УДК 620.179.16
К ВОПРОСУ О ПОКАЗАТЕЛЯХ КАЧЕСТВА ПРИ МЕТРОЛОГИЧЕСКОМ ОБЕСПЕЧЕНИИ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ДЕФЕКТОСКОПОВ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ
А.А. Щербаков
Поэтапно рассматриваются вопросы метрологического обеспечения у. з. дефектоскопов общего назначения (УЗДОН) второй и третьей группы при переходе у. з. дефектоскопии к дефектометрии. Проведен анализ соответствия информации о показателях качества УЗДОН информации о качестве контроля. Приведены примеры применения функциональной зависимости амплитуды принятого эхосигнала А от модели дефекта для метрологического обеспечения современных УЗДОН с целью исключения систематической погрешности и повышения точности при измерениях параметров дефектов.
Начиная с восьмидесятых годов прошлого века [19, 25, 28] все чаще метрологи поднимают вопрос о превращении дефектоскопии в дефекто-метрию. Под у. з. дефектометрией [15] понимается измерение (определение) параметров дефектов, а под дефектоскопией — их обнаружение. Но измерение — это сравнение. Как правило, это происходит с помощью технического средства, хранящего единицу величины и позволяющего сопоставить с ней величину измеряемую.
Необходимость вступления нашего государства в ВТО привела к пересмотру правовых основ правил контроля. Появление "Закона о единстве измерений" ознаменовало переход от государственного к законодательному (в лице Госстандарта России) принципу управления и привело к созданию "Системы повышения точности и достоверности результатов неразрушающих испытаний и контроля методами стандартизации, метрологии и сертификации" [27] в системе качества [23] "как совокупности организационной структуры, методик, процессов и ресурсов, необходимых для осуществления общего руководства качеством".
Разработчиками "Системы" считается, что оператор, как правило, располагает достаточной априорной информацией о параметрах измеряемого объекта, что позволило говорить об измерительном контроле [27]. Это утверждение явилось некоторой неожиданностью, если не сказать сильнейшим аллергеном для подавляющего большинства специалистов, работающих в у. з. неразрушающем контроле, поскольку дефектоско-пист теоретически очень редко знает заранее об образе того, что он обнаружит, поэтому добровольно согласиться с требованием системы стать специалистом по контролю измерительному, то есть дефектометристом, представлялось и преждевременным и непривычным.
Для того чтобы стать классическим дефектометристом, необходимо определиться с объектом измерения на предмет использования единой меры технического состояния объекта контроля, после чего можно определиться с мерой сравнения и техническим средством, посредством которого можно выполнять сравнение друг с другом мер однородных величин. Вышеназванные средства измерения нельзя устанавливать (настраивать) произвольно [36]. Следовательно, без однозначной и юридически узаконенной меры и без юридически узаконенного средства сравнения невозможно обеспечить единство измерений вообще и у. з. дефектометрии в частности.
В связи с вышесказанным встает принципиальный вопрос о технической возможности описать контролируемый объект некоторой эталонной интерпретирующей моделью и о возможности изготовить эталонный дефект в качестве меры, с которой может быть сопоставлен дефект изме-
ряемый. Сегодня узаконенной меры и средства сравнения в у. з. контроле нет, что позволяет ставить вопрос о способности системы повысить точность у. з. неразрушающего контроля, а следовательно, повысить его качество.
Ответ на поставленный вопрос однозначен. Система способна повысить качество контроля [27]. Это повышение определяющим образом может проводиться за счет изменения требований к качеству УЗДОН, которым изделие контролируется.
Качество УЗДОН влияет на качество контроля изделия, а параметры контроля изделия должны определять требования к качеству УЗДОН.
Перечень параметров, определяющих объем контроля изделия, обычно содержит минимум параметров, которые однозначно отражают интересующие свойства изделия. Признаками качества изделия является отсутствие в нем дефектов, выходящих за рамки допустимых.
Нас интересует несплошность изделия. Совершенно естественно, что оптимизация параметров контроля идет от описания выявляемой несплошности.
Несплошность приближенно описывается моделью дефекта. Точное определение модели дефекта можно найти в ГОСТ 23829—85 [15]. "Контроль неразрушающий акустический. Термины и определения." В этом документе глава, относящаяся к метрологическому обеспечению средств неразрушающего контроля (с учетом ссылок на другие ГОСТы) занимает менее 2 % объема. Кажущимся парадоксом является отсутствие средств измерения для проведения дефектометрии.
Это отсутствие объясняется классическим примером, которым являются [24] стресс-коррозионные трещины трубопроводов Ду 300. Эти трещины имеют неопределенную по размерам, шероховатости, ориентации и геометрии неповторяющуюся сложную и разветвленную форму. Из-за неповторимости и неопределенности взаимодействия такого дефекта с зондирующим импульсом создать определенную модель, которая бы позволяла анализировать акустические сигналы, принципиально невозможно. Дефект неисчерпаем.
