Порядок применения метода акустической эмиссии

1. АЭ контроль проводят во всех случаях, когда он предусмотрен Правилами безопасности или технической документацией на объект.

2. АЭ контроль проводят во всех случаях, когда нормативно-технической документацией (НТД) на объект предусмотрено проведение неразрушающего контроля (УЗК, радиационным, МПД, КД и другими методами НК), но по техническим или другим причинам проведение неразрушающего контроля указанными методами затруднительно или невозможно.

3. Метод АЭ целесообразно применять как можно шире, т. к. он позволяет не только обнаружить развивающиеся дефекты, но и оценить степень их опасности.

Преобразователи АЭ

Одним из основных элементов технических средств АЭ контроля являются ПАЭ. Они определяют чувствительность контроля и рабочий частотный диапазон. Рабочую частоту выбирают исходя из условий шумов, акустического затухания в объекте. Для контроля сосудов, котлов и аппаратов рекомендуется использовать диапазон 100... 500 кГц. При контроле технологических трубопроводов можно использовать более низкий диапазон частот - 20... 60 кГц. При контроле объектов на более низких частотах наблюдается высокий уровень посторонних механических шумов. В диапазоне свыше 500 кГц в большей мере сказывается затухание упругих волн в конструкции.

Используемые ПАЭ должны быть температурно-стабильными в диапазоне температур, в котором производится контроль объектов. Их коэффициент электроакустического преобразования не должен изменяться более чем на 3 дБ в этом диапазоне температур. Разброс коэффициентов преобразования ПАЭ для партии преобразователей, используемых при контроле объекта, не должен превышать 3 дБ. Рекомендуется использовать преимущественно резонансные ПАЭ.

ПАЭ должны быть помехозащищенными, что достигается использованием принятых методов помехозащиты, а также применением дифференциальных схем.

ПАЭ крепят к объекту с использованием механических приспособлений, магнитных держателей либо с помощью клея. Приспособления для установки преобразователей на объекте выбирают с учетом его конструктивных особенностей. Они могут быть съемными (магнитные держатели, струбцины, хомуты и т.п.) или в виде стационарно установленных кронштейнов.

Сигнальный кабель и предварительный усилитель (предусилитель) должны быть зафиксированы. Предусилитель размещают вблизи ПАЭ или непосредственно в его корпусе. Длина сигнального кабеля, соединяющего ПАЭ с предусилителем, как правило, не должна превышать 2 м, кабель должен иметь экран для защиты от электромагнитных помех. Максимальная длина кабеля, соединяющего предусилитель с прибором, как правило, не должна превышать 150 м. Потери сигнала в данном кабеле не должны превышать 1 дБ на 30 м длины, электрическая емкость не должна превышать 30 пФ/м.

Преобразователь АЭ устанавливают либо непосредственно на поверхность объекта, либо с использованием волновода. Рекомендуется использовать ненаправленные преобразователи. При контроле линейных объектов (трубопроводов) либо при контроле определенных зон допускается использовать направленные ПАЭ. Для толстостенных объектов (при условии лямбда << t <= 0,1L, где t - толщина стенки, лямбда - длина волны на рабочей частоте, L - расстояние между ПАЭ) возможно применение пьезопреобразователей поверхностных волн.

При установке ПАЭ на объект контроля акустическая контактная среда должна обеспечивать эффективную акустическую связь ПАЭ с объектом и в то же время не должна оказывать нежелательное воздействие на контролируемый объект. Контактная среда должна обеспечивать надежный акустический контакт в течение всего времени испытаний при температуре контролируемого объекта. Рекомендуется использовать контактную среду с минимальным затуханием. В качестве контактной среды можно использовать эпоксидную смолу без отвердителя, машинное масло, глицерин и другие жидкие среды. Допускается применение волноводов. Поверхность объекта контроля в месте установки ПАЭ зачищают до чистоты не хуже Rz40.

При АЭ контроле не допускается устанавливать и удерживать (крепить) ПАЭ на объекте с использованием удерживания рукой.

Затухание в кабельной линии, соединяющей преобразователь АЭ с предусилителем не должно превышать 3 дБ.

После установки ПАЭ на объект контроля производят проверку их работоспособности с использованием имитаторов АЭ. В качестве имитатора сигналов АЭ используют пьезоэлектрический преобразователь, возбуждаемый электрическими импульсами от генератора. Частотный диапазон имитационного импульса должен соответствовать частотному диапазону системы контроля.

