Gali fantazija ar realybė. Amžina meilė – fantazija ar realybė. Buvusių santykių našta

Akustinės emisijos KONTROLĖ

Tikslas. Pagrindinių fizikinių akustinės emisijos valdymo principų tyrimas. Metodo taikymas akustinė emisija cisternų patikrinimui be eksploatacijos nutraukimo. Susipažinimas su informacijos rinkimo ir apdorojimo priemonėmis diagnozuojant objektus.

Bendrosios nuostatos

Akustinė emisija (AE) suprantama kaip tamprių bangų atsiradimas terpėje, sukeltas jos būsenos pasikeitimo veikiant išoriniams ar vidiniams veiksniams. Akustinės emisijos metodas pagrįstas šių bangų analize. AE kontrolės tikslas – akustinės emisijos šaltinių aptikimas, koordinačių nustatymas ir sekimas (stebėjimas).

Akustinės emisijos (AE) metodas yra jautrus bet kokiems struktūriniams pokyčiams plačiame veikimo dažnių diapazone (paprastai nuo 10 iki 1000 kHz). Įranga gali fiksuoti ne tik trapių įtrūkimų augimą, bet ir vietinių plastinių deformacijų raidą, sukietėjimą, kristalizaciją, trintį, smūgius, nuotėkius ir fazių virsmus.

AE valdymo schema parodyta 1 paveiksle.

1 pav. AE valdymo schema dujotiekyje:

1 – AE keitiklis (imtuvas); 2 blokų stiprinimas; 3 – filtravimo įrenginys; 4 - centrinis informacijos rinkimo ir apdorojimo blokas, pagrįstas pramoniniu kompiuteriu; 5 - valdymo objektas; 6 – AE šaltinis; t1 – signalo atvykimo į pirmąjį imtuvą laikas; t2 – signalo atvykimo į antrąjį imtuvą laikas

Pagrindinės programos, kuriose naudojamas AE valdymo metodas:

Periodinė konstrukcijų vientisumo kontrolė;

Konstrukcijos vientisumo stebėjimas slėgio bandymo laikotarpiu;

Objekto veikimo stebėjimas pneumatinio testavimo metu;

Objekto vientisumo stebėjimas (ilgalaikė kontrolė kartu su rezultatų apdorojimu realiu laiku);

Suvirinimo proceso kontrolė;

Įrangos susidėvėjimo ir kontakto kontrolė automatinio apdirbimo metu;

Susidėvėjimo ir tepalų nuostolių objektuose kontrolė;

Pamestų dalių ir įrangos aptikimas;

Nesandarumo, kavitacijos ir skysčių srautų objektuose aptikimas ir valdymas;

Kontrolė cheminės reakcijos, įskaitant korozijos procesų kontrolę, taip pat skysčio ir kietos medžiagos perėjimo procesus, fazių transformacijas.

Dauguma konstrukcinių medžiagų pradeda skleisti akustines vibracijas ultragarsinėje spektro dalyje, veikiant apkrovai dar gerokai prieš gedimą.

Šių bangų tyrimas ir registravimas tapo įmanomas sukūrus specialią įrangą.

Signalo iš AE šaltinio registracija atliekama kartu su pastovaus ir kintamo lygio triukšmu (2 pav.). Triukšmas yra vienas iš pagrindinių veiksnių, mažinančių AE kontrolės efektyvumą.

Triukšmui slopinti ir naudingam signalui išgauti dažniausiai naudojami du metodai: amplitudė ir dažnis.

2 pav. Bendra schema užregistruoto AE signalo triukšmo fone:

1 - svyravimai; 2 - plaukiojantis slenkstis;

3 - svyravimai neatsižvelgiant į plūduriuojančią ribą; 4 - triukšmas

Amplitudė susideda iš fiksuoto ir slankiojo diskriminacijos slenksčio UP lygio nustatymo, žemiau kurio AE signalų įranga neįrašo. Fiksuotas slenkstis nustatomas esant pastoviam triukšmui, slankioji riba - kintama.

Dažnis Triukšmo slopinimo metodas susideda iš AE imtuvų gaunamo signalo filtravimo naudojant žemo ir aukšto dažnio filtrus (LPF/HPF). Šiuo atveju, norint sureguliuoti filtrus, prieš bandymą preliminariai įvertinamas atitinkamų triukšmų dažnis ir lygis.

Signalai iš plyšio tipo AE šaltinio pasižymi tuo, kad juos skleidžia vienas šaltinis, jie yra trumpalaikiai, o jų patekimo į akustinės emisijos keitiklius (AET) laikas atspindi atstumą iki plyšio. AE šaltinio padėtis plokštumoje nustatoma trianguliacijos metodais. Remiantis bangos sklidimo medžiagoje greičiu ir signalo atvykimo į skirtingus AET laikų skirtumus, apskaičiuojama AE šaltinio taškų rinkinio vieta, kuri bus ant apskritimų su spinduliais. R1, R2 ir R3 iš atitinkamo AES (3 pav.).

3 pav. AE šaltinio vietos plokštumoje schema

Būdingos AE testavimo metodo savybės, lemiančios jo galimybes ir apimtį, yra šios:

AE kontrolės metodas užtikrina tik besiformuojančių defektų aptikimą ir registravimą, o tai leidžia klasifikuoti defektus ne pagal dydį, o pagal pavojingumo laipsnį;

AE valdymo metodo jautrumas yra labai didelis. Tai leidžia darbo sąlygomis aptikti milimetro frakcijų eilės įtrūkimų prieaugius, kurie žymiai viršija kitų metodų jautrumą;

AE valdymo metodo vientisumo savybė suteikia galimybę valdyti visą objektą naudojant vieną ar kelis AE valdymo keitiklius, stacionariai sumontuotus objekto paviršiuje;

AE kontrolės metodas suteikia galimybę išbandyti objektus nepašalinant jų hidro- ar šilumos izoliacijos. Kontrolei atlikti pakanka izoliaciją atidaryti tik tose vietose, kur sumontuoti keitikliai, o tai labai sumažina restauravimo darbų apimtį;

Metodas suteikia galimybę nuotoliniu būdu stebėti neprieinamus objektus, tokius kaip požeminiai ir povandeniniai vamzdynai, uždarų konstrukcijų aparatai ir kt.;

Metodas leidžia valdyti įvairius technologinius procesus ir medžiagų savybių bei būklės keitimo procesus ir turi mažiau apribojimų, susijusių su jų savybėmis ir struktūra;

AE metodas taip pat gali būti naudojamas vertinant defektų išsivystymo greitį ir atitinkamai įvertinti likutinį valdomo objekto išteklius. AE registracija leidžia nustatyti fistulių susidarymą per įtrūkimus, sandariklių, kamščių ir flanšinių jungčių sandarumą.

Reikšmingas metodo trūkumas yra sunkumas atskirti naudingą signalą nuo triukšmo, kai defektas mažas. AE signalo aptikimo tikimybė yra didelė tik staigiai išsivysčius defektui, todėl AE tyrimo metodą rekomenduojama naudoti kartu su kitais neardomaisiais tyrimo metodais.

Cisternų akustinės emisijos kontrolė

AEC atliekama siekiant nustatyti besiformuojančius suvirintų jungčių ir bako sienelės bei dugno netauriųjų metalų defektus.

Cisternų AE bandymams atlikti naudojama daugiakanalė AE sistema, kuri per vieną apžiūros ciklą fiksuoja suvirintų jungčių ir trijų rezervuaro sienelės apatinių juostų netauriųjų metalų defektų akustinius signalus.

Prieš pradėdami AE valdymo darbus, turėtumėte:

- maksimaliai pašalinti akustinių trukdžių šaltinius;

- sukalibruoti AE įrangą;

- nustatyti triukšmo lygį ir jutiklio priėmimo zonos spindulį.

Atliekant AE kontrolę, nuolat stebimi gaunami duomenys. Jei pakrovimo metu pastebimas nenormalus AE aktyvumo padidėjimas - IV (E) pavojingumo klasės AE šaltiniai, tai, siekiant išvengti avarijos (atsitiktinio nuotėkio), bandymai sustabdomi, kol bus išaiškintos aptikto reiškinio priežastys. .

Remiantis gautais ir apdorotais duomenimis, AE šaltiniai suvirintose jungtyse ir rezervuaro sienelės netauriajame metale įvertinami pagal pavojingumo laipsnį:

Aš – pasyvus;

II - aktyvus;

III – kritiškai aktyvus;

IV – katastrofiškai aktyvus.

Remiantis gautais ir apdorotais dugno stebėjimo AE duomenimis, signalų šaltiniai įvertinami pagal pavojingumo laipsnį:

A - labai silpna korozija;

B - ankstyva korozijos vystymosi stadija;

C - vietinė korozija;

D - stipri dugno korozija;

E - labai stipri dugno korozija, nustatytas nesandarumas.

