СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КРИТЕРИЕВ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ПО РЕЗУЛЬТАТАМ РАДИОГРАФИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ТРУБОПРОВОДОВ

Н.П.Алешин, д-р. техн. наук, академик РАН
Д.И.Галкин, канд. техн. наук,

Применяемые в настоящее время критерии отбраковки по результатам радиационного контроля не позволяют обеспечить достаточную согласованность мнений специалистов, проводящих расшифровку снимков. Для увеличения данного показателя, во многом определяющего объективность метода, авторы предлагают упростить процесс идентификации путем разделения изображений дефектов на классы, каждый из которых включает дефекты со схожими по форме проекциями: компактные, удлиненные, протяженные. В качестве примера рассматриваются критерии, установленные РД-25.160.10-КТН-016-15 для сварных соединений магистральных нефтепроводов 2 категории. Полученные в результате проведенной классификации критерии использовались при проведении статистического эксперимента с участием 6 специалистов по радиационному контролю, которым было предложено провести расшифровку 10 снимков (с общим количеством несплошностей - 32). Применение предложенных критериев позволило увеличить количество случаев хорошей согласованности мнений в 2,2 раза.

Ключевые слова: радиографический контроль, идентификация несплошностей, типы дефектов, согласованность результатов расшифровки.

Как отмечено в работе [1] процесс идентификации проекций несплошностей, обнаруженных при расшифровке снимков, во многом носит случайный характер.
Следует предположить, что разброс мнений определяется отсутствием в РФ системы подготовки специалистов РК. Это относится к программам подготовки и требованиям к образовательным учреждениям, осуществляющим подготовку по данному методу. Функционирующие в настоящее время независимые органы по аттестации не имеют единого подхода по проверке специалистов по уровню знаний, навыков и умений, а значит результат работы различных органов значительно отличается.
Другой, не менее существенной проблемой, является отсутствие в нормативной документации однозначных и объективных критериев идентификации несплошностей по их изображению на снимке. Поэтому такой важный вопрос как определение типа несплошности решается специалистом на основании собственного опыта и интуиции, что и приводит к низкой согласованности мнений при проведении расшифровки одних и тех же снимков. Следствием подобной неопределенности является недобраковка или перебраковка значительного количества проконтролированных сварных соединений [2].
Следует также отметить, что существующие в руководящей документации нормы отбраковки по результатам РК не гарантируют, что наличие в объекте дефектов с размерами, превышающими допустимые, приводит к критическому снижению работоспособности в процессе эксплуатации. Это связано с тем, что применяемые технологии РК не позволяют уверенно установить тип дефекта и определить его характеристики (кривизна несплошности на всей ее поверхности, глубина залегания, ориентация несплошности в объекте контроля), без чего не удается достичь приемлемой достоверности прочностных расчетов.
Нормирование максимальных размеров дефектов, обнаруженных при РК, имеет смысл только для конкретного объекта (участка объекта) контроля и установленных режимов его эксплуатации, а результаты РК без существенных допущений нельзя связывать с надежностью объекта контроля. В общем случае нормы отбраковки необходимо рассматривать как способ поддержания технологической дисциплины в условиях конкретного производства, что позволяет уйти от стандартных подходов в оценке качества по результатам РК на основании определения типа дефекта и разработать новые критерии, применение которых позволит увеличить повторяемость результатов расшифровки снимков.
В данной работе авторы предлагают разделить изображения дефектов на классы, каждый из которых включает дефекты со схожими по форме проекциями. Для этого целесообразно воспользоваться принятыми в ультразвуковом контроле критериями [3]: при отношении максимальных размеров проекции более 5 – её считают протяженной, 4-3 – объемно-протяженной (удлиненной), 2-1 – объёмной (округлой). Данная классификация учитывает влияние различных типов дефектов на надежность трубопровода с учетом характера его нагружения, так как дефекты внутри одного класса имеют близкие коэффициенты опасности rk (табл. 1).

Подобное упрощение процедуры идентификации изображений позволит унифицировать процесс принятия решения по результатам расшифровки, и как следствие приведет к увеличению степени согласованности мнений специалистов.
Использование на практике данного подхода возможно только в случае установления для классов изображений таких норм отбраковки, результат применения которых совпадет с результатами отбраковки, проводимой по действующим критериям. При этом необоснованная недобраковка при использовании предлагаемых критериев должна быть исключена. В качестве примера реализации данного принципа в табл. 2 приведен результат определения норм отбраковки для различных классов изображений, полученный на основании анализа критериев, установленных РД-25.160.10-КТН-016-15 для трубопроводов II, III и IVкатегорий.

li, lj- максимальная длина отдельных изображений, составляющих скопление и цепочку соответственно

