+7 (903) 799-86-55

Аттестация методик ультразвукового контроля по показателям достоверности



Экспериментально обоснованы по­казатели достоверности методик ультразвукового контроля и методы их определения. Разрабо­тана и проверена экспериментально процедура аттестации методик УЗК.

Об авторах

Дымкин Григорий Яковлевич

 

Дымкин Григорий Яковлевич 

Доктор техн. наук, профессор, III уровень по акустическому контролю. Директор НК-Центра НИИ мостов.

 

 

 

Коншина Вера Николаевна

 

Коншина Вера Николаевна 

Доцент кафедры «Диагностика и безопасность технических объектов» ПГУПС, III уровень по акустическому контролю. Работает в области аккре­дитации лабораторий НК, сертифика­ции персонала, УЗК сварных соединений металлоконструкций.

 

 

 

По результатам НК принимается решение о наличии (1) или отсутствии (0) дефекта в объекте. Эти решения могут совпадать или не совпадать с действительным состоянием объекта (рис. 1). Поскольку обнаружение или необнаружение дефекта - события случайные, подчиняющиеся статистическим закономерностям, то достоверность НК - способность обнаруживать и оценивать недопустимые дефекты определяется с учетом вероятностей,где первый индекс указывает на действительное отсутствие или наличие дефекта, а второй - на отсутствие или наличие дефекта по данным НК. Таким образом: Р00 - вероятность правильного необ­наружения; Р01 - вероятность неправильного обнаружения (пере­браковки); Р10 - вероятность пропуска (недобраковки); Р11 - вероят­ность правильного обнаружения дефекта.

Вероятности правильных решений и различного рода ошибок являются необходимыми элементами, из которых строятся показатели достоверности. Для оценки достоверности возможны два метода:

-  с использованием оперативной характеристики выявляемости дефектов, то есть зависимости вероятности правильного обна­ружения Р11 от размера (характеристического размера) X де­фекта; при этом Р01 пренебрегают;

- с применением сравнительной операционной характеристики, отражающей соотношение вероятности правильного обнару­жения Р11 и вероятности перебраковки Р01.

  Варианты решений при НК

Рис. 1. Варианты решений при НК

Показатель достоверности методики должен однозначно характеризовать методику (требование однозначности) и учиты­вать влияющие факторы (требование полноты).

Показатели достоверности, которые могли бы использо­ваться для аттестации методик НК, приведены в табл. 1.

Показатепь

Информа­тивность

Название

Обозначение

Вероятность перебраковки

P01

Содержит

информа­цию об

ошибках одного

рода

Вероятность правильного обнаружения

P11

Характеристический размер (эквивалентная площадь, условная протяженность при УЗК) при заданной вероятности правильного обнаружения

Х при P11*

Вероятность правильного обнаружения при Х= Х*

P11 при Х*

Вероятность правильного обнаружения при заданной вероятности перебраковки

P11 при P01*

Содержит

информа­цию

об ошибках

двух родов

Вероятность перебраковки при заданной вероятности правильного обнаружения

P01 при P11*

Площадь под кривой P11(P01)

Площадь под кривой P11(P01)

Отношение правдоподобия

Отношение правдоподобия

Среднее отношение правдоподобия

Среднее отношение правдоподобия

"Достоверность"

D=1-(P10+P01)

 

Для экспериментальной проверки выполнения требований однозначности и критичности к действующим факторам выполнен "тестовый" эксперимент, заключающийся в срав­нении результатов УЗК сварных соединений по некоторым методикам с действительной дефект­ной ситуацией.

Методики УЗК в тестовом эксперименте

Рис. 2. Методики УЗК в тестовом эксперименте

Для устранения неопределенности сведений о сос­тоянии объекта контроля применены образцы с моделями дефектов (рис. 2), точное расположение и ориентация кото­рых, а также возможности обнаружения с учетом их отража­ющих свойств установлены априори и подтверждены при экспертном контроле. При этом количество интервалов с де­фектами - более 330, число интер­валов без дефектов - более 1100. Очевидно, что достоверность конт­роля по типовой методике, преду­сматривающей озвучивание с двух сторон соединения (А+Б на рис. 2), должна быть выше, чем при конт­роле по методике, при которой сег­ментный отражатель озвучивается с цилиндрической поверхности.

Рассчитанные по резуль­татам тестового эксперимента (рис. 3) значения показателей достоверности представлены на рис. 4.

Как видно из рис. 4, показатели Р01 при Р11*; Р11 при Р01*; ∫Р1101)d Р01; Р11 / Р01; {Р1101}  не могут использоваться для аттестации методик УЗК по результатам контроля образцов сварных соединений.

Влияние ошибок оператора при настройке чувствительности, измерении амплитуд сигналов на достоверность ручного контроля показано в работах НИИ мостов, ДГТУ, исследова­ниях по программе PISC III. Таким образом, ошибки, совершаемые в процессе контроля опе­ратором, являются фактором, органически при­сущим методике ручного УЗК и снижающим ее достоверность. Поэтому изменение достовер­ности ручного УЗК моделировалось влиянием оператора. Исследование показателей досто­верности двух групп операторов различной ква­лификации (со стажем работы более 10 лет и без опыта практического контроля) показало, что все выбранные показатели могут быть исполь­зованы при аттестации методик УЗК с учетом надежности оператора.

