Акустическая эмиссия (АЭ) – явление распространения упругих колебаний (акустических волн), генерируемых внезапной деформацией напряженного материала.
- преобразователь АЭ (приемник 1);
- преобразователь АЭ (приемник 2);
- центральный блок сбора и обработки на базе индустриального компьютера;
- объект контроля;
t1 –
время прихода сигнала на первый приемник;
t2 –
время прихода сигнала на второй приемник.
По зарегистрированному времени прихода сигнала ti на i-й приемник (датчик) системой определяется разность времени прихода Т (Т= t2-t1) на разнесенные приемники. Затем по известной скорости звука в материале и известным координатам приемников программой вычисляются координаты источника (дефекта). Схемы расположения датчиков могут быть различными.
Колебания распространяются от источника излучения к датчику (датчикам), где они преобразуются в электрические сигналы. АЭ приборы регистрируют эти сигналы и отображают данные на экране в виде осциллограмм, локаций, цифровых индикаций, на основе которых оператор может оценить состояние и поведение структуры материала под напряжением, обнаружить и определить местонахождение дефектов.
Необходимость проведения контроля оборудования повышенной опасности методом акустической эмиссии:
- большие сроки эксплуатации;
- возрастающая с каждым годом интенсивность отказов;
- высокая скорость роста эксплуатационных дефектов в конструкции;
- катастрофические последствия от разрушения объекта.
Использование традиционных дискретных методов обследования становится неэффективным из-за большой трудоемкости, локальности данных методов обследования.
Акустико-эмиссионный контроль: обнаруживает развивающиеся, т.е. наиболее опасные дефекты.
Данный метод является дистанционным, он не требует сканирования поверхности объекта для поиска локальных дефектов, а лишь правильного размещения датчиков на поверхности объекта для осуществления локации источника акустической эмиссии.
Возможности акустико-эмиссионного контроля
Контроль технического состояния:
- резервуаров для хранения нефтепродуктов,
- железнодорожных цистерн,
- изотермических хранилищ аммиака,
- агрегатов и систем нефтеперерабатывающих и газоперерабатывающих заводов,
- оборудования компрессорных станций,
- металлоконструкций.
Преимущества:
- Дистанционное обнаружение и определение координат дефектов
- Проведение неразрушающего контроля всего объекта целиком за один цикл нагружения
- Быстрая установка датчиков
- Высокая чувствительность
- Требует локального доступа к объекту
- Определяет развивающиеся дефекты
- Требует относительно не большого нагружения
Ограничения:
- Конструкцию необходимо нагружать
- Активность АЭ сильно зависит от материала и акустического контакта
- При АЭ - контроле как правило присутствуют ложные сигналы АЭ
- Трудно отличить ложные сигналы от полезных сигналов АЭ
- АЭ-контроль дает ограниченную информацию о типе дефекта
| Традиционные методы НК | Метод акустической эмиссии |
|---|---|
| Большая трудоемкость подготовительных работ и контроля | Трудоемкость подготовительных работ и контроля в десятки (сотни) раз меньше |
| Невозможность распознавания дефектов, которые развиваются под действием эксплуатационных нагрузок | Обнаруживаются наиболее опасные (развивающиеся под действием эксплуатационных нагрузок) виды дефектов |
| Для проведения контроля требуется прекращение эксплуатации объекта | Контроль может осуществляться в условиях реальной эксплуатации или при воздействии эквивалентных испытательных нагрузок |
- Для проведения акустико-эмиссионного контроля изоляционное покрытие (если оно имеется) снимается только в местах установки АЭ-датчиков.
- Штатные методы НК используются для выборочного контроля в сомнительных местах, определенных по результатам акустико-эмиссионного контроля.
- АЭ-метод позволяет оценить техническое состояние конструкции в целом в отличие от выборочной оценки при использовании других методов НК.
Контроль различных объектов и виды выявляемых дефектов:
Цистерны железнодорожные:
- В котле-цистерне обнаруживаются: трещины в основном металле и сварных швах, коррозия стенки и сквозные повреждения (утечки).
- Котла-цистерны осуществляется за счет избыточного давления при пневмо- или гидроиспытаниях или за счет создания вакуума в допустимом диапазоне.
Емкости для хранения нефтепродуктов
- Обнаруживаются дефекты в недоступной в условиях эксплуатации и наиболее нагруженной части резервуара - днище и уторном сварном шве.
- Нагружение стенки и днища осуществляется при наливе продукта.
Сосуды специального назначения (гуммированные, с теплоизоляционным несъемным покрытием, содержащие дорогостоящий катализатор)
- Применение штатных средств НК из-за отсутствия доступа невозможно.
- АЭ-методом обнаруживаются дефекты в металле сосуда при минимальном нарушении покрытия.
- Для сохранения характеристик не удаляемого реагента испытание сосуда производится рабочей средой или инертным газом.
Используемые виды акустических систем:
| Основные технические характеристики | |
|---|---|
| Максимальная длина коаксиального кабеля РК50 | 250 м. |
| Количество каналов в системе | 12 |
| Количество каналов на одной плате обработки данных | 4 |
| Уровень шума, приведенного ко вход | не более 5 мкВ |
| Диапазон рабочих частот | 1 ÷ 500 кГц |
| Частота преобразования АЦП | 2 МГц |
| Динамический диапазон измерения амплитуды | 100 дБ. |
| Количество параметрических каналов | 1 на каждый модуль АЭ |
| Температурный диапазон работы датчиков | 60 º C до +120 º C. |
| Температура окружающей среды |
+5 ÷ +40°C |
Примеры проведения контроля
| Основные технические характеристики | |
|---|---|
| Максимальная длина кабеля, от БС до канала | 100 м. |
| Тип блока синхронизации | 15 канальный |
| Уровень шума, приведенного ко входу | не более 5 мкВ. |
| Диапазон рабочих частот | 10 ÷ 800 кГц |
| Частота дискретизации | 2,5 МГц. |
| Динамический диапазон измерения амплитуды | 95 дБ. |
| Количество параметрических каналов | 1 |
| Максимальная длина кабеля, от БС до канала | 100 м. |
| Температурный диапазон работы датчиков | 60º C до +120º C. |
| Температура окружающей среды | +50 °С |