Vertinant E kategorijos dugno būklę, būtina nedelsiant išjungti baką ir atlikti pilną techninę diagnostiką.

Aptikus II, III ar IV klasės AE šaltinius arba kai sunku interpretuoti AE šaltinius, AE šaltinių aptikimo vietose atliekama rezervuaro sienelės ruožų ultragarsinė kontrolė. Galutinis nustatytų AE šaltinių įvertinimas atliekamas remiantis ultragarsinio tyrimo rezultatais. Defektai, kurie yra AE III ar IV klasių šaltiniai, yra nepriimtini.

AE valdymo įranga

Pagaminti akustinės emisijos prietaisai ir sistemos naudojami įvairių pramonės objektų valdymui ir diagnostikai: magistraliniams ir technologiniams vamzdynams, balionams, slėginiams indams, naftos produktų rezervuarams, kėlimo įrangai ir kt.

4 pav. Akustinės emisijos keitikliai

Akustinės emisijos keitikliai, be sprogimui atsparių modelių, turi automatinį paties jutiklio testavimo režimą, kuris banginės spinduliuotės dėka taip pat leidžia patikrinti gretimų jutiklių bei visos akustinės emisijos sistemos veikimą.

Jautri pjezoelektrinė sistema sandarinama specialiu elastingu sandarikliu. Visas korpuso tūris, įskaitant elektroninę grandinę, užpildytas epoksidiniu mišiniu, turinčiu padidintą sukibimą su nerūdijančiu plienu. Keitikliai turi nusidėvėjimui atsparią keraminę arba nerūdijančio plieno apsaugą.

Keitiklio modeliai skiriasi veikimo dažnių juosta, maitinimo įtampa, pirminio stiprintuvo stiprinimo stiprumu, konstrukcija (įprasta hermetiška arba sprogimui atspari hermetiška), apsaugos medžiaga.

Magnetiniais spaustukais prie valdomo objekto tvirtinami akustinės emisijos keitikliai.

5 paveikslas - Magnetiniai spaustukai

Teikiamas sistemos valdymas, duomenų rinkimas ir analizė specialios programos. Pavyzdžiui, AE Studio programinės įrangos paketą, kuris pateikiamas kartu su akustinės emisijos sistema, sudaro:

· „Koral“ – linijinių objektų (technologinių ir magistralinių naftos, dujų, produktų vamzdynų ir kt. linijinių ruožų) akustinės emisijos kontrolės duomenų apdorojimo programa ir technologija;

· „Burya“ – nepriklausomų programų paketas ir technologija tūrinių objektų (rezervuarų, naftos rezervuarų, sferinių korpusų ir kt.) akustinės emisijos kontrolės duomenims apdoroti.

Burya programinės įrangos paketas skirtas sudėtingam, detaliam akustinės emisijos informacijos, gautos stebint pramonės įrenginius, apdorojimui ir apima šias duomenų apdorojimo programas:

· „Bottom“ – plokščių apvalių dugnų akustinės emisijos kontrolės duomenų apdorojimo programa, ant kurių nėra galimybės įrengti akustinės emisijos jutiklių (VST dugnai). Programos ypatybė yra galimybė naudoti papildomus jutiklius, kurie yra ant rezervuaro sienelės, kad būtų galima filtruoti akustinės emisijos įvykius iš apačios iš įvykių, įvykusių viršutinėje VST tūrio dalyje.

6 pav. Duomenų apdorojimo programa „Apačia“

· „Sfera“ – programa, skirta sferinių objektų (sferinių saugyklų ir rezervuarų, sferinių rezervuarų dugnų) akustinės emisijos kontrolės duomenims apdoroti. Apima atskirą programą „Sphere-D“, kuri reikalinga norint nubraižyti objekto žemėlapį ir sukurti koordinačių failą, skirtą jutikliams dėti ant sferinio paviršiaus su užsakyta atstumų tarp imtuvų lentele.

· „Cilindras“ – programa, skirta cilindrinių objektų (cisternų, kolonų, RVS sienelių) akustinės emisijos kontrolės duomenims apdoroti. Apima atskirą programą Cylinder-D, reikalingą nubraižyti objekto žemėlapį ir sukurti koordinačių failą, skirtą jutiklių išdėstymui ant cilindrinio paviršiaus su užsakyta atstumų tarp imtuvų lentele.

7 pav. Duomenų apdorojimo programa „Sphere“

8 pav. Duomenų apdorojimo programa „Cilindras“

9 pav. Bakas su būdingais defektais

Panaši informacija.

Akustinės emisijos šaltiniai

Sunaikintos beveik visos medžiagos skleidžia garsą („alavo šauksmas“, žinomas iš devynioliktos vidurysšimtmečius, lūžtančio medžio, ledo ir kt. plyšį), t.y. skleidžia akustines bangas, kurios yra suvokiamos ausimi. Dauguma konstrukcinių medžiagų (pavyzdžiui, daugelis metalų ir kompozitinių medžiagų) pradeda skleisti akustines vibracijas ultragarsinėje (negirdimoje) spektro dalyje, veikiant apkrovai dar gerokai prieš gedimą. Šių bangų tyrimas ir registravimas tapo įmanomas sukūrus specialią įrangą. Ypač intensyvus darbas šia kryptimi prasidėjo nuo XX amžiaus 60-ųjų vidurio. ryšium su būtinybe kontroliuoti ypač svarbius techninius objektus: branduolinius reaktorius ir atominių elektrinių vamzdynus, raketų korpusus ir kt.

Akustinė emisija (emisija – emisija, generavimas) suprantama kaip tamprių bangų atsiradimas terpėje, sukeltas jos būsenos pasikeitimo veikiant išoriniams ar vidiniams veiksniams. Akustinės emisijos metodas yra pagrįstas šių bangų analize ir yra vienas iš pasyviųjų akustinio valdymo metodų. Pagal GOST 27655-88 „Akustinė emisija. Terminai, apibrėžimai ir pavadinimai“ akustinės emisijos (AE) sužadinimo mechanizmas yra fizinių ir (arba) cheminiai procesai vykstantys valdymo objekte. Priklausomai nuo proceso tipo, AE skirstomas į šiuos tipus:

· Medžiagos AE, kurią sukelia dinaminis lokalus jos struktūros persitvarkymas;

· AE trinties, kurią sukelia kietų kūnų paviršių trintis apkrovos taikymo vietose ir jungtyse, kur vyksta susiliejančių elementų atitiktis;

· AE nuotėkio, kurį sukelia per nuotėkį tekančio skysčio ar dujų sąveika su nuotėkio sienelėmis ir aplinkiniu oru;

· AE cheminėse ar elektrinėse reakcijose, atsirandančiose dėl atitinkamų reakcijų, įskaitant tas, kurios lydi korozijos procesus;

· magnetinis ir radiacinis AE, atsirandantis atitinkamai medžiagų permagnetinimo metu (magnetinis triukšmas) arba dėl jonizuojančiosios spinduliuotės sąveikos su ja;

· AE, kurią sukelia medžiagų ir medžiagų fazinės transformacijos.

Taigi AE yra reiškinys, lydintis beveik visus fizinius procesus, vykstančius kietosios medžiagos ir ant jų paviršiaus. Galimybė registruoti daugybę AE tipų dėl jų mažumo, ypač AE, kurie atsiranda molekulinis lygis, defektų (dislokacijų) judėjimo metu kristalinė gardelė, yra ribojamas įrangos jautrumo, todėl daugumos pramonės objektų, įskaitant naftos ir dujų pramonės objektus, AE valdymo praktikoje naudojami trys pirmieji AE tipai. Šiuo atveju reikia nepamiršti, kad AE trintis sukuria triukšmą, sukelia klaidingų defektų susidarymą ir yra vienas iš pagrindinių veiksnių, apsunkinančių AE metodo taikymą. Be to, iš pirmojo tipo AE registruojami tik stipriausi signalai apie besiformuojančius defektus: plyšių augimo ir medžiagos plastinės deformacijos metu. Pastaroji aplinkybė AE metodą daro labiau praktinę reikšmę ir lemia platų jo taikymą techninės diagnostikos tikslais.

AE testavimo tikslas – akustinės emisijos šaltinių, susijusių su tiriamojo objekto paviršiaus arba sienelės tūrio, suvirintų jungčių ir pagamintų dalių bei komponentų nelygumais, aptikimas, koordinačių nustatymas ir sekimas (stebėjimas). Visos AE šaltinių sukeltos indikacijos, jei techniškai įmanoma, turėtų būti įvertintos kitais neardomojo bandymo metodais.

AE signalų tipai

Pramoninės serijinės įrangos įrašytas AE skirstomas į nuolatinį ir diskretišką. Nepertraukiamas AE įrašomas kaip ištisinis bangos laukas su dideliu signalo pasikartojimo dažniu, o diskrečiasis AE susideda iš atskirų išsiskiriančių impulsų, kurių amplitudė viršija triukšmo lygį. Ištisinė linija atitinka plastinę metalo deformaciją (tekėjimą) arba skysčio ar dujų nutekėjimą pro nuotėkius, diskrečiąją – įtrūkimų šuolio augimą.

