CC BY
175
УДК 006.9:53.089.68:543.275.1.674
СТАНДАРТНЫЕ ОБРАЗЦЫ ВЛАжНОСТИ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ В СИСТЕМЕ КОНТРОЛЯ КАчЕСТВА ДРЕВЕСИНЫ И ПИЛОПРОДУКЦИИ
В. И. Коряков, А. С. Запорожец, Е. Г. Парфенова, М. О. Гущина
В статье обоснована необходимость разработки стандартных образцов влажности пиломатериалов для градуировки и оценки метрологических характеристик современных средств измерений влажности (влагомеров) древесины, приведены этапы изготовления и способ аттестации стандартных образцов, отмечены их неоспоримые достоинства. Особое внимание уделено результатам внедрения стандартных образцов в практику, отмечена их важность в обеспечении прослежива-емости результатов измерений влажности, представлена география их внедрения в РФ.
Ключевые понятия: древесина, пилопродукция, контроль влажности, влагомеры, метрологическое обеспечение,
стандартный образец, поверка, прослеживаемость результатов измерений влажности. Key concepts: timber, sawn goods, humidity control, humidity meters, measurement assurance, verification, traceability of humidity measurement results.
Непрерывно растущие потребности в древесине, широко используемой в качестве конструкционного, поделочного и декоративного материала, сырья для химической и химико-механической переработки в листовые и плиточные материалы — бумагу, картон, ДВП, ДСП, фанеру и др., вызывают необходимость в оперативной и достоверной информации о качестве сырья и готовой продукции [1].
Производственный контроль качества изделий из древесины, производимых в соответствии с требованиями СНиП 3.01.01—85 «Организация строительного производства», включает в себя входной контроль влажности поступающих со стороны пиломатериалов и контроль влажности готовых деревянных изделий для различных отраслей производств.
Отклонение влажности от допустимых пределов приводит к порче продукции и снижению ее потребительских свойств, а также к возможности заражения древесными насекомыми, что
приводит к нарушению требований фитосани-тарных норм. Поэтому достоверность контроля влажности древесины и пилопродукции является определяющим фактором при оценке ее качества при производстве, хранении, переработке, а также при ее экспорте и импорте.
Основной тенденцией развития современной практической влагометрии является создание быстродействующих и точных приборов для измерений влажности древесины и ее производных. Сегодня деревообработчики понимают, что без использования современных средств измерений ^И) невозможно достичь высокого качества продукции.
В настоящее время на российском рынке появилось значительное количество переносных и поточных влагомеров отечественного и зарубежного производства, основанных на кондукто-метрическом и высокочастотном (сверхвысокочастотном) методах. Широкое распространение в практике деревообрабатывающих предприятий
получили кондуктометрические переносные отечественные влагомеры ВПК-12; ЭВ-2К; ИВ-1; ВДК; зарубежные: GANN (Германия), WHT-740 (Чехия), GMH (Германия) и др., а также современные модели высокочастотных переносных влагомеров, примером которых служат отечественные влагомеры: ВИМС-1, ВСКМ-12У, ИВПМ-02; МГ-4, ВСМ-1 и зарубежные аналоги: FMW (Голландия), Wagner, GANN, S200 (Германия), СВЧ-влагомер БЭБИВ-04. В настоящее время внедряются в практику измерений новые модели поточных влагомеров, предназначенных для непрерывного измерения влажности древесины, а также влагомеров, встроенных в автоматизированные системы регулирования и управления технологическими процессами сушки [2].
Для достижения и поддержания требуемого уровня точности необходима разработка экспрессных и точных средств и методов метрологического обеспечения (МО).
Для этого ФГУП УНИИМ были разработаны стандартные образцы влажности пиломатериалов (ГСО 8837—2006), предназначенные для градуировки и оценки метрологических характеристик средств измерений влажности (влагомеров) древесины.
Стандартные образцы (СО) влажности пиломатериалов представляют собой образцы пиломатериалов хвойных и лиственных пород с равномерным распределением влажности по объему образца, подготовленные и аттестованные с применением рабочего эталона 1-го разряда (рис. 1).