В соответствии с международным стандартом EN ISO 8402:1995, валидация (аттестация) - это подтверждение пригодности методики для НК сварных соединений конкретных объектов, выполненных по установившейся технологии, на основе исследований и посредством представления доказательств.

При постановке задачи аттестации методик НК должна быть указана необходимость обнару­жения конкретных дефектов в объекте контроля, а в ряде случаев - измерения размеров и/или классификацию выявленных дефектов.

Процесс обнаружения дефектов на фоне помех с учетом случайных воздействий и влияния оператора подчи­няется статистическим закономерностям. Таким образом, аттестация методик НК сводится к оценке статистических характеристик обнаружения недопустимых дефектов в изде­лиях определенного вида при контроле по данной методике операторами некоторого уровня квалификации. Недопустимые дефекты указываются в соответствующем разделе методики НК или в нормативной (технологической) документации на изделие. При этом в задачу аттестации методики НК не вхо­дит оценка достигаемого с ее помощью технического или экономического эффекта.

Результаты тестового эксперимента

Рис. 3. Результаты тестового эксперимента

Показатели достоверности тестового эксперимента

Рис. 4. Показатели достоверности тестового эксперимента: показатель 1 - методика I; показатель 2- методика 2

Процедура аттестации состоит из двух ос­новных этапов: НК образцов изделий по оцени­ваемой методике; обработка данных НК и расчет показателей достоверности. "Идеальная" проце­дура могла бы включать:

а)    НК большого числа реальных объектов в ре­альных условиях по оцениваемой методике;

б)    вскрытие всех участков, отмеченных как де­фектные и бездефектные при экспертном конт­роле и контроле по оцениваемой методике;

в)    сравнение результатов контроля по оценивае­мой методике с "действительными" и расчет показателей достоверности.

Очевидно, что такая процедура "идеальна" потому, что позволяет полно и точно охарактеризовать оцениваемую методику, но практически в абсолютном большинстве случаев не реализуема. Кроме того, в силу "неповторимости" реальных дефектов, она невоспроизводима.

При построении практической процедуры аттестации следует отказаться от некоторых элементов "идеальной" процедуры, сохранив те, которые определяют адекватность полученных оценок, в частности, заменив объекты контроля с реальными дефектами на образцы объектов контроля с изготовленными в них искусственными отражателями известной формы, размеров и местоположения. Важно, что при этом набор образцов и отражателей должен быть достаточно полным, то есть должен, во-первых, охватывать возможный диапазон отражающих (рассеивающих) свойств реальных де­фектов (или по крайней мере, его наиболее типичные и край­ние значения), и, во-вторых, обеспечивать возможность применения статистических методов для расчета показате­лей достоверности.

Изложенное позволяет сформулировать основные этапы аттестации методик УЗК:

1.  Выбор показателей достоверности аттестуе­мой методики.

2.  Определение образцов, по результатам конт­роля которых будут определены показатели достоверности и установление "действитель­ной" дефектной ситуации.

3.  Проведение контроля по аттестуемой методике

4.  Расчет показателей достоверности.

5.  Сравнение полученных показателей досто­верности с требуемыми, если они заданы.

Поскольку показатели достоверности по-разному реа­лизуют требование универсальности, при их выборе может быть использован методический подход, учитывающий назначение методики НК и информативность соответствую­щих показателей достоверности.

Экспериментальное опробование процеду­ры аттестации выполнено для методики автомати­зированного УЗК, реализуемой установкой М-400, позволяющей провести контроль со строго опре­деленным шагом сканирования. За требуемые значения показателей достоверности, с которыми должны сравниваться показатели достоверности аттестуемой методики, приняты значения, получен­ные при ручном контроле операторами с опытом работы. Результаты сравнения показателей досто­верности методик автоматизированного и ручного значения, получен¬ные при ручном контроле

Анализ, выполненный в соответствии с возможным назначением методики, показал, что:

- для объектов ответственного назначения методика авто­матизированного ультразвуковой контроль предпочтительнее, так как соответ­ствующий показатель Р11 при ∆L* больше, чем в случае ручного контроля;

- если убытки, связанные с недобраковкой и перебраковкой соизмеримы, то методики автоматизированного и ручного УЗК таких объектов по показателю D одинаковы;

- для объектов, в которых вероятность возникновения ава­рийной ситуации из-за дефектов невысока, методика ручного контроля предпочтительнее, так как показатель  больше, чем у методики ручного контроля.

Таким образом, для аттестации методик ультразвукового контроля, по нашему мнению, необходимо и достаточно

- определять показатели достоверности по ре­зультатам контроля образцов с искусственными отражателями, адекватными по отражающим свойствам реальным дефектам;

- оценивать достоверность методики по показа­телям, выбираемым с учетом области приме­нения методики;

- проводить экспериментальные исследования для определения показателей достоверности с привлечением операторов того же уровня квалификации, что у операторов, которые бу­дут выполнять штатный контроль.

Результаты выполненной работы использованы в 1999 г. при разработке проекта ГОСТ Р «Аттестация методик неразрушающего контроля», который может быть получен в Головном институте Госстандарта России по метрологичес­кому обеспечению в области НК - ВНИИОФИ.

 

Благодарим журнал "В Мире НК" за любезно предоставленную информацию http://www.ndtworld.com

Возврат к списку