Testare nedistructivă (ND)- controlul tehnologic al fiabilității parametrilor obiectului sau elementelor acestuia. Când se realizează, obiectul studiat nu este scos din funcțiune, nu este demontat.

Testarea nedistructivă este utilizată pentru diagnosticarea clădirilor și structurilor, precum și pentru echipamente tehnologice complexe. Tehnologia de testare nedistructivă este sigură și element esential expertiza in siguranta industriala. Datorită testării nedistructive, siguranța tehnică este asigurată în orice instalație.

Metoda de control al emisiilor acustice

Metoda de emisie acustică (AE)- pe baza unui fenomen numit emisie acustică. Atunci când undele acustice apar și se propagă în timpul deformării unui material solicitat sau a ieșirii de gaze și a altor procese, apar oscilații elastice ale undelor acustice, ale căror date sunt folosite pentru a determina formarea defectelor în stadiul inițial al defecțiunii structurale. Datorită mișcării mediului, este posibil să se utilizeze AE pentru diagnosticarea proceselor și materialelor, cum ar fi criteriul integrității materialelor.
Metoda de testare nedistructivă a emisiilor acustice- Acesta este controlul stării tehnice a obiectelor sondajului. Se bazează pe principiile radiației și înregistrării undelor de stres într-un material care este supus unei sarcini de forță, presiune, temperatură etc. Alegerea tipului de sarcină este determinată de condițiile de funcționare ale obiectului inspectat, proiectarea acestuia și natura testelor.

Aplicație
Această metodă este aplicabilă în timpul fabricării obiectelor de control, în timpul testelor de producție a acestora, în timpul examinării tehnice și, de asemenea, direct, în timpul funcționării.

De ce avem nevoie de o metodă de control AE?

Scopul NDT al emisiilor acustice este de a detecta, determina coordonatele și urmări sursele de emisie acustică, care sunt asociate cu discontinuități la suprafață sau în volumul peretelui vasului, îmbinării sudate și pieselor și componentelor fabricate.
Dacă există posibilități tehnice, este necesară evaluarea surselor de AE ​​prin alte metode CND.
Metoda de emisie acustică a NDT poate fi utilizată pentru a estima rata de dezvoltare a defectelor. În același timp, este posibil să opriți testarea în avans și să preveniți distrugerea obiectului (produsului). Această metodă vă permite să determinați formarea diferitelor fisuri, scurgeri și alte defecțiuni în garnituri, dopuri, fitinguri.

Cine este un detector de defecte?

Defectoscopist este specialist în teste nedistructive. Atribuțiile unui detector de defecte includ diagnosticarea obiectelor, precum și a pieselor acestora (ansambluri) pentru a identifica diferite defecte. Numai numele profesiei sugerează că profesia de detector de defecte este foarte responsabilă, multidisciplinară și deloc ușoară. Un specialist în teste nedistructive trebuie să lucreze cu încredere cu echipamente scumpe și complexe, să aibă cunoștințe tehnice extinse, să cunoască standardele, normele detectorilor de defecte, reglementările și diversele tipuri de documentație.

Certificare Detector de defecte

Certificarea (certificarea) personalului pt metode de control nedistructiv la nivelurile de calificare I, II și III trece în conformitate cu cerințele.

Pentru a calcula cu exactitate costul atestării, trebuie să selectați metodele și obiectele pentru care trebuie să studiați.

Metode de bază și obiecte de testare nedistructivă (NDT)

Metode de defectoscopie:

• - pe baza unui fenomen numit emisie acustică. Atunci când undele acustice apar și se propagă în timpul deformării unui material solicitat sau a ieșirii de gaze și a altor procese, apar oscilații elastice ale undelor acustice, ale căror date sunt folosite pentru a determina formarea defectelor în stadiul inițial al defecțiunii structurale. Datorită mișcării mediului, este posibil să se utilizeze AE pentru diagnosticarea proceselor și materialelor, cum ar fi criteriul integrității materialelor;
• - pe baza studiului procesului de propagare a vibrațiilor ultrasonice cu o frecvență de 0,5 - 25 MHz în produse controlate folosind echipamente speciale - un detector de defecte cu ultrasunete;
• magnetic (MK)- bazat pe analiza interacțiunii camp magnetic cu un obiect controlat;
• electrice (EC)- bazat pe înregistrarea parametrilor câmp electric interacționarea cu obiectul controlat sau apariția în obiectul controlat ca urmare a influenței externe;
• Curenți turbionari (VC)- pe baza analizei interacţiunii câmpului electromagnetic extern al traductorului de curent turbionar cu câmp electromagnetic curenți turbionari induși în obiectul controlat;
• Unda radio (RVK)- pe baza înregistrării modificărilor parametrilor undele electromagnetice raza radio care interacționează cu obiectul controlat;
• termică (TC)- pe baza inregistrarii modificarilor in campurile termice sau de temperatura ale obiectelor controlate cauzate de defecte;
• Optică (OK)- pe baza inregistrarii parametrilor radiatiei optice care interactioneaza cu obiectul controlat;
• - pe baza inregistrarii si analizei radiatiilor ionizante penetrante dupa interactiunea cu un obiect controlat. Cuvântul „radiație” poate fi înlocuit cu un cuvânt care indică un anumit tip de radiație ionizantă, cum ar fi raze X, neutroni etc.;
• substanțe penetrante- pe baza patrunderii substantelor in cavitatile defect ale obiectului controlat. Există mai multe tipuri de această metodă, de exemplu, „capilară (PVC)” sau „detecția scurgerilor (PVT)”, care este utilizată pentru a detecta prin defecte;
• - bazat pe inspecția vizuală și controlul calității sudurilor, pregătirea și asamblarea pieselor de prelucrat pentru sudare. Scopul acestei inspecții este de a identifica loviturile, bavurile, rugina, arsurile, lasarea și alte defecte vizibile. Această metodă precede alte metode de detectare a defectelor și este de bază;
• Vibordiagnostic (VD) - pe baza analizei parametrilor de vibratie care apar in timpul functionarii obiectului controlat. Diagnosticarea vibrațiilor are ca scop găsirea defecțiunilor și evaluarea stării tehnice a obiectului controlului de diagnosticare a vibrațiilor.

Obiecte defectoscopice:

1. Obiecte de supraveghere cazan

• 1.1. Cazane de abur si apa calda
• 1.2. Cazane electrice
• 1.3. Recipiente care funcționează sub presiune peste 0,07 MPa
• 1.4. Conducte de abur și apa fierbinte cu presiunea aburului de lucru peste 0,07 MPa și temperatura apei peste 115°С
• 1.5. Camere de presiune

2. Sisteme de alimentare cu gaz (distribuție gaze)

• 2.1. Conducte de gaze în aer liber
• 2.1.1. Conducte de gaze exterioare din oțel
• 2.1.2. Conducte exterioare de gaz din polietilenă
• 2.2. Conducte de gaze interioare din oțel
• 2.3. Piese si ansambluri, echipamente de gaz

3. Facilități de ridicare

• 3.1. Macarale
• 3.2. Lifturi (turnuri)
• 3.3. Telecabine
• 3.4. Funiculare
• 3.5. Scări rulante
• 3.6. lifturi
• 3.7. Macarale pentru instalarea conductelor
• 3.8. Macarale de încărcare
• 3.9. Platforme de ridicare pentru persoane cu handicap
• 3.10. Căi de macara

4. Instalatii miniere

• 4.1. Clădiri și structuri ale complexelor de suprafață de mine, uzine de procesare, instalații de peletizare și instalații de sinterizare
• 4.2. Palanuri pentru minerit
• 4.3. Transport minier și echipament minier

5. Obiecte ale industriei cărbunelui

• 5.1. Palanuri pentru minerit
• 5.2. Ventilatoare principale de ventilație
• 5.3. Echipamente de transport minier și de preparare a cărbunelui

6. Echipamente pentru industria petrolului și gazelor

• 6.1. Echipament de foraj puțuri
• 6.2. Echipament pentru operarea puțurilor
• 6.3. Echipament de completare și reparare a puțurilor
• 6.4. Echipamente pentru statii de pompare petrol si gaze
• 6.5. Conducte de petrol și gaze
• 6.6. Rezervoare pentru ulei și produse petroliere

7. Echipamente ale industriei metalurgice

• 7.1. Structuri metalice ale dispozitivelor tehnice, clădirilor și structurilor
• 7.2. Conducte de gaze de proces
• 7.3. Știfturi de suport de fier, oale de oțel, oale de turnat metal

8. Echipamente pentru industriile explozive și periculoase din punct de vedere chimic

• 8.1. Echipamente pentru industria chimică, petrochimică și de rafinare a petrolului care funcționează sub presiune de până la 16 MPa
• 8.2. Echipamente pentru industria chimică, petrochimică și de rafinare a petrolului care funcționează sub presiune peste 16 MPa
• 8.3. Echipamente pentru industria chimică, petrochimică și de rafinare a petrolului care funcționează sub vid
• 8.4. Rezervoare de depozitare a substanțelor explozive și toxice
• 8.5. Stocare izotermă
• 8.6. Echipament criogenic
• 8.7. Echipamente frigorifice cu amoniac
• 8.8. Cuptoare
• 8.9. Compresor si echipamente de pompare
• 8.10. Centrifuge, separatoare
• 8.11. Rezervoare, containere (butoaie), cilindri pentru substanțe toxice explozive
• 8.12. Conducte de proces, conducte de abur și apă caldă

9. Obiecte de transport feroviar:

• 9.1. Material rulant și containere destinate transportului de substanțe periculoase
  substante.
• 9.2. Sidings de cale ferată.

10. Obiecte de depozitare și prelucrare a cerealelor:

• 10.1. Suflante (turbocompresoare de aer, turbosuflante).
• 10.2. Ventilatoare (centrifuge, radiale, VVD).
• 10.3. Concasoare cu ciocane, mori cu role, entoleitors.

11. Clădiri și structuri (obiecte de construcții)

• 11.1. Constructii metalice
• 11.2. Structuri din beton și beton armat
• 11.3. Structuri din piatră și zidărie armată

Învață să fii un detector de defecte

Desigur, munca unui detector de defecte ar trebui să se bazeze pe cunoștințe extinse care pot fi obținute prin parcurgerea cursurilor de detector de defecte. Formarea profesională ca detector de defecte NDT cu emisii acustice la Moscova este efectuată de organisme independente speciale pentru atestarea personalului sistemului de testare nedistructivă. După absolvire, se efectuează certificarea unui detector de defecte, în conformitate cu rezultatele căreia se eliberează un certificat de inginer detector de defecte. Compania noastră vă va ajuta pe dumneavoastră și pe angajații dumneavoastră Învață să fii un detector de defecte diferite feluri, în acest caz, defectoscopist al metodei de emisie acustică a NDT, fara intrerupere a productiei.

De ce este necesară certificarea unui detector de defecte?

Potrivit, toți specialiștii în încercări nedistructive (defectoscopiști) trebuie să fie supuși certificării atunci când efectuează controlul folosind metodele stabilite prin clauza 17 la unitățile stabilite prin Anexa 1.

Certificarea specialiștilor lor ar trebui să fie efectuată de întreprinderi și organizații angajate în teste nedistructive în timpul diagnosticării tehnice, reparațiilor, reconstrucției clădirilor și structurilor, precum și a pieselor și dispozitivelor tehnice ale acestora la unitățile de producție asociate cu un pericol crescut. De asemenea, organizațiile implicate în certificare, pregătire avansată a personalului trebuie să fie supuse certificării în organisme independente speciale pentru certificarea personalului sistemului de testare nedistructivă.

3 niveluri de calificare a detectorului de defecte:

I nivel de calificare— Specialist NDT cu aptitudini, cunoștințe și aptitudini în conformitate cu punctul 1.2 din apendicele 4.

Un specialist NDT de nivel de calificare Pot efectua lucrări de testare nedistructivă printr-o anumită metodă NDT, a anumitor obiecte, în conformitate cu instrucțiunile, cu respectarea strictă a tehnologiei și metodologiei NDT și sub supravegherea personalului cu un nivel de calificare superior a lui.

Sarcinile unui detector de defecte de nivel I includ:

• instalarea echipamentului care este utilizat pentru efectuarea NDT prin metoda adecvată;
• performanța NDT prin metoda pentru care este certificată;
• descrierea rezultatelor observarii si controlului.

Specialist de nivel de calificare I nu poti efectuați o alegere independentă a metodei, echipamentului, tehnologiei și modului de control NDT, evaluați rezultatele controlului.

Nivelul II de calificare— Specialist NDT cu cunoștințe, abilități și abilități în conformitate cu punctele 2.2 și 2.3 din apendicele 4.

Specialistul NDT de nivel de calificare II poate efectua lucrări la încercări nedistructive, are suficiente calificări pentru a gestiona NDT în conformitate cu documentația de reglementare și tehnică, pentru a selecta metoda de control, pentru a limita domeniul de aplicare al metodei. Reglează echipamentul, evaluează calitatea unui obiect sau element în conformitate cu documentele, documentează rezultatele obținute, elaborează instrucțiuni și diverse documente pentru produse specifice în domeniul certificării acestuia, pregătește și supraveghează specialiști de nivelul I. Un specialist de nivelul II de calificare NDT face o alegere a tehnologiei și a mijloacelor de control, trage o concluzie asupra rezultatelor controlului, care este efectuat de el sau de un specialist în NDT de nivelul I.

Nivelul III de calificare— Specialist NDT cu cunoștințe, abilități și abilități în conformitate cu punctul 3 din apendicele 4.

Specialistul NDT de nivelul III de calificare posedă calificarea necesară pentru a conduce orice operațiuni conform metodei NDT, conform căreia este certificat, face o alegere independentă a metodelor și metodelor de NDT, personal și echipamente. Supraveghează activitatea personalului de la nivelurile I și II și efectuează lucrările care sunt în sarcina acestor niveluri. Controlează și aprobă documentația tehnologică elaborată de specialiștii de Nivelul II. Angajat în elaborarea documentelor metodologice și a reglementărilor tehnice pentru NDT, precum și în evaluarea și interpretarea rezultatelor controlului. Participă la instruirea, certificarea personalului la nivelurile I, II, III, dacă este autorizat de un organism independent. El inspectează munca efectuată de personalul de I și niveluri, este angajat în alegerea tehnologiei și a instrumentelor de control, trage o concluzie asupra rezultatelor acesteia, pe care le-a efectuat el însuși sau un specialist de nivel I sub supravegherea sa.

Sunt si diverse rânduri de detectori de defecte, pe care le primesc direct de la întreprinderile în care lucrează.

Poți fi instruit indiferent de ce calificări ai deja în acest moment. Dacă aveți deja experiență de lucru în profesie și doriți să vă actualizați statutul la un detector de defecte de gradul 6, trebuie să urmați o pregătire avansată pentru detectoare de defecte. Pentru specialiștii cu experiență și cunoștințe insuficiente există cursuri unde formare profesională detectori de defecte, unde poți învăța să devii un detector de defecte de la zero.

IMPORTANT

Pentru a se angaja în activități de testare nedistructivă a metodei de emisie acustică a NDT, un angajat trebuie să iei nota medicului terapeut si oftalmolog, despre starea de sanatate.

Valabilitate atestare operator detector defecțiuni nivel I, II - 3 ani, nivel III - 5 ani de la data certificării.

Prețcertificate de detectare a defectelor calculat doar pe aplicație, în funcție de ce muncă și activități vor fi atestate!

Curs 17 METODA DE CONTROL ACUSTIC-EMISII Fundamentele fizice Controlul emisiilor acustice Fenomenul emisiei acustice (AE) este cunoscut încă de la începutul secolului trecut sub numele de trosnitul „strigăt de tablă” care apare atunci când tijele de tablă sunt deformate și este audibil la ureche. Multă vreme acest fenomen nu a fost găsit aplicație practică. Și abia de la mijlocul secolului trecut, când a devenit clar că distrugerea structurilor încărcate este precedată de emisia de unde elastice cu o gamă largă de frecvențe, prin înregistrarea cărora este posibil să se prezică și, cel mai important, să prevină catastrofale. consecințele distrugerii structurilor încărcate, au început studiile sistematice ale AE. Fenomenul AE și cauzele care îl dau naștere s-au dovedit a fi mult mai complexe decât se aștepta stadiul inițial studiu. Abia la mijlocul anilor 1970 au fost dezvoltate echipamente extrem de sensibile și a fost colectat material experimental suficient pentru rezolvarea problemelor practice. Reguli GOST 27655–88 definește emisia acustică AE ca radiația undelor elastice mecanice de către un material cauzată de rearanjarea locală dinamică a structurii sale interne. De-a lungul timpului, AE a început să includă radiații acustice de înaltă frecvență, a cărei sursă este scurgerea lichidelor și gazelor prin defecte în vase și conducte, precum și semnale acustice care însoțesc frecarea solidelor. În prezent, se crede că AE este un fenomen care însoțește aproape toate procesele fizice în solide și pe suprafața acestora, iar posibilitatea detectării acestuia este determinată doar de pragul de sensibilitate al echipamentului utilizat.

AE apare atât în ​​cursul proceselor la nivel micro în solide, cât și în macrofenomene asociate, de exemplu, cu deformarea materialelor și distrugerea structurilor. Prin urmare, înregistrarea AE și analiza parametrilor săi oferă oportunități ample pentru studiul proprietăților materialelor, interacțiunea acestora cu mediile lichide și gazoase, precum și pentru diagnosticarea stării structurilor stresate energetic. În comparație cu alte metode NDT, cum ar fi detectarea defectelor cu ultrasunete, inspecția cu raze X etc., metoda AE are o serie de avantaje. Acestea includ în primul rând: detectarea dezvoltării în timpul funcționării și, prin urmare, a celor mai periculoase defecte ale componentelor încărcate ale centralei reactorului; monitorizarea în timp real a creșterii daunelor materiale în timpul testării conductelor și recipientelor sub presiune care fac parte din centrala nucleară; posibilitatea efectuării controlului operaţional centrală electrică; capacitatea de a determina locația defectelor de fisurare, a zonelor de deformare plastică, a scurgerilor etc., situate suficient de departe de traductoarele receptoare; posibilitatea ca anumite scenarii de dezvoltare a accidentelor centralelor nucleare să prevadă și să prevină în avans distrugerea structurilor și echipamentelor metalice; detectarea rapidă a unei rupturi sau a unei scurgeri în recipientele sub presiune și conductele greu accesibile în caz de urgență; compatibilitatea metodei AE cu alte metode NDT, ceea ce face posibilă creșterea fiabilității rezultatelor inspecției prin utilizarea mai multor metode independente; posibilitatea efectuării controlului automat de la distanță în încăperile periculoase pentru radiații ale centralei nucleare.

Practica arată că aplicarea metodei AE la instalațiile nucleare face posibilă: îmbunătățirea siguranței în exploatare a unei centrale electrice prin identificarea surselor potențiale de defecțiuni structurale; reducerea timpului de inspecție și diagnosticare a structurilor și echipamentelor; să fundamenteze creșterea factorului de utilizare a capacității instalate (ICUF) a unităților de putere datorită controlului și diagnosticării echipamentelor consumatoare de energie; creșterea siguranței și îmbunătățirea condițiilor de muncă pentru personalul de exploatare și întreținere a CNE. Desigur, ca orice altă metodă de testare nedistructivă, metoda AE nu este lipsită de dezavantaje - acestea sunt, în primul rând: necesitatea de a crea încărcări suplimentare pe obiectul diagnosticat, cu excepția cazului în care aceste sarcini sunt prevăzute de operație sau reglementări de întreținere; absența unor relații general acceptate care leagă parametrii semnalelor AE cu deteriorarea materialului obiectului controlat; dificultăți în izolarea semnalelor AE pe fondul interferențelor puternice de zgomot care însoțesc funcționarea obiectului diagnosticat.