Atskiros AE spinduliuotės šaltinio dydis yra mažas ir panašus į skleidžiamų bangų ilgį. Jis gali būti pavaizduotas kaip kvazitaškis šaltinis, esantis medžiagos paviršiuje arba viduje ir skleidžiantis sferines arba kitokio tipo bangas. Kai bangos sąveikauja su paviršiumi (sąsaja tarp dviejų terpių), jos atsispindi ir transformuojasi. Medžiagos tūryje sklindančios bangos greitai susilpnėja dėl susilpnėjimo. Paviršinės bangos susilpnėja daug mažesniu atstumu nei garsumo bangos, todėl jas daugiausia įrašo AE imtuvai.

Signalas iš AE šaltinio registruojamas kartu su pastovaus arba kintamo lygio triukšmu (10.1 pav.). Triukšmas yra vienas iš pagrindinių veiksnių, mažinančių AE kontrolės efektyvumą. Dėl įvairių priežasčių, dėl kurių jie atsiranda, triukšmai skirstomi pagal:

generavimo mechanizmas (kilmės šaltinis) - akustinis (mechaninis) ir elektromagnetinis;

triukšmo signalo tipas – impulsinis ir nuolatinis;

šaltinių vietos – išorinės ir vidinės. Pagrindiniai triukšmo šaltiniai objektų AE valdymo metu yra šie:

skysčio aptaškymas inde, inde ar vamzdyne jį pilant;

· hidrodinaminiai turbulentiniai reiškiniai esant dideliam apkrovos greičiui;

trintis objekto sąlyčio taškuose su atramomis ar pakaba, taip pat jungtyse, atitinkančiose reikalavimus;

siurblių, variklių ir kitų mechaninių įrenginių valdymas;

Elektromagnetinių imtuvų veikimas;

poveikį aplinką(lietus, vėjas ir kt.);

· AE keitiklio vidinis šiluminis triukšmas ir stiprintuvo (priešstiprintuvo) įvesties pakopų triukšmas.

Triukšmui slopinti ir naudingam signalui išgauti dažniausiai naudojami du metodai: amplitudė ir dažnis. Amplitudė – tai fiksuoto arba slankiojo atskyrimo slenksčio lygio nustatymas, žemiau kurio įranga neregistruoja AE signalų. Fiksuotas slenkstis nustatomas esant pastoviam triukšmui, slankioji - kintama. Slankioji riba, kuri nustatoma automatiškai stebint bendrą triukšmo lygį, leidžia, priešingai nei fiksuota, neįtraukti dalies triukšmo signalų kaip AE signalo.

1 pav. Bendra įrašyto AE signalo triukšmo fone schema:

1 - svyravimai; 2 - plaukiojantis slenkstis; 3 - svyravimai neatsižvelgiant į plūduriuojančią ribą; 4 - triukšmas

10.2 pav. Bendra forma AE signalas įrangos stiprinimo kelio išvestyje:

1 - svyravimai; 2 - vokas; - amplitudės slenkstinė reikšmė; - k-ojo impulso amplitudė

Triukšmo slopinimo dažnio metodas susideda iš AE imtuvų gaunamo signalo filtravimo naudojant žemo ir aukšto dažnio filtrus (LPF/HPF). Šiuo atveju, norint sureguliuoti filtrus, prieš bandymą preliminariai įvertinamas atitinkamų triukšmų dažnis ir lygis.

Kai signalas praeina per filtrus ir stiprinimo kelią, kartu su bangų transformacija valdomo produkto paviršiuje, atsiranda tolesnis pradinių AE šaltinio impulsų iškraipymas. Jie įgauna bipolinį svyruojantį pobūdį, kaip parodyta 10.2 pav. Tolimesnę signalų apdorojimo ir jų, kaip informacinio parametro, naudojimo tvarką lemia įvairių gamintojų atitinkamoje įrangoje naudojamos kompiuterinės duomenų gavimo ir papildomo apdorojimo programos. Įvykių skaičiaus ir jų amplitudės nustatymo teisingumas priklausys ne tik nuo jų registravimo galimybės (įrangos raiškos), bet ir nuo registravimo būdo.

Pavyzdžiui, jei užregistruosite signalo gaubto impulsus virš lygio , bus įrašyti keturi impulsai, o jei užfiksuosite virpesių skaičių virš to paties lygio, bus įrašyti devyni impulsai. Impulsas suprantamas kaip bangų seka, kurios dažnis yra veikimo diapazone, kurio gaubtas impulso pradžioje kerta slenkstį aukštyn, o impulso pabaigoje – žemyn.

Taigi, užregistruotų impulsų skaičius priklausys nuo aparatinės įrangos nustatymo: įvykio pabaigos skirtojo laiko reikšmės. Jei laikas yra pakankamai didelis, pavyzdžiui, galima užregistruoti keturis impulsus, jei jis mažas, tai visi virpesiai virš lygio (10.2 pav. aštuoni) gali būti registruojami kaip impulsai. Didelės klaidos taip pat gali atsirasti dėl signalų dažnių juostos pločio ir diskriminacijos lygio, ypač kai AE signalų amplitudė yra panaši į triukšmo lygį.

AE kontrolės rezultatų įvertinimas.

Apdorojus gautus signalus, kontrolės rezultatai pateikiami identifikuotų (siekiant pašalinti klaidingus defektus) ir klasifikuotų AE šaltinių forma. Klasifikavimas atliekamas naudojant šiuos pagrindinius AE signalų parametrus:

· bendras akustinės emisijos skaičius – užregistruotų AE impulsų skaičius, viršijantis nustatytą diskriminacijos lygį (ribą) stebėjimo laiko intervalui;

· akustinės emisijos aktyvumas – registruotų AE impulsų skaičius per laiko vienetą;

· akustinės emisijos skaičiavimo greitis – bendros akustinės emisijos skaičiaus ir stebėjimo laiko intervalo santykis;

· akustinės emisijos energija – AE šaltinio išskiriama energija, kurią neša medžiagoje kylančios bangos;

· akustinės emisijos signalų amplitudė, impulso trukmė, AE įvykio kilimo laikas.

Bendras skaičius ir AE aktyvumas plastinės deformacijos metu yra proporcingi deformuotos medžiagos tūriui. AE signalų ir energijos amplitudė plyšio vystymosi metu yra tiesiogiai proporcinga jo augimo greičiui ir didžiausiems įtempiams tam tikroje zonoje.

Klasifikuojant AE šaltinius, taip pat atsižvelgiama į jų koncentraciją, valdomo objekto apkrovos parametrus, laiką.

Aptiktus ir identifikuotus AE šaltinius pagal PB 03-593-03 „Laivų, aparatų, katilų ir technologinių vamzdynų akustinės emisijos kontrolės organizavimo ir vykdymo taisyklės“ rekomenduojama suskirstyti į keturias klases:

· pirmasis – pasyvus šaltinis, registruojamas jo raidos dinamikai analizuoti;

antrasis yra aktyvus šaltinis, kuriam reikia papildomos kontrolės naudojant kitus metodus;

· trečiasis – kritiškai aktyvus šaltinis, reikalaujantis situacijos raidos kontrolės ir priemonių pasirengti galimam apkrovos mažinimui;

· ketvirtasis yra katastrofiškai aktyvus šaltinis, kuriam reikia nedelsiant sumažinti apkrovą iki nulio arba iki vertės, kuriai esant šaltinio aktyvumas nukrenta iki antros ar trečios klasės lygio.

