Метрологическое обеспечение испытаний

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ
№ 4648
Университет науки и технологий МИСИС
ИНСТИТУТ ЭКОТЕХНОЛОГИЙ И ИНЖИНИРИНГА
Кафедра сертификации и аналитического контроля
С.А. Митрофанова 
И.В. Муравьева
МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ 
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ
Учебник
Допущено Федеральным Учебно-методическим  
объединением по укрупненной группе специальностей  
и направлений 22.00.00 «Технологии материалов»  
в качестве учебного пособия, используемого при подготовке  
бакалавров и магистров, обучающихся по направлениям 
22.03.04 и 22.04.02 «Металлургия»
Москва 2023

УДК 006.3/.9:620.1:669 
 
М67
Р е ц е н з е н т ы : 
д-р хим. наук, проф. А.Г. Ракоч;  
канд. техн. наук, лауреат Государственной премии РФ  
в области науки и техники, ген. директор Л.И. Аниховская  
(ООО «ТЕХПОЛИКОМ»);  
канд. техн. наук, доц., зам. ген. директора по качеству Г.А. Нуждин 
(ООО «ТЕХПОЛИКОМ»)
Митрофанова, Светлана Анатольевна.
М67  
Метрологическое обеспечение испытаний : учебник / 
С.А.  Митрофанова, И.В.  Муравьева.  – Москва  : Издательский Дом НИТУ МИСИС, 2023. – 183 с.
ISBN 978-5-907560-75-8
Электронный учебник содержит обзор основных нормативно-правовых актов, документов по стандартизации в области обеспечения единства 
измерений в металлургическом производстве, описание элементов и процессов системы метрологического обеспечения измерений, контроля, испытаний металлопродукции, материалы для  проведения практических 
занятий, вопросы и задания для самоконтроля, список используемых источников, приложения.
Текстовая часть учебника сопровождается многочисленными перекрестными ссылками, позволяющими сократить время поиска необходимой информации: переходить к  определенным разделам учебника, 
открывать копии различных документов, проверять правильность выполнения контрольных заданий и т.д. Электронный учебник работает на ПК, 
ноутбуках и планшетных компьютерах под управлением операционных 
систем Windows 7 и выше, Android 4.4 и выше, iOS7 и выше. Для первоначальной установки учебника необходимо наличие подключения к сети 
«Интернет». Диагональ экрана устройства  – от  10.1″ (1280×800  точек) 
и больше. Наличие свободного места на устройстве – от 2 Гб, а также наличие программы на  устройстве, читающей PDF-файлы (Adobe Acrobat 
Reader, Free PDF Reader, Foxit Reader и т.п.).
Учебник соответствует программам учебных курсов «Метрологическое 
обеспечение испытаний», «Метрологическое обеспечение производства металлургической продукции», «Метрология, стандартизация и методы контроля и анализа веществ», «Метрология и метрологическое обеспечение», 
«Методы улучшения процессов проектирования, разработки и производства продукции», «Обеспечение качества деятельности испытательных 
лабораторий», «Обеспечение технической компетентности испытательных 
лабораторий», «Обеспечение качества деятельности организации».
Предназначен для студентов бакалавриата и магистратуры, обучающихся по направлениям 22.03.02 и 22.04.02 «Металлургия», 27.03.01 и 27.04.01 
«Стандартизация и метрология», 27.04.02 «Управление качеством».
УДК 006.3/.9:620.1:669
Митрофанова С.А., 
Муравьева И.В., 2023
ISBN 978-5-907560-75-8
НИТУ МИСИС, 2023