Datorită avantajelor de mai sus, a posibilității de a testa obiecte mari și mici în diferite condiții de încărcare, inclusiv încărcarea termică a structurilor, metoda AE și-a găsit aplicație pentru monitorizarea materialelor și diagnosticarea echipamentelor CNE. Este suficient să observăm următorul fapt. Îmbinările sudate ale conductelor critice NPP sunt supuse unei inspecții continue cu raze X. Cu toate acestea, dacă fiabilitatea detectării defectelor plane prin această metodă este de aproximativ 45%, atunci cu diagnosticarea emisiilor acustice, fiabilitatea este mult mai mare și ajunge la 85%. Atunci când utilizarea metodei cu raze X este dificilă, controlul emisiilor acustice devine singurul pentru evaluarea formării fisurilor în îmbinările sudate ale elementelor structurale ale centralelor nucleare.

Tipuri de emisie acustică Controlul emisiilor acustice înregistrează vibrațiile obiectului controlat, a căror sursă este o varietate de procese fizice din materialul obiectului. Cu ajutorul convertoarelor electromecanice, vibrațiile elastice sunt transformate în semnale electrice și sunt analizați parametrii acestora. AE este un proces aleatoriu, adică un proces ai cărui parametri se modifică aleatoriu în timp. Metodele de procesare a semnalului și parametrii lor informativi depind de tipul de AE ​​înregistrat. Împărțirea emisiei acustice în două tipuri este asociată cu următoarele circumstanțe. Datorită naturii discrete a structurii materiei, procesele care au loc în ele sunt, de asemenea, discrete. Continuitatea proceselor observate este o consecință a medierii un numar mare evenimente elementare individuale. Aceste evenimente duc la microdeformarea solidului, de obicei atât de nesemnificativă încât nu poate fi înregistrată de instrumentele de măsură convenționale. Cu toate acestea, un număr mare de evenimente elementare pot duce la fenomene macroscopice care modifică vizibil starea energetică a corpului. De exemplu, deformarea plastică a metalelor în condiții normale este în principal rezultatul deplasării dislocărilor defectelor liniare. rețea cristalină. Semnele mișcării unei luxații separate nu sunt ușor de înregistrat. Totuși, mișcarea sub stres a unui număr mare de luxații la nivel macro se manifestă ca o deformare reziduală sau plastică a metalului.

Când starea energetică a corpului se schimbă, o parte din energie este eliberată sub formă de radiație de unde elastice. Aceste unde sunt emisii acustice. Dacă numărul de evenimente elementare care duc la emisia de unde elastice este mare, iar energia eliberată în timpul fiecărui eveniment este mică, atunci semnalele AE individuale, suprapuse unele peste altele, sunt percepute ca un zgomot continuu slab, numit AE continuu. În acest caz, din cauza micii energie eliberată în timpul unui singur eveniment, starea energetică a corpului se modifică ușor. Prin urmare, probabilitatea următorului astfel de eveniment este practic independentă de cel precedent. Ca urmare, caracteristicile AE continue se modifică relativ lent în timp, Fig. 1 a. Dacă, ca urmare a unor evenimente individuale, starea energetică a unui corp solid se modifică semnificativ, atunci sunt emise unde elastice într-o perioadă scurtă de timp, a căror energie poate depăși energia undelor în timpul emisiei continue cu multe ordine de mărime. Emisia de unde elastice are in acest caz un caracter exploziv sau impulsiv. Numărul de salturi individuale de energie este substanțial mai mic decât în ​​cazul radiațiilor cu emisie continuă. Influența fiecărui eveniment anterior asupra celui următor devine semnificativă, iar procesul de generare a undelor elastice nu mai poate fi considerat staționar. Total Pulsurile AE sunt relativ mici, dar au o amplitudine mare. Această emisie se numește discretă, fig. 1 b. O astfel de emisie se observă, de exemplu, în timpul creșterii subcritice a fisurilor în metale cu plasticitate scăzută. Fig.1. Tipuri de emisie acustică: o continuă; b discret. ab

Împărțirea AE în continuă și discretă este destul de arbitrară, deoarece posibilitatea înregistrării separate a impulsurilor AE depinde doar de caracteristicile echipamentului utilizat și de rezoluția acestuia. În plus, prin creșterea nivelului de discriminare a semnalelor de emisie acustică continuă, Fig. 1a, este posibil să se înregistreze doar emisii de semnal acustic de mare amplitudine, adică să se treacă formal de la înregistrarea continuă la înregistrarea AE discretă, deși este evident că esența fenomenului AE nu se va schimba în acest caz. În practică, de regulă, trebuie să se ocupe de ambele tipuri de emisii. De exemplu, creșterea subcritică a fisurilor în metale sub influența factorilor externi și interni are loc brusc. Perioade lungi de stare stabilă a fisurii, cu o posibilă creștere a deformației plastice la vârful acesteia, alternează cu momente în care fisura își schimbă lungimea cu o viteză transsonică, trecând într-o nouă stare de echilibru. O astfel de tranziție este asociată cu o schimbare a stării de solicitare prin descărcarea materialului în vecinătatea fisurii și este însoțită de emisia de unde elastice înregistrate de traductor ca semnal AE discret. În intervalele dintre salturi, când se produce deformarea plastică la vârful fisurii, se observă un continuu AE caracteristic deformării plastice. În plus, în acest timp, se formează și se dezvoltă microfisuri în zona de deformare plastică. Aceste procese sunt, de asemenea, însoțite de emisia de impulsuri AE discrete. În stadiul subcritic al dezvoltării fisurilor, acesta viteza medie progresul este mic și nu reprezintă încă un pericol grav pentru structură. Emisia acustică emergentă servește ca un precursor al defecțiunii cu mult înainte de stadiul său periculos de creștere catastrofală a fisurilor. Pentru a prezice distrugerea, se utilizează o componentă discretă a emisiei datorită simplității înregistrării semnalelor de amplitudine mare. Rețineți că o imagine similară are loc și în timpul dezvoltării fisurilor de oboseală.

Principalele surse de emisie acustică în metale Conform conceptelor existente în prezent, se pot distinge următoarele surse principale de AE, care acționează la diferite niveluri structurale în metale: 1. Mecanisme responsabile de deformarea plastică: procese asociate mișcării dislocațiilor alunecare conservatoare și anihilarea luxațiilor, multiplicarea luxațiilor după mecanismul Frank-Read; detașarea buclelor de dislocare din punctele de fixare etc.; interacțiunea dislocațiilor cu obstacolele atomi de impurități, alte dislocații, limitele de granule; alunecarea limitelor de cereale; înfrăţirea. 2. Mecanisme asociate transformărilor de fază și tranzițiilor de fază de primul și al doilea fel: transformări de tip polimorf, inclusiv martensitice; formarea particulelor din faza a doua în timpul descompunerii soluțiilor solide suprasaturate; tranziții de fază în magneți și supraconductori; efecte magnetomecanice datorate deplasării limitelor și reorientării domeniilor magnetice cu modificarea câmpului de magnetizare extern. Radiația AE continuă este asociată cu procesele de deformare plastică a metalelor și alte procese fizice în solide. Astfel, fluajul materialului la prima etapă (nestaționară) și a doua (staționară) este însoțită de AE ​​continuă. La a treia etapă se observă, pe lângă emisia continuă, discretă, datorită formării și dezvoltării microfisurilor. O situație similară are loc în coroziunea prin tensiune, a cărei etapă finală este fisurarea prin coroziune, însoțită de explozii acustice de AE ​​discretă.

Efectul Kaiser Emisia acustică continuă se caracterizează prin manifestarea efectului Kaiser. Constă în absența sau reducerea semnificativă a emisiilor în timpul încărcării repetate a obiectului până în momentul în care sarcina în timpul încărcării repetate nu atinge valoarea maximă atinsă în ciclul anterior. Esența efectului Kaiser este ilustrată în Fig. 2, în care linia continuă arată modificarea sarcinii în două cicluri de încărcare a materialului; linia orizontală întreruptă este valoarea maximă a sarcinii în primul ciclu de încărcare. Linii verticale înregistrate cu un înregistrator de semnal AE. Se poate observa că, la încărcare repetată, emisia este practic absentă până la momentul t 0, când sarcina la încărcare repetată atinge valoarea maximă a sarcinii primului ciclu. La creştere în continuare emisia de sarcină este restabilită. Orez. 2. Explicația efectului Kaiser: modificarea sarcinii în timp; valoarea maximă a sarcinii în primul ciclu de încărcare; momentul realizării în al doilea ciclu de încărcare a valorii maxime a sarcinii primului ciclu

În materialele metalice policristaline, apariția AE continuă este de obicei asociată cu deformarea plastică a granulelor de policristal individuale. În practică, emisia acustică la încărcarea repetată începe să apară ceva mai devreme decât este atins nivelul maxim inițial de stres și este complet restabilită ceva mai târziu la acest nivel. Recoacerea materialului după deformarea primară duce la o încălcare a efectului Kaiser, iar odată cu creșterea gradului de recoacere, gradul de restabilire a caracteristicilor semnalelor AE crește. La recoacere completă a materialului, emisia acustică este restabilită la nivelul inițial. Efectul Kaiser nu este observat atunci când apar fisuri. Acest lucru se datorează faptului că deformarea medie pe volumul materialului nu caracterizează deformarea regiunilor sale individuale datorită prezenței concentratoarelor de tensiuni la vârful fisurii. La încărcarea repetată, deformarea în apropierea vârfurilor fisurii poate depăși pe cea realizată anterior, ceea ce duce la apariția unei emisii acustice.

Parametri informativi ai emisiei acustice Este necesar să se facă distincția între parametrii impulsurilor individuale ale unui AE discret, fluxurile de impulsuri și parametrii unui AE continuu. 1. Impulsurile sau semnalele AE în cazul general sunt o suprapunere a tuturor tipurilor de unde elastice care se pot propaga într-un obiect controlat. Pulsurile AE se caracterizează prin 2. amplitudine; 3.durata; 4.forma; 5. spectrul de frecvențe; 6. timpul apariţiei. Forma pulsului este legată de spectrul său de frecvență și depinde de o serie de factori. Este determinată de procesul fizic care a dus la apariția radiației acustice, de funcțiile de transfer ale elementelor traseului acustic de-a lungul căruia impulsul se propagă de la locul de origine la traductorul receptor și de banda de frecvență a receptorului. traductor. Forma pulsului depinde și de amortizarea și dispersia undelor elastice. Deoarece atenuarea undei crește cu distanța parcursă și crește puternic cu frecvența, un impuls care a parcurs o distanță lungă de la sursă la receptor va fi dominat de componentele de joasă frecvență ale spectrului. Deoarece produsul dintre lățimea spectrului de impuls și durata acestuia este egal cu unitatea în ordinea mărimii, atenuarea componentelor de înaltă frecvență ale spectrului și, în consecință, o scădere a lățimii sale, duce la o creștere a durata pulsului înregistrat. Pulsul AE are un spectru larg de frecvență, adică este o suprapunere a multor unde armonice elastice de diferite frecvențe. Datorită dispersiei, diferite componente se propagă la viteze diferite. Aceasta are ca rezultat o schimbare de fază între componentele de frecvență ale pulsului. Crește pe măsură ce distanța parcursă crește. Ca urmare, forma pulsului înregistrat este distorsionată și, cu cât distorsiunea este mai semnificativă, cu atât distanța dintre sursa și receptorul undelor elastice este mai mare.

La distanțe mici între sursa AE și receptor, efectul dispersiei și atenuării undei asupra formei pulsului este mic. Dacă înregistrarea AE este efectuată de un traductor cu o lățime de bandă îngustă, care, de regulă, are o sensibilitate mai mare decât una de bandă largă, atunci frecvența semnalului AE este determinată în principal de frecvența fundamentală a traductorului, Fig. 3. După amplificarea și detectarea pulsului, se determină învelișul acestuia, a cărui valoare maximă este luată ca amplitudine a semnalului AE. t, s Fig. Fig. 3. Forma impulsului AE provenit de la traductorul primar având o lățime de bandă îngustă t, c Fig. 3. Forma impulsului AE provenit de la traductorul primar având o lățime de bandă îngustă Deoarece spectrul de frecvență al impulsurilor AE depinde de funcțiile de transfer ale traseului acustic și ale traductorului receptor, care sunt greu de măsurat în situații reale, practic nu este folosit ca parametru informativ.

Un flux de semnale AE este o secvență de impulsuri pentru care variabile aleatoare este amplitudinea și timpul de apariție. Fluxul semnalului poate fi caracterizat prin: 1. distribuţia amplitudinii; 2.distribuția amplitudine-timp; 3. valoarea medie a amplitudinii pulsului; 4. dispersie de amplitudine; 5. distribuția intervalelor de timp între impulsuri; 6. frecvenţa medie de apariţie a acestora; 7. densitatea spectrală; 8. funcţia de corelare. Fiecare dintre caracteristici este asociată cu procesul fizic generator de AE ​​și conține informații despre dezvoltarea acestuia. Pentru fluxul de impulsuri AE discret, sunt introduși următorii parametri informativi. Numărul total de impulsuri este numărul de impulsuri AE discrete înregistrate în timpul de observare. Acest parametru este utilizat pentru a descrie fluxuri de impulsuri care nu se suprapun, adică impulsuri a căror durată este mai puține goluri timp între ei. Numărul total de impulsuri caracterizează procesele asociate cu distrugerea materialelor și indică numărul de acte individuale de nucleare și propagare a defectelor în structuri.

Activitatea AE numărul total impulsuri pe unitatea de timp. Conținutul informațional al acestui parametru este același cu cel anterior, dar cu mai multe detalii în timp, ceea ce ne permite să urmărim dinamica procesului de distrugere. AE totală este numărul de excese (emisii) înregistrate de semnale AE la un nivel stabilit într-un interval de timp dat. Rata de numărare este numărul de semnale AE înregistrate care depășesc nivelul setat pe unitatea de timp. Această caracteristică este derivata AE totală în raport cu timpul. Uneori se numește intensitatea AE. Distribuția de amplitudine a impulsurilor AE este o funcție care indică numărul de impulsuri AE a căror amplitudine se află într-un interval mic de la A la A+dA referitor la acest interval dA. Dacă N Σ impulsuri sunt înregistrate în timpul de observare, atunci

Analiza distribuției amplitudinii și schimbarea acesteia în timp face posibilă urmărirea dezvoltării proceselor fizice care sunt sursa semnalelor AE, în special, pentru a urmări creșterea daunelor materiale în viitorul loc de fractură. De exemplu, în fig. Figura 4 prezintă modificarea distribuției curentului de amplitudine a semnalelor AE înregistrate în timpul încărcării unei epruvete de oțel sudate cu o creștere a duratei sarcinii. Se poate observa din Fig. 4 că, pe măsură ce timpul crește, proporția impulsurilor AE cu amplitudine mare crește în distribuția amplitudinii, ceea ce indică formarea și dezvoltarea unui loc de fractură în îmbinarea sudată. Ulterior, în sudură a apărut o macrofisura, a cărei creștere a finalizat distrugerea probei. Orez. Fig. 4. Modificări ale distribuției de amplitudine a semnalelor AE în timp la încărcarea unui eșantion de oțel cu o îmbinare sudata sub acțiunea unei sarcini de tracțiune constante

Din fig. Se poate observa din Fig. 4 că, pe măsură ce timpul crește, proporția impulsurilor AE cu amplitudine mare crește în distribuția amplitudinii, ceea ce indică formarea și dezvoltarea unui loc de fractură în îmbinarea sudată. Ulterior, în sudură a apărut o macrofisura, a cărei creștere a finalizat distrugerea probei. Distribuțiile de amplitudine, amplitudine și amplitudine-timp sunt cele mai importante caracteristici ale radiației acustice. Amplitudinea impulsurilor AE și, în consecință, parametrii distribuțiilor de amplitudine corespunzătoare depind de mulți factori. Acești factori pot fi împărțiți în două grupe în funcție de natura influenței asupra amplitudinii impulsurilor AE, Tabel. 2. Aceste informații sunt utile în analiza și interpretarea datelor de monitorizare și fac posibilă prezicerea modului în care se va schimba amplitudinea radiației la schimbarea modurilor sau condițiilor de diagnosticare AE. Densitatea spectrală a unui AE discret caracterizează puterea procesului într-o singură bandă de frecvență. Densitatea spectrală caracterizează viteza procesului care inițiază semnalele AE.

Tabel 2. Factori care influențează amplitudinea pulsului AE Factori care cresc amplitudinea AE Factori care scad amplitudinea AE Rezistență ridicată a materialului și plasticitate scăzută Rată mare de încărcare și deformare Anizotropie a proprietăților Neomogenitatea materialului Grosimea mare a structurii Temperatura scăzută a materialului Defectivitate crescută a structurii materialului Grosier -structura granulată a materialului Eliberarea de energie elastică din cauza fisurarii Absența texturii materialului Rezistență scăzută a materialului și ductilitate ridicată Rată redusă de încărcare și deformare Izotropia structurii materialului Omogenitatea materialului Grosimea mică a structurii Temperatura ridicată a materialului Fără defecte în structura materialului Dimensiunea mică a granulelor Eliberare de energie elastică din cauza deformării plastice Textura materialului

CONTROLUL EMISIILOR ACUSTICE

T.S. Nikolskaya

Pe baza mecanicii liniare a fracturii, este fundamentată o metodă expresă nedistructivă pentru determinarea sarcinii de prag și a resursei reziduale pentru metale.

În timpul inițierii microfisurilor sau în timpul dezvoltării spasmodice a fisurii principale, este eliberată energia potențială dinamică de deformare a volumului parțial descărcat, care este cheltuită nu numai pentru formarea unei noi suprafețe, ci și pentru deformarea plastică în fața vârful fisurii, asupra vibrațiilor suprafeței nou formate, precum și asupra altor procese însoțitoare. În special, au fost înregistrate emisia de electroni de pe suprafața metalelor deformabile și emisia de unde electromagnetice în timpul încărcării sticlei silicate. Deformarea plastică a volumelor suprasolicitate provoacă încălzire locală și emisie de căldură din zona de fractură. Vibrațiile suprafeței nou formate inițiază un impuls acustic cu o durată de la zecimi la zeci de milisecunde. Fiecare impuls, reflectat în mod repetat de pe suprafețele produsului și disipându-se treptat pe neomogenitățile materialului, creează un semnal acustic, care este înregistrat sub formă de unde de stres pe suprafața produsului ca emisie acustică.

Intensitatea acestor emisii face posibilă aprecierea fazei de distrugere și a cineticii acesteia, care este utilizată pentru a evalua rezistența și durata de viață reziduală a produsului; în plus, acuratețea acestor estimări se dovedește a fi mult mai mare decât acuratețea metodelor indirecte de control al rezistenței. Sensibilitatea metodelor de emisie este, de asemenea, cu un ordin de mărime mai mare decât cea a altor metode nedistructive și face posibilă detectarea inițierii sau dezvoltării unui defect cu dimensiunea de 1 μm. În plus, metodele de emisie permit locației să determine coordonatele verigii slabe fără a scana produsul. În prezent, din motive istorice, cele mai dezvoltate metode de înregistrare a emisiilor acustice (AE). Ele sunt mai des decât alte metode de emisie utilizate pentru a controla fracturile și rezistența.