Atsižvelgiant į didelis skaičius AE charakterizuojančius parametrus, šaltinių priskyrimas atitinkamai klasei atliekamas naudojant daugybę kriterijų, kuriuose atsižvelgiama į parametrų rinkinį. Kriterijų parinkimas atliekamas pagal PB 03-593-03, atsižvelgiant į kontroliuojamų objektų medžiagų mechanines ir akustinės emisijos savybes. Kriterijai apima šiuos kriterijus:

· amplitudė, pagrįsta impulsų amplitudių registravimu (bent trys iš vieno šaltinio) ir jų palyginimas su slenksčio viršijimo reikšme (), kuri atitinka medžiagos įtrūkimo augimą. Norint nustatyti , reikia ištirti mėginių medžiagą preliminariuose eksperimentuose;

· integralinis, pagrįstas AE šaltinių aktyvumo vertinimo palyginimu su šių šaltinių santykiniu stiprumu kiekviename registravimo intervale. Šiuo atveju nustatymui būtina nustatyti koeficiento reikšmę išankstiniuose tyrimuose;

· lokalinis-dinaminis, naudojant vietos įvykių AE skaičiaus kitimą slėgio palaikymo stadijose ir vietos įvykio energijos ar kvadratinės amplitudės pokyčių dinamiką, didėjant objekto apkrovai. Šis kriterijus naudojamas objektų, kurių struktūra ir medžiagų savybės nėra tiksliai žinomos, būklei įvertinti. Ši aplinkybė daro šį kriterijų praktiškai reikšmingą, ypač diagnozuojant lauke;

· integralinis-dinaminis, kuris klasifikuoja AE šaltinį pagal jo tipą ir rangą. Šaltinio tipas nustatomas pagal energijos išsiskyrimo dinamiką, pagrįstą AE signalų amplitude stebėjimo intervale. Šaltinio rangas nustatomas apskaičiuojant jo koncentracijos koeficientą C ir bendrąją energiją. Koncentracijos koeficientui apskaičiuoti būtina nustatyti - vidutinį AE šaltinio spindulį. Tuo pačiu nenustatoma akustinės emisijos įtaisų vertė, o tai trukdo praktiškai taikyti šį kriterijų;

· ASME kodo kriterijai, skirti zonos vietai ir reikalaujantys žinoti leistinas AE parametrų vertes, o tai suponuoja preliminarų kontroliuojamų medžiagų savybių tyrimą ir bandomojo objekto vertinimą kaip akustinį kanalą.

MONPAC technologija numato AE šaltinių klasifikavimą pagal „jėgos indekso“ ir „istorinio indekso“ reikšmes. Klasė nustatoma pagal plokštuminę diagramą, priklausomai nuo šių indeksų reikšmės. Ši klasifikacija naudojama MONPAC technologijoje naudojant PAC (Physical Acoustics Corporation) įrangą.

Pagal nuolatinio AE, paprastai kontroliuojamo nuotėkio aptikimo metu, kriterijus, situacija klasifikuojama taip:

1 klasė – nėra nuolatinio AE;

· 4 klasė – nuolatinio AE registracija.

Kad atsirastų AE efektas, būtinas energijos išsiskyrimas. Medžiagos AE spinduliavimo dėsningumai, kuriuos sukelia dinaminis lokalus jos struktūros persitvarkymas, apimantis tiek plastines deformacijas, tiek įtrūkimų susidarymą ir augimą, tiriami atitinkamų bandinių mechaninio įtempimo metu.

Paprastai AE plastinės deformacijos metu yra nepertraukiamo tipo spinduliavimas, kurio forma yra nuolatinis radijo signalas, panašus į triukšmą. AE procesui apibūdinti dažnai naudojama akustinės emisijos reikšmė – parametras, kuriame atsižvelgiama ir į impulsų skaičių, ir į jų amplitudę, proporcingas aktyvumo ar skaičiavimo dažnio sandaugai ir vidutinei signalo amplitudės vertei vienetui. laikas. Daugumos metalų plastinės deformacijos metu didžiausias aktyvumas, skaičiavimo greitis ir efektyvioji AE vertė sutampa su takumo riba.

10.3 paveiksle parodyta efektyviosios AE () vertės priklausomybė lygių bandinių įtempimui kartu su įtempių ()-įtempimo diagrama () . 1 priklausomybė atitinka geležies-Armco ir mažai anglies turintį plieną (kurio anglies kiekis iki 0,015%) ir yra ištisinis AE, kurio maksimumas yra našumo danties (platformos) zonoje. 2 priklausomybė būdinga konstrukciniam anglies plienui, kuriame yra karbidų, ir, be nuolatinio AE, ji apima atskirus didelės amplitudės impulsus, susijusius su cementito plokščių sunaikinimu plieno perlite.

10.3 pav.Efektyviosios AE (U) vertės priklausomybė nuo lygiųjų bandinių įtempimo, kartu su įtempių () - deformacijų () diagrama

Didžiausias AE aktyvumas danties zonoje ir tekėjimo taškas paaiškinamas kristalinės gardelės defektų (dislokacijų) masės susidarymu ir poslinkiu pereinant prie plastinės deformacijos bei negrįžtamų struktūros pokyčių kaupimosi. Tuomet aktyvumas mažėja dėl to, kad naujai susidariusių išnirimų judėjimą riboja jau esantys. Perkraunant pasireiškia „negrįžtamumo“ efektas, vadinamas Kaizerio efektu. Jį sudaro tai, kad pakartotinai apkraunant po trumpo laiko esant fiksuotam įrangos jautrumo lygiui, AE neužfiksuojama tol, kol neviršijamas anksčiau pasiektas apkrovos lygis. Tiesą sakant, AE signalai atsiranda nuo pat pakrovimo pradžios, tačiau jų dydis yra toks mažas, kad yra žemiau įrangos jautrumo lygio. Tuo pačiu metu, pakartotinai pakraunant po ilgo laiko, AE registruojamas mažesniu apkrovos lygiu nei anksčiau pasiektas. Šis efektas, vadinamas Felicitos efektu, paaiškinamas atvirkštiniu dislokacijų judėjimu, kai nuimamas krūvis.

Didžiausią pavojų kelia į plyšį panašūs defektai, kurių atsiradimas dažniausiai sukelia avarijas ir konstrukcijų gedimus. Plyšio susidarymas ir augimas atsiranda staiga ir yra lydimi įvairių atitinkamos amplitudės atskirų impulsų. Medžiagose, kuriose yra tiek natūralių įtrūkimų, tiek dirbtinių įpjovų, įtempių koncentracija atsiranda defekto gale, kai objektas apkraunamas darbinėmis ar bandomosiomis apkrovomis. Vietiniam įtempimui pasiekus medžiagos takumo ribą, susidaro plastinės deformacijos zona. Šios zonos tūris yra proporcingas įtempių lygiui, kuriam būdingas šių įtempių intensyvumo koeficientas Į. Kai vietiniai įtempiai viršija tempimo stiprumą, įvyksta mikrolūžis – staigus defekto ilgio padidėjimas kartu su AE impulsu. Impulsų skaičius N auga didėjant Į. Bendra AE priklausomybė N dėl streso intensyvumo faktoriaus Į turi formą

AE signalų amplitudė plyšio augimo metu gali siekti 85 dB ar daugiau. Plastinei deformacijai AE signalų amplitudė paprastai neviršija 40...50 dB. Taigi AE amplitudių skirtumas yra vienas iš pagrindinių plastinės deformacijos ir plyšių augimo skirtumo bruožų.

AE kontrolės rezultatai pateikiami registruotų AE šaltinių, priskirtų konkrečiai klasei pagal priimtą kriterijų, sąrašo forma. Šaltinio vieta nurodoma ant valdomo objekto paviršiaus raidos (10.4 pav.). Savo ruožtu kontroliuojamo objekto būklės įvertinimas atliekamas pagal vienos ar kitos klasės AE šaltinių buvimą jame.

10.4 pav.AE šaltinių išdėstymas kraujagyslės nuskaitymo metu ir registruotų defektų vieta:

1 - apvalkalas 1; 2 - apvalkalas 2; 3 - oro įleidimo anga; 4 - apvalkalas 3; 5 - apatinis dugnas; 6 - kondensatoriaus nutekėjimo jungtis; 7 - šulinys; 8 - manometro armatūra; 9 - apsauginis vožtuvas; 10 - viršutinė apačia; I-VIII – AE imtuvų numeriai

Teigiamai įvertinus objekto techninę būklę pagal AE kontrolės rezultatus arba nesant registruotų AV šaltinių, papildomų kontrolės rūšių naudoti nereikia. Kai aptinkami antros ir trečios klasės AE šaltiniai, identifikuotų AE šaltinių priimtinumui įvertinti naudojami papildomi neardomieji bandymai.

AE valdymo įranga

AE valdymo įrangos struktūrą lemia šie pagrindiniai uždaviniai: AE signalų priėmimas ir identifikavimas, jų stiprinimas ir apdorojimas, signalo parametrų reikšmių nustatymas, rezultatų fiksavimas ir informacijos išdavimas. Įranga skiriasi sudėtingumo laipsniu, paskirtimi, transportuojamumu, taip pat klase, priklausomai nuo gaunamos informacijos kiekio. Plačiausiai paplitusi daugiakanalė įranga, kuri kartu su AE parametrais leidžia nustatyti signalų šaltinių koordinates, tuo pačiu metu fiksuojant bandymo parametrus (apkrovą, slėgį, temperatūrą ir kt.). Tokios įrangos funkcinė schema parodyta 10.5 pav.

10.5 pav.AE valdymo įrangos funkcinė schema

Įrangą sudaro šie pagrindiniai elementai, sujungti kabelių linijomis: 1 - akustinės emisijos keitikliai (AEC); 2 - preliminarūs stiprintuvai; 3 - dažnio filtrai; 4 - pagrindiniai stiprintuvai; 5 - signalų apdorojimo įrenginiai; 6 - pagrindinis procesorius, skirtas kontrolės rezultatams apdoroti, saugoti ir pateikti; 7 - valdymo pultas (klaviatūra); 8 - vaizdo monitorius; 9 - parametrinių kanalų jutikliai ir kabelių linijos.

