CC BY
14
СТАНДАРТНЫЕ ОБРАЗЦЫ СВОЙСТВ ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ В СИСТЕМЕ КОНТРОЛЯ ИСПЫТАНИЙ ПРОДУКЦИИ
(в порядке обсуждения)
Н. Г. Семенко
В статье обсуждается ситуация, связанная с практикой использования стандартных образцов свойств веществ для целей, не вполне соответствующих их назначению, т. е. воспроизведению и передаче единиц величин.
Предлагается ввести новую разновидность технических средств — тест-образцов для использования их прежде всего в системе неразрушающего контроля.
Стандартные образцы веществ и материалов (далее — СО) получили весьма широкое распространение при решении разнообразных измерительных и метрологических задач.
В применении находятся десятки миллионов экземпляров СО в таких областях деятельности, как мониторинг различных объектов, технический контроль продукции, исследования и испытания материалов и т. д.
Такая своеобразная популярность СО приводит к тому, что сугубо метрологическое понятие «стандартный образец» стало применяться не вполне корректно.
В настоящей статье рассматривается ситуация на примере одной разновидности СО — СО свойств веществ.
Весьма обширная область неразрушающего контроля материалов и изделий ультразвуковыми, магнитными, вихретоковыми и другими методами, а также область дефектоскопии являются достаточно показательным примером.
Применяемые в этих областях технические средства — средства неразрушающего контроля (СНК) сами, естественно, нуждаются в первичном и периодическом контроле и подтверждении их технических характеристик.
Часто на практике на процедуры такого контроля самих СНК переносятся метрологические понятия и правила без достаточных к тому оснований. Так, многие (если не большинство) типов СНК подвергают калибровке и даже поверке, хотя большинство типов СНК не внесены в государственный реестр утвержденных типов СИ или не проходили процедуру сертификации их как средств измерений. Как известно, именно при утверждении типа СИ или при их сертификации утверждаются, соответственно, методики их поверки или калибровки, в которых прежде всего указываются эталонные СИ (в том числе СО), которые следует использовать в этих операциях. В этих немногочисленных случаях, когда типы СНК внесены в реестр, эти требования в основном соблюдаются.
Но разработчики документации на большинство СНК приводят в составе этой документации «методики калибровки» и назначают в качестве эталонных средств «стандартные образцы», которые не являются таковыми и не соответствуют требованиям к СО, установленным ГОСТ 8.315. Такая практика продолжается уже многие годы и весьма широко распространена.
Более того, в качестве средств поверки (!) во многих случаях рекомендуется использовать стандартные образцы предприятий (СОП), применение которых для этой цели недопустимо.
У рекомендуемых для поверки СНК «стандартных образцов» отсутствует важнейший признак СО — аттестуемая характеристика, отражающая свойства материала, и ее аттестованное значение, выраженное в узаконенных единицах. Обычно это образцы металла или изделия, содержащие некоторый дефект (раковину или трещину) или искусственный имитатор дефекта. Понятно, что это и не физическая величина, и не физическое свойство материала. (При определении свойства материала как физического параметра наоборот устраняются любые факторы, которые могли бы исказить это свойство.)
Из-за бесконтрольного использования метрологических терминов и понятий явно нарушаются положения Закона «Об обеспечении единства измерений», а создавшаяся ситуация крайне трудно поддается исправлению.
Адресовать претензии по этому поводу Государственному метрологическому надзору как бы нет оснований, поскольку в его компетенцию входят надзор за применением СИ, эталонов, МВИ, а СНК (не узаконенные в качестве СИ) и методики контроля остаются за пределами его компетенции.
Попытки устранить это противоречие и создать СО для контроля СНК, не противоречащие положениям ГОСТ 8.315, приводят к натяжкам и искусственному усложнению аттестуемых характеристик (в роде параметров
информационного поля, обусловленных несплошностью материала и т.п.), что только усложняет задачи, стоящие перед разработчиками таких СО и не решает проблему.
По мнению автора, задача периодического контроля параметров СНК могла бы быть решена более простым и эффективным способом, если методологию контроля СНК не увязывать непосредственно с передачей размеров единиц величин, на чем основана поверка и калибровка СИ.
СНК предназначены для обнаружения скрытых дефектов в материале или изделии и качественного оценивания некоторых параметров дефектов. Но не для измерения их с установленной погрешностью.
С помощью СНК не оценивают свойства материалов и поэтому для контроля параметров СНК или для их настройки целесообразнее всего использовать образцы материалов, содержащих те дефекты, для обнаружения которых предназначено СНК.
Рассматривать такие образцы как СО свойств материалов нет оснований, по крайней мере в подавляющем большинстве случаев. Для таких образцов материалов, возможно, подошло бы наименование «тест-образцы», в котором отражалась бы их контрольная функция.
В отличие от СО тест-образцы не являются средствами для воспроизведения, хранения и передачи единиц величин и это дает возможность существенно изменить и упростить подходы к их созданию и применению.
Характер дефектов, их расположение, глубина залегания и др. в тест-образце определяются разработчиком СНК, так же как и создание самих тест-образцов должно относиться к компетенции разработчика СНК.
Как представляется, такие тест-образцы могут входить в комплект поставки СНК, но нельзя исключать возможности создания тест-образцов пользователем СНК применительно к конкретным задачам и объектам контроля.