De obicei, AE este înregistrată folosind un traductor piezoelectric instalat pe suprafața produsului și având contact acustic cu acesta printr-un strat de lubrifiant, lichid sau printr-un ghid de undă. Semnalul electric al traductorului este amplificat, inregistrat si analizat de un sistem acustico-electronic, care distorsioneaza foarte mult parametrii semnalului. Ținând cont de acest lucru, o metodă mai promițătoare, deși mai puțin dezvoltată, pentru detectarea optică a AE, adică folosind un laser.

Principalul indicator al aparatului de înregistrare este nivelul propriului zgomot, redus la intrarea amplificatorului; în sistemele acustic-electronice moderne, acest nivel este de 2-30 μV. Echipamentul este detonat de propriul zgomot cu ajutorul ansamblului său discriminator, care este configurat astfel încât cu un traductor suspendat liber (fără contact acustic cu solid) echipamentul nu a înregistrat niciun semnal, inclusiv pickup-uri electromagnetice.

Sistemul acustico-electronic înregistrează numărul total N de semnale acustice, numărul acestora pe unitatea de timp - activitate AE N, precum și informații despre amplitudinile semnalului și distribuția probabilistică a acestor amplitudini. Dacă există mai multe canale, este posibil să se determine coordonatele sursei AE prin întârzierea semnalelor de la diferite canale. Amplitudinea semnalului depinde foarte mult de distanța dintre sursa AE și senzori. Activitatea N AE este determinata de numarul de evenimente pe unitatea de timp, in special de intensitatea microfisurarii sau de rata de crestere a fisurii principale, si din acest motiv contine mai multe informatii despre procesul de fracturare. Din nefericire, microcracarea N-ului maschează adesea cel mai mult N

defect periculos, iar spectrul de frecvență al semnalului AE depinde de modulul de elasticitate al materialului și de frecvența rezonatorului, i.e. pe dimensiunile microcavităţii la limita căreia este iniţiat semnalul. Un material cu cavități relativ mari (lemn, beton etc.) emite un sunet audibil la încărcare, în timp ce un material cu defecte mai mici emite ultrasunete. Când ceramica este deformată, cel mai mare număr de semnale sunt înregistrate de traductoare rezonante cu o frecvență de 20-200 kHz, iar în timpul deformării aliajelor, traductoare rezonante cu o frecvență de 200-2000 kHz. Modificările dimensiunilor rezonatorului, cum ar fi fisurile sau slăbirea materialului duc la o schimbare spectrul de frecvențe semnal AE.

Unul dintre primii cercetători A.E. Kaiser a atras atenția (1953) asupra următoarei caracteristici, care a ajuns să fie cunoscută sub numele de efectul Kaiser: atunci când un produs este încărcat din nou, AE apare numai după ce sarcina maximă L a încărcării anterioare este depășită. Acest lucru se datorează faptului că deformațiile microplastice necesare pentru microfisurare, dispersate sau într-o zonă cu un vector de rază p în fața vârfului fisurii, apar deja în timpul primei încărcări și nu se dezvoltă sub încărcare repetată la b.<Ьмакс. Однако, если за время разгрузки и повторного нагружения изделия трещина подросла, то вместе с ее вершиной переместится и зона с радиусом р, который к тому же увеличится. В результате уже при Ь<Ьмакс зона реализации разрушения перед вершиной трещины захватит новый объем материала, и АЭ появится при Ь<Ьмакс. Это отклонение от эффекта Кайзера используют как признак развития наиболее опасного дефекта в предшествующем нагружении.

Efectul Kaiser face dificilă evaluarea stării produsului de către AE după o sarcină de urgență ba, care este mult mai mare decât sarcina operațională baek. În acest caz, sub încărcare controlată, nu există AE până la b< Ьав. В то же время при Ь = Ьав возможно заметное развитие опасного дефекта, снижение прочности изделия, а иногда и его разрушение при контрольном нагружении. В частности, по этой причине для оценки состояния изделия по АЭ его целесообразно нагружать до Ь < Ьэк и регистрировать АЭ не при нагружении, а в процессе разгрузки, когда не развиваются микропластические или пластические деформации и нет АЭ микрорастрескивания или роста опасного дефекта. Однако при разгрузке с Ь « Ьо (где Ьо - пороговая или максимальная неразрушающая нагрузка) трещина перестает закрываться еще до полного снятия нагрузки. Этот эффект, обнаруженный Эльбером в 1978 г., получил название «закрытие трещины». Вызван он тем, что при Ь « Ьо старту трещины предшествуют микропластические деформации перед фронтом трещины, которые при разгрузке приводят к несовпадению микрорельефа поверхностей трещины у вершины. Это несовпадение вызывает шумы трения («зубной скрежет») перед окончанием разгрузки . Современная аппаратура позволяет регистрировать такие шумы и тем самым без разрушения изделия определять значение Ьо изделия, даже если при его нагружении АЭ отсутствовала, например, из-за эффекта Кайзера.

În cazul general, durabilitatea unui produs este definită ca suma timpului de formare a unei fisuri capabile de dezvoltare ulterioară și a timpului de creștere a acesteia până la fragmentarea produsului. La încărcare ciclică, înainte de începerea fisurii, se observă efectul Elber - contactul suprafețelor la vârful fisurii chiar înainte de descărcarea completă a acesteia, sau mai bine zis, înainte de sfârșitul sarcinii. Închiderea fisurii este însoțită de semnale acustice - precursori ai începerii fisurii; au fost utilizate pentru estimarea timpului de formare a fisurilor în probele de oțel 3, 45, 40Kh și 12Kh18N10T la temperatura camerei în condiții de tensiune ciclică staționară de la zero la efort maxim vmax sau încovoiere. Efectul Elber face posibilă și determinarea sarcinii de prag b0, fără a depăși fisura, și a tensiunii nominale corespunzătoare b0. În acest scop, proba a fost încărcată și

complet descărcat, înregistrând emisia acustică (AE) și crescând sarcina maximă a ciclului cu 3% până când apare AE la sfârșitul încărcării. AE a fost înregistrată folosind un dispozitiv AF-15 cu un nivel de zgomot intrinsec de 15 μV. Un traductor piezoceramic rezonant (600–1000 kHz) a fost presat pe o probă calibrată de arc printr-un strat de lubrifiant care îmbunătățește contactul acustic.

Numărul de cicluri Nf, după care AE a fost înregistrat pentru prima dată sub încărcare staționară, a fost luat ca o estimare a perioadei de formare a fisurilor în proba de oțel. Apoi, la fiecare Nf cicluri, tensiunea de prag o0 a fost determinată folosind AE, fără a depăși care AE nu a fost observată în timpul descărcarii. valoarea o0< омакс постепенно снижалось с увеличением числа циклов. За полную долговечность принимали число циклов N от начала испытания образца до его фрагментации. Число циклов роста трещины рассчитывали как N=N Щ.

°max Kf N Kf/K tg

40X: 300-1 502 226 4 185 220 0,120 0,79

300 904 400 6 029 370 0,150 0,77

002=800 400 150 938 1 006 250 0,150 0,75

600+ 17 683 98 240 0,180 0,73

Rv=1100 600-1 20 514 120 670 0,170 0,75

600 45 706 240 560 0,190 0,74

5=6% 850 2 281 11 234 0,203 0,72

950 120 629 0,191 0,73

45: 240+ 105 000 6 211 700 0,169 0,80

240-1 765 000 4 592 200 0,167 0,90

002=320 280+ 30 000 159 600 0,188 0,82

280-1 30 000 174 400 0,172 0,81

0v=400 280 45.000 241.600 0,186 0,81

300 15 000 75 300 0,199 0,80

5=9% 360 230 8 219 0,280 0,82

380 173 524 0,330 0,72

3: 120 765 000 5 112 000 0,148 1,11

002=200 160+ 30 000 212 100 0,141 1,01

160-1 30 000 200 800 0,149 1,03

ov=220 160 60.000 305 300 0,196 1,06

180 15 000 48 300 0,311 1,09

5=30% 200 2 040 6 000 0,345 1,06

210 117 300 0,392 1,07

12X18H10T: 200-1 1.305.000 4.711.000 0,277 1,70

002=286 220+ 144 000 509 800 0,283 1,73

220-1 75 000 250 900 0,299 1,64

0v=588 220 105 000 316 307 0,338 1,67

250 30 000 88 333 0,340 1,67

5=78% 502 1 517 4 335 0,349 1,62

540 83 198 0,419 1,67

Tabelul 1. Rezultatele testelor ciclice

Întinderea cu omax mai mare decât limita de curgere de la (sau o02) a fost efectuată cu o perioadă de 18 s. În timpul îndoirii, probele au fost testate cu o frecvență de 50 Hz; a determina ^ con-

descărcarea controlului cu omax timp de 10 s a fost efectuată la fiecare 15000 de cicluri. Rezultatele testelor sunt prezentate în tabel. 1, unde N, W și N$/N sunt valorile medii bazate pe rezultatele testelor a 8 probe; tensiunile g sunt date în MPa, iar 5 este alungirea relativă după rupere sub încărcare monotonă. Indicele „-1” pentru unele valori ale GMaKe indică faptul că rezultatele au fost obținute prin îndoirea epruvetei-grinzi cu o forță la mijlocul travei în condițiile unui ciclu de efort simetric cu caracteristica de ciclu r ^minMmax=-1. Indicele „+” marchează valorile lui g, ^ pentru îndoirea simetrică printr-un poanson inelar al unei plăci coaxiale sprijinite pe un inel (stare de efort plană), cu un ciclu de efort cu semn constant cu r = 0,05. Pentru fiecare probă, au fost calculate mai multe valori ale G0i Mmax și valorile corespunzătoare ale N/Np, unde Ni este durata de viață reziduală a probei după i-a oprire pentru a determina o0i. Punctele experimentale obținute astfel pentru un anumit mod de încărcare al oricărui oțel sunt grupate în coordonatele lg (Ni / Np) și ^ (go / g, ^) în apropierea dreptei, tangenta unghiului la axa 1g ( G0i / G max) în tabel este indicat ca tg. Pentru oțelul 40Kh, valoarea medie a acestor tangente în diferite condiții s-a dovedit a fi 1,0, pentru oțel 45 - 0,71, pentru oțel 3 - 0,86 și pentru oțel 12Kh18N10T - 1,44.

După cum se poate observa din tabel, pentru studiul oțelurilor, raportul Nf / N variază de la 0,12 la 0,42, iar pentru un anumit oțel acesta tinde să scadă odată cu creșterea numărului de cicluri până la cedare. Din această cauză, dacă după un timp de funcționare cunoscut cu g, ^, de exemplu, se obține o resursă garantată, g ^ g, ^ în timpul controlului, atunci este posibil să se repete timpul de funcționare fără control intermediar. Dacă g ^ g, ^, atunci pentru Nf este indicat să se ia valoarea lui NH a timpului total de funcționare, după care a mai existat g ^ g, ^. În acest caz, putem considera N=Nn(N/Nf), Np=N-Nn=Nn(N/Nf-1) și N=Nh(N/ ^-1)(G0 MmaxD valori ale lui Nf/ N și tg sunt date în tabelul 1.

Literatură

1. Bormotkin V.O., Nikolsky S.G. Despre rolul descarcarii in dezvoltarea fisurilor // Sat. raport II Intern. conf. „Probleme științifice și tehnice de predicție a fiabilității și durabilității...”. SPb GTU, 1997. pp. 86-88.

2. Bormotkin V.O., Nikolskaya T.S., Nikolsky S.G. O metodă pentru determinarea sarcinii maxime care nu reduce încă rezistența produsului. // Sat. raport II Intern. conf. „Probleme științifice și tehnice de predicție a fiabilității și durabilității”. Universitatea Tehnică de Stat din Sankt Petersburg, 1997. S. 88-89.

Dr. Adrian Pollock Corporația de acustică fizică (PAC)

emisie acustică este un fenomen de generare a undelor de stres cauzate de o rearanjare bruscă în structura unui material. Sursele clasice de AE ​​sunt procesul de deformare asociat cu creșterea defectelor, de exemplu, fisuri sau zone de deformare plastică. Procesul de generare și detecție a AE este prezentat în Fig.1. Mișcarea bruscă a sursei de emisie face ca undele de stres să se propage prin structura materialului și să ajungă la traductor. Pe măsură ce stresul crește, multe dintre sursele de emisie prezente în materialul obiectului sunt activate. Semnalele de emisie electrică obținute ca urmare a conversiei undelor de tensiune de către senzor sunt amplificate, înregistrate de echipament și supuse prelucrării și interpretării ulterioare.

Fig.1 Principii de bază ale emisiei acustice

Deci, sursa energiei de emisie acustică este câmpul tensiunilor elastice din material. Fără solicitări, nu există emisie, astfel încât testarea AE este de obicei efectuată prin încărcarea obiectului controlat. Acesta poate fi un control de verificare înainte de pornirea obiectului, controlul modificărilor sarcinii în timpul funcționării obiectului, teste de oboseală, fluaj sau încărcare complexă. Foarte des, structura este încărcată într-un mod arbitrar. În acest caz, utilizarea controlului AE face posibilă obținerea de informații suplimentare valoroase despre comportamentul structurii sub acțiunea unei sarcini. În alte cazuri, emisiile sunt utilizate din motive de economie și siguranță; pentru astfel de sarcini sunt dezvoltate proceduri speciale de încărcare și testare.

Relația cu alte metode de control

Emisia acustică diferă de majoritatea metodelor de testare nedistructivă (NDT) în două aspecte cheie. În primul rând, sursa semnalului este materialul în sine, și nu o sursă externă, adică. metoda este pasivă (mai degrabă decât activă, ca majoritatea celorlalte metode de control). În al doilea rând, spre deosebire de alte metode, AE detectează mișcarea unui defect, și nu neomogenități statice asociate cu prezența defectelor, de exemplu. AE detectează dezvoltarea și, prin urmare, cele mai periculoase defecte. Lista principalelor diferențe este prezentată în tabelul 1.

După cum se știe, nu există o singură metodă în rândul CMN-urilor care ar putea rezolva problema evaluării integrității unui obiect în mod optim, ținând cont de factori de bază precum obținerea celui mai mic cost al muncii și atingerea adecvării tehnice a rezultatelor controlului. Cea mai bună soluție la problemă este utilizarea unei combinații de diferite metode NDT. Datorită faptului că AE diferă semnificativ în capacități de metodele tradiționale de control, în practică se dovedește a fi foarte utilă combinarea AE cu alte metode.

Tabelul 1. Comparația caracteristicilor AE ale metodei de control cu ​​alte metode NDT

Emisia acustica	Alte MNC-uri
Detectează mișcarea defectelor	Detectează forma geometrică a defectelor
Necesită încărcare	Nu necesită încărcare
Fiecare sarcină este unică	Controlul este reproductibil
Sensibil la structura materialului	Mai puțin sensibil la material
Mai puțin sensibil la geometrie	Mai sensibil la geometrie
Necesită mai puțin efort în controlul produsului/procesului	Necesită mai mult efort în controlul produsului/procesului
Necesită acces numai în locurile în care sunt instalați senzorii	Necesită acces la întreaga suprafață a obiectului
Controlează structura într-un singur ciclu de încărcare	Scanarea treptată a secțiunilor structurii
Probleme principale: influența puternică a zgomotului	Probleme principale: influența puternică a geometriei

Principalul avantaj al metodei AE este asociat cu posibilitatea de testare nedistructivă a întregului obiect într-un singur ciclu de încărcare.

Această metodă este la distanță, nu necesită scanarea suprafeței obiectului pentru a căuta defecte locale. Este pur și simplu necesar să aranjați numărul necesar de senzori în mod corect și să îi folosiți pentru a localiza sursa undelor de stres. Posibilitățile asociate utilizării de la distanță a metodei oferă mari avantaje față de alte metode de inspecție care necesită, de exemplu, îndepărtarea carcaselor izolatoare, golirea recipientelor de inspecție din conținutul intern sau scanarea suprafețelor mari.

Un exemplu tipic de utilizare a AE este determinarea locației zonelor defecte, după care se folosesc alte LSM-uri pentru a determina mai precis natura defectelor.

Metodă Domeniu de aplicare

Fenomenul de emisie acustică se observă într-o gamă largă de materiale, structuri și procese. Cea mai mare scară AE este asociată cu existența undelor seismice, în timp ce nivelul cel mai mic de emisie este cauzat de mișcarea de dislocare în structurile metalice încărcate. Între aceste două tipuri de AE ​​există o gamă largă de scale de emisie, de la teste de laborator până la control industrial.

În testele de laborator, utilizarea controlului AE are ca scop studierea proceselor de deformare și distrugere a materialului. Metoda permite observarea în timp real a comportamentului materialului sub încărcare folosind semnale de emisie. Deoarece răspunsul AE depinde de structura materialului și de modul de deformare, diferitele materiale sub diferite metode de încărcare diferă foarte mult între ele în comportamentul lor de emisie acustică. Există 2 factori principali care duc la o emisivitate ridicată - aceasta este fragilitatea și eterogenitatea materialului. Mecanismele de rupere ductilă, cum ar fi coalescența porilor în oțelurile blânde, dimpotrivă, conduc la emisivitate scăzută (din punct de vedere al energiei și al numărului de semnale).

La testarea produselor, metoda AE este utilizată pentru a verifica și controla îmbinările sudate, bandajele comprimate termic. Metoda este utilizată și în timpul operațiilor de modelare precum compactarea sau presarea. În general, controlul AE poate fi utilizat în toate cazurile în care au loc procese de încărcare care duc la deformarea permanentă a materialelor.

În testele structurale, AE este utilizat pentru a controla vasele sub presiune, instalațiile de depozitare, țevi și conducte, avioane și nave spațiale, fabrici electrice, poduri, vagoane și vagoane cisternă de cale ferată, vehicule de marfă și multe alte tipuri de obiecte. Controlul AE se efectuează atât pe echipamente noi, cât și pe cele folosite. Include detectarea fisurilor, a defectelor de sudură și altele.

Procedurile legate de utilizarea metodei AE au fost publicate de Societatea Americană de Inginerie Mecanică (ASME), Societatea Americană de Testare și Materiale (ASTM) și alte organizații. Rezultatele de succes ale testelor de proiectare pot fi observate atunci când capacitățile și avantajele metodei AE sunt corect utilizate în contextul unor studii specifice și când sunt utilizate soluțiile tehnice corecte și echipamentele AE specializate.

Echipamentul de emisie acustică este extrem de sensibil la orice fel de mișcare structurală într-o gamă largă de frecvențe de funcționare (de obicei de la 20 kHz la 1200 kHz). Echipamentul este capabil să înregistreze nu numai creșterea fisurilor sau dezvoltarea deformării plastice, ci și procesele de solidificare, cristalizare, frecare, impacturi, scurgeri și tranziții de fază. Următoarele sunt principalele aplicații în care este utilizată metoda de inspecție AE:

• Controlul procesului de sudare
• Controlul uzurii și contactului echipamentelor în timpul prelucrării automate
• Controlul uzurii și pierderii de lubrifiant pe obiectele asociate cu rotația și frecarea componentelor
• Detectarea pieselor și echipamentelor pierdute
• Detectarea și controlul scurgerilor, cavitației și fluxurilor de lichid în obiecte
• Controlul reactoarelor chimice, inclusiv controlul proceselor de coroziune, tranziția lichid-solid, transformările de fază.

Atunci când procese precum impactul, frecarea, scurgerile și altele apar pe fondul controlului fisurilor și coroziunii, ele devin surse de zgomot nedorit. Au fost propuse multe soluții tehnice diferite pentru a reduce și a scăpa de această interferență de zgomot. Trebuie remarcat faptul că zgomotul este principalul obstacol în calea utilizării pe scară largă a AE ca metodă de control. O sarcină importantă este studierea acestora și, dacă este posibil, eliminarea lor pentru a crește sensibilitatea metodei.

