластины с игольчатой структурой люминофора дают лучшее качество изображения, чем пластины с порошковым слоем, по двум причинам. Первая – кристаллические иглы действуют как световод, вторая – высокая плотность люминофора в пластине увеличивает поглощение рентгеновского излучения. Немецкое общество по НК внесло предложение по стандартизации общих принципов контроля металлических материалов с помощью люминесцентных пластин. Суть предложения состоит в определении минимальных требований к достижению определенного контраста и пространственного разрешения. По аналогии с радиоскопией, для измерений необходимы два индикатора качества изображений – проволочный и индикатор с двойными проволочками. Требования к пространственному разрешению выше, чем в радиоскопии, и подобны требованиям к изображениям, полученным переводом изображений с пленки в цифровую форму (табл. 5–7).

Табл. 6. Эквивалентная толщина экрана для пластин с люминофором

Табл. 7. Классы систем «пластина с люминофором – сканирующее устройство» в зависимости от минимального отношения сигнал/шум

Компьютерная томография

Компьютерная томография в настоящее время достаточно активно используется в НК. ASTM разработало ряд стандартов для этого метода контроля:

• Е 1570-95а. Контроль с помощью компьютерной томографии;
• Е 1814-96. Контроль отливок с помощью компьютерной томографии; Е 1695-95. Измерение характеристик компьютерно-томографической системы;
• Е 1441-97. Получение компьютерно-томографического изображения;
• Е 1672-95. Выбор компьютерно-томографической системы;
• Е 1935-97. Калибровкаи измерение плотности компьютерно-томографического изображения;
• Е 1931-97. Томография с использованием рентгеновского комптоновского рассеянного излучения.

Методы анализа изображений

В докладе представлен обзор современных систем и методов автоматического анализа теневых изображений при просвечивании алюминиевых отливок для классификации их дефектов с целью разбраковки отливок.

Почти во всех известных системах автоматического распознавания дефектов в алюминиевых отливках придерживаются общей начальной стратегии:

• сегментируют возможные дефектные области теневых изображений;
• создают бездефектное эталонное изображение этих областей;
• строят разностное изображение, вычитая полученное эталонное изображение из исходного.

Хотя известные методы имеют очевидные сходства, они имеют существенные отличия в деталях. Один из вопросов состоит в том, какую предварительную обработку изображений следует выполнить, например, если разностное изображение при неизменном эталонном изображении будет иметь нежелательные артефакты, обусловленные допусками на позиционирование краями отливок или конкретными особенностями различных литейных форм.

Ниже перечислены наиболее важные проблемы, стоящие перед системами автоматического обнаружения дефектов в серийно изготавливаемых отливках:

• обнаружение очень малых дефектов, обладающих незначительным контрастом на рентгеновских снимках;
• обнаружение больших дефектов, имеющих низкую плотность почернения на радиограммах, замаскированных изображением элементов отливок.

Первая проблема связана с размером элемента цифрового изображения, вторая – с размером ядра обрабатывающего изображение фильтра и качеством данных, полученных системой при ее управляемом обучении. Разработанный авторами «обучаемый медианный фильтр (TMF)» устраняет все слабые стороны существующих методов автоматического распознавания дефектов литья по радиационным изображениям. Даже плоские дефекты в областях с насыщенной структурой надежно обнаруживаются. TMF выполняется на персональном компьютере общего назначения в среде Microsoft Windows 2000.

Типичные интервалы времени для современной системы контроля серийной продукции:
• перемещение от одной позиции просвечивания к другой – 0,8 с;
• интегрирование системой одного изображения – 0,5 с;
• цифровая обработка одного изображения – 1,3 с;
• контроль всей отливки, включая тринадцать позиций – 20 с.

В сообщении [9] дана информация о составе системы для автоматического рентгеновского контроля дисков автомобильных колес, процессе контроля и обзор экономических преимуществ таких систем. Упрощенные экономические сравнения системы MU 281 с визуальным контролем дисков по таким параметрам, как:

• стоимость системы автоматического распознавания дефектов с программным обеспечением – 130 тыс. евро;
• амортизация – 8 %;
• обслуживание – 300 евро в месяц;
• стоимость работ по визуальному контролю – 20 евро в час;
• 3 смены в день, 7 дней в неделю показывают, что затраты окупаются в течение одного года.

Вдокладе сообщается о разработке новой механической системы позиционирования объектов контроля при цифровом рентгеновском контроле – карданном манипуляторе, который, в сравнении с традиционными С-манипуляторами и роботизированными системами, повышает точность позиционирования на 20 % и уменьшает вибрации при просвечивании, улучшая тем самым качество изображения.

Выводы

• 15th WCNDT и 8th ECNDT продемонстрировали интеграцию современных технических направлений в рентгеновской технике: использование высокостабильных источников излучений, современных радиационных преобразователей и манипуляторов ОК, компьютерных методов управления ими, и наконец, применение новейших методов цифровой обработки изображений и их анализа.
• Идет интенсивный переход систем контроля с использованием радиационных РЭОП на системы с использованием многоэлементных преобразователей, выпускаемых по технологиям микроэлектроники: с аморфным селеном и аморфным кремнием. Усложняется структура пластин с фотостимулированным фосфором: переход от пластин с порошковым слоем фосфора на пластины с игольчатой структурой люминофора.
• Современные автоматические системы анализа радиационных изображений литых изделий достигли высоких показателей по надежности обнаружения дефектов (около95 %) и производительности (более100 изделий в час).
• Эталонные радиографические снимки являются ценным пособием по расшифровке световых изображений цифровых систем. Рекомендуется иметь собственную библиотеку цифровых изображений.
• В США и Европе идет активное пополнение фонда стандартов по НК новыми стандартами по цифровой рентгенотехнике с использованием стандартизированной терминологии.

Источник - статья ВВ. Клюева и Ф.Р. Соснина по материалам XV Международной (Рим, 2000) и 8-й Европейской (Барселона, 2002) конференций по НК опубликованная в журнале « В мире НК » № 4(18) декабрь 2002г.

Другие статьи на тему цифровой радиографии можно посмотреть в разделе Статьи.