В настоящей статье нет возможности и необходимости углубляться во все детали этой
проблемы, но первым шагом в ее решении должна быть разработка нормативного документа, устанавливающего само понятие «тест-образец», (тест-образцов), порядок разработки, принятия и применения. Можно предвидеть, что весьма ответственным этапом разработки тест-образцов должна быть метрологическая экспертиза документов на них с целью обеспечения правильного выбора и корректного применения СИ, МВИ (при их создании), а также использования метрологических терминов и понятий.
Любые измерения и во всех областях основываются на применении либо средств измерений (СИ), либо методик измерений (МВИ). Следовательно, объектами применения СО (как эталонов) являются либо СИ, либо МВИ. Отсюда также следует, что СО служат для воспроизведения свойств веществ и материалов, которые являются объектами измерений, причем многократно повторяющихся измерений, которые в первую очередь являются объектом системы обеспечения единства измерений, ключевой функцией которой является система передачи размеров единиц ко всем рабочим СИ и в конечном итоге — значениям измеренных величин, чем обеспечивается «прослеживаемость» результатов.
На этих признаках приходится сделать особые акценты по той причине, что в практической деятельности явно обнаруживается тенденция расширить содержание этого понятия (СО), придавая ему смысл образцов продукции (изделий или материалов), обладающих заданными свойствами.
Измерения характеристик ряда свойств веществ и материалов имеют достаточно массовый характер, для этой цели созданы соответствующие СИ, шкалы которых проградуи-рованы в единицах, в которых выражаются значения измеряемых свойств.
СО свойств веществ, созданные для этих областей измерений, имеют аттестованные значения, выраженные в соответствующих
системных единицах и используются, как правило, для метрологического контроля (поверки, калибровки) СИ в качестве эталонов.
Речь идет о таких свойствах, как вязкость жидкостей, магнитная проницаемость и другие магнитные характеристики ферромагнитных материалов, диэлектрическая проницаемость диэлектриков, удельная проводимость проводников, термодинамические характеристики различных материалов, радиоактивные свойства радионуклидов, плотность жидкостей и др., обладающие определенной общностью (они включены в числе производных величин в международную систему SI).
Наряду с такими СО разрабатывается все больше СО, воспроизводящих параметры, которые являются технологическими характеристиками конкретных материалов или их потребительскими свойствами. К таким характеристикам можно отнести, например, гранулометрический состав горных пород, поверхностную плотность антикоррозионных покрытий, пористость горных пород, пласто-эластические свойства (каучука), температура вспышки, застывания или помутнения нефтепродуктов и др. Необходимость создания таких СО обусловлена тем, что на практике проводят контроль продукции по соответствующим параметрам.
Технический контроль продукции представляет собой обширную самостоятельную область деятельности, опирающуюся на свою систему понятий и терминов, методическую и техническую базу [2]. В числе таких специальных понятий контроля назовем такие, как «средства контроля» (не являющиеся средствами измерений), «контрольные образцы» «методики контроля», которые ассоциируются с подобными метрологическими терминами.
Подчеркнем, что в качестве средств контроля нередко используются средства измерений (и МВИ) и контроль в этом случае именуют «измерительным контролем». Метрологические функции в таком контроле сводятся
к поверке либо калибровке соответствующему СИ и в аттестации МВИ. Эти задачи часто решаются наиболее эффективно и правомерно с применением СО.
Однако на практике в качестве методик контроля часто используют стандарты под общим названием «методы испытаний», хотя испытания составляют, в свою очередь, самостоятельную, обширную и ответственную область деятельности. Не углубляясь в методологические и терминологические вопросы этих проблем, отметим, что специфические метрологические средства и подходы могут потребоваться при аттестации испытательного оборудования и средств и методик контроля.
Применение СО для передачи размеров единиц в этих случаях выглядит проблематично, поскольку средства контроля и испытательное оборудование по определению не являются средствами, хранящими единицы величин.
Так, например, если рассматривать упомянутые выше СО температуры помутнения (или температуры вспышки) нефтепродуктов, то едва ли есть основания считать, что такие СО
передают единицу температуры, так как эта единица передается другими, более надежными путями и другими средствами, в частности, путем поверки СИ температуры по эталонам.
Эта ситуация усложняется, если контролируемые параметры веществ выражаются в условных единицах (например, индекс вспучивания, пластометрическая усадка коксующихся углей и др.) или измеряются по условным шкалам, таким, например, как шкала мутности, шкала твердости минералов.
Есть основания предполагать, что при тщательном анализе подобных ситуаций эффективное решение может свестись к созданию тест-образцов или референтных материалов.
ЛИТЕРАТУРА
1. ГОСТ 8.315—97 ГСИ. Стандартные образцы состава и свойств веществ и материалов. Основные положения.
2. ГОСТ 16504—81 Контроль и испытания. Термины и определения.
Автор
СЕМЕНКО Николай Григорьевич
К.т.н., с.н.с., профессор Учебного центра ФГУП УНИИМ, кафедры стандартизации, метрологии и сертификации УГТУ-УПИ, член-корреспондент Метрологической академии.
Имеет более 200 научных трудов, в том числе 4 монографии; значительная часть работ посвящена проблеме стандартных образцов.