Undele de emisie acustică și propagarea lor

Cel mai simplu tip de undă dintr-o sursă AE este prezentat în Fig.2. Deplasarea undei este o funcție apropiată de treptat. Tensiunea corespunzătoare deplasării are forma unui impuls, a cărui lățime și înălțime depind de dinamica procesului de radiație. Impulsurile din surse precum străpungerea microcrackului sau distrugerea fracțiilor precipitate au o durată scurtă (de ordinul microsecundelor sau fracțiunilor de microsecunde). Amplitudinea și energia impulsului AE inițial pot varia într-un interval larg, în funcție de tipul sursei de emisie acustică. Unda generată (impulsul) se propagă de la sursă în toate direcțiile, în timp ce propagarea, în conformitate cu natura sursei, poate avea un caracter anizotrop pronunțat, așa cum se arată în Fig. 3 (adică, dependența vitezei de propagare de Directia).

Forma undei inițiale suferă modificări semnificative atunci când se propagă în mediul materialului și când este convertită de către senzor, astfel încât semnalul care a venit de la senzor amintește foarte departe de semnalul original de la sursă. O astfel de modificare a formei semnalului AE este o problemă importantă cu care trebuie să ne confruntăm atât în ​​studierea funcției sursei, cât și în rezolvarea problemelor practice de testare nedistructivă. Acei cercetători care încearcă să determine forma originală a semnalului folosesc senzori de bandă largă și efectuează o analiză detaliată a părții inițiale a semnalului înregistrat. Acesta este un mod important, dar în același timp foarte dificil.

Fig.2 Cea mai simplă undă AE care apare

Fig.3 Dependența unghiulară a AE de creșterea în sursă. În esență, este un impuls de stres, o fisură. Energia principală este distribuită corespunzător deplasării suprafeței materialului

Orez. patru Deplasarea undei rezultată din aplicarea rapidă a unei sarcini în punctul A.

cercetare, pentru că Procesarea unui semnal poate dura mult timp. În acest sens, mulți cercetători din domeniul testării materialelor și NDT sunt mai interesați de obținerea de estimări statistice ale parametrilor AE decât de un studiu detaliat al caracteristicilor surselor individuale de emisie. Folosesc echipamente cu bandă îngustă, care permit măsurarea doar a unor parametri ai formei de undă, dar în același timp înregistrarea fluxurilor mari de semnal (sute de semnale pe secundă). Principalii factori care influențează propagarea undelor sunt discutați mai jos, care diferă în mare măsură pentru cele două abordări menționate pentru studierea semnalelor AE.

Principalii factori în analiza funcției unei surse AE

Relația dintre funcția sursă și deplasarea rezultată a suprafeței materialului la punctul de control a fost investigată intens în ultimii 10-15 ani. Cercetători din diferite grupuri: Centrul Britanic Haruel NDT, Biroul Național American de Standarde, Universitățile din Cornwall și Tokyo au făcut eforturi pentru a rezolva această problemă dificilă. Scopul final al cercetării a fost acela de a rezolva problema determinării formei inițiale a semnalului din informațiile disponibile la ieșirea senzorului.

Complexitatea acestei probleme este ilustrată în Fig. 4, care arată componenta verticală a mișcării suprafeței unui corp semi-infinit în punctul B, rezultată dintr-o aplicare bruscă a unei forțe verticale în punctul A. După cum rezultă din figura, chiar și cu o geometrie simplă a unui obiect și a unei surse elementare, forma semnalului rezultată este destul de complicată. Dacă luăm în considerare cazul unei plăci, problema devine mult mai complicată, deoarece a doua suprafață va afecta și procesul elastic-dinamic de propagare a undelor. În cazul plăcilor, mișcarea suprafeței în punctul de observație depinde puternic de raportul dintre distanța la sursă și grosimea plăcii.

Fig.5 Trei căi posibile prin care un val să se deplaseze de la o sursă la un senzor într-o conductă plină cu apă. 1 - cale directă, 2 - reflectată, 3 - pe apă.

Printre altele, funcția sursă nu este constantă, mai degrabă nu este o sursă punctuală, ci mai degrabă un dipol și/sau dublu dipol cu ​​o orientare în general necunoscută, în care trebuie luate în considerare atât componentele orizontale, cât și cele verticale. În legătură cu dificultățile de mai sus, încercările de a crea o teorie matematică, metode numerice și experimentale pentru estimarea funcției sursei AE au durat mulți ani.

În ultimii ani, laboratoare de vârf au făcut progrese semnificative în rezolvarea problemelor de cuantificare a ratei de creștere a fisurilor, a orientării acesteia și a caracteristicilor temporale ale semnalelor AE pentru cazurile celei mai simple geometrii a obiectelor. În aceste scopuri se folosesc senzori foarte sensibili și se analizează doar partea inițială a semnalului, care este înregistrată cu toate detaliile necesare folosind echipamente de înaltă precizie. Astăzi, se poate aștepta ca rezultatele științifice obținute să dea roade și în domeniile aplicate ale utilizării metodei AE.

Factori care afectează precizia de localizare în măsurătorile tipice AE

În timp ce analiza funcției sursei în majoritatea cazurilor se bazează pe studiul doar a părții inițiale a semnalului, tehnologia AE vă permite să înregistrați întregul semnal. Partea semnalului care urmează părții inițiale constă din multe componente de undă care se propagă la senzor pe diferite căi. Figura 5 ilustrează această afirmație, dar figura arată doar câteva căi posibile. De obicei, amplitudinea maximă a semnalului este formată nu de prima componentă a undei care sosește, ci ca rezultat al interferenței mai multor componente ulterioare. Înainte ca valul AE să se degradeze în mediu, acesta

excită senzorul. Procesul de dezintegrare a valurilor poate dura aproximativ 100 µs în materialele nemetalice puternic amortizate sau zeci de secunde în materialele metalice slab amortizate, de exemplu. mult mai lung decât timpul în care sursa este excitată (de obicei câteva microsecunde sau mai puțin).

Astfel, trebuie înțeles că forma semnalului înregistrat este în mare măsură rezultatul propagării undelor. Alte aspecte importante ale propagării sunt legate de efectul de amortizare, precum și de viteza de propagare. Atenuarea este determinată de scăderea amplitudinii semnalului ca urmare a divergenței undelor geometrice și a prezenței disipării energiei undei în material. Atenuarea afectează capacitatea de înregistrare și, prin urmare, este un factor important de luat în considerare atunci când alegeți distanța dintre senzorii de recepție. De obicei, înainte de efectuarea studiilor AE, funcția de atenuare este măsurată pe obiectul controlat, ceea ce determină distanța optimă dintre senzori.

Viteza de propagare a undei este un alt factor care trebuie luat în considerare la localizarea unei surse folosind metoda AE. Localizarea sursei, care este o parte importantă a metodei AE, este utilizată pe scară largă atât în ​​studiile de laborator, cât și în testele industriale. Locația joacă un rol deosebit în controlul obiectelor de dimensiuni mari, în cazurile în care metoda AE este utilizată pentru a detecta site-urile active și studiul ulterioar al acestora de către LSM-uri alternative. Cu această combinație a metodei AE și a altor metode de control, se economisesc fonduri semnificative și se accelerează procesul de control.

Există mai multe principii de bază ale locației. În primul rând, aceasta este locația zonei, în care sursele se referă la zone relativ mari (în jurul anumitor senzori). A doua metodă este localizarea punctului, în care coordonatele sursei sunt calculate destul de precis folosind diferențele de timp de sosire (RTA) ale semnalelor către diverși senzori combinați într-o antenă. La calcul, viteza de propagare a undei este introdusă ca parametru în formula locației. Precizia atinsă în calcule este controlată de acest parametru, care, la rândul său, depinde de geometria și grosimea obiectului, precum și de proprietățile substanței care umple obiectul de testat. Acești factori sunt cei care contribuie la inexactități în estimarea vitezei de propagare a undei, care, la rândul său, duce la erori în determinarea coordonatelor sursei. În cazuri favorabile, eroarea de locație poate ajunge la 1% din distanța dintre senzori, în cazuri nefavorabile - 10%.Efectele propagării undelor care provoacă o astfel de diferență în precizia determinării coordonatelor sunt luate în considerare în lucrare.

Pickupuri și preamplificatoare cu emisie acustică*

Elementul principal al senzorului rezonant AE este un cristal piezoelectric care convertește mișcarea mecanică într-un semnal electric. Cristalul este plasat într-o carcasă specială cu un fund sub formă de placă și un conector (Fig. 6). Senzorul este excitat de undele de tensiune care cad pe fundul său și le transformă în semnale electrice. Aceste semnale sunt transmise unui preamplificator din apropiere, amplificate și, în etapa finală a înregistrării, sunt transmise echipamentului principal de măsurare și procesare. Recent, pentru a obține o mai mare comoditate în timpul instalării și în același timp a reduce sensibilitatea la pickup-urile electromagnetice, preamplificatoarele sunt realizate în miniatură și plasate direct în carcasa senzorului, obținându-se un combinat senzor-preamplificator.

Fig.6 Construcția tipică a unui senzor AE rezonant

Răspunsul senzorului. Una dintre principalele cerințe pentru senzor este sensibilitatea sa ridicată. Și, deși, în general, senzorii de înaltă calitate sunt considerați senzori cu un răspuns în frecvență plat, totuși, în majoritatea cazurilor practice, cei mai sensibili și, prin urmare, preferați, sunt senzorii rezonanți, care, în plus, sunt mai ieftini decât cei de bandă largă. Acești senzori au o bandă de frecvență relativ îngustă în care are loc oscilația predominantă. Banda de frecvență este determinată în principal de dimensiunea și forma cristalului. Frecvențele care caracterizează senzorul sunt dominante în formarea formei și spectrului semnalului AE.

La sfârșitul anilor '70, a existat un program de calibrare a sensibilității pentru senzori, care a fost realizat ca parte a activității de cercetare a Biroului Național de Standarde. Cu ajutorul acestui program au fost elaborate proceduri pentru obținerea dependenței sensibilității absolute a senzorilor AE de frecvență (în unități de volți/viteză de frecvență).

Schimbarea formei semnalului de emisie acustică. Pe lângă factorii deja enumerați, senzorul în sine are o influență semnificativă asupra formei semnalului. Când un semnal de emisie în bandă largă este aplicat unui pickup rezonant, rezultatul este un sonerie care sună la o anumită frecvență, indiferent de modul în care este condus. Astfel, forma semnalului la ieșirea senzorului este influențată simultan de mulți factori: căile de propagare a undelor, prezența diferitelor moduri care se propagă la viteze diferite și efectul conversiei semnalului de intrare de către senzor. Un semnal de emisie tipic la ieșirea unui senzor rezonant este prezentat în fig. 7; Nu se poate nu vedea o diferență uriașă între acest semnal observat și cel mai simplu semnal generat de sursa AE (Fig. 2).

Fig.7 Semnal de puls AE tipic

Raspuns in frecventa. Prin selectarea unui pickup rezonant cu proprietăți de frecvență date, banda de frecvență de funcționare poate fi controlată. Controlul lățimii de bandă este un instrument util cu ajutorul căruia puteți regla dispozitivul la o frecvență utilă, pe de o parte, și puteți crește raportul semnal-zgomot, pe de altă parte. În practică, majoritatea măsurătorilor se fac cu senzori care au rezonanță la 150 kHz.

Răspuns preamplificator. Semnalul de la senzor este transmis la un preamplificator conceput pentru a amplifica semnalul. Preamplificatorul este situat în apropierea sau chiar în interiorul senzorului pentru a minimiza interferențele electromagnetice. Preamplificatorul are o gamă dinamică largă și, prin amplificarea semnalului, face posibilă transmiterea acestuia prin cabluri lungi în așa fel încât echipamentul de recepție să poată fi amplasat la o distanță de sute de metri de locul de control.

De obicei, preamplificatorul are un câștig de 100 de ori (40dB) și include un filtru trece-jos sau trece-bandă pentru a reduce zgomotul de fond mecanic și acustic care predomină la frecvențele joase. Filtrele de trecere de bandă cele mai utilizate sunt de la 100 la 300 kHz, trecând frecvența celor mai uzuali senzori rezonanți, egală cu 150 kHz. Se pot folosi și alte benzi de frecvență, dar există anumite limitări. La frecvențele joase apar probleme asociate cu creșterea zgomotului mecanic, iar frecvențele înalte sunt mai atenuate, ceea ce duce la scăderea distanței dintre senzori. Astfel, alegerea frecvenței de operare este limitată de sus și de jos. De obicei, frecvențele joase sunt utilizate în inspecția conductelor, unde alegerea distanțelor mari este critică, precum și în lucrările geologice din cauza atenuării puternice a valurilor din roci. Frecvențele mai înalte sunt utilizate în firele de alimentare unde nivelurile de zgomot de fundal sunt extrem de ridicate.

Sensibilitate realizabilă. După cum se știe, preamplificatoarele în sine sunt surse de zgomot electronic și tocmai acest zgomot determină limita inferioară de aplicabilitate a metodei AE. Semnalul minim care poate fi detectat de hardware este de ordinul a 10 µV la ieșirea senzorului, ceea ce corespunde unei deplasări de suprafață de 10-6 micro inci (folosind un senzor tipic de înaltă sensibilitate). Această sensibilitate este suficientă pentru majoritatea aplicațiilor NDT.

Instalarea senzorului. De obicei, senzorul este instalat pe obiectul de testat folosind bandaje speciale, elemente de fixare magnetice sau alte elemente de fixare, în timp ce suprafața de contact cu fundul este lubrifiată cu lubrifiant lichid. În unele aplicații AE, senzorul este atașat la ghidul de undă, așa cum se arată în exemplul 1.

După instalarea senzorului, înainte de pornirea sistemului, performanța acestuia este verificată prin spargerea unui stilou special al simulatorului AE și analizând răspunsul acustic al senzorului. Când este instalat corect, semnalul de întrerupere ar trebui să semene cu semnalul punctului pulsat discutat mai devreme în acest articol.

Exemplul 1: Senzori acustici cu ghid de undă utilizați pentru a monitoriza procesul de răcire al deșeurilor nucleare vitrificate topite.

Monitorizarea AE a fost utilizată pentru a obține o relație între procesul de cracare și procedura de răcire. Necesitatea unei astfel de metode de control a apărut din cauza necesității monitorizării continue în condiții dificile de temperaturi ridicate (aproximativ 900 ° C) și radiații (50.000 rad/h) pentru a detecta apariția fisurilor în sticlă. În aceste scopuri s-au folosit senzori cu ghid de undă de aproximativ 4,6 m lungime; în timpul controlului, un capăt al fiecărui senzor a fost scufundat în sticlă, în timp ce elementul sensibil al senzorului și preamplificatorul au fost amplasate la celălalt capăt. Semnalul de la ieșirea senzorului a fost transmis printr-un cablu coaxial la intrarea sistemului AE situat în afara camerei fierbinți, în care semnalele au fost înregistrate și analizate în continuare. În ciuda faptului că, în urma testelor, senzorii au fost într-un mediu atât de agresiv timp de 120 de zile, iar doza de radiație acumulată a fost de 14x107, mă bucur că senzorii au rămas operaționali.

Principii de bază de funcționare ale echipamentului

În timpul testelor AE, semnale tranzitorii (impuls) sunt generate la ieșirea senzorilor. Semnalul dintr-un singur act de deformare discretă este cunoscut ca semnal de tip exploziv (impuls). Un astfel de semnal are o margine ascendentă ascuțită și o descreștere lentă, așa cum se arată în Fig. 7. Semnalele de impuls variază foarte mult ca formă, dimensiune și rata de generare, în funcție de tipul de structură și de condițiile de testare. La o rată mare de generare a semnalului, semnalele individuale pulsate se pot suprapune și forma așa-numita emisie continuă. În unele cazuri, metoda AE se bazează pe înregistrarea unor astfel de emisii continue (a se vedea secțiunile „Mecanisme AE ale surselor” și „Controlul scurgerilor” din acest articol).

Echipamentul utilizat în testarea AE trebuie să ofere posibilitatea înregistrării emisiei continue sau semnalelor pulsate. În general, echipamentul trebuie să îndeplinească următoarele cerințe:

• Furnizați măsurarea anumitor caracteristici cantitative ale emisiilor pentru a obține o relație cu parametrii timp/sarcină în vederea evaluării condițiilor de testare.
• Asigurați procesarea statistică a semnalelor înregistrate pentru diagnosticarea mai detaliată a mecanismelor de radiație și evaluarea semnificației semnalelor.
• Este de dorit ca sistemul să poată localiza sursele de semnale de impuls prin diferența de timpi de sosire a semnalelor la diverși senzori, deoarece amplasarea este cel mai important element de control atât al structurilor mici, cât și al celor mari.
• Deține mijloace de discriminare a semnalelor utile de interferența acustică. Interferența include surse precum frecarea, șocurile și interferența electromagnetică și altele.

Echipamentele AE variază foarte mult în ceea ce privește formă, funcționalitate și preț. Unele tipuri de echipamente sunt proiectate să funcționeze automat în ciclul de producție al muncii. Altele sunt destinate cercetării și, prin urmare, trebuie să fie suficient de flexibile și să aibă o varietate de instrumente de procesare a informațiilor. Și, în sfârșit, a treia categorie de instrumente AE este în curs de dezvoltare pentru tehnicienii și inspectorii care lucrează în domeniul NDT și care efectuează teste standard (în conformitate cu codurile ASME sau standardele ASTME).

Înregistrarea semnalelor de emisie acustică. După ce semnalul a fost primit de senzor și amplificat de preamplificator, acesta intră în sistemul principal, unde este din nou amplificat și filtrat. Următorul pas important este extragerea semnalului în sine. Etapa se termină cu faptul că atunci când semnalul depășește pragul setat, un impuls de ieșire este generat digital în circuitul comparatorului. Legătura dintre semnal, prag și impuls de la comparator este ilustrată în fig. 8. Nivelul pragului este de obicei reglabil de către operator; acest parametru este variabila cheie care determină sensibilitatea metodei AE în testare. De asemenea, in functie de tipul de echipament AE, sensibilitatea poate fi controlata prin reglarea castigului amplificatorului principal.

Cea mai simplă și mai testată metodă de evaluare a activității emisiei este de a număra numărul de oscilații (numărări) - numărul de intersecții ale pragului setat prin impulsul generat de comparator. (Fig. 8).

Fig.8 Principiul de înregistrare a semnalului AE

Parametrul de oscilație este reprezentat în funcție de timp/sarcină. Această reprezentare poate fi sub forma numărului acumulat de oscilații din argumentul corespunzător, sau poate fi dată sub formă diferențială (histograme). Acest mod de a prezenta informații despre testarea AE este, de asemenea, tipic pentru anii 70 și chiar pentru o perioadă anterioară. Figura 9 ilustrează o dependență de acest tip, care dă funcția de distribuție cumulativă a numărului de oscilații pe sarcină și obținută ca urmare a încărcării unei probe de oțel puternic cu o fisură în creștere. Valoarea maximă pe axa verticală este de 10.000 de oscilații. Pașii funcției din etapa inițială a graficului reprezintă evenimente individuale de emisie. Pașii sub încărcare ulterioară includ sute de evenimente fiecare. Până la atingerea sarcinii de 35 kN, s-au înregistrat 10.000 de oscilații, după care stiloul a căzut la zero de-a lungul axei verticale (a avut loc o resetare) și a continuat să tragă de la zero. După cum reiese din graficul prezentat, pe măsură ce sarcina crește, crește și rata de emisie, ca urmare a faptului că evenimentele individuale devin imposibil de distins. Până la distrugerea finală, au existat mai multe resetări ale stiloului, fiecare dintre acestea corespunzând atingerii a 10.000 de oscilații, începând din momentul semnului zero al graficului.