Įrangos elementai 3 - 8, kaip taisyklė, struktūriškai atliekami vieno bloko pavidalu (pavaizduota 10.5 paveiksle punktyrine linija), remiantis nešiojamu kompiuteriu.

Akustinės emisijos keitiklis skirtas elastines akustines vibracijas paversti elektriniais signalais ir yra svarbiausias AE valdymo įrangos komplekso elementas. Labiausiai paplitę yra pjezoelektriniai AET, kurių schema mažai skiriasi nuo pjezoelektrinių keitiklių (PT), naudojamų atliekant ultragarsinius tyrimus.

Pagal dizainą išskiriami šie PAE tipai:

vieno poliaus ir diferencialo;

rezonansinis, plačiajuostis arba pralaidumas;

Kombinuotas su pirminiu stiprintuvu arba nekombinuotas.

Pagal jautrumo lygį AET skirstomi į keturias klases (1-4), pagal dažnių diapazonus - į žemo dažnio (iki 50 kHz), standartinius pramoninius (50 ... 200 kHz), specialiuosius pramoninius (200). ... 500 kHz) ir aukšto dažnio (daugiau nei 500 kHz). Elastinių virpesių slopinimas mažėja mažėjant dažniui, todėl žemo dažnio AET pirmiausia naudojami stebint išplėstus objektus, tokius kaip vamzdynai ir objektai su dideliu vibracijų slopinimu.

Specialūs AES naudojami mažiems objektams, kurių ilgis iki 1 m, valdyti, aukšto dažnio – laboratoriniuose tyrimuose.

Priklausomai nuo amplitudės-dažnio charakteristikų, AET yra rezonansiniai (juostės plotis 0,2, kur yra AET veikimo dažnis), dažnių juostos pralaidumas (pralaidumas 0,2 ... 0,8) ir plačiajuostis (pralaidumas didesnis nei 0,8).

Pagrindinis skirtumas tarp AET ir tiesioginių PET yra slopinimo ypatybės, būtinos laisvoms natūralioms pjezoelektrinės plokštės vibracijoms slopinti, taip pat pačios pjezoelektrinės plokštės storis. Galinė PAE pjezoelektrinės plokštės pusė gali likti laisva arba iš dalies arba visiškai slopinama.

Viena iš pagrindinių AET charakteristikų yra konversijos koeficientas k, nustatomas pagal išraišką

kur yra maksimumas elektros įtampa ant pjezoelektrinės plokštės, V; - didžiausias tamprus valdomo objekto dalelių poslinkis tiesiai po AET, m.

Konversijos koeficientas turi matmenį V/m ir nustato AET jautrumą. Didžiausia k reikšmė atsiranda siauros juostos rezonansiniuose AET, kurių galinė pusė nėra slopinama. Dėl mechaninio slopinimo AET jautrumas išlyginamas platesniame diapazone, tačiau absoliutus jautrumas (konversijos koeficientas k) šiuo atveju žymiai sumažėja.

AET ant bandomojo objekto paviršiaus fiksuojamas įvairiais būdais: klijais, spaustukais, spaustukais, magnetiniais laikikliais, stacionariai sumontuotų laikiklių pagalba ir kt. Pramoninio AE testavimo praktikoje daugiausia naudojami rezonansiniai AET naudojami, nes jų jautrumas yra daug didesnis. Vieno iš šių keitiklių konstrukcija parodyta 10.6 pav.

10.6 pav.CJSC Eltest sukurta rezonansinio AET schema:

1 - lapinė spyruoklė;

2 - nuolatinis magnetinio laikiklio magnetas;

3 - korpusas; 4 - užveržimo dangtelis;

5 - savaime išsilyginantis sferinis laikiklis;

6 - elektros jungtis; 7 - pjezoelektrinis elementas;

8 - keraminė apsauga

PAE tvirtinimas atliekamas naudojant magnetinį spaustuką. Siekiant užtikrinti maksimalų jautrumą, galinė plokštės pusė yra laisva, o šoninis paviršius yra sudrėkintas tik 30% mišiniu.

Akustinės emisijos keitiklis trumpu kabeliu (ne ilgesniu kaip 30 cm) prijungiamas prie pirminio stiprintuvo (žr. 10.5 pav.). Kartu su stiprinimu (dažniausiai iki 40 dB), pirminis stiprintuvas pagerina signalo ir triukšmo santykį perduodant signalą kabeline linija į pagrindinį įrangos bloką (3–8), nuotoliniu būdu iki 150 .. 200 m.

Filtras nustato dažnio pralaidumo spektrą. Filtras sureguliuotas taip, kad kuo labiau nukirstų įvairių dažnių triukšmą.

Pagrindinis stiprintuvas skirtas sustiprinti signalą, susilpnėjusį praėjus per kabelinę liniją. Jis turi vienodą dažnio atsaką, kurio stiprinimas yra 60...80 dB.

Norint slopinti elektromagnetinius trukdžius, ekranuojamas visas kanalas, įskaitant PAE, pirminį stiprintuvą, pagrindinį bloką ir jungiamąsias kabelių linijas. Neretai naudojamas ir diferencinis elektromagnetinių trukdžių slopinimo būdas, pagrįstas tuo, kad PAE pjezoelektrinė plokštė perpjaunama į dvi dalis ir viena pusė apverčiama, taip pakeičiant jos poliarizaciją. Be to, kiekvienos pusės signalai stiprinami atskirai, signalų fazė vienoje iš pusių pakeičiama l ir abu signalai pridedami. Dėl to elektromagnetiniai trukdžiai yra nefazės ir slopinami.

Signalų apdorojimo blokas fiksuoja jų atvykimo laiką, registruoja signalus, viršijančius nustatytą diskriminacijos lygį, paverčia signalus į skaitmeninę formą ir išsaugo juos. Galutinis skirtingais kanalais įrašytų AE signalų apdorojimas atliekamas naudojant pagrindinį procesorių, kuris taip pat nustato AE signalo šaltinio vietą (vietą). Stebint tiesinį objektą (pavyzdžiui, dujotiekį), pakanka turėti du AET; plokštiems objektams, kurių bendrieji matmenys yra panašūs ir kurių paviršiaus plotas yra didelis, šaltinį supantys mažiausiai trys AET.

Signalai iš plyšio tipo AE šaltinio pasižymi tuo, kad juos skleidžia vienas šaltinis, jie yra trumpalaikiai, o jų patekimo į AET laikas atspindi atstumą iki plyšio. AE šaltinio padėtis plokštumoje nustatoma trianguliacijos metodais. Remiantis bangos sklidimo medžiagoje greičiu ir signalo atvykimo į skirtingus AET skirtumus, apskaičiuojama AE šaltinio taškų rinkinio vieta, kuri bus išdėstyta apskritimuose, kurių spindulys , ir iš atitinkamo AET (10.7 pav., a). Vienintelė tikroji AE šaltinio padėtis nustatoma sprendžiant trikampius, kurių visos trys kraštinės yra žinomos. Norėdami tai padaryti, gaminio AET koordinatės fiksuojamos kuo tiksliau ir prieš bandymą įvedamos į 6 bloką paviršiaus nuskaitymo metu (žr. 10.5 pav.).

10.7 pav.AE šaltinių vietos schemos:

a - plokštuminis (plokštumoje); b - linijinis

Linijinės vietos schema parodyta 10.7 pav., b. Jei AE šaltinis nėra viduryje tarp AET, signalas į tolimąjį AET pasieks vėliau nei į artimąjį. Nustačius atstumą tarp AET ir signalo atvykimo laiko skirtumą, pagal formules apskaičiuojamos defekto vietos koordinatės

AE metodas leidžia valdyti visą bandomojo objekto paviršių. Norint atlikti valdymą, turi būti numatytas tiesioginis priėjimas prie valdymo objekto paviršiaus zonų, skirtų AET įrengimui. Jei tai neįmanoma, pvz., atliekant periodinį ar nuolatinį požeminių magistralinių vamzdynų stebėjimą, neatleidžiant jų nuo grunto ir izoliacijos, galima naudoti bangolaidžius, nuolat pritvirtintus prie valdomo objekto.

Vietos nustatymo tikslumas turi būti bent dviejų sienelių storių arba 5 % atstumo tarp AET, atsižvelgiant į tai, kuris yra didesnis. Koordinačių skaičiavimo paklaidas lemia signalo atvykimo į keitiklius matavimo paklaidos. Klaidų šaltiniai yra:

· laiko intervalų matavimo paklaida;

skirtumas tarp realių sklidimo būdų ir teoriškai priimtų;

anizotropijos buvimas signalo sklidimo greičiui;

signalo formos pasikeitimas dėl sklidimo per struktūrą;

Signalų perdengimas laiku, taip pat kelių šaltinių veikimas;

registracija bangų keitikliais įvairių tipų;

· garso greičio matavimo (nustatymo) klaida;

· klaida nustatant AET koordinates ir naudojant bangolaidžius.