После подобного примера можно согласиться с весьма обоснованным выводом [35], что амплитудная дефектометрия исчерпала свои возможности. Однако это и дает основание полагать, что, обобщив [4] известные методы, нет необходимости сертифицировать различные УЗДОН по различным параметрам (что имеет место сегодня). Тем более, что прогнозирование каждого параметра УЗДОН требует больших затрат, причем выход некоторых параметров за поле допуска не приводит к снижению качества [19, 39] контроля изделия, а различные УЗДОН позволяют решать одинаковые [29] задачи.
УЗДОН предназначен [10] для обнаружения дефектов (дефектоскопии), для измерения (дефектометрии) координат залегания дефектов и измерения эквивалентной площади дефектов по их отражающей способности. Под качеством у. з. контроля (и дефектоскопа) следует понимать совокупность характеристик объекта контроля (и дефектоскопа), которые придают ему способность удовлетворять установленные или предполагаемые потребности (решать поставленные задачи).
Первой задачей, решаемой с помощью у. з. дефектоскопа, является получение информации о фактическом состоянии объекта контроля. Первой задачей специалиста по у. з. контролю является получение информации о фактическом состоянии УЗДОН. Первой задачей метролога является разработка комплекса методов и средств, позволяющих получать информацию о сохранении эксплуатационных параметров УЗДОН [21, 39] в заданных пределах.
Авторами [21, 39] показана не только избыточность параметров УЗДОН, поверяемых на практике, но и то, что при выходе некоторых из контролируемых параметров из поля допуска контроль проводиться может.
Общее состояние дефектоскопа (например его вес или температура) может быть не связано с объектом контроля. Следовательно, выбор параметров, характеризующих способность УЗДОН выполнять свои функции, может быть не связан с техническим состоянием объекта контроля. Но! Задачи получения информации о фактическом состоянии объекта контроля и получения информации о фактическом состоянии дефектоскопа целесообразно решать одновременно [19]. Это кратчайший путь к оптимизации контролируемых параметров УЗДОН при эксплуатации.
Вернемся к тому, что оптимизация параметров контроля идет от описания несплошности, а несплошность приближенно описывается моделью дефекта.
Цель дефектометрии — определение параметров дефектов. Качество изделий характеризуется степенью достижения цели, то есть точностью или погрешностью изделий. Важнейшая задача НК [2] — распознавание дефектов. Измерять [4] размер дефекта можно только после определения типа дефекта. А определив тип дефекта, мы можем выбрать необходимую модель.
Но, определив тип дефекта и модели, мы возвращаемся и к риску заказчика и к риску потребителя, которые можно связать с определенной потерей информации. Эта потеря не в последнюю очередь связана с однозначностью модели дефекта. Наличие однозначности связано с оптимизацией ошибок первого и второго рода, поскольку позволяет оптимизировать ошибки с помощью вероятностного аппарата. В работе показано [38], как можно уменьшить погрешность путем многократных измерений. Однако если не исключена систематическая погрешность, или отклонение результата меньше систематической погрешности, увеличение количества измерений будет создавать иллюзию повышения точности. Не случайно [25] рекомендуется достаточность одного измерения, если систематическая погрешность данного измерения больше случайной.
Если задачи оптимизации параметров УЗДОН, контролируемых при амплитудной дефектометрии (которая исчерпала [35] возможности совершенствования) свести к оптимизации моделей дефектов (это возможно в силу одинаковости большинства решаемых с помощью УЗДОН [29] задач), то представляется целесообразной группировка УЗДОН по типам моделей дефектов.
Группировкой приборов по техническим (и экономическим) показателям качества издавна занимается квалиметрия, то есть область науки, предметом которой являются количественные методы оценки качества продукции [7, 28, 32]. Сегодня, как справедливо замечено [1], "меняя программу современного УЗДОН, можно получить другой виртуальный УЗДОН".
Чтобы не путаться с "два в одном" и продолжая традицию ГОСТ 23049—84 [10], разделим дефектоскопы на вторую и третью группы (первую группу — дефектоскопию и четвертую группу "дефектовидение" мы не рассматриваем). Ко второй группе отнесем дефектоскопы, которые работают с моделью дефекта в виде плоскодонного отражателя (в том числе и с "зарубками"), а к третьей группе — которые самостоятельно работают и с другими моделями дефектов, например ступенчатыми пропилами. Символом второй группы будем считать современный УЗДОН типа УДЦ201П (3201.00.000РЭ) [18], а символом третьей группы — современный УЗДОН типа "СКАНЕР" (СКАН2.00.00.000РЭ) [33].
Из вышесказанного следует, что необходимо (где это возможно) переходить к сравнению дефекта с моделью дефекта данного типа. В [27] это теоретически предпол
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.