Рис. 1. Государственный стандартный образец влажности пиломатериалов (ГСО 8837—2006)
Технология изготовления СО включает несколько этапов:
• отбор образцов пиломатериалов;
• изготовление образцов заданных геометрических размеров;
• кондиционирование;
• проверка равномерного распределения влажности по объему образца.
Отбор материала для изготовления СО производится из партии пиломатериалов, сопровождаемой документом о качестве.
Для изготовления СО выбирают наиболее распространенные на территории РФ породы:
— малой плотности (до 540 кг/м3): хвойные породы — сосна, лиственные — липа;
— средней плотности (550—740 кг/м3): хвойные породы — лиственница, лиственные — береза, дуб, бук
в диапазоне измерений влажности от 5% до 18%.
Отобранные образцы материалов не должны содержать механических дефектов, трещин, посинений и сучков.
С учетом размеров первичных преобразователей и глубины проникновения электрического поля при измерении влагомером [3] стандартные образцы изготавливают определенных геометрических размеров: длиной 250 -г 300 мм, шириной 100 -г 150 мм, толщиной 30 - 40 мм.
Важным этапом при изготовлении СО является проверка равномерности распределения влаги по объему материала СО, обусловленной анизотропными свойствами древесины. Поэтому материал для изготовления СО подвергают кондиционированию в специальной герметичной полиэтиленовой упаковке. В результате исследований было установлено, что кондиционирование должно составлять не менее 15 суток.
Для оценки равномерности распределения влаги в образце проводят периодические измерения влажности с применением поверенного влагомера с накладным емкостным преобразователем вдоль каждой стороны образца. Вычисляют средние арифметические
значения результатов измерении по каждой _]-ой стороне №^(/ = 1,2). Разность средних арифметических значений ^ - 1У21 должна быть не более 0,3 %. Если требуемая равномерность распределения влаги не достигнута, то образец подвергают дополнительному кондиционированию.
После процедуры кондиционирования и проверки равномерности распределения влаги образцы подвергают аттестации с целью установления метрологических характеристик с применением рабочего эталона 1-го разряда в соответствии с аттестованной МВИ [4].
На основании огромного массива экспериментальных данных в процессе испытаний установили, что диапазон измерений влажности ГСО 8837—2006 составляет от 5,0 % до 18,0 %; абсолютная погрешность аттестованного значения: в диапазоне влажности от 5,0 % до 12,0 % составляет ±0,8 %, в диапазоне влажности от 12,0 % до 18,0 % составляет ±1,0 %.
Несмотря на трудоемкость и сложность работ по изготовлению и аттестации, стандартные образцы обладают большой практической значимостью и востребованностью. Благодаря своим достоинствам ГСО дают возможность:
— обеспечить прослеживаемость результатов измерений влажности древесины и ее производных;
— достоверно и с требуемой точностью оценивать метрологические характеристики рабочих СИ;
— проводить поверку влагомеров, встроенных в автоматизированные системы регулирования и управления технологическими процессами сушки, непосредственно на месте эксплуатации;
— уменьшить трудоемкость процедур поверки, калибровки и градуировки СИ, а также проведения испытаний влагомеров.
С внедрением в практику ГСО 8837—2006 число поверенных влагомеров непрерывно увеличивается (рис. 2).
Следует особо отметить, что ранее оценить метрологические характеристики поточных влагомеров и датчиков влажности, встроенных в автоматизированную систему регулирования и управления технологическими процессами сушки пиломатериалов, не представлялось возможным. Это связано со сложностью демонтажа влагомеров и датчиков влажности. Так, с появлением ГСО 8837—2006 стало возможным проведение контроля метрологических
Рис. 2. Количество первичной и периодической поверок влагомеров в 2005—2009 гг.
характеристик датчиков влажности встроенных в лесосушильные камеры и проведения аттестации камер по ГОСТ Р 8.568—97 [5] на месте эксплуатации.
Например, с применением ГСО проведена аттестация лесосушильной камеры фирмы «Mühlböck Holztrockenanlagen GmbH», Австрия.
В области измерений влажности древесины и ее производных обеспечивается прослежи-ваемость результатов измерений влажности. Так, передача размера единицы влажности с применением ГСО осуществляется от Госу-
дарственного первичного эталона ГЭТ 173— 2008 к рабочим эталонам, а затем к рабочим средствам измерений (рис. 3).