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.
......................................................................5
1  Приемка металлургической продукции по результатам 
испытаний.................................................................. 10
1.1  Цель и задачи метрологического обеспечения 
испытаний при приемке металлургической продукции.... 10
1.2  Основные понятия в области метрологического 
обеспечения испытаний металлургической продукции.... 11
1.3  Классификация испытаний.................................. 18
1.4  Нормативные правовые основы приемки 
металлургической продукции.
.................................... 23
1.5  Правила приемки металлургической продукции 
и изделий................................................................ 26
1.6  Категории испытаний металлургической  
продукции............................................................... 33
1.6.1  Категории (виды) испытаний  
металлопродукции.
................................................ 33
1.6.2  Особенности проведения приемо-сдаточных 
испытаний металлопродукции................................ 38
1.6.3  Особенности проведения периодических  
испытаний металлопродукции................................ 41
1.6.4  Особенности проведения типовых испытаний 
металлопродукции.
................................................ 45
2  Элементы и процессы метрологического обеспечения 
испытаний металлургической продукции.
....................... 48
2.1  Элементы метрологического обеспечения  
испытаний металлургической продукции.................... 48
2.2  Процессы метрологического обеспечения  
испытаний металлургической продукции.................... 57
2.2.1  Взаимосвязь между процессами  
метрологического обеспечения испытаний 
металлургической продукции.
................................. 57
2.2.2  Формы метрологического подтверждения 
пригодности элементов метрологического  
обеспечения испытаний.......................................... 60

МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ
2.2.3  Утверждение типа стандартных образцов или 
типа средств измерений.......................................... 62
2.2.4  Утверждение типа, аттестация (поверка или 
калибровка) эталонов............................................. 63
2.2.5  Поверка средств измерений............................ 65
2.2.6  Калибровка средств измерений....................... 66
2.2.7  Аттестация испытательного оборудования........ 67
2.2.8  Аттестация методик (методов) измерений......... 69
2.2.9  Метрологическая экспертиза.......................... 69
2.2.10  Метрологический надзор.............................. 70
2.3  Организация метрологического обеспечения 
испытаний металлургической продукции.................... 72
Практическая работа  1  Разработка программы  
и методики испытаний толстолистового проката.............. 76
Практическая работа  2  Оформление протокола  
испытаний толстолистового проката на растяжение.
......... 94
Практическая работа  3  Расчет неопределенности 
результата при испытаниях толстолистового проката 
на растяжение........................................................... 102
Практическая работа  4  Оценка результатов  
химического анализа ковшевой пробы углеродистой  
стали обыкновенного качества на соответствие  
нормативным требованиям.
......................................... 112
Вопросы и задания для самоконтроля........................... 131
Заключение.............................................................. 136
Список использованных источников............................. 138
Приложение  А  Сертификат качества и количества 
на листовой прокат.
.................................................... 146
Приложение  Б  Описание типа средств измерений. 
Универсальная испытательная машина Z250................. 147
Приложение  В  Описание типа средств измерений. ШЦ.... 156
Приложение  Г  ГОСТ  15.309–98 Система разработки 
и постановки продукции на производство (СРПП). 
Испытания и приемка выпускаемой продукции.  
Основные положения.
................................................. 169

ВВЕДЕНИЕ
Металлопродукция служит основой развития машиностроения, строительства, а  также находит широкое применение во  всех отраслях народного хозяйства. Россия является 
одним из лидеров мирового рынка по производству и экспорту металлопродукции. По  данным Росстата, в  2021  году металлы и  изделия из  них находились на  втором месте по  объемам российского экспорта – 11,7 % от всех экспортируемых 
товаров. Вклад металлургии в  валовой внутренний продукт 
(ВВП) России составляет 2,5 %, в добавленную стоимость обрабатывающей промышленности – 17,4 %, в экспорт – 10,0 %, 
в экспорт обрабатывающей промышленности – 29,2 %, в занятость – 2,6 %. На металлургических предприятиях занято более 900 тыс. человек, более чем в 55 городах металлургические 
предприятия являются градообразующими. Отрасль оказывает значительный мультипликативный эффект на смежные отрасли: один человек, занятый в металлургии, обеспечивает занятость до 7 человек в смежных отраслях экономики. Черная 
металлургия использует более 5 % электроэнергии, более 8 % 
природного газа от общего внутреннего потребления в России, 
ее доля в  грузовых железнодорожных перевозках составляет 
более 15 %.
Система производств черных металлов охватывает весь 
процесс – от добычи и подготовки сырья, топлива, вспомогательных материалов до выпуска проката с изделиями дальнейшего передела. Металлургическим циклом может быть 
следующая последовательность производств (переделов):

³ производство чугуна (первый передел);

³ производство стали, включая непрерывную разливку (второй передел);