Fig.9 AE obținut prin îndoirea în trei puncte a unei probe de oțel sudate.

Sistemul de control al loviturilor AE. Sistemele integral hardware au atins apogeul lor de dezvoltare la sfârșitul anilor 1970, dar au fost ulterior înlocuite de sisteme bazate pe utilizarea computerelor. Dezvoltarea tehnologiei AE a coincis cu dezvoltarea tehnologiei informatice și trebuie remarcat faptul că controlul AE a fost una dintre primele metode NDT care a profitat de utilizarea computerelor. La început, capabilitățile computerului au fost folosite în sistemele AE multicanal pentru a rezolva problema localizării surselor de semnal, apoi computerele au început să fie folosite în scopuri mai largi: stocarea datelor, analiză și afișare. În același timp, personalul de testare AE a început să fie interesat de alți parametri de emisie, pe lângă oscilații, pe care echipamentele AE le-au permis să le primească (vezi secțiunea „Parametrii de semnal măsurați” a acestui articol).

Acest lucru a condus la apariția unor noi principii pentru dezvoltarea echipamentelor AE, care sunt încă dominante în tehnologie. Aceste principii sunt de a măsura parametrii de bază ai fiecărui hit sau a fiecărui eveniment care depășește pragul. După digitizare, informațiile sunt transferate într-un sistem informatic care asigură stocarea, reprezentarea grafică și analiza ulterioară a datelor.

Figurile 10 și 11 arată diagrama bloc și, respectiv, aspectul unui sistem modern tipic. În sistemele mai mari cu mai multe canale, sarcinile de procesare a semnalului sunt distribuite între mai multe microprocesoare. De exemplu, în Fig. 11, un microprocesor separat deservește o pereche de canale acustice de măsurare. Cea mai mare prioritate se referă la sarcina de a citi rezultatele măsurătorilor pe canale imediat după

Fig.10 Schema bloc a unui sistem AE cu patru canale

sfârșitul fiecărei măsurători, astfel încât sistemul de măsurare să fie pregătit să primească următorul eveniment. Microprocesorul final vă permite să stocați rapid informații despre câteva sute de accesări în buffer-ul său, începând să așteptați procesarea ulterioară. În cadrul unei astfel de arhitecturi de procesare paralelă, adăugarea de canale îmbunătățește automat puterea sistemului de procesare. Prin utilizarea bufferelor finale, suplimentate de alte buffere, chiar mai mari, sistemul devine capabil să facă față creșterii bruște a activității AE și să funcționeze optim în condițiile ratelor de date în schimbare rapidă.

Fig.11. Echipament AE tipic de uz general.

Parametrii semnalului măsurați. Există cinci opțiuni cel mai frecvent utilizate. Acestea includ numărul de oscilații (Fig. 8), amplitudinea, durata, timpul de creștere a semnalului și zona de sub anvelopa semnalului (MARSE), care este un analog al energiei (Fig. 12). Unele teste folosesc mai puțini parametri, altele folosesc parametri suplimentari, cum ar fi energia reală, numărul de oscilații până la amplitudinea de vârf, frecvența medie, momentul spectral. Cu toate acestea, cei 5 parametri principali indicați la început sunt standard pentru testarea AE și au fost utilizați în acest domeniu de testare nedistructivă de mai bine de 10 ani.

Când descrieți o lovitură, pe lângă parametrii semnalului, memoria computerului înregistrează și timpul de înregistrare a loviturii și informații despre parametrii externi ai procesului, de exemplu, valoarea curentă a sarcinii (deformarea), numărul de cicluri în timpul testelor de oboseală, nivelul actual de zgomot de fond și altele. Descrierea unei lovituri durează de obicei între 20 și 40 de octeți.

Amplitudine (A) reprezintă valoarea maximă a tensiunii semnalului măsurată în volți. Acest parametru cel mai important determină posibilitatea înregistrării unui eveniment AE. Amplitudinile semnalelor sunt direct legate de magnitudinea evenimentelor din sursă și variază mult de la microvolți la volți. Dintre alți parametri standard, amplitudinea este cea mai potrivită pentru efectuarea prelucrării statistice a datelor AE prin obținerea funcțiilor de distribuție a procesului. Amplitudinile AE sunt de obicei exprimate pe o scară de decibeli (logaritmică), cu 1 μV la ieșirea senzorului luată ca 0 dB, 10 μV - 20 dB, 100 μV - 40 dB etc.

Numărul de oscilații este de câte ori semnalul depășește pragul setat. Măsurarea numărului de oscilații este cea mai simplă modalitate de a cuantifica un semnal. Acest parametru depinde de mărimea sursei de semnal, precum și de proprietățile acustice și de rezonanță ale mediului și ale senzorului.

MARSE - parametrul, cunoscut și sub numele de numărul de oscilații de energie, este calculat din zona de sub anvelopa semnalului. Parametrul MARSE este sensibil atât la amplitudine, cât și la durată, așa că a devenit foarte comun în ultima vreme. În plus, depinde mai puțin de pragul setat și de frecvența de operare. Activitatea totală a AE ar trebui măsurată prin însumarea mărimilor tuturor semnalelor înregistrate; dintre toți parametrii măsurați, MARSE este cel mai potrivit pentru acest scop.

Durata (D) - acesta este timpul total, începând de la trecerea pragului de către semnal, terminând cu plecarea acestuia sub prag. Măsurat în microsecunde, acest parametru depinde de mărimea sursei, precum și de proprietățile acustice și rezonante ale mediului și ale senzorului (precum și de numărul de oscilații). Parametrul este utilizat pentru identificarea proceselor care au durate caracteristice de semnal lungi, de exemplu, procesele de delaminare a materialelor compozite. În plus, acest parametru este util atunci când se filtrează diferite zgomote (după durată) sau alte tipuri de surse.

Timp de creștere a semnalului (R) este timpul de la prima trecere a pragului de către semnal până când semnalul atinge amplitudinea maximă. Acest parametru depinde foarte mult de funcția de propagare și de proprietățile de transfer ale senzorului. Poate fi folosit pentru a determina tipul unor surse de semnal și pentru a filtra zgomotul.

Sisteme multicanal. Semnalul este măsurat simultan pe fiecare canal care îl înregistrează. Sistemele de emisie acustică pot include de la 1 până la mai mult de 100 de canale, în funcție de nevoile testelor. De obicei, 2-6 canale sunt folosite în condiții de laborator, în timp ce 12-32 de canale sunt utilizate în controlul proiectării.

În funcție de puterea semnalului individual, de caracteristicile de atenuare a undelor și de distanța dintre senzori, înregistrarea semnalului poate duce la apariția unei singure lovituri, adică. un semnal (pe un canal) și mai multe hit-uri (pe mai multe canale). În acest sens, prima și principala sarcină atunci când se utilizează sisteme multicanal este de a determina dacă un grup de hit-uri înregistrate de diferiți senzori într-o perioadă scurtă de timp poate fi atribuită unui eveniment AE. În funcție de tipul de sistem, această problemă se rezolvă fie la nivel hardware, fie prin intermediul software-ului. Al doilea, al treilea și ulterioare accesări legate de același eveniment de emisie pot fi fie folosite pentru a rezolva problema locației, fie deloc înregistrate de sistem. După executarea sarcinii de definire a evenimentului/hiturilor, sistemul lucrează cu evenimente în același mod ca și cu accesări. Descrierea evenimentului include informații despre canalele și ora de sosire a tuturor hit-urilor care fac parte din acest eveniment, precum și despre parametrii hit-ului care a venit primul la senzor (uneori sunt incluși și parametrii celorlalte hit-uri ale evenimentului ).

Secvența acestor descrieri de semnal este trimisă procesorului central, care coordonează sarcinile de stocare, afișare și procesare a datelor. În sistemele complexe, aceste sarcini pot fi efectuate de mai multe procesoare. În majoritatea sistemelor, o astfel de secvență de descrieri de semnal este stocată pe disc, ceea ce oferă posibilități nelimitate pentru prelucrarea ulterioară a informațiilor. Stocarea tuturor datelor înregistrate în timpul testării este unul dintre cele mai importante avantaje ale metodei AE. Această caracteristică reduce dependența rezultatelor finale de acțiunile operatorului, permițându-i acestuia din urmă să se concentreze direct pe executarea corectă a sarcinii de colectare a datelor.

Fig.12 Set standard de parametri măsurați de sistem

Afișarea datelor. Sistemul de control AE, bazat pe utilizarea unui software avansat, face posibilă obținerea unui număr mare de tipuri de grafice. Operatorul nu este limitat în alegerea metodelor de afișare grafică a datelor în timpul colectării, deoarece după procesarea post-test, rezultatele prelucrării rapide pot fi revizuite, filtrate și afișate într-o formă diferită.

Iată o clasificare generală a metodelor de afișare:

• Un grafic „istoric” care arată întregul proces de testare de la început până la sfârșit în timp.
• Funcții de distribuție concepute pentru a demonstra proprietățile statistice ale semnalelor de emisie.
• Grafice pe canale individuale care arată distribuția semnalului pe canale.
• Grafice de locație pentru a afișa locația surselor de semnal.
• Grafice cu puncte ale corelației dintre diferiți parametri AE.
• Diagrame de diagnostic care arată gradul de pericol al diferitelor părți ale structurii (conform rezultatelor analizei AE).

Unele dintre cele mai comune tipuri de grafice sunt ilustrate în Figura 13.

Figurile 13.a și 13.b prezintă graficele AE istorice cumulate și diferențiale, respectiv - graficele AE versus timp. Graficul cumulativ este mai convenabil pentru estimarea emisiei totale (cantitativ), în timp ce graficul diferențial evidențiază modificările de activitate care au avut loc în timpul testului.

Figura 13.c prezintă graficul istoric al datelor de încărcare AE. Această diagramă este considerată cea mai fundamentală, deoarece. leagă direct cauza cu efectul în cazul emisiilor de radiații în timpul încărcării. Acest tip de complot este util în special pentru a separa partea „bună” a intrigii de partea „rea”. De obicei, partea „rea” este caracterizată de începutul generării semnalelor AE deja la niveluri scăzute de încărcare și prezența unei cantități mari de emisie, de obicei asociată cu interferența dispozitivului de încărcare.

Adesea, cu ochiul liber, se pot detecta grupuri de evenimente legate de cele mai active surse, de obicei defecte structurale.

Figura 13.g este un grafic de dispersie a numărului de oscilații (sau durată) în funcție de amplitudine. Fiecare lovitură de pe acest grafic este reprezentat ca un punct separat, a cărui poziție poartă informații despre dimensiunea și forma semnalului. Acest tip de diagramă este folosit pentru a evalua calitativ o sursă, inclusiv pentru a identifica unele dintre cele mai comune tipuri de zgomot nedorit. De obicei, semnalele de emisie din surse „utile” formează un grup pe acest grafic, alungit într-o direcție diagonală. Semnalele de interferență (de exemplu, de la interferența electromagnetică) sunt situate sub acest cluster (în Fig. 13.g sunt reprezentate ca o zonă circulară în partea dreaptă jos a graficului), deoarece au o durată scurtă, nu crescută de reflexii . Semnalele de zgomot de la surse precum frecarea sau scurgerile sunt situate deasupra clusterului diagonal (în Fig.13.g sunt reprezentate ca o zonă circulară în partea stângă sus a graficului), deoarece au amplitudini mici și durate mari. Acesta este doar unul dintre multele grafice care demonstrează posibilitățile largi ale metodei de diagnosticare AE.

fig.13 Reprezentare tipică a datelor AE. (a) Graficul istoric al facturii sau energiei cumulate (b). Graficul istoric al ratei de numărare (energie) (c) Graficul istoric al datelor AE (de la sarcină) (d) Distribuția cumulativă a amplitudinii. (e) Distribuția diferențială a amplitudinii (densitatea distribuției). (f) Amplasarea surselor în avion. (g) Diagrama de dispersie a corelației - dependența oscilațiilor (durata semnalului) de amplitudine.

Sisteme cu scop special AE. Un astfel de sistem de control AE are o arhitectură și un software care îi permit să fie utilizat atât în ​​scopuri de laborator, cât și în aplicații speciale. Cu toate acestea, nu toate sarcinile și, în consecință, sistemele utilizate au nevoie de software puternic și o varietate de grafice. În acest sens, înainte de a începe lucrul, este necesar să se determine mai întâi cerințele pentru sistem, datorită testelor prevăzute și abia apoi să se utilizeze echipamente adecvate și adesea nu foarte sofisticate.

Testarea produsului uneori poate fi efectuată pe echipamente de bază pur hardware, ceea ce permite măsurarea celor mai simpli parametri AE, de exemplu, energia sau numărul de oscilații, și generarea unei alarme dacă acești parametri depășesc valorile limită prestabilite.

Automonitorizarea automată a calității instalării senzorului poate fi inclusă în funcționarea unui astfel de dispozitiv.

Monitorizarea sudurii și controlul frecării echipamentelor produs pe echipamente complet hardware, echipate cu supape speciale, cronometre si interfete care asigura sincronizarea monitorizarii AE cu echipamentele de control al sudarii. Există și alte tipuri de echipamente AE pentru monitorizarea procesului de sudare, care includ o opțiune de recunoaștere a modelului bazată pe software, concepută pentru a clasifica automat anumite tipuri de defecte de sudare.

Controlul scurgerilor este una dintre cele mai importante aplicații ale metodei AE, care este ușor de implementat în practică. (Consultați secțiunea „Aplicații de control structural”). Controlul scurgerilor este asigurat de echipamente care măsoară doar RMS

(RMS) tensiune asociată cu emisia continuă de scurgere. Posibilitatea de detectare a unei scurgeri este crescută de apariția emisiilor în impulsuri cauzate de impactul particulelor prezente în materialele scurse, sau direct cu degradarea materialelor scurse.

Aplicații speciale. Producătorii de echipamente, printre altele, au dezvoltat echipamente speciale dedicate aplicațiilor standardizate specifice și deja studiate, de exemplu, pentru controlul platformelor și rezervoarelor mobile. Acest tip de echipament se bazează pe proceduri standard de testare și este relativ ieftin. Software-ul personalizat oferă operatorului un număr limitat, dar necesar de opțiuni, asigurând astfel o funcționare fiabilă și rentabilă.

Zgomote.

Una dintre cele mai importante probleme ale tehnologiei AE este protecția împotriva zgomotului. S-au făcut progrese enorme de la începutul anilor 1970, când experimentele AE au fost efectuate noaptea în laboratoare subterane pe mașini de testare cu zgomot redus pentru a evita detectarea interferențelor din traficul stradal și echipamentele de procesare pe timp de zi. Utilizarea tehnologiilor moderne de control AE astăzi face posibilă efectuarea de măsurători și pe obiecte zgomotoase.

Primul pas în testarea AE este selectarea unui interval de frecvență de testare adecvat. Se știe că zgomotul acustic de fond este mai mare la frecvențe joase. Pentru aproape 90% din teste, intervalul de frecvență adecvat este între 100 și 300 kHz. Într-un mediu zgomotos (de exemplu, la centralele electrice), pentru a reduce zgomotul provenit de la fluxurile de fluide, este necesar să se lucreze la frecvențe mai mari, în regiunea de 500 kHz. Datorită faptului că utilizarea frecvențelor înalte duce la o scădere a domeniului de detectare (distanța dintre senzorii de recepție scade), există o relație unu-la-unu între domeniul de frecvență și limitarea zgomotului.

Sursele de zgomot acustic includ fluxurile de fluid în pompe și supape; procese de frecare, de exemplu, frecarea structurilor în locurile de sprijin; procese legate de impact, cum ar fi picăturile de ploaie sau lovirea unui cablu împotriva unei structuri sub influența rafalelor de vânt. Sursele de zgomot electric și electromagnetic includ buclele de pământ, circuitele de alimentare pornite, transmițătoarele radio și de navigație și furtunile electrice.

Există diferite moduri de a rezolva problema reducerii zgomotului. În primul rând, uneori zgomotul poate fi redus sau chiar întrerupt direct la sursă. În al doilea rând, impactul zgomotului acustic poate fi limitat prin crearea unor bariere de amortizare în puncte strategice ale structurii. Problema reducerii zgomotului electric, care apare în principal din cauza legăturii și ecranării insuficiente, este rezolvată prin utilizarea tehnologiilor potrivite, de exemplu, prin utilizarea senzorilor diferențiali sau a senzorilor combinați cu preamplificatoare încorporate. Dacă utilizarea unor astfel de senzori nu permite rezolvarea definitivă a acestei probleme, aceasta trebuie rezolvată deja la nivel de software și/sau hardware.

Pentru a obține o sensibilitate satisfăcătoare, se utilizează adesea tehnologia cu prag flotant, care este foarte eficientă cu condiția să nu existe o pierdere semnificativă a datelor AE. Sunt în curs de dezvoltare metode de selecție selectivă și înregistrare a datelor, bazate pe factori de timp, încărcare sau locație în spațiu. În plus, datorită faptului că sursele de zgomot diferă în caracteristicile formei de undă de emisia reală asociată cu defectele, acestea sunt separate prin implementarea și utilizarea metodelor de discriminare matematică pe un computer. O astfel de prelucrare a mașinii poate fi efectuată atât imediat după măsurare, cât și în timpul procesului de afișare a informațiilor (filtrare grafică), și deja după testare în procesul de procesare post-test, folosind programe de filtrare post-test sau un pachet special conceput pentru forma de undă. analiză.

Datorită dezvoltării și utilizării acestor tehnici, controlul AE a fost introdus în diverse domenii de producție, iar în viitor ne putem aștepta la continuarea acestui proces. Ca exemple de aplicații în care reducerea zgomotului a fost cheia pentru utilizarea cu succes a controlului AE,

poate fi numită monitorizare în procesul de sudare și detectarea fisurilor crescând la oboseală în structura unui avion zburător.

Controlul încărcării și reîncărcarea

Datorită faptului că emisia acustică are loc ca urmare a unei modificări a stării de efort-deformare a materialului, caracteristicile AE sunt foarte influențate de istoricul de încărcare a structurii. În plus, graficele emisiei/stresului în funcție de timp depind de proprietățile materialului și de tipul de deformare care duce la apariția AE. Unele materiale răspund aproape imediat la aplicarea stresului și apoi se stabilesc rapid într-o stare stabilă. Alții au nevoie de ceva timp pentru a se „calma” după aplicarea încărcăturii; acest comportament este adesea observat la materialele care prezintă proprietăți elastoplastice, cum ar fi compozitele având o matrice de cauciuc. În unele cazuri, impactul unei sarcini constante duce la faptul că structura este distrusă, fără a reveni niciodată la o stare stabilă. Un exemplu este cracarea cu hidrogen a unui material fragilizat, însoțită de radiații de emisie continuă și care duce la distrugerea finală a structurii sub influența unei sarcini constante (în acest caz, nivelul de încărcare poate să nu fie ridicat).