Генератор, возбуждающий преобразователь-имитатор, должен отвечать следующим требованиям:

Ø частота следования импульсов - 1... 100 Гц;

Ø амплитуда генерируемых импульсов варьируется и должна обеспечивать изменение амплитуды на выходе преобразователей системы контроля (с учетом затухания) в диапазоне 10 мкВ... 30 мВ;

Ø длительность возбуждающего электрического импульса не должна превышать 0,1... 0,2 мкс.

В качестве имитатора сигналов АЭ также возможно использовать источник Су-Нильсена [излом графитового стержня диаметром 0,3... 0,5 мм, твердостью 2Т(2Н)].

При выполнении контроля используемые рабочие ПАЭ должны быть откалиброваны с использованием эталонных преобразователей АЭ.

Повторная "калибровка" акустического канала после проведения АЭ контроля должна выполняться всегда, после окончания работы (АЭ контроля).

 

Определение коэффициента электроакустического преобразования эталонного ПАЭ путем измерения амплитуды динамического смещения поверхности твердого тела и амплитуды импульсной характеристики производят с использованием образцовых средств измерений.

Калибровку рабочих ПАЭ производят независимые специализированные организации с использованием эталонных ПАЭ. Определение основных параметров рабочих ПАЭ осуществляют владельцы ПАЭ с использованием методик в соответствии с требованиями нормативно-технической документации. Калибровка эталонных ПАЭ должна проводиться один раз в год. Определение основных параметров рабочих ПАЭ должна проводиться перед каждым контролем, но не реже одного раза в год. Результаты калибровки заносят в паспорт ПАЭ.

Классификация преобразователей акустической эмиссии и требования к параметрам.

ПАЭ классифицируются следующим образом.

По коэффициенту преобразования ПАЭ разделяются на четыре класса.

Классы преобразователей АЭ:

ПАЭ первого класса - преобразователи, имеющие чувствительность менее 50*10⁶ В/м.

ПАЭ второго класса - преобразователи, имеющие чувствительность в диапазоне (50... 100)*10⁶ В/м.

ПАЭ третьего класса - преобразователи, имеющие чувствительность в диапазоне (100... 200)*10⁶ В/м.

ПАЭ четвертого класса - преобразователи, имеющие чувствительность превышающие 200*10⁶ В/м.

Требования к коэффициенту преобразования преобразователей АЭ и рекомендации по применению.

ПАЭ первого класса.

К ПАЭ первого класса относятся конденсаторные преобразователи и преобразователи на основе лазерных интерферометров. Указанные преобразователи рекомендуется использовать при калибровке эталонных и рабочих ПАЭ.

ПАЭ второго класса.

К ПАЭ второго класса относятся широкополосные преобразователи, использующие пьезоэлектрический активный элемент. Рекомендуется использовать при калибровке эталонных и рабочих ПАЭ.

ПАЭ третьего класса.

К ПАЭ третьего класса относятся полосовые и резонансные преобразователи, использующие пьезоэлектрические активные элементы. Рекомендуется использовать при лабораторных исследованиях. Допускается использовать при контроле промышленных объектов малых и средних размеров, когда расстояние между ПАЭ не превышает 0,5 - 1,0 м.

ПАЭ четвертого класса.

К ПАЭ четвертого класса относятся резонансные преобразователи, использующие пьезоэлектрические активные элементы. Рекомендуется использовать при контроле промышленных объектов.

По частотному диапазону ПАЭ подразделяются на типы:

Низкочастотные - рабочая частота до 50 кГц;

Стандартные промышленные - 50 - 200 кГц;

Специальные промышленные - 200 - 500 кГц;

Высокочастотные - рабочая частота свыше 500 кГц.

Требования к частотному диапазону преобразователей АЭ и рекомендации по применению.

При контроле производственных объектов рекомендуется использовать преимущественно резонансные преобразователи АЭ с пьезоэлектрическими активными элементами.

Низкочастотные преобразователи. Рекомендуется использовать при контроле протяженных объектов и объектов с высоким затуханием звука.

Стандартные промышленные преобразователи. Рекомендуется использовать при контроле промышленных объектов.

Специальные промышленные преобразователи. Рекомендуется использовать при контроле промышленных объектов малых размеров (не превышающих длиной 1 м).

Высокочастотные преобразователи. Рекомендуется использовать при контроле промышленных объектов малых размеров (не превышающих длиной 1 м) и в лабораторных исследованиях.

Для контроля стальных сосудов рекомендуется использовать ПАЭ, рабочая частота которых находится в диапазоне 50 кГц -1,0 МГц