Применение ГСО регламентировано Рекомендацией по метрологии Р 50.2.059—2008 [6], в которой ГСО являются основными средствами поверки СИ, основанных на различных методах измерений влажности.
В целях обеспечения единства измерений была организована поверка СИ в различных регионах РФ и планомерное оснащение центров стандартизации и метрологии (ЦСМ) стандартными образцами (рис. 4).
Государственный первичный эталон единиц массовой доли и массовой концентрации влаги в твердых веществах и материалах ГЭТ 173-2008
Рабочий эталон 1-го разряда (УВТО)
Рабочие средства измерения
Таким образом, лабораторией метрологии влагометрии и СО ФГУП УНИИМ проведен комплекс работ по совершенствованию системы МО, что позволило достичь существенного повышения точности измерений влажности при производстве и переработке пиломатериалов, уменьшить число арбитражных споров при торгово-закупочных операциях между поставщиками и заготовителями, а также способствовало разработке и выпуску новых типов влагомеров, основанных на различных физических методах.
ЛИТЕРАТУРА
1. Приборы и средства контроля влажности древесины / А. С. Запорожец, В. И. Коряков, Е. Г. Парфенова // Практика приборостроения. 2003. № 3. С. 16.
2. К вопросу выбора влагомера для контроля влажности древесины / А. С. Запорожец, В. И. Коряков, Е. Г. Парфенова // Деловой лес. 2004. № 6 (42). С. 44.
3. Ройфе В. С. Анализ чувствительности емкостных преобразователей влажности планарной конструкции // Измерительная техника. 2006. № 9. С. 67.
4. МВИ № 243.13.01.001/2006 «ГСИ. Методика выполнения измерений влажности древесины и пиломатериалов с применением рабочего эталона 1 разряда (установки вакуумно-тепловой образцовой)»
5. ГОСТ Р 8.568—97 «ГСИ. Аттестация испытательного оборудования. Основные положения».
6. Р 50.2.059—2008 «ГСИ. Влагомеры пиломатериалов. Методика поверки».
Авторы
ПАРФЕНОВА Елена Григорьевна
Младший научный сотрудник ФГУП УНИИМ, аспирант УГЛТУ
Направление деятельности: метрологическое обеспечение средств измерений влажности древесины и строительных материалов. Имеет диплом участника международного конкурса «Лучший молодой метролог». Имеет 8 научных трудов.
Адрес:
ФГУП УНИИМ, 620000, г. Екатеринбург,
ул Красноармейская, 4
Телефон:
8 (343) 350-16-98
Факс:
8 (343) 350-25-43 E-mail:
КОРЯКОВ Виктор Иванович
Заведующий лабораторией метрологии вла-гометрии и стандартных образцов ФГУП УНИИМ, кандидат физико-математических наук.
Направление деятельности: исследование и разработка методов и средств метрологического обеспечения измерений влажности физико-химического состава твердых веществ и материалов.
Имеет более 120 научных трудов, 7 авторских свидетельств на изобретение.
Адрес:
ФГУП УНИИМ, 620000, г. Екатеринбург,
ул Красноармейская, 4
тел./факс:
8 (343) 350-25-43
E-mail:
запорожец Алла Степановна
Ведущий научный сотрудник ФГУП УНИИМ, кандидат химических наук, старший научный сотрудник.
Направление деятельности: исследование и разработка методов и средств метрологического обеспечения измерений влажности твердых веществ и материалов. Имеет более 110 научных трудов, 5 авторских свидетельств на изобретение.
Адрес:
ФГУП УНИИМ, 620000, г. Екатеринбург, ул Красноармейская, 4 телефон: 8 (343) 350-16-98
Факс:
8 (343) 350-25-43 E-mail:
гущина Мария Олеговна
Инженер 2 категории ФГУП УНИИМ.
Направление деятельности: метрологическое обеспечение средств измерения влажности твердых веществ и материалов, стандартизация.
Адрес:
ФГУП УНИИМ, 620000, г. Екатеринбург, ул Красноармейская, 4 тел./факс: 8 (343) 350-25-43