De obicei, testele de emisie acustică sunt efectuate în condiții de încărcare crescândă. Aplicarea inițială a unei sarcini are ca rezultat, de obicei, mai multe emisii decât încărcarea ulterioară. Este bine cunoscut faptul că materialele cu înaltă plasticitate nu generează nicio emisie până când nivelul încărcăturii aplicate anterior este depășit. Acest comportament al materialelor a fost observat pentru prima dată de Kaiser în 1950 și a avut un impact uriaș asupra dezvoltării tehnicilor de testare AE. În această lucrare, Danegan a arătat că pentru materialele pentru care efectul Kaiser ar trebui să se mențină, faptul că emisia are loc atunci când se aplică o sarcină repetată (înainte de a se atinge nivelul de încărcare anterior) ar trebui să indice prezența unui defect care se manifestă între primele și a doua aplicații de încărcare. Această concluzie a servit drept bază pentru conceptul de utilizare industrială a metodei AE în anii 70, când au fost efectuate pentru prima dată testele AE ale recipientelor sub presiune și ale altor structuri industriale.

În cele mai recente dezvoltări metodologice ale testării AE, se acordă multă atenție prezenței emisiilor la sarcini repetate (mai puține decât cele realizate anterior), precum și existenței unei emisii care continuă în timpul menținerii sarcinii. Logica analizei este că un astfel de comportament ar trebui să indice prezența unor defecte semnificative în structură, în timp ce, în absența defectelor în timpul menținerii, ar trebui să apară relaxarea tensiunii, iar după un anumit timp de menținere, materialul ar trebui să „stea tăcut” până la încărcarea repetată. depășește nivelul de încărcare maximă anterior.

Fig.14. ilustrează aceste tipuri diferite de comportament material. La încărcarea inițială (de la punctul A la punctul B) se observă o emisie care, însă, este absentă la descărcare (de la B la C). La reîncărcare, nu are loc nicio emisie (linie orizontală) până când punctul B este din nou atins; aceasta este o manifestare a efectului Kaiser. În plus, sarcina crește la D, însoțită de generarea de emisii, după care descărcarea este efectuată din nou. Acum, din cauza nivelurilor ridicate de încărcare în punctul F (înainte de a atinge sarcina maximă anterioară), încep să apară defecte semnificative ale materialului. Acest comportament este cunoscut sub numele de efectul Felicity, care este cuantificat prin factorul Felicity (FR) și este egal cu raportul dintre sarcina maximă de încărcare și sarcina de reîncărcare la care a avut loc AE.

Efectul Kaiser poate fi considerat ca un caz special al efectului Felicity, al cărui coeficient este FR ≥ 1. Faptul că coeficientul scade sistematic pe măsură ce se abordează fractura a fost descris în detaliu pentru fibroplastice. În plus, în conformitate cu articolul 11 ​​din standardul ASME, se acceptă că, dacă factorul este mai mic de 0,95 în timpul inspecției AE a recipientelor sub presiune sau a recipientelor Felicity, astfel de obiecte trebuie respinse. În conformitate cu articolul 12 din Codul ASME, în unele cazuri, la monitorizarea recipientelor sub presiune, este permisă ignorarea informațiilor obținute în timpul primei încărcări a vasului și luarea în considerare numai a datelor de la încărcare repetată. Această ipoteză se bazează pe faptul că în timpul primei încărcări pot apărea semnale din surse nesemnificative, de exemplu, fluxul plastic local al materialului, în timp ce în timpul încărcării repetate ar trebui să apară doar defecte grave (FR<1).

Figura 14 prezintă o ilustrare grafică a apariției emisiilor în timpul menținerii sarcinii (de la G la H). Efectul Felicity și manifestarea emisiei în timpul expunerii pot fi explicate astfel: ambele efecte sunt cauzate de natura instabilă a defectelor semnificative prezente în materialul obiectului. Emisiile sub sarcină sunt cunoscute încă de la prima testare AE. Acest efect a fost inclus în criteriile de evaluare FRP la mijlocul anilor 1970, iar la sfârșitul anilor 1980, emisiile portante au devenit baza metodologiei Monsanto, care este o procedură eficientă pentru controlul AE al platformelor și tancurilor feroviare. Această tehnică este o modalitate foarte convenabilă și eficientă de a analiza datele, deoarece nivelul zgomotului de fond în timpul perioadei de absorbție a sarcinii este mult mai scăzut decât în ​​timpul perioadei de creștere a sarcinii.

Pentru testarea AE cu succes, este necesar să acordați atenția cuvenită programului de încărcare. De obicei, procedurile de control AE definesc nivelurile sarcinilor aplicate (în funcție de sarcinile de lucru sau de proiectare), precum și ratele minime și maxime de încărcare. În conformitate cu metodologia de testare AE, vasele și rezervoarele din fibră de sticlă trebuie mai întâi menținute la sarcini reduse. Procedura de testare AE poate fi încălcată dacă, brusc, din cauza neglijenței personalului, nava este încărcată înainte de încărcare. În acest sens, pentru un control de succes, este necesar să se coordoneze în mod corespunzător activitatea tuturor departamentelor care se ocupă de problema siguranței structurale.

Emisia acustică în cercetarea materialelor

Emisia acustică este un instrument minunat pentru studierea proceselor de deformare a materialului, deoarece oferă cercetătorilor informații imediate și detaliate despre procese. Datorită sensibilității la microstructura materialului și a conexiunii directe cu procesele de distrugere a AE, metoda de control are o capacitate unică de a răspunde la solicitarea aplicată. Analiza AE este utilă în special atunci când este utilizată împreună cu alte metode de diagnosticare, cum ar fi măsurarea stării de efort-deformare a unui material, microscopia electronică, măsurarea deschiderii fisurilor și a salturilor și măsurarea împrăștierii cu ultrasunete (în studiul proceselor de dislocare). Metoda de emisie acustică completează aceste metode tradiționale de diagnosticare și oferă informații suplimentare despre dinamică și relații

Orez. paisprezece Graficul istoric principal care ilustrează efectul Kaiser, efectul Felicity și emisiile de încărcare

procesele de deformare, precum și trecerea de la o etapă de deformare la alta.

Multe studii AE implică dezvoltarea unor tehnici de control care ar putea fi utilizate în medii industriale. Această lucrare este foarte valoroasă, dar există multe dificultăți asociate cu simularea defectelor industriale în laborator. Încercările de laborator sunt de obicei efectuate prin aplicarea unor sarcini de întindere uniaxiale, în timp ce în structurile industriale de serviciu sunt supuse unor sarcini complexe două sau triaxiale. În aceste cazuri, rezultatele testelor de laborator ale emisiilor acustice ale probelor pot servi drept modele pentru materialele utilizate în industrie.

Mecanisme ale surselor AE

Nu este nevoie să ne amintim că emisia acustică nu este excitată la încărcarea repetată în timpul unei schimbări monotone lente a distanțelor interatomice, la deformare. Emisia acustică este generată numai atunci când are loc o schimbare bruscă a stării materialului. Există următoarele mecanisme AE în metale: mișcare accelerată și multiplicare a dislocațiilor, alunecarea, înfrățirea, distrugerea și exfolierea particulelor depuse, incluziunilor și particulelor de suprafață, unele procese de coroziune, nuclearea și creșterea microfisurilor, salturi de fisuri și procese de frecare în timpul fisurii. inchidere si deschidere. Cantitatea de emisie eliberată depinde în primul rând de mărimea defectului și de rata procesului de deformare locală. De exemplu, în ciuda faptului că mișcarea unei dislocații este însoțită de emisia de unde de stres AE, totuși, această energie nu este suficientă pentru a fi înregistrată. În același timp, cu deplasarea simultană a milioane de luxații în timpul curgerii probei, undele de stres generate sunt suprapuse și dau o emisie așa-numită continuă semnificativă. La rate scăzute de deformare ale eșantionului, emisia excitată este comparabilă cu zgomotul de fond; totuși, pe măsură ce viteza de deformare crește, numărul de semnale și amplitudinile acestora cresc. AE în timpul deformării plastice diferă de emisia pulsată prin faptul că, în primul caz, sursele individuale sunt practic indistinguibile în timp. Emisia continuă se măsoară cel mai bine în termeni de RMS sau rata de modificare a energiei unui proces AE.

Ca urmare a studiilor detaliate ale emisiei continue în timpul deformării plastice a oțelurilor, aliajelor de aluminiu și a altor metale, s-au obținut multe relații utile care corelează emisia acustică cu activitatea de dislocare și influența particulelor depuse, cu microstructura și proprietățile materialului. Astfel de studii s-au dovedit a fi foarte valoroase în obținerea de noi proprietăți ale materialelor. Majoritatea studiilor s-au concentrat în primul rând pe studiul emisiei continue în timpul și după perioada de curgere plastică a materialului; Într-o măsură mai mică, a fost studiată emisia în impulsuri, care se observă uneori în secțiunea elastică macroscopică a curbei încărcare-deformare.

Următorul exemplu ilustrează dependența microstructurală a AE generată de distrugerea fazei de perlite în timpul tratamentului termic al materialului.

Exemplul 2: Relația dintre emisia acustică și modurile de tratare termică pentru oțelurile feritic-perlitice.

Pe fig. 15 ilustrează dependența emisiei continue de microstructura unui oțel feritic-perlitic obținut în timpul tratamentului termic de sferoidizare, care a fost efectuat pentru a îmbunătăți formabilitatea oțelului. Datele prezentate au fost obținute în condiții de subcoacere, recoacere optimă și supracoacere. Pe fig. Figura 15 arată dependența de timp a ratei de energie AE în timpul unui test de tracțiune a unei probe sub forma unei gantere. Toate graficele arată vârfuri în regiunea regiunii de randament; acest comportament este tipic pentru probele netede, fără crestături. Pe fig. 15, în plus, există un al doilea vârf la niveluri mai mari de deformare.

Un rezultat important este faptul că probele recoapte optim prezintă o activitate de emisie semnificativ mai scăzută (vârf de curbă mai mic) decât celelalte probe. O explicație pentru aceasta a fost găsită prin stabilirea unei legături între comportamentul AE și procesele de deformare microstructurală care au loc în material. Se știe că în timpul deformării plastice se pot acumula dislocări la limita plăcilor de perlită, determinând distrugerea acestor plăci. Aceste daune sunt cauza primului vârf de emisie pe curba de încărcare prezentată în Fig. cincisprezece.

Fig.15 Grafice ale dependenței ratei de schimbare a energiei și a sarcinii în timp.

(a) Oțel subcoacet: 80% perlit 20% granule sferice. (b): oțel recoacet optim -100%. (c) Oțel recoaps: 30% granule sferice.

La testarea unui material subcoacet, după cum arată rezultatele microscopiei, există multe plăci de perlită netransformată pe care se acumulează luxații, ceea ce duce la o creștere a activității AE. Cu recoacere optimă, aceste plăci capătă o formă sferică, dând un număr mai mic de limite și bariere pentru acumularea de dislocații. Ca urmare, vâscozitatea materialului în timpul proceselor de deformare crește, în timp ce activitatea de emisie, dimpotrivă, scade semnificativ.

În materialul supus recăpătării, la microscop, se pot observa carburi în exces eliberate din soluție în timpul recristalizării, creșterea granulelor sferice și particulele precipitate formate la limitele granulelor.

Aceste particule mari experimentează o interacțiune puternică cu dislocațiile și, la distrugere, provoacă o creștere (comparativ cu regimul optim) a activității AE.

Că regimul optim de recoacere are ca rezultat o emisie minimă este un rezultat remarcabil, deoarece face posibilă utilizarea metodei AE atât în ​​scopuri de cercetare, cât și pentru controlul calității materialului.

Emisia acustică dintr-o fisură în creștere prezintă un mare interes nu numai din punct de vedere al cercetării ci și din punct de vedere practic. Datorită concentrării tensiunilor la vârful defectelor, acestea din urmă generează semnale de emisie în timpul creșterii sarcinii. În același timp, materialul fără defecte nu sună la încărcare (efect Kaiser). Emisia acustică produsă în timpul inițierii și creșterii fisurilor este larg reprezentată în literatură. Numeroase lucrări sunt dedicate diferitelor tipuri de creștere a fisurilor, de exemplu, fisurarea prin oboseală, fisurarea prin coroziune sub tensiune, fragilizarea cu hidrogen și altele.

Este util să distingem semnalele generate de AE ​​în zona plastică a unei fisuri de semnalele de la alunecări de fisuri. Creșterea zonei plastice provoacă o emisie de amplitudine destul de mică. Această emisie se referă de obicei la distrugerea fazelor și incluziunilor (de exemplu, incluziuni sulfat-mangan din oțeluri) și este necesară aplicarea unui câmp de tensiuni triaxiale pentru a exploata astfel de surse.

AE datorată creșterii frontului de fisuri depinde în mare măsură de natura creșterii fisurilor. Mecanismele de creștere microscopice rapide, cum ar fi fractura intragranulară fragilă și clivajul intergranular, sunt ușor de detectat chiar și în acele cazuri când, sub acțiunea unor solicitări critice, frontul avansează doar pe o distanță de un grăunț. Mecanismele lente de creștere a fisurilor pe termen lung, cum ar fi coalescența microporilor (un mecanism de fractură vâscos) și chiar coroziunea activă nu pot fi practic detectate direct de la sine, cu toate acestea, în absența unei plasticități comune, mecanismele enumerate pot fi înregistrate prin creșterea o zonă de plastic. O teorie cantitativă care explică de ce unele procese pot fi detectate de AE ​​și altele nu a fost dezvoltată de Wodley și Scruby. Când studiile de laborator au arătat pentru prima dată că în materialele vâscoase există posibilitatea de creștere a fisurilor fără zgomot (fără AE însoțitoare), acest lucru a provocat o anumită frică în rândul emițătorilor. Cu toate acestea, în condiții de testare pe teren, prezența acestui mecanism nu reprezintă o amenințare reală pentru eficacitatea metodei, deoarece aceasta crește proporția altor mecanisme de radiație a undelor de stres, inclusiv radiația materialelor fragilizate de mediu, emisia de coroziune. produse, emisie în timpul frecării marginilor fisurilor sau compușilor nemetalici prinși în interiorul defectului în timpul procesului de fabricație.

Multe modele au fost dezvoltate pentru a corela AE cu parametrii de deteriorare a materialului. Una dintre primele abordări a fost corelarea AE cu dimensiunea zonei plastice și, ulterior, cu factorul de intensitate a tensiunii (SIF) din jurul defectului.În alte modele, emisia a fost asociată cu mișcarea vârfului fisurii sub încărcare ciclică și cu fisurare prin coroziune sub tensiune pentru diverse materiale. Aceste modele sunt în principal sub formă de relații de putere, iar numărul acustic N (numărul total de treceri de prag de către semnalele AE) este parametrul de bază AE. Modele ulterioare și mai complexe au făcut posibilă obținerea unei relații absolute între creșterea fisurii și forma secțiunii inițiale a valului înregistrat.

Straturi nemetalice pe suprafețele metalice, pot emite și AE, extinzând câmpul de aplicații potențiale ale metodei. Exemple de emisii de radiații prin straturi nemetalice sunt:

• Emisia acustica in timpul oxidarii la temperaturi ridicate;
• Emisia acustică din procesele de coroziune care au loc la temperatura camerei;
• Utilizarea emisiei pentru a optimiza performanța acoperirii ceramice utilizate în componentele la temperatură ridicată.

Material compozit cu o matrice metalică. Următorul exemplu ilustrează una dintre aplicațiile AE pentru controlul compozitelor cu matrice metalică.

Exemplul 3: Emisia acustică în microcracarea zonei fragile a compozitelor cu matrice metalică duală.

În testarea la tracțiune a compozitelor cu matrice duală metalică, cu mult înainte de apariția defecțiunii finale a matricei ductile, este emisă o emisie semnificativă ca urmare a microfisurarii fazei fragile dintre fibre și matricea din material. Acest lucru face posibilă utilizarea AE pentru a monitoriza structurile de acest tip, oferind detectarea precoce a modificărilor structurale cu mult înainte de începerea distrugerii complete a materialului.

Studiile au fost realizate prin testarea compozitelor cu o matrice de titan (Ti-6Al-4V) armată cu diverse fibre: carbură de siliciu de diametru mare (SiC, ≈0,142 mm în diametru) și carbură de bor acoperită cu bor (B(B ,4). C), ≈ 0,145 mm); volumul fibrelor a fost de 0,205, respectiv 0,224. Pentru teste s-au folosit probe standard de teren plat, tăiate în direcțiile longitudinale și transversale față de locația fibrelor. Distrugerea probelor la o rată constantă de deformare a fost efectuată folosind o mașină de tracțiune cu un server hidraulic. În fiecare test, un senzor AE a fost plasat în mijlocul probei, iar rata de numărare acustică a fost măsurată în funcție de deplasarea longitudinală (deformare). După fiecare test, suprafața probei distruse a fost examinată folosind microscoape optice și electronice cu scanare.

Parametrii de distrugere ai materialelor obținute în urma presării la cald și incluse în compoziția celor două compozite considerate sunt prezentați în Tabelul 2.

Masa 2. Proprietățile mecanice ale fazei fragile

A fost efectuată o analiză comparativă a proprietăților lor de rezistență pentru a stabili relația dintre compoziție și rata de numărare a AE. După cum se arată în fig. 16(a), la încărcarea probelor tăiate în direcția longitudinală și având compoziția (B(B,4C)/(Ti-6Al-4V), o creștere semnificativă a ratei de numărare AE în apropierea sarcinii de fractură a diborurii de titan și s-a observat un vârf AE în apropierea sarcinii de fractură În probele tăiate în direcția transversală, Fig. 16(b,c), s-a observat vârful AE al ratei de numărare în regiunea sarcinii de distrugere a componentei fragile principale - diborura de titan în compozit (B(B,4C)/(Ti-6Al -4V) și respectiv carbură de titan în SiC/(Ti-6Al-4V). În plus, au fost observate și vârfuri în apropierea sarcinilor de rupere caracteristice pentru alte componente fragile.

Se arată că dimensiunea mai mare a zonei fragile obținută în compozit (B(B ,4 C)/(Ti-6Al-4V),

Orez. 16 Dependența ratei de numărare de deformare (a) Tensiunea probelor longitudinale B(B ,4 C)/Ti-6Al-4V. (b) Tensiunea probelor transversale B(B ,4 C)/Ti-6Al-4V. (c) Întinderea transversală

Probe de SiC/Ti-6Al-4V.

corespunde unei suprafețe mai mari sub curba de numărare AE în graficul ratei de numărare în funcție de deformare. Distrugerea finală a probelor transversale a constat în principal în distrugerea matricei plastice și a fost însoțită de o rată de numărare AE relativ scăzută.