Prieš pakraunant objektą, patikrinamas įrangos darbingumas ir įvertinama koordinačių nustatymo paklaida simuliatoriumi. Jis įrengiamas pasirinktame objekto taške ir koordinačių sistemos rodmenys lyginami su realiomis treniruoklio koordinatėmis. Kaip treniruoklis naudojamas pjezoelektrinis keitiklis, sužadinamas generatoriaus elektros impulsais. Tam pačiam tikslui gali būti naudojamas vadinamasis Su-Nielsen šaltinis (0,3 ... 0,5 mm skersmens grafito strypo lūžis, kietumas 2T (2H)).

AE šaltinių vietos vizualizacija atliekama naudojant vaizdo monitorių, kuriame šaltiniai rodomi atitinkamoje valdomo objekto skenavimo vietoje (žr. 10.4 pav.) skirtingo ryškumo, spalvos ar formos šviečiančių taškų pavidalu. (priklausomai nuo naudojamo programinė įranga). Valdymo rezultatų dokumentavimas atliekamas atitinkamų išorinių įrenginių, prijungtų prie pagrindinio procesoriaus, pagalba.

Aukščiau pateiktas AE šaltinių vietos nustatymo metodas, pagrįstas signalo atvykimo laiko skirtumo matavimu, gali būti naudojamas tik atskiram AE. Nepertraukiamo AE atveju signalo delsos laiko nustatyti tampa neįmanoma. Tokiu atveju AE šaltinio koordinates galima nustatyti naudojant vadinamąjį amplitudės metodą, pagrįstą signalo amplitudės matavimu skirtingais AET. Diagnostikos praktikoje šis metodas naudojamas aptikti nuotėkius per kontroliuojamo gaminio angas. Jį sudaro įvairių AET gaunamo šaltinio signalo amplitudės juostos diagramos sudarymas (10.8 pav.). Tokios histogramos analizė leidžia nustatyti nuotėkio vietos sritį. Patogu diagnozuoti tokius linijinius objektus kaip naftos ir dujotiekiai.

Diagnostinės stebėjimo sistemos, pagrįstos AE metodu, yra universaliausios. Tokios sistemos techninės įrangos sprendimas paprastai apima:

10.8 pav. AE šaltinių nustatymo amplitudės metodo iliustracija: 1-7 - AE imtuvų skaičiai

· tipiniai akustinės emisijos įrangos blokai;

· Visų tipų papildomų neardomųjų bandymų pirminių keitiklių tipų koordinavimo ir perjungimo blokai, kurių sudėtis nustatoma pagal valdomo objekto tipą;

kontrolės ir sprendimų priėmimo blokai remiantis diagnostinės informacijos rezultatais apie dabartinė būklė valdomas objektas.

10.8 pav.AE šaltinių nustatymo amplitudės metodo iliustracija: 1-7 - AE imtuvų skaičiai

AE kontrolės tvarka ir apimtis

Kiekvienam objektui sukuriama atitinkama valdymo technologija. AE kontrolės darbai prasideda nuo AET įrengimo objekte. Montavimas atliekamas tiesiai ant nuvalyto objekto paviršiaus arba reikia naudoti atitinkamą bangolaidį. Norint rasti AE šaltinius dideliame objekte, turinčiame didelį paviršiaus plotą, AES dedamos į grupes (antenas), kurių kiekviena naudoja bent tris keitiklius. Linijiniame objekte kiekvienoje grupėje naudojami du AES. AET išdėstymas ir antenų grupių skaičius nustatomas pagal objekto konfigūraciją ir optimalų AET išdėstymą, susijusį su signalo slopinimu ir AE šaltinio koordinačių nustatymo tikslumu.

Priklausomai nuo konfigūracijos, objektas skirstomas į atskiras elementarias dalis: linijinę, plokščią, cilindrinę, sferinę. Kiekvienai sekcijai pasirinkite tinkamą keitiklių išdėstymą. Atstumas tarp AET parenkamas taip, kad bet kurioje kontroliuojamoje zonoje esančio AE simuliatoriaus (grafinio strypo lūžio) signalas būtų aptiktas minimaliu keitiklių skaičiumi, reikalingu koordinatėms apskaičiuoti.

AET vieta, kaip taisyklė, turėtų užtikrinti viso objekto paviršiaus kontrolę. Tačiau kai kuriais atvejais, ypač stebint didelio dydžio objektus, AES leidžiama dėti tik tose objekto srityse, kurios laikomos svarbiausiomis.

Įdiegus AET valdomame objekte, AE sistemos veikimas tikrinamas naudojant AE simuliatorių, esantį tam tikru atstumu nuo kiekvieno AET. Registruoto AE signalo amplitudės nuokrypis neturi viršyti ±3 dB vidutinė visų kanalų vertė. Kanalo stiprinimas ir amplitudės atskyrimo slenkstis parenkami atsižvelgiant į numatomą AE signalo amplitudės diapazoną. Atlikti kitus patikrinimus, numatytus šio objekto valdymo technologijoje.

Tiriamų objektų techninės būklės AE kontrolė vykdoma tik tada, kai konstrukcijoje susidaro įtempių būsena, kuri inicijuoja AE šaltinių darbą objekto medžiagoje. Tam, atlikus parengiamuosius ir derinimo darbus, objektas apkraunamas jėga, slėgiu, temperatūros lauku ir kt. Apkrovos tipo pasirinkimas priklauso nuo objekto konstrukcijos ir jo eksploatavimo sąlygų, bandymų pobūdžio ir yra pateiktas konkretaus objekto AE valdymo technologijoje.

Akustinės emisijos metodas yra skirtas diagnostikai ir yra skirtas nustatyti dujotiekio prieštrūkio būklę, nustatant ir analizuojant triukšmą, kuris lydi plyšių susidarymo ir augimo procesą.

Akustinės emisijos bangoms registruoti naudojama įranga, kuri veikia plačiame dažnių diapazone – nuo kHz iki MHz.

Bandymo metu veikiant apkrovai priešlūžimo zonoje atsiranda akustinis signalas. Informacija apie signalo sklidimo laiką, jo amplitudę, dažnių spektras ir tt suvokiamas pjezoelektriniais akustiniais jutikliais. Gautos informacijos apdorojimas yra pagrindas išvadai apie defekto pobūdį, vietą ir augimą.

Akustinės emisijos šaltiniai. AE signalo valdymas

Sunaikintos beveik visos medžiagos skleidžia garsą, tai yra, skleidžia akustines bangas, kurios yra suvokiamos ausimi. Dauguma konstrukcinių medžiagų (pavyzdžiui, daugelis metalų ir kompozitinių medžiagų) pradeda skleisti akustines vibracijas ultragarsinėje (negirdimoje) spektro dalyje, veikiant apkrovai dar gerokai prieš gedimą. Šių bangų tyrimas ir registravimas tapo įmanomas sukūrus specialią įrangą.

Akustinė emisija (emisija – emisija, generavimas) suprantama kaip tamprių bangų atsiradimas terpėje, kurį sukelia jos būsenos pasikeitimas veikiant išoriniams ar vidiniams veiksniams. Akustinės emisijos metodas yra pagrįstas šių bangų analize ir yra vienas iš pasyviųjų akustinio valdymo metodų. Pagal GOST 27655--88 „Akustinė emisija. Terminai, apibrėžimai ir pavadinimai“ akustinės emisijos (AE) sužadinimo mechanizmas yra fizikinių ir (ar) cheminių procesų, vykstančių valdymo objekte, visuma. Priklausomai nuo proceso tipo, AE skirstomas į šiuos tipus:

* AE medžiaga, kurią sukelia dinaminis lokalus jos struktūros persitvarkymas;

*AE trinties, kurią sukelia kietųjų kūnų paviršių trintis apkrovos vietose ir jungtyse, kur vyksta besijungiančių elementų atitiktis;

* AE nuotėkio, kurį sukelia per nuotėkį tekančio skysčio ar dujų sąveika su nuotėkio sienelėmis ir aplinkiniu oru;

* AE cheminėse ar elektrinėse reakcijose, atsirandančiose dėl atitinkamų reakcijų, įskaitant tas, kurios yra susijusios su korozijos procesais;

* magnetinis ir spinduliuotės AE, atsirandantis atitinkamai medžiagų permagnetinimo metu (magnetinis triukšmas) arba dėl jonizuojančiosios spinduliuotės sąveikos su ja;

* AE, kurią sukelia medžiagų ir medžiagų fazinės transformacijos.