Для удобства сравнения норм отбраковки по предлагаемым и действующим критериям на рис. 2 приведена диаграмма, построенная для трубопровода с толщиной стенки s=16,0 мм на основании табл. 2 и действующих норм отбраковки согласно РД-25.160.10-КТН-016-15.
Из диаграммы рис. 2 видно, что нормы отбраковки по предлагаемым критериям либо соответствуют действующим, либо являются более жесткими. Исключение составляют два случая: для цепочки пор и зашлакованного кармана действующие критерии устанавливают норму 16 мм, в то время как предлагаемые – 25 мм. Это несоответствие объясняется противоречивостью требований РД-25.160.10-КТН-016-15, согласно которым для несплавлений и зашлакованных карманов установлены различные нормы отбраковки (25мм и 16 мм соответственно), однако объективных возможностей отличить изображения дефектов данного типа не существует. Подобная неопределенность прослеживается также для цепочки пор и шлаковых включений (второй случай недобраковки по предлагаемым критериям), удлиненных пор и шлаковых включений, внутреннего подреза и несплавления (зашлакованного кармана), пор и шлаковых включений в составе скоплений (три случая перебраковки по предлагаемым критериям). Тем самым, действующие критерии предоставляют возможность подгонки результатов в зависимости от первоначальной установки. Учитывая сложившуюся традицию, когда услуги по НК оплачивают строители, заинтересованные в ускорении темпов производства работ, данный факт, как правило, отрицательно сказывается на качестве сварных соединений трубопроводов.
Установление единых норм отбраковки для дефектов с однотипной формой изображения на рентгеновском снимке позволит снять обозначенную неопределенность в РД-25.160.10-КТН-016-15 и обеспечит возможность создания единого алгоритма принятия решения при осуществлении расшифровки снимков.

Рис. 2. Нормы отбраковки для трубопровода 2 категории толщиной стенки 16,0 мм: — - согласно РД-25.160.10-КТН-016-15, — - согласно предлагаемым критериям

Для оценки согласованности мнений специалистов РК при проведении расшифровки по предлагаемым критериям был проведен эксперимент, выполнена обработка его результатов и рассчитан коэффициент контингенции, применяемый для сравнения мнений отдельных экспертов, в соответствии с приведенной в [1] методикой.
Коэффициент контингенции принимает значения от – 1 до +1. При отрицательном значении коэффициента можно говорить о наличии обратной согласованности мнений двух экспертов, когда мнения одного эксперта противоположны мнению другого эксперта. При положительном значении коэффициента можно говорить о наличии согласованности мнений экспертов. Обычно коэффициент контингенции считают значимым при его абсолютном значении выше 0,3 [1].

В качестве исходных данных для статистической обработки использовались результаты расшифровки 10 снимков, полученных в результате радиографического контроля сварных соединений. При проведении эксперимента выполнялся принцип случайности и независимости наблюдений: все образцы отбирались случайным образом, а 6 экспертов проводили рашифровку как по предлагаемым, так и по существующим критериям независимо друг от друга. Все эксперты являются аттестованными специалистами по РК 2 и 3 уровней со стажем работы более 3 лет, и представляют 8 различных лабораторий неразрушающего контроля.
Результат обработки всего массива информации для различных классов изображений представлен в табл. 3.

Из табл. 2 видно, что мнения экспертов наиболее согласованы при отнесении изображения к классу К (хорошая согласованность мнений наблюдается в 86,6 % случаев) и П (71,5 % случаев). В общем и целом согласованность мнений экспертов при расшифровке по предлагаемым критериям можно охарактеризовать как высокую, т.к. для двух (из трех) предложенных классов наиболее вероятной является хорошая согласованность мнений (см. табл. 3) – диапазон коэффициента контингенции .
С целью определения эффекта от использования предлагаемых критериев была проведена оценка согласованности мнений экспертов, наблюдаемой у специалистов при расшифровке одних и тех же снимков по действующим и предлагаемым критериям. Для этого все полученные коэффициенты контингенции при анализе согласованности мнений различных экспертов по разным типам несплошностей Aa, Ak, Ba, Bd, Da, Dc, Fc2 и классам изображения К, У, П были сгруппированы по интервалам и (см. табл. 4).

Таким образом, при проведении статистического эксперимента по методике, описанной в [1], с участием 6 специалистов по радиационному контролю установлено, что для действующих критериев наиболее вероятной (66,2% случаев) является низкая согласованность или несогласованность мнений специалистов при отнесении несплошности к одному из типов, в то время как по предлагаемой методике несогласованность мнений наблюдается лишь в 25,7% случаев. При этом использование предлагаемых критериев позволяет увеличить количество случаев хорошей согласованности мнений в 2,2 раза (с 33,8% до 74,3%).
Проведенный эксперимент доказывает эффективность предложенных критериев оценки качества сварных соединений по результатам РК, которые ввиду своей однозначности могут найти применение в системах автоматизированной расшифровки.


Список литературы:
1. Алешин Н.П. Статистическая оценка результатов расшифровки радиографических снимков сварных соединений / Н.П.Алёшин, Д.И.Галкин, О.И.Колесников, А.С.Сорокин // Сварка и диагностика. -2015. - №1. - С. 11-14.
2. Н.П. Алешин. Физические методы неразрушающего контроля сварных соединений: Учеб. пособие. М.: Машиностроение, 2013 г. – 574 с.
3. В.Г.Щербинский. Технология ультразвукового контроля сварных соединений. М. Издательство«Тиссо», 2005 г. – 326 с.