Utilizarea AE pentru controlul calității produselor

Un domeniu mic, dar important de aplicare a metodei este utilizarea AE în timpul procesului de fabricație pentru a controla calitatea unui produs sau a unei componente înainte de asamblarea finală și/sau livrarea produsului respectiv. Dintre aplicațiile metodei discutate în paragraful „Domenii de aplicare”, una dintre cele mai frecvente este monitorizarea AE a proceselor de sudare și a gradului de întărire a materialelor. În plus, metoda a fost folosită și pentru verificarea integrității circuitelor integrate. De exemplu, la începutul anilor 1970, ca urmare a pierderii de particule în canalul circuitului integrat, programul de lansare al satelitului spațial a eșuat. În acest sens, în prezent, pentru cele mai importante aplicații, se efectuează testarea zgomotului (acustic), care este o versiune simplificată și ieftină a testării AE, care vă permite să auziți loviturile pieselor care au căzut în microcircuit, dacă orice. . În timpul procesului de producție a AE, inspecția vă permite să identificați alte defecte. În anii 1970, Western Electric a efectuat studii AE privind metalizarea și fisurarea substraturilor ceramice. Rezultatele obţinute au fost folosite ca criterii de acceptare/respingere pentru piese pe liniile automate de asamblare. Controlul AE al proceselor de sudare a făcut parte din tehnologie aproape încă din prima perioadă de utilizare a acestei metode. Este cel mai ușor de controlat tehnologiile de sudare automată fără zgură, cum ar fi sudarea electrică cu rezistență, sudarea cu laser și cu fascicul de electroni, sudura cu arc de tungsten și sudura cu arc de gaz. În sudarea cu arc de rezistență, monitorizarea AE este sincronizată cu ciclul de sudare, astfel încât diferitele etape ale procesului să fie examinate și prelucrate separat. Emisia în timpul solidificării și răcirii se corelează cu dimensiunea nucleului de sudură, de exemplu. cu puterea de sudare. În același timp, semnalele de mare amplitudine care vin atunci când aditivii de aliaj se ard în timpul expunerii pe termen lung a metalelor pot fi utilizate pentru a opri curentul de sudare în timp util, ceea ce evită sudarea excesivă și prelungește durata de viață a electrozilor de sudare. Pentru procesele de sudare cu laser, fascicul de electroni și arc de tungsten, au fost dezvoltați algoritmi în timp real care au făcut posibilă recunoașterea semnelor AE corespunzătoare diferitelor tipuri de defecte și detectarea acestor defecte deja în stadiul de sudare în sine. Aceste proceduri de control AE sunt eficiente chiar și în prezența unui zgomot industrial semnificativ. Alte componente sudate supuse testării AE includ tuburile de injecție obținute prin sudare cu arc de gaz și destinate utilizării în navetele spațiale.

Îndreptarea tijei este un alt proces care este controlat prin metoda AE. Tijele forjate sunt de obicei îndreptate prin aplicarea forțelor de îndoire pentru a le corecta forma. În acest caz, se folosesc mașini speciale care detectează orice nereguli și abateri de la aliniere. Calitatea finală a produsului este asociată cu microfisurarea suprafețelor întărite ale tijelor ca urmare a acțiunii sarcinilor corective de încovoiere. Inspecția AE permite detectarea cu o bună eficiență a apariției microfisurilor și de aceea este inclusă în procesul tehnologic de îndreptare a tijelor pentru a putea avertiza personalul și a suspenda prelucrarea produselor în caz de microfisurare. .

În cazurile considerate mai sus, tensiunile care provoacă excitarea undelor AE apar direct în timpul proceselor de sudare și când tijele sunt îndreptate (în cazul sudării, acestea sunt tensiuni termice, în al doilea caz, solicitări mecanice). În multe alte cazuri, tensiunile sunt aplicate artificial pentru a excita AE. Acest lucru este similar cu modul în care, în timpul studiilor AE ale structurilor noi și folosite, li se aplică sarcini externe. Exemplele includ inspecția îmbinărilor lipite, precum și a îmbinărilor sudate în bandoliere de oțel.

Aplicarea AE în testarea materialelor structurale.

Testarea emisiilor acustice a fost folosită cu succes pentru a testa structuri din aviație, spațiu, poduri, camioane cu cupe, clădiri, mine, vehicule militare, baraje, conducte, vase sub presiune, tancuri feroviare, tancuri și multe altele. Scopul principal al controlului AE este găsirea defectelor și garantarea integrității obiectului sau evaluarea stării acestuia.

Esența controlului structural AE constă în faptul că concentrarea tensiunilor care apar în prezența unui defect duce la generarea de unde de stres în părțile slăbite ale obiectului, în timp ce restul părții fără defecte se comportă „liniștit”. ”. Astfel, inspecția AE permite dezvăluirea locurilor structurii care îi încalcă integritatea. Fiind o metodă globală de control, emisia acustică este de obicei însoțită de alte cele mai mici pătrate care specifică tipul și pericolul defectelor constatate prin metoda AE.

Principalul avantaj al metodei AE este că nu este nevoie să accesați întreaga zonă controlată a structurii. Cheltuielile pentru îndepărtarea straturilor izolatoare externe sau, de exemplu, conținutul intern al containerelor, care sunt necesare atunci când se utilizează alte MNC-uri obișnuite, sunt opționale în timpul controlului AE al obiectelor. Rețineți că această procedură este redundantă chiar dacă rezultatul testării AE indică o stare bună a structurii.

Pentru inspecția AE ca metodă de control global, este necesar doar să se asigure o astfel de încărcare a structurii, astfel încât toate defectele semnificative să poată fi auzite la încărcare. În unele cazuri, de exemplu, pentru a controla aeronave sau reactoare nucleare, este posibilă și monitorizarea AE pe termen lung. Această abordare este posibilă datorită disponibilității unei metode de încărcare potrivite pentru AE, dar este complicată de necesitatea de a separa semnalele utile provenite din defecte, de zgomot. În acest sens, testele AE sunt de obicei efectuate pentru o perioadă limitată de timp (de la câteva minute la câteva ore), timp în care obiectul este supus unei încărcări controlate. În majoritatea cazurilor, pentru a controla vasele sub presiune fără întreruperea procesului de producție, este suficientă aplicarea unei sarcini de 110% față de cea de lucru; sau 200% din valoarea calculată pentru încercarea de presiune. Cu toate acestea, în unele cazuri, această abordare nu funcționează. De exemplu, dacă defectele apar în timpul funcționării ca urmare a expunerii la sarcini termice, atunci aplicarea sarcinilor mecanice poate să nu ofere câmpul de tensiune adecvat necesar pentru manifestarea defectelor. Pentru a rezolva această problemă, specialiștii în controlul conductelor de abur din centralele electrice efectuează o monitorizare AE cu succes, examinând obiectul în perioadele de supraîncălzire și răcire.

Pentru testarea AE cu succes, trebuie acordată o atenție deosebită tipului, nivelului și vitezei sarcinii aplicate. După cum sa menționat deja, preîncărcările au o mare influență asupra rezultatelor testelor. Trebuie luate toate precauțiile necesare pentru a evita încărcarea accidentală a structurii înainte de testarea AE. Alte cerințe sunt necesitatea unui control precis al sarcinii și capacitatea de a menține un nivel constant de sarcină.

Istoricul de încărcare nu este atât de important în cazul controlului scurgerilor, deoarece în acest caz principala sursă de semnale este turbulența fluxului atunci când un lichid sau un gaz este emis printr-o gaură din peretele structurii. Principalele aplicații ale controlului scurgerilor acustice includ controlul fundurilor plate ale rezervoarelor și componentelor reactoarelor nucleare. Utilizarea tehnologiei AE pentru inspecția conductelor reactorului a economisit milioane de dolari.

Procedurile de procesare și analiză a datelor depind în mare măsură de tipul de teste AE. Pentru munca de cercetare, experiența și abilitățile personalului sunt de cea mai mare importanță. Acești factori au încetinit semnificativ utilizarea pe scară largă a metodei până când principalele proceduri de control au fost standardizate la sfârșitul anilor '70. Dezvoltarea procedurilor standard de testare a condus la utilizarea regulată a metodei ca LSM, în timp ce noi cercetări în acest domeniu au extins gama de aplicații AE. Cele mai dezvoltate și standardizate aplicații ale metodei sunt enumerate mai jos.

Macarale.

Prima inspecție AE a unei macarale a fost efectuată de autorul acestui raport în 1967 pentru Georgia Power Company. Ulterior, procedura de control a fost unificată și a devenit o practică comună. Standardele pentru utilizarea practică a metodei au fost publicate în 1985 de către Comisia ASTM F-18 pentru echipamente electrice de protecție de lucru.

Aplicată mai întâi la secțiunile brațului din fibră de sticlă ale unei macarale, metoda a fost folosită în curând pentru elementele metalice ale unei macarale: piedestal, dispozitive etc. În total, până în 1988, au fost efectuate aproximativ 100.000 de teste AE. După cum se știe, problema acumulării daunelor în macarale este asociată cu supraîncărcări, accidente și încărcare la oboseală. Prin urmare, o inspecție periodică amănunțită a acestui tip de obiecte poate detecta o problemă cu mult înainte de apariția daunelor catastrofale.

Inspecția AE este o parte esențială a inspecției generale a integrității structurale, completând metodele tradiționale de inspecție. Dintre toate celelalte metode, AE este cea mai eficientă pentru detectarea defectelor componentelor din fibră de sticlă. Așa cum este aplicată la inspecția pieselor metalice și a mantalei, metoda economisește bani prin indicarea secțiunilor presupuse defecte ale structurii. De obicei, înainte de testarea AE, obiectul este supus inspecției vizuale, iar după aceea, controlului prin metoda particulelor magnetice, vopselelor penetrante sau testării cu ultrasunete.

Testarea AE a unei macarale necesită de obicei 12 până la 16 senzori. Monitorizarea începe cu înregistrarea zgomotului, după care se efectuează 2 încărcări până la o anumită sarcină calculată. În timpul testului, sunt înregistrate semnale AE care însoțesc creșterea, menținerea și scăderea sarcinii. Procedura de analiză a datelor nu poate fi formulată pe scurt, deoarece depinde de mulți factori: prezența zgomotului, tipul surselor AE, proiectarea macaralei. De obicei, un inspector experimentat își folosește cunoștințele despre structură și evaluează situația folosind nivelul semnalelor, locația surselor (numerele canalelor), succesiunea de sosire a semnalelor în diferite perioade de încărcare a obiectului.

Folosind echipamente AE, o echipă experimentată de experți poate efectua 5 până la 10 teste de macara într-o zi. Dacă în același timp sunt utilizate și alte metode obișnuite de diagnosticare (după AE), atunci pot fi verificate 2-3 robinete într-o zi.

Remorci tubulare mari. Tehnologia de testare a emisiilor acustice a remorcilor cu tub a fost dezvoltată de Blackburn și a fost legalizată de Departamentul Transporturilor în 1983. Aceste tuburi uriașe transportă volume mari de gaz industrial la o presiune de aproximativ 18200 kPa de-a lungul străzilor publice. În timpul funcționării, în aceste conducte - rezervoare pot apărea și dezvolta fisuri de oboseală, cu toate acestea, hidrotestul nu indică prezența lor până când nu are loc o distrugere puternică a materialului conductei. În același timp, testul AE este capabil să detecteze submicrofisuri într-un stadiu incipient al procesului de deteriorare atunci când se aplică o presiune cu doar 10% mai mare decât presiunea de lucru, făcând această metodă mult mai promițătoare decât sertizarea convențională. În plus, testul AE este o metodă mai ieftină de control și vă permite să evitați golirea țevilor din umplutură și curățarea pereților interiori ai acestuia de contaminare.

De obicei, remorca conține 12 țevi care sunt controlate în același timp. Testul AE necesită 2 senzori pentru fiecare 10 m dintr-o țeavă; caracteristicile de propagare și atenuarea undelor pe un astfel de proiect sunt favorabile pentru controlul AE. Dacă pe o lungime de 200 mm pot fi înregistrate 10 sau mai multe semnale utile, în acest punct se efectuează testarea cu ultrasunete, ale căror rezultate iau decizia finală asupra stării conductei. Criteriul de respingere/admitere a obiectului de încercare se bazează pe evaluarea parametrilor tradiționali de oboseală ai mecanicii ruperii. În perioada 1983-1988 au fost testate prin metoda AE aproximativ 1700 de conducte de dimensiuni mari, după care metoda a fost extinsă la alte containere de transport utilizate pentru transportul gazului comprimat, precum și la alte conducte industriale.

Rezervoare din fibră de sticlă, recipiente sub presiune și conducte.În anii 1970, industria chimică s-a confruntat cu problema spargerii rezervoarelor din fibră de sticlă și a vaselor sub presiune. Motivele care au provocat o astfel de distrugere au fost asociate cu mulți factori: cu proiectarea și fabricarea lor incorecte și cu încălcarea instrucțiunilor în timpul transportului și cu utilizarea necorespunzătoare a produselor realizate dintr-un material încă puțin studiat. Situația s-a agravat mai ales din cauza lipsei unei metode viabile de control al obiectelor de acest tip.

Metoda AE a fost aplicată pentru prima dată de Monsanto, care a pus capăt problemelor asociate cu distrugerea rezervoarelor de stocare, Fig.17.

Metoda a devenit larg răspândită după formarea Comisiei pentru AE în Materiale Plastice Armate (CARP), care s-a transformat într-una dintre ramurile Societății Americane pentru Testare Nedistructivă. În 1982, CARP a scris o instrucțiune publicată de Societatea NDT, care a servit drept bază pentru introducerea tehnicii AE în codurile ASME pentru recipientele sub presiune în 1983. Până în 1988, au fost efectuate aproximativ 5000 de teste folosind această procedură. Ulterior, Comisia CORP a extins această metodă și la conductele din fibră de sticlă.

Fig.17 Istoria distrugerii rezervoarelor din fibră de sticlă.

În funcție de dimensiunea vasului sau a rezervorului, testarea AE necesită de obicei 8 până la 30 de senzori. Canalele acustice de înaltă frecvență (de obicei 150 kHz) sunt utilizate pentru instalarea în secțiuni ale structurilor în care este de așteptat o concentrație semnificativă de tensiuni, inclusiv secțiuni ale unei fracturi de profil, pe conducte de ramificație, cămine de vizitare. Canalele de joasă frecvență (de obicei 30 kHz) sunt instalate în zone mai puțin periculoase pentru a acoperi întreaga suprafață a structurii. La inspectarea rezervoarelor, testul se efectuează de obicei după ce acestea au fost umplute cu un lichid de producție, după ce aceste rezervoare au fost păstrate un anumit timp cu un conținut redus din acest lichid. Creșterea cantității de lichid creează suprasarcina necesară pentru controlul AE. La monitorizarea vaselor sub presiune, se creează suprapresiune în vase. Încărcarea se realizează în mai multe etape: cu menținerea, evaluarea coeficientului de Felicity și alte criterii de acceptare/respingere, care sunt de obicei evaluate pentru fiecare etapă de încărcare. Evaluarea performanței sistemului AE și a zgomotului de fond al obiectului face parte din procedura standard de testare AE.

Recipiente metalice sub presiune și rezervoare de stocare.

În anii 1970, multe organizații de cercetare și inginerie, precum și companii NDT și-au intensificat activitățile în domeniul inspecției AE a recipientelor sub presiune metalice. Estimările făcute în 1989 indică faptul că, până la acel moment, peste 600 de recipiente sub presiune, care funcționează în principal în industria petrochimică și nucleară, fuseseră cercetate prin metoda AE. (Deși testarea țevilor, schimbătoarelor de căldură și diferitelor componente industriale era până atunci mai numeroase, vasele sub presiune au atras istoric atenția metodei de testare AE.) experiența executanților. În timpul controlului, atenția principală a fost acordată locației surselor de semnal, care este caracteristica cea mai atractivă din punct de vedere tehnic a metodei. Sursele au fost diferențiate în funcție de gradul de pericol în funcție de activitatea/intensitatea lor, după care s-a luat decizia despre care parte a obiectului ar trebui investigată prin alte metode NDT. Multe defecte structurale au fost identificate în modul descris mai sus.

Progrese semnificative în tehnologia testării AE au fost observate după ce Fowler și Monsanto au studiat sistematic numeroasele rezultate acumulate ale testării AE pentru a dezvolta și standardiza procedurile de procesare a datelor AE. Din 1979, acest program a inclus procesarea datelor de încărcare până la defecțiune de la navele scoase din funcțiune, testarea în exploatare a multor sute de nave și tancuri și dezvoltarea unei proceduri analitice pentru recunoașterea și reducerea zgomotului extern. a redus importanța procedurii de localizare a sursei, pentru care sunt necesari cel puțin 2 senzori (deoarece în practică semnalul AE ajunge adesea doar la unul dintre senzori). În loc de locația punctului, au început să folosească locația zonei. Acest program a rezultat într-o procedură de testare clară, licențiată sub marca MONPAC. Până în 1988, această procedură a fost testată pe aproximativ 2.000 de vase și rezervoare metalice. Un rezultat tipic al testului MONPAC este prezentat în Figura 18. Experimentul a constat în testarea AE a unui rezervor de stocare de etilenă vechi de 30 de ani prin presurizarea unui compresor. Rezultatele sunt prezentate sub forma unei hărți extinse a navei cu zone pictate în culori diferite (într-un desen alb-negru, de exemplu, Fig. 18, o creștere a gradului de pericol este indicată de o intensitate mai mare a gri ). În cazul de mai sus, rezultatul studiului AE al rezervorului a arătat absența „emisiilor semnificative”. Această concluzie însemna că nu era nevoie de un control intern laborios suplimentar al navei.

Fig.18 Rezultatele testului rezervorului de stocare cu etilenă utilizând metodologia MONPAC. Nu au fost înregistrate emisii semnificative - emisii nesemnificative au fost înregistrate în zonele senzorilor 3, 6, 8.

În timpul altor teste MONPAC, s-au găsit numeroase avarii, inclusiv coroziune externă și internă, coroziune sub tensiune, fisuri de sudură, scurgeri de combustibil și fragilizarea materialului. Numărul de opriri de urgență la fabrici a fost redus semnificativ datorită detectării timpurii a daunelor. Economiile din utilizarea metodei AE (până în 1988) au ajuns la 10 milioane de dolari.

Procedurile de testare AE pentru vasele metalice sunt furnizate în Anexa la standardele pentru cazane și recipiente sub presiune ASME. Stabilește cerințele pentru procedura de testare, calificarea personalului, echipamentul, calibrarea sistemului, măsurătorile preliminare, nivelul zgomotului de fond, parametrii de încărcare a obiectului testat. Este prezentată o schemă ilustrativă de încărcare și plasare a senzorilor. La cerere ar trebui adăugat un criteriu de evaluare a daunelor, care se bazează pe parametrii de emisie, cum ar fi numărul AE, numărul total de semnale, numărul de semnale de amplitudine mare, activitatea de energie (MARSE) în timpul expunerii și ridicarea sarcinii. Apariția acestei aplicații la codurile ASME reprezintă o etapă importantă în dezvoltarea și maturitatea tehnologiei AE.

GOST R ISO 22096-2015

STANDARDUL NAȚIONAL AL ​​FEDERATIEI RUSE

Monitorizarea și diagnosticarea stării mașinii

METODA DE EMISIE ACUSTICĂ

Monitorizarea stării și diagnosticarea mașinilor. Metoda emisiei acustice

OK 17.140.20
17.160

Data introducerii 2016-12-01

cuvânt înainte

cuvânt înainte

1 PREGĂTIT de Societatea pe acțiuni deschise „Centrul de cercetare pentru controlul și diagnosticarea sistemelor tehnice” (JSC „SRC KD”) pe baza propriei traduceri în rusă a versiunii în limba engleză a standardului specificat la paragraful 4

2 INTRODUS de Comitetul Tehnic de Standardizare TC 183 „Monitorizarea vibrațiilor, șocurilor și stării tehnice”

3 APROBAT ȘI PUNERE ÎN VIGOARE prin Ordinul Agenției Federale pentru Reglementare Tehnică și Metrologie din 20 octombrie 2015 N 1583-st

4 Acest standard este identic cu standardul internațional ISO 22096:2007 * „Monitorizarea și diagnosticarea stării mașinilor – Emisia acustică” (ISO 22096:2007 „Monitorizarea și diagnosticarea stării mașinilor – Emisia acustică”, IDT).
________________
* Accesul la documentele internaționale și străine menționate în text poate fi obținut contactând Serviciul de asistență pentru utilizatori. - Nota producătorului bazei de date.


Denumirea acestui standard a fost schimbată în raport cu denumirea standardului internațional specificat pentru a-l aduce în conformitate cu cerințele GOST R 1.5-2012 (clauza 3.5).