Taigi AE yra reiškinys, lydintis beveik visus fizinius procesus, vykstančius kietose medžiagose ir jų paviršiuose. Galimybę aptikti daugybę AE tipų dėl jų mažumo, ypač AE, atsirandančius molekuliniame lygmenyje, kristalinės gardelės defektų (dislokacijų) judėjimo metu, riboja įrangos jautrumas, todėl AE kontrolės praktika daugelyje pramonės objektų, įskaitant naftos ir dujų pramonės objektus, naudojami pirmieji trys tipai. Šiuo atveju reikia nepamiršti, kad AE trintis sukuria triukšmą, sukelia klaidingų defektų susidarymą ir yra vienas iš pagrindinių veiksnių, apsunkinančių AE metodo taikymą. Be to, iš pirmojo tipo AE registruojami tik stipriausi signalai apie besiformuojančius defektus: plyšių augimo ir medžiagos plastinės deformacijos metu. Pastaroji aplinkybė AE metodą daro didelę praktinę reikšmę ir lemia platų jo taikymą techninės diagnostikos tikslais. AE testavimo tikslas – akustinės emisijos šaltinių, susijusių su tiriamojo objekto paviršiaus arba sienelės tūrio, suvirintų jungčių ir pagamintų dalių bei komponentų nelygumais, aptikimas, koordinačių nustatymas ir sekimas (stebėjimas). Visos AE šaltinių sukeltos indikacijos, jei techniškai įmanoma, turėtų būti įvertintos kitais neardomojo bandymo metodais.

Signalo iš AE šaltinio registracija atliekama kartu su pastovaus arba kintamo lygio triukšmu. Triukšmas yra vienas iš pagrindinių veiksnių, mažinančių AE kontrolės efektyvumą. Dėl įvairių priežasčių, dėl kurių jie atsiranda, triukšmai skirstomi pagal:

* generavimo mechanizmas (kilmės šaltinis) - akustinis (mechaninis) ir elektromagnetinis;

* triukšmo signalo tipas – impulsinis ir nuolatinis;

* šaltinio vietos – išorinės ir vidinės.

Pagrindiniai triukšmo šaltiniai objektų AE valdymo metu yra šie:

* skysčio purslų į indą, indą ar vamzdyną jį pripildžius;

* hidrodinaminiai turbulentiniai reiškiniai esant dideliam apkrovos greičiui;

* trintis objekto sąlyčio su atramomis ar pakaba taškuose, taip pat jungtyse, kurios atitinka reikalavimus;

* siurblių, variklių ir kitų mechaninių įrenginių valdymas;

* elektromagnetinių pikapų veikimas;

* poveikis aplinkai (lietus, vėjas ir kt.);

* nuosavas AE keitiklio šiluminis triukšmas ir stiprintuvo (priešstiprintuvo) įvesties pakopų triukšmas.

Triukšmui slopinti ir naudingam signalui išgauti dažniausiai naudojami du metodai: amplitudė ir dažnis. Amplitudę sudaro fiksuoto arba slankiojo diskriminacijos slenksčio U n lygio nustatymas, žemiau kurio įranga neregistruoja AE signalų. Fiksuotas slenkstis nustatomas esant pastoviam triukšmui, slankioji riba - kintama. Slankioji riba U n , kuri nustatoma automatiškai stebint bendrą triukšmo lygį, leidžia, priešingai nei fiksuota, neįtraukti dalies triukšmo signalų kaip AE signalo.

Kai signalas praeina per filtrus ir stiprinimo kelią, kartu su bangų transformacija valdomo produkto paviršiuje, atsiranda tolesnis pradinių AE šaltinio impulsų iškraipymas. Jie įgauna bipolinį svyruojantį pobūdį. Tolimesnę signalų apdorojimo ir jų, kaip informacinio parametro, naudojimo tvarką lemia įvairių gamintojų atitinkamoje įrangoje naudojamos kompiuterinės duomenų gavimo ir papildomo apdorojimo programos. Įvykių skaičiaus ir jų amplitudės nustatymo teisingumas priklausys ne tik nuo jų registravimo galimybės (įrangos raiškos), bet ir nuo registravimo būdo.

Apdorojus gautus signalus, kontrolės rezultatai pateikiami identifikuotų (siekiant pašalinti klaidingus defektus) ir klasifikuotų AE šaltinių forma.

Atskleistus ir identifikuotus AE šaltinius rekomenduojama suskirstyti į keturias klases:

* pirmasis yra pasyvus šaltinis, registruotas jo raidos dinamikai analizuoti;

* antrasis yra aktyvus šaltinis, reikalaujantis papildomos kontrolės naudojant kitus metodus;

* trečiasis – kritiškai aktyvus šaltinis, reikalaujantis stebėti situacijos raidą ir imtis priemonių pasirengti galimam apkrovos nusileidimui;

* Ketvirtasis yra katastrofiškai aktyvus šaltinis, reikalaujantis nedelsiant sumažinti apkrovą iki nulio arba iki vertės, kuriai esant šaltinio aktyvumas nukrenta iki antros ar trečios klasės lygio.

Atsižvelgiant į didelį AE apibūdinančių parametrų skaičių, šaltinių priskyrimas atitinkamai klasei atliekamas naudojant daugybę kriterijų, kuriuose atsižvelgiama į parametrų rinkinį. Kriterijų parinkimas atliekamas pagal PB 03-593-03, atsižvelgiant į kontroliuojamų objektų medžiagų mechanines ir akustinės emisijos savybes. Kriterijai apima šiuos kriterijus:

* amplitudė, pagrįsta impulsų amplitudių registravimu (bent trys iš vieno šaltinio) ir jų palyginimas su slenksčio viršijimo reikšme (А,), kuri atitinka medžiagos įtrūkimo augimą.

* integralas, pagrįstas AE šaltinių F aktyvumo vertinimo palyginimu su šių šaltinių santykiniu stiprumu J k kiekviename registravimo intervale.

* lokaliai dinamiška, naudojant vietos įvykių AE skaičiaus pokytį slėgio palaikymo stadijose ir vietos įvykio energijos ar kvadratinės amplitudės pokyčių dinamiką, padidėjus objekto apkrovai. Šis kriterijus naudojamas objektų, kurių struktūra ir medžiagų savybės nėra tiksliai žinomos, būklei įvertinti.

* Integral-dynamic, kuri klasifikuoja AE šaltinį pagal jo tipą ir rangą. Šaltinio tipas nustatomas pagal energijos išsiskyrimo dinamiką, pagrįstą AE signalų amplitude stebėjimo intervale. Šaltinio rangas nustatomas apskaičiuojant jo koncentracijos koeficientą C ir bendrą energiją E.

* ASME kodo kriterijai, skirti zonos vietai ir reikalaujantys žinių apie leistinas AE parametrų vertes, kurios apima preliminarų kontroliuojamų medžiagų savybių tyrimą ir atsižvelgiant į bandomąjį objektą kaip akustinį kanalą.

AE šaltinių buvimo vietos vizualizacija atliekama naudojant vaizdo monitorių, kuriame šaltiniai rodomi atitinkamoje valdomo objekto skenavimo vietoje (žr. 1 pav.) skirtingo ryškumo, spalvos ar šviečiančių taškų pavidalu. forma (priklausomai nuo naudojamos programinės įrangos). Valdymo rezultatų dokumentavimas atliekamas atitinkamų išorinių įrenginių, prijungtų prie pagrindinio procesoriaus, pagalba.

Nepertraukiamo AE atveju signalo delsos laiko nustatyti tampa neįmanoma. Tokiu atveju AE šaltinio koordinates galima nustatyti naudojant vadinamąjį amplitudės metodą, pagrįstą signalo amplitudės matavimu skirtingais AET. Diagnostikos praktikoje šis metodas naudojamas aptikti nuotėkius per kontroliuojamo gaminio angas. Jį sudaro įvairių AET gaunamo šaltinio signalo amplitudės juostos diagramos sudarymas. Tokios histogramos analizė leidžia nustatyti nuotėkio vietos sritį. Patogu diagnozuoti tokius linijinius objektus kaip naftos ir dujotiekiai.

Diagnostinės stebėjimo sistemos, pagrįstos AE metodu, yra universaliausios. Tokios sistemos techninės įrangos sprendimas paprastai apima:

* tipiniai akustinės emisijos įrangos blokai;

* Visų tipų papildomų neardomųjų bandymų tipų pirminių keitiklių koordinavimo ir perjungimo įrenginiai, kurių sudėtis nustatoma pagal valdomo objekto tipą;

* valdymo ir sprendimų priėmimo blokai, pagrįsti diagnostinės informacijos apie esamą valdomo objekto būklę rezultatais.

Valdymas vykdomas tik tada, kai konstrukcijoje sukuriama įtempių būsena, kuri inicijuoja AE šaltinių darbą objekto medžiagoje. Norėdami tai padaryti, objektas yra apkraunamas jėga, slėgiu, temperatūros lauku ir kt.