³ производство проката (третий передел).
Существует несколько разновидностей предприятий 
черной металлургии:

³ металлургические предприятия полного цикла (предприятия, производящие чугун, сталь и  прокат. Например, 
Содержание

МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ
Магнитогорский металлургический комбинат, Челябинский 
металлургический комбинат);

³ предприятия «передельной» металлургии – предприятия без выплавки чугуна, а иногда и стали (например, Синарский трубный завод не имеет собственного производства 
стали и изготавливает трубы из покупной заготовки);

³ предприятия «малой» металлургии (машиностроительные заводы, осуществляющие выпуск стали и проката).
Конечной продукцией предприятий третьего (дальнейшего, после получения чугуна и  стали) передела являются 
изделия разнообразной формы из  стали и  сплавов, полученные с применением процессов обработки металлов давлением 
(ОМД), основными из которых являются следующие:
прокатка  – самый высокопроизводительный процесс 
ОМД, заключающийся в деформации металла в пространстве 
между вращающимися валками. Процесс нашел применение 
при изготовлении практически всех видов металлопродукции 
из стали и сплавов;
прессование металла заключается в выдавливании металла из полости контейнера через отверстие матрицы, установленной на его торце. Применяется при изготовлении горячедеформированных труб и фасонных профилей;
волочение  – процесс, заключающийся в  деформации 
металла (преимущественно холодной) через отверстие в рабочем инструменте (волоке) путем приложения тянущего усилия. Используется при изготовлении труб и проволоки;
ковка  – формоизменение металла, преимущественно 
в горячем состоянии, осуществляемое бойками ковочной машины (молота, пресса и т.п.) с приложением ударной нагрузки. В черной металлургии применяется преимущественно для 
деформации слитков с получением заготовки разнообразного 
назначения, например для  последующей горячей прокатки 
сортового металла или  изготовления горячедеформированных труб;
штамповка предусматривает формоизменение металла путем его деформации между профилированными поверхСодержание

Введение
ностями штампов. Процесс применяется в машиностроении, 
а его разновидность – формовка листа – используется при изготовлении сварных труб.
Поскольку прокатка является процессом, получившим 
наиболее массовое применение при  производстве изделий 
дальнейшего передела черных металлов, часто всю продукцию третьего металлургического передела называют прокатом. Отдельно выделяют изделия в виде труб и метизную продукцию.
Сортамент металлопродукции настолько разнообразен, 
что, как правило, выделяют его укрупненные группы, классифицируемые по форме изделия:

³ сортовой металл простой геометрической формы (сталь 
круглая, полосовая, квадратная, шестигранная и др.), который 
в зависимости от размеров сечения делят на заготовку, крупносортный, среднесортный, мелкосортный прокат и катанку (горячекатаную проволоку);

³ прокат фасонного сечения, который, в свою очередь, 
может быть общего (швеллер, двутавровый, зетовый, угловые 
профили и др.) и специального назначения (рельсы, арматурные профили, полособульбовые, шпунтовые и др.);

³ прокат толстолистовой горячекатаный (толщиной 
более 4 мм);

³ прокат тонколистовой (толщиной менее 4 мм) горячекатаный и холоднокатаный, в том числе с покрытием;

³ трубы бесшовные горяче- и холоднодеформированные;

³ трубы сварные (прямошовные, спиральношовные) различного диаметра;

³ специальные виды проката (периодические рессорные профили, гнутые профили, шары, валы, колеса, бандажи и др.);

³ проволока различного назначения, получаемая преимущественно волочением.
Требования к продукции и процессам металлургического производства стандартизованы на  международном, региональном, национальном уровнях, а также в рамках отдельного 
Содержание

МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ
предприятия (организации). При осуществлении оценки соответствия продукции и процессов металлургического производства техническим требованиям необходимо использовать достоверную измерительную информацию о значениях технических 
параметров. С  целью получения измерительной информации 
с  заданными свойствами осуществляют разработку и  поддержание эффективного функционирования метрологического 
обеспечения измерений, испытаний и  контроля в  металлургическом производстве. В соответствии с РМГ  29–2013 «Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). 
Метрология. Основные термины и определения» под измерением понимают процесс экспериментального получения одного 
или более значений величины, которые могут быть обоснованно приписаны величине. С измерениями также тесно связаны 
«контроль» и  «испытания». Согласно ГОСТ  16504–81 под 
контролем понимают проверку соответствия объекта установленным техническим требованиям. При  испытаниях согласно ГОСТ  16504–81 осуществляют экспериментальное определение количественных и  (или) качественных характеристик 
свойств объекта испытаний как  результата воздействия на 
него, при его функционировании, при моделировании объекта 
и (или) воздействий.
В настоящее время планирование и организация работ 
по  метрологическому обеспечению измерений, испытаний и 
контроля в  металлургическом производстве осуществляются в соответствии с законодательством в области обеспечения 
единства измерений. Основные положения метрологического обеспечения измерений, испытаний и контроля применительно к  различным областям деятельности установлены в 
ГОСТ  Р  8.820–2013 «Государственная система обеспечения 
единства измерений (ГСИ). Метрологическое обеспечение. Основные положения», ГОСТ  Р  51672–2000 «Метрологическое 
обеспечение испытаний продукции для целей подтверждения 
соответствия. Основные положения».
В  соответствии с  вышеуказанными документами метрологическое обеспечение измерений, испытаний и контроСодержание

Введение
ля объекта представляет собой совокупность взаимосвязанных элементов (средства измерений, стандартные образцы, 
эталоны, поверочные и  калибровочные установки и  др.) и 
процессов (проектирование и  подтверждение пригодности 
элементов метрологического обеспечения) и основано на системном подходе к измерениям, испытаниям и контролю.
Однако применительно к метрологическому обеспечению измерений, испытаний и контроля в металлургическом 
производстве отсутствуют методические рекомендации по 
установлению и исполнению требований к элементам и процессам метрологического обеспечения с  учетом положений 
действующих нормативных правовых актов и  документов 
по стандартизации. В данном учебнике сформулированы актуальные требования к элементам и процессам метрологического обеспечения испытаний в металлургическом производстве, а также рассмотрены примеры решения типовых задач 
для  сотрудников метрологических служб предприятий металлургической отрасли:

³ разработка программы и  методики испытаний продукции;

³ оформление протокола испытаний продукции;

³ расчет неопределенности результата при  испытаниях продукции;

³ оценка результатов испытаний на соответствие нормативным требованиям.
Рассмотрению данных вопросов посвящен данный электронный учебник.
При пользовании электронным учебником целесообразно 
проверить действие ссылочных нормативных правовых актов 
и стандартов (документов) в информационной системе общего пользования – на официальном сайте национального органа 
Российской Федерации по  стандартизации в  сети «Интернет». Если документ, на который дана ссылка, заменен, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений.
Содержание

1  Приемка металлургической продукции 
по результатам испытаний
1.1  Цель и задачи метрологического обеспечения 
испытаний при приемке металлургической 
продукции
Изготовленная продукция до ее отгрузки, передачи или 
продажи потребителю (заказчику) подлежит приемке с целью 
проверки ее соответствия требованиям, установленным в стандартах, конструкторской документации, технических условиях, договоре на поставку. Приемка представляет собой контроль качества продукции (контроль количественных и (или) 
качественных характеристик свойств продукции). При  проведении испытаний получение достоверной измерительной 
информации о значениях характеристик свойств металлопродукции является необходимым условием для принятия верного решения при ее приемке. По этой причине на производстве 
значительное внимание уделяют метрологическому обеспечению испытаний, целью которого согласно ГОСТ  Р  51672–2000 
является получение достоверной измерительной информации о 
значениях характеристик качества и безопасности продукции.
Основные задачи метрологического обеспечения связаны с обеспечением единства измерений при испытаниях:

³ создание необходимых условий для получения достоверной информации о значениях показателей качества и безопасности продукции при испытаниях;

³ разработка методик испытаний, обеспечивающих получение результатов испытаний с погрешностью и воспроизводимостью, не выходящих за пределы установленных норм;

³ разработка программ испытаний, обеспечивающих 
получение достоверной информации о  значениях показателей качества и  безопасности продукции и  их  соответствие 
установленным требованиям;

³ проведение метрологической экспертизы программ 
иметодик испытаний;
Содержание