La aplicarea acestui standard, se recomandă utilizarea în locul standardelor internaționale la care se face referire standardele naționale corespunzătoare, ale căror detalii sunt date în anexa suplimentară DA

5 INTRODUS PENTRU PRIMA Oara

6 REVIZUIRE. martie 2019


Regulile de aplicare a acestui standard sunt stabilite în Articolul 26 din Legea federală din 29 iunie 2015 N 162-FZ „Cu privire la standardizarea în Federația Rusă” . Informațiile despre modificările aduse acestui standard sunt publicate în indexul de informații anual (de la 1 ianuarie a anului curent) „Standarde naționale”, iar textul oficial al modificărilor și modificărilor - în indexul lunar de informații „Standarde naționale”. În cazul revizuirii (înlocuirii) sau anulării acestui standard, un anunț corespunzător va fi publicat în numărul următor al indexului lunar de informare „Standarde naționale”. Informațiile relevante, notificarea și textele sunt, de asemenea, postate în sistemul de informare publică - pe site-ul oficial al Agenției Federale pentru Reglementare Tehnică și Metrologie pe internet (www.gost.ru)

Introducere

Metoda de emisie acustică poate fi utilizată pentru a monitoriza starea mașinilor și a diagnostica atât independent, cât și în combinație cu alte metode, de exemplu, bazate pe analiza semnalelor de vibrații sau a radiațiilor termice ale mașinilor. Metoda poate fi implementată folosind sisteme de măsurare staționare, semi-staționare și portabile, în funcție de gradul de criticitate al obiectelor examinate. De obicei, un sistem de măsurare include convertoare, amplificatoare de semnal, filtre și dispozitive de achiziție de date. În funcție de scopul metodei, pot fi utilizate diferite caracteristici ale semnalului de emisie acustică.

1 domeniu de utilizare

Acest standard internațional stabilește principiile generale pentru aplicarea metodei de emisie acustică pentru monitorizarea stării și diagnosticarea mașinilor care funcționează în diferite moduri și în diferite condiții de utilizare. Metoda se aplică tuturor tipurilor de mașini și se bazează pe măsurători ale acelor semnale care se propagă prin proiectarea mașinii.

2 Referințe normative

Acest standard folosește referințe normative la următoarele standarde:

ISO 2041, Vibrații mecanice, șoc și monitorizarea stării - Vocabular

ISO 12716, Încercări nedistructive - Inspecția emisiilor acustice - Vocabular

ISO 13372, Monitorizarea stării și diagnosticarea mașinilor - Vocabular

ISO 18436-6, Monitorizarea stării și diagnosticarea mașinilor - Cerințe pentru calificarea și evaluarea personalului - Partea 6: Emisia acustică

3 Termeni și definiții

Acest standard internațional folosește termenii ISO 2041, ISO 12716, ISO 13372 și următorii termeni cu definițiile lor respective.

3.1 emisie acustică (monitorizarea stării mașinilor)(emisie acustică): O clasă de fenomene care duc la apariția undelor care se propagă printr-o structură sau într-un mediu (lichide, gaze) datorită proceselor rapide de eliberare a energiei din surse localizate în interiorul sau pe suprafața unui material.

NOTA 1 Eliberarea de energie se poate datora unor procese precum propagarea unei fisuri într-un material, frecarea între părțile mașinii în contact, impacturile între părțile mașinii sau scurgerile de material.

NOTA 2 Această definiție este formulată în forma cea mai generală pentru a reflecta diferitele posibilități de aplicare a metodei emisiei acustice în vederea monitorizării stării diferitelor tipuri de mașini.

3.2 controlul emisiilor acustice (monitorizarea stării mașinilor)(monitorizarea emisiilor acustice): Detectarea și colectarea datelor privind emisiile acustice, ceea ce face posibilă evaluarea stării mașinii.

NOTĂ Această definiție este aplicabilă numai în domeniul monitorizării stării mașinilor.

3.3 traductor de emisie acustică(senzor/receptor de emisie acustică): un dispozitiv care transformă mișcarea unei unde elastice într-un semnal electric.

3.4 semnal de emisie acustică(semnal de emisie acustică): un semnal electric la ieșirea unui traductor de emisie acustică asociat cu o undă acustică de la o sursă de emisie acustică.

3.5 caracteristicile emisiei acustice(caracteristici de emisie acustică): un set de caracteristici care descriu emisia acustică a unei anumite mașini sau surse de emisie acustică.

Notă - Procesul de unde descris datorită emisiei acustice poate fi de tip pulsat sau continuu.

3.6 ghid de undă cu emisie acustică(ghid de undă cu emisie acustică): un dispozitiv prin care o undă acustică se deplasează de la o sursă la un traductor de emisie acustică.

3.7 zgomot de fundal(zgomot de fond): Componentă falsă a semnalului de emisie acustică, care nu are legătură cu procesele de emisie acustică în părțile controlate ale mașinii.

NOTĂ Zgomotul de fond poate fi un semnal datorat proceselor electrice, termice sau mecanice.

3.8 mediul de contact(cuplant): Mediul dintre obiectul de testare AE și traductorul AE utilizat pentru a îmbunătăți transmisia unei unde acustice.

EXEMPLE Ulei, grăsime, adeziv, pastă de tăiere pe bază de apă, ceară.

3.9 Imitator Su-Nielsen(Sursa Hsu-Nielsen): Un dispozitiv pentru introducerea și spargerea unui creion de grafit pentru a simula artificial procesul de emisie acustică și excitare a unei unde acustice.

NOTĂ Unda acustică depinde de tija utilizată. De obicei, se folosește o tijă cu o duritate de 2H cu un diametru de 0,5 mm (se admite 0,3 mm) și o lungime de (3,0 ± 0,5) mm.

3.10 mașină(mașină): un sistem mecanic conceput pentru a îndeplini sarcini specifice (formarea materialului, transmiterea și transformarea mișcării, forței sau energiei).

3.11 unitatea mașinii sistem mecanic sistem de mașini, al cărui element principal este o singură mașină (vezi 3.10) și care include și elemente auxiliare concepute pentru a sprijini funcționarea acestei mașini

4 Principii ale metodei de emisie acustică

4.1 Fenomenul de emisie acustică

Emisia acustica poate avea loc in interiorul sau pe suprafata materialelor. Acest fenomen constă în eliberarea spontană de energie, exprimată sub formă de propagare a undelor elastice. Emisia acustică în interiorul unui material se manifestă prin unde elastice pe suprafața materialului pe o gamă largă de frecvențe (de obicei 20 kHz până la 1 MHz).

Undele elastice asociate cu procesele de emisie acustică sunt detectate folosind convertoare speciale ale mișcării punctelor de pe suprafața materialului în semnale electrice. Aceste semnale sunt apoi supuse unei transformări și prelucrări adecvate pentru a obține informații despre starea obiectului controlat și depistarea precoce a proceselor de pierdere a integrității mecanice și structurale a obiectului. Forma semnalului electric depinde de căile de propagare și de formele undelor acustice generate în interiorul și/sau pe suprafața materialului. Prin urmare, semnalele de emisie acustică din aceleași surse pot fi diferite în funcție de traseele undelor acustice.

4.2 Avantajele și limitările metodei

Avantajele metodei sunt:

a) obținerea de date fără a interfera cu proiectarea obiectului controlat;

b) achiziție de date în timp real;

c) sensibilitate ridicată permițând detectarea mai devreme (de exemplu, în comparație cu metoda vibrațională);

d) capacitatea de a controla comportamentul dinamic al obiectului;

e) aplicabilitate pe o gamă largă de viteze de rotație, permițând controlul, inclusiv mașinile cu viteză redusă (cu o turație a rotorului mai mică de 60 min);

f) capacitatea de a detecta procesele de uzură și frecare, de exemplu, datorită slăbirii conexiunilor elementelor mașinii adiacente sau din cauza deteriorării stării de lubrifiere.

Limitările metodei sunt legate de:

- atenuarea rapidă a undelor acustice la trecerea prin structura mașinii;

- dependență mare de zgomotul de fond;

- imposibilitatea compararii exacte a caracteristicilor de emisie acustica cu mecanismul de defectare din masina.

5 Aplicarea metodei emisiei acustice

5.1 Monitorizarea stării mașinilor

Metoda de emisie acustică poate fi aplicată la o clasă largă de mașini, cu condiția să existe o cale de transmisie prin elementele structurale ale mașinii a unei unde acustice de la obiectul de test de interes până la traductorul de emisie acustică. Tabelul 1 prezintă câteva exemple de defecțiuni pentru diferite tipuri de mașini care pot fi detectate folosind această metodă. Evaluarea stării se realizează nu prin valorile absolute ale parametrilor semnalului de emisie acustică, ci prin modificările acestora într-un anumit mod de funcționare al mașinii.

Tabelul 1 - Exemple de aplicare a metodei de emisie acustică pentru monitorizarea stării mașinilor

Tip mașină	Defecte
	Defecte de prindere pnikov	Est- compactare timpurie nenies		Contaminat / reduce lubrifiere	greșit ness	Defecte bucale novki	Procese (scurgeri, modificări caracteristici de lucru teristik)
Pompe
Cutii de viteze
Motoare electrice
Turbine cu abur
turbine cu gaz
Generatoare electrice
Motoare diesel
Centre de prelucrare
Ventilatoare, suflante
Mașini rotative cu viteză mică (mai puțin de 60 min)
Unități de mașini (supape, schimbătoare de căldură)
Compresoare

De exemplu, o creștere a nivelului general al semnalului în starea staționară a mașinii indică o deteriorare a stării sale tehnice. Modularea semnalului uneia dintre frecvențele principale ale rulmentului este un semn al unei etape incipiente de deteriorare a rulmentului, care este posibil să nu fie încă detectată prin vibrații și observații ale impulsurilor de șoc. Trebuie remarcat faptul că manifestarea activității de emisie acustică poate fi diferită pentru diferite mașini, diferite condiții de funcționare și diferite sarcini.

5.2 Factori de influență

Înainte de a efectua măsurători ale emisiilor acustice, este important să vă asigurați că rezultatele nu sunt afectate de zgomotul ambiental, cum ar fi zgomotul electronic (câmpuri electromagnetice RF), zgomotul aerian (de la jeturi de gaz sau particule mici suflate împotriva mașinii de vânt), zgomot. de la procesele de lucru din mașină (curgerea fluidelor în conducte) și zgomotul de fond mecanic.

6 Colectarea datelor

6.1 Instalarea sistemului

O diagramă tipică a unui sistem de achiziție de date cu emisie acustică este prezentată în Figura 1. De obicei, traductorul este instalat pe mașina care este examinată și conectat la un preamplificator, a cărui ieșire este conectată la intrarea dispozitivului de achiziție de date. Unele traductoare cu emisie acustică au preamplificatoare încorporate. Datele sunt colectate în timp ce mașina funcționează. Sfera lor și profunzimea analizei ulterioare depind de aplicația specifică. Sistemul poate fi realizat în versiuni staționare, semi-staționare sau portabile.

Figura 1 - Reprezentarea schematică a sistemului de achiziție de date

6.2 Instrumente de măsurare

Detectarea undei generate de emisia acustică este partea cea mai critică a măsurării, așa că trebuie depus toate eforturile pentru a asigura o cale bună de propagare, inclusiv potrivirea impedanței la interfețele media. De asemenea, trebuie luate în considerare consecințele selecției necorespunzătoare a filtrelor de frecvență, convertoarelor, ratelor de eșantionare etc. Cerințele pentru instrumentele de măsură și calibrarea acestora pot fi preluate din , , , . Atunci când alegeți un traductor, trebuie luate în considerare dimensiunea, factorul de conversie, răspunsul în frecvență și condițiile de aplicare. În unele cazuri, de exemplu, la examinarea rulmenților mari, poate fi necesară utilizarea mai multor traductoare pentru a detecta sursele de emisie acustică. Localizarea sursei de emisie acustică poate fi efectuată în mai multe moduri, inclusiv prin calcularea timpilor de sosire a undei acustice la traductoare.

6.3 Instalarea transmițătoarelor și utilizarea mediilor de contact

Când utilizați metoda de emisie acustică pentru a monitoriza starea mașinilor, este important să vă asigurați că traductorul este instalat în siguranță la locul de montare folosind un mediu de contact adecvat. Fixarea poate fi efectuată folosind dispozitive mecanice (cu crearea unei forțe de strângere prin intermediul unui magnet, clemă mecanică etc.) sau materiale adezive. În acest din urmă caz, materialul adeziv este mediul de contact.

Poziția traductorului de emisie acustică ar trebui să ofere o cale pentru trecerea unei unde acustice către acesta prin elementele structurale ale mașinii. Această cale poate include discontinuități (aceste discontinuități sunt considerate ca limite între două elemente, de exemplu între capul unui șurub și piesa de prelucrat care trebuie strâns), totuși, contactul trebuie asigurat între elementele alăturate, fie mecanic, fie printr-un mediu de contact ( un exemplu ar fi o cale de propagare printr-o alunecare a rulmentului, unde lubrifiantul și uleiul de răcire din rulment acționează ca mediu de contact). Locul de instalare al invertorului trebuie să fie curat. Pentru a îmbunătăți transmisia undei acustice, este posibil să îndepărtați toate straturile de vopsea până la suprafața metalică la locul traductorului, cu toate acestea, trebuie să vă asigurați că această operațiune nu înrăutățește starea tehnică a mașinii. Trebuie luate toate măsurile posibile pentru a se asigura că suprafața de contact a traductorului se potrivește perfect pe suprafața de instalare, de ex. acesta din urmă trebuie să fie neted, curat și fără crăpături. Îmbunătățirea calității traseului undei acustice îmbunătățește repetabilitatea rezultatelor măsurătorilor.

În anumite circumstanțe, traductorul poate fi instalat într-un ghid de undă cu emisie acustică. În mod obișnuit, un ghid de undă este utilizat pentru a furniza o cale de undă mai directă de la sursa de emisie acustică din obiectul observat la traductor, precum și pentru a reduce efectul temperaturii asupra traductorului. Ghidul de undă poate modifica caracteristicile undei acustice (amplitudine, formă etc.).

Când utilizați un mediu de contact, o cantitate mică din acesta este aplicată în centrul zonei în care urmează să fie instalat traductorul. Apoi traductorul este apăsat strâns pe suprafață, mediul de contact este distribuit uniform pe întreaga zonă de contact. Factorul de conversie al traductorului poate depinde de grosimea mediului de contact.

Dacă utilizarea unui mediu de contact este nepractică din motive practice, atunci se utilizează contactul uscat. Forța de apăsare necesară este determinată experimental, de exemplu, folosind un simulator Su-Nielsen. Asigurați-vă că nu există goluri între suprafața de contact a traductorului și suprafața de instalare.

Când utilizați un mediu de contact adeziv, asigurați-vă că legătura creată între traductor și suprafața de montare nu este distrusă din cauza unei posibile deformări a suprafeței, expansiunii termice sau solicitărilor mecanice. Trebuie cunoscute proprietățile mediului adeziv în condiții specifice de utilizare.

NOTĂ Fisurarea stratului adeziv în sine duce la apariția semnalelor de emisie acustică.


Pentru a preveni zgomotul de fond de natură electrică, convertorul trebuie să fie izolat electric.

7 preliminarii

Pregătirea pentru măsurători și implementarea lor necesită cunoștințe despre:

- datele de identificare ale mașinii (numele și numărul acestuia);

- modul de functionare (sarcina, viteza, temperatura etc.);

- istoric de operare si intretinere;

- proiectarea mașinii;

- istoricul defecțiunilor sau defecțiunilor acestuia;

- măsurători anterioare ale emisiilor acustice.

Pentru interpretarea corectă a rezultatelor măsurătorilor, este necesar să existe o bază de date experimentală adecvată sau cunoștințe de nivel de bază corespunzătoare condițiilor normale de utilizare a mașinii. Linia de bază reprezintă valorile setului de parametri controlați obținute atunci când se știe că mașina este în stare tehnică bună și funcționează într-un mod stabil. Rezultatele măsurătorilor ulterioare sunt comparate cu linia de bază pentru a identifica posibile abateri.

Pentru mașinile care funcționează în moduri multiple, pot fi setate mai multe niveluri de bază, câte unul pentru fiecare mod controlat. Pentru mașinile puse în funcțiune după cumpărare sau reparare, se poate seta o perioadă de rodare. În această perioadă (mai multe zile sau săptămâni), pot fi observate modificări ale parametrilor controlați. Măsurătorile efectuate în timpul perioadei de rulare nu trebuie utilizate pentru a forma o linie de bază. Linia de bază poate fi determinată și pentru echipamentele care au funcționat de mult timp, dar pentru care abia acum începe să se aplice metoda de control al emisiilor acustice.

8 Analiza datelor și prezentarea rezultatelor

Scopul principal al analizei este de a stabili o relație între caracteristicile de emisie acustică și condițiile de funcționare ale mașinii, măsurând abaterile de la linia de bază pentru a identifica starea mașinii.

Criteriile utilizate în monitorizarea stării mașinilor prin metoda emisiei acustice pot fi următoarele:

a) activitatea crescută a surselor de emisie acustică în timp;

b) valorile caracteristicilor de emisie acustică în starea staționară a mașinii;

c) apariția în semnalul de emisie acustică a unor trăsături caracteristice care sunt absente în cazul unei bune stări tehnice a mașinii;

d) criterii instrumentale specifice care urmează să fie specificate de producătorul instrumentului;

e) prezenţa modulării în amplitudine a semnalului de emisie acustică cu o frecvenţă caracteristică unui defect dat.

9 Proceduri

Aplicarea cu succes a metodei de emisie acustică este imposibilă fără măsurători regulate precise ale parametrilor controlați. Acest lucru necesită ca personalul să dezvolte, să evalueze și să aplice proceduri de testare documentate și să înțeleagă potențialele limitări ale acestor proceduri. Cerințele de competență pentru personalul care utilizează metoda de emisie acustică sunt specificate în ISO 18436-6.

Anexa DA (referință). Informații privind conformitatea standardelor internaționale de referință cu standardele naționale

Anexa DA
(referinţă)

Tabel DA.1

Denumire standard internațională de referință	Gradul de conformitate	Denumirea și denumirea standardului național corespunzător GOST R ISO 18436-6-2012 "Monitorizarea stării și diagnosticarea mașinilor - Cerințe pentru calificarea și evaluarea personalului - Partea 6: Metoda de emisie acustică"
Notă - În acest tabel este utilizat următorul simbol pentru gradul de conformitate al standardelor: IDT - standarde identice.

Bibliografie

	ISO 17359, Monitorizarea stării și diagnosticarea mașinilor - Orientări generale
	EN 13477-1, Încercări nedistructive - Emisii acustice - Caracterizarea echipamentului - Partea 1: Descrierea echipamentului
	EN 13477-2, Încercări nedistructive - Emisii acustice - Caracterizarea echipamentelor - Partea 2: Verificarea caracteristicii de funcționare
	EN 13554, Încercări nedistructive - Emisii acustice - Principii generale
	ASTM E976-05, Ghid standard pentru determinarea reproductibilității răspunsului senzorului de emisie acustică
	ASTM E1106-86, Metoda standard pentru calibrarea primară a senzorilor de emisie acustică
	DSTU 4227, Ghid privind diagnosticarea emisiilor acustice a obiectelor critice

UDC 534.322.3.08:006.354
Cuvinte cheie: mașini, emisie acustică, surse, traductor, instrumente de măsură, control de stare

Textul electronic al documentului
pregătit de Kodeks JSC și verificat cu:
publicație oficială
Moscova: Standartinform, 2019