Priežiūra ir kontrolė turėtų būti atliekama visais bandymo etapais. Kai kurių tipų defektai išryškėja atleidžiant slėgį. Taigi, slėgiui mažėjant, signalai kyla dėl plyšių kraštų trinties, kai jie užsidaro. Defektai, tokie kaip iškilimai, kurie dažniausiai atsiranda hidrinant metalą ir pasireiškia metalo storio atsisluoksniavimu, taip pat aptinkami slėgio atleidimo stadijoje (išsipūtimai gerai aptinkami vizualiai esant įstrižai apšvietimui, kartais jie jaučiami paspaudus ranka). Norint patvirtinti jų buvimą, dažniausiai naudojami ultragarsiniai metodai.

Įkėlimo proceso metu rekomenduojama nuolat stebėti monitoriaus ekrane rodomą tiriamojo objekto AE spinduliuotės vaizdą. Testai nutraukiami anksčiau laiko, kai registruotas AE šaltinis priklauso ketvirtai klasei. Objektas turi būti iškraunamas, bandymas arba nutraukiamas, arba išaiškintas AE šaltinis ir įvertinamas bandymų tęsimo saugumas. Greitas (eksponentinis) bendro skaičiaus, impulsų amplitudės, energijos arba MARSE padidėjimas gali būti greitesnio plyšio augimo, sukeliančio gedimą, rodiklis.

Būdingos AE testavimo metodo savybės, lemiančios jo galimybes ir apimtį, yra šios:

* AE kontrolės metodas leidžia aptikti ir užregistruoti tik besiformuojančius defektus, o tai leidžia klasifikuoti defektus ne pagal dydį, o pagal pavojingumo laipsnį. Tuo pačiu metu dideli defektai gali patekti į nepavojingų klasę, o tai žymiai sumažina nuostolius dėl atmetimo. Tuo pačiu metu, kai atsiranda pavojingas augantis defektas, kai jo matmenys artėja prie kritinės vertės, AE signalų amplitudė ir jų generavimo greitis smarkiai padidėja, o tai žymiai padidina tokio AE aptikimo tikimybę. šaltinis ir padidina veikiančios įrangos patikimumą;

* AE valdymo metodo jautrumas yra labai didelis. Tai leidžia aptikti milimetro frakcijų eilės plyšių prieaugius darbo sąlygomis, o tai žymiai viršija kitų metodų jautrumą. Objekto padėtis ir orientacija neturi įtakos defektų aptikimui;

* AE valdymo metodo vientisumo savybė suteikia galimybę valdyti visą objektą naudojant vieną ar kelis AE valdymo keitiklius, stacionariai sumontuotus objekto paviršiuje;

* AE valdymo metodas suteikia galimybę išbandyti objektus nepašalinant jų hidro- ar šilumos izoliacijos. Kontrolei atlikti pakanka izoliaciją atidaryti tik tose vietose, kur sumontuoti keitikliai, o tai labai sumažina restauravimo darbų apimtį;

* metodas suteikia galimybę nuotoliniu būdu vykdyti neprieinamų objektų, tokių kaip požeminiai ir povandeniniai vamzdynai, uždarų konstrukcijų įrenginiai ir kt., stebėjimą;

* metodas leidžia valdyti įvairius technologinius procesus ir medžiagų savybių bei būklės keitimo procesus ir turi mažiau apribojimų, susijusių su jų savybėmis ir struktūra;

* pramoninių objektų valdyme metodas daugeliu atvejų turi maksimalią naudingumo ir sąnaudų santykio reikšmę.

Reikšmingas metodo trūkumas yra sunkumas atskirti naudingą signalą nuo triukšmo, kai defektas mažas. Kitas reikšmingas metodo trūkumas kartu su didelėmis įrangos sąnaudomis yra poreikis aukštos kvalifikacijos AE valdymo operatorius.

Plačiausiai paplitusi daugiakanalė įranga, kuri kartu su AE parametrais leidžia nustatyti signalų šaltinių koordinates, tuo pačiu metu fiksuojant bandymo parametrus (apkrovą, slėgį, temperatūrą ir kt.).

PAE tvirtinimas atliekamas naudojant magnetinį spaustuką. Siekiant užtikrinti maksimalų jautrumą, galinė plokštės pusė yra laisva, o šoninis paviršius yra sudrėkintas tik 30% mišiniu.

2 pav. AE šaltinių išdėstymo pagal laivo raidą schema ir užregistruotų defektų vieta: 1 - 1 korpusas; 2 -- apvalkalas 2; 3 - oro įleidimo anga; 4 -- apvalkalas 3; 5 -- apatinis dugnas; 6 - kondensatoriaus nutekėjimo jungtis; 7 -- šulinys; 8 - manometro armatūra; 9 - apsauginis vožtuvas; 10 -- viršutinė apačia; I--VIII - AE imtuvų numeriai

Šiuo metu vamzdynuose eksploatuojama nemažai sistemų, kurių veikimas grindžiamas įvairiais fiziniais principais.

Akustinės sistemos akustiniame dažnių diapazone registruoja nuotėkių generuojamas bangas. Šios sistemos apima: SNKGN-1, SNKGN-2 (Tomsko politechnikos universiteto Introskopijos tyrimų institutas); „LeakWave“ (firma „Energoavtomatika“, Maskva); „Kapkan“ (LLC „Projektas-išteklius“, Nižnij Novgorodas); „WaveAlert Acoustic Leak Detection System“ („Acoustic Systems Incorporated“, JAV); "Nuotėkio ir smūgio / smūgio aptikimo sistema L.D.S." (Prancūzija).

Parametrinės sistemos yra pagrįstos pumpuojamo produkto slėgio ir srauto matavimu. Taip pat siūlomos sistemos, veikiančios kitais fiziniais principais, tarp kurių visų pirma reikėtų paminėti vibroakustinę stebėjimo sistemą, paremtą šviesolaidiniu kabeliu; šviesolaidinis jutiklis (kabelis), skirtas naftos ir naftos produktų nuotėkiams aptikti; operatyvinis nuotėkių nuotolinis valdymas, pagrįstas dujotiekio izoliacinės dangos laidumo matavimu.

Akustinės ir parametrinės sistemos turi pranašumų prieš kitas dėl aukštesnių techninių charakteristikų ir ekonominių rodiklių. Lyginant sistemas, reikšmingas rodiklis yra įrangos, jos įrengimo ir nuolatinės priežiūros kaina 1 km dujotiekio ilgio. Ir jei abiejų sistemų charakteristikos yra palyginamos, tada pirmenybė, žinoma, teikiama ekonomiškai patrauklesnei plėtrai.

Ekonominių rodiklių analizė leidžia išvardintas sistemas sąlyginai suskirstyti į dvi sąnaudų grupes (paskirstytas ir išplėstines sistemas), kurios skiriasi tuo, kaip įranga montuojama ant dujotiekio:

paskirstytose sistemose įrašymo moduliai įrengiami dujotiekyje, kaip taisyklė, dideliu atstumu vienas nuo kito ir naudoja turimus ryšio kanalus - radijo kanalą, palydovinį, telemechaninį, šviesolaidinį. Šiai grupei priklauso akustinės ir parametrinės sistemos;

išplėstinėse sistemose sumontuotai įrangai reikia nutiesti papildomą ryšio kanalą išilgai dujotiekio.

Paskirstytoms sistemoms įrangos, įrengimo ir nuolatinės priežiūros kaina 1 km yra apie 10 kartų mažesnė, palyginti su išplėstinėmis sistemomis.

Tuo pačiu ir analizė specifikacijas Iš šių sistemų matyti, kad jose registruojami dideli nuotėkiai, lydimi slėgio kritimo, ir jų jautrumo riba yra apie 1 % dujotiekio pajėgumo. Tuo pačiu metu tokios sistemos neužfiksuoja žemo intensyvumo (mažiau nei 1%) nuotėkių. Taigi, pavyzdžiui, esant 2000 m 3 / h našumui, sistema, kurios jautrumas yra 1%, gali aptikti tik 333,3 l/min ar didesnio intensyvumo nuotėkį.

Nagrinėjamų sistemų jautrumą riboja matuojamų parametrų „triukšmas“. AT paskutiniais laikais auga magistralinių vamzdynų našumas, todėl didėja „triukšmas“ ir mažėja sistemų jautrumas. Tik vienos techninės būklės stebėjimo funkcijos įgyvendinimas akustinėse sistemose yra reikšmingas jų trūkumas.

Norint teikti kelias funkcijas, tokias kaip nuotėkio aptikimas, vamzdynų apsauga, integruotų įrenginių sekimas (vietos kontrolė), būtina įdiegti 3 skirtingos sistemos, o tai lemia atskirų funkcijų įgyvendinimo mažėjimą ir patikimumą bei bendrų išlaidų padidėjimą.

Taip pat skaitykite