Акустико – эмиссионная диагностика ТП и резервуаров: физические основы, оборудование, методика проведения.

АЭ метод основан на излучении упругих волн звукового и ультразвукового диапазона при изменениях структуры металла под действием механических напряжений – пластической деформации, образовании и росте дефектов, разрушении, коррозионном растрескивании и т.д. (пассивный метод).

Этот метод может быть применен:

в передвижных АЭ лабораториях в сочетании с гидравлическими или пневматическими испытаниями трубопроводов и емкостей;

в стационарных системах непрерывно действующего контроля за состоянием трубопровода для выявления активных коррозионных процессов.

Недостатки АЭ метода: а) АЭ метод не может быть применен в автономных передвижных дефектоскопа типа внутритрубный снаряд; б) сложность интерпретации и идентификации дефекта, в результате чего классифицируются не сами дефекты, а только их проявления, признаки.

Главные преимущества:

А) возможность выявления признаков зарождающихся дефектов;

Б) высокая чувствительность;

В) возможность диагностирования элементов конструкций и участков трубопроводов, недоступных для других методов диагностики;

Г) возможность диагностирования объектов без вывода и из эксплуатации.

Рис.5.1. Дислокации.

Акустические возмущения (волны) проводящей среды бывают трех видов (А=f(t)):

рис.5.2:

- А_max – максимальная амплитуда;

- А_пор – пороговый уровень (собственные шумы АЭ системы);

- Т_м – «мертвый» период;

- R_μс – время нарастания импульса до А_max;

- D – длительность АЭ сигнала;

- W – частота сигнала (усредненная частота сигнала за период в пределах длительности D);

- V – скорость распределения;

- E – энергия сигнала;

- τ – время прохождения сигнала в среде;

- І – интенсивность – число сигналов, усредненное за исследуемый период.

Рис.5.3:

а)непрерывное;

б) импульсное;

в) апериодическое;

где λ – длина волны; ω – частота; Т – период.

г) гармонические волны:

;

д) импульсные волны:

АЭ – это явление, связанное с излучением упругих волн твердым телом при его нагружении.АЭ вызывается внутренней динамической локальной перестройной структурой твердого тела. При излучении акустической эмиссии следует рассматривать динамические процессы на двух масштабных уровнях: микроскопическом и макроскопическом.На микро уровне сигнализируют первичные источники АЭ, обусловленные образованием и перемещением единичных дефектов кристаллической решетки.На макро уровне изучают процессы излучения упругих волн при пластической деформации и разрушении объектов, когда источником разрушения являются крупные неоднородности в материале нагружаемого объекта.

Основные сигналы АЭ даны в ГОСТ 25.002-80.Такими сигналами являются:

- число импульсов АЭ;суммарный счет АЭ;активность АЭ;скорость счета АЭ;

Осн.задачи,котор.реш-ся МАЭ:1.выявление разнообразных деф.материала(трещин,корр-х…)опред.их местополож..2.контроль герметичности,выявление сквозных деф.3.контроль св.швов в проц.остывания.4.выявл.уч-в повш-й напр.и перегруженности конструкций.

Для характеристики процесса АЭ важно не только количество импульсов, но также их амплитуда. Параметром, учитывающим обе величины, является эффективное значение АЭ V, пропорциональ-
ное произведению активности (или скорости счета) АЭ на среднеезначение амплитуды сигналов АЭ за единицу времени.

Аппаратура На рис. показана функциональная схема аппаратуры для контроля методом АЭ.

Преобразователь 1, чувствительный элемент которого изготовляют обычно из пьезокерамики типа ЦТС. Для работы при температурах выше 300...400°С и высоком уровне радиации применяют пьезокерамику.

Предварительный усилитель 2 расположен непосредственно у ПЭП, приклеенного к ОК. и помогает передать сигнал от него к аппаратуре (на 50... 200 м).
Фильтром 3 устанавливают спектр частот принимаемых сигналов. Оптимально условие, чтобы спектр частот приемника совпадал со спектром сигналов ЛЭ, однако этот спектр очень широк, поэтому частоту приема выбирают выше частот помех. Основной усилитель 4 обычно обладает равномерной амплитудно-частотной характеристикой в диапазоне наблюдаемых частот при коэффициенте усиления 60...80 дБ. Характеристика усиления -- линейная либо логарифмическая. При конструировании усилителя принимают меры для подавления помех в основном электромагнитного происхождения. Блок обработки сигналов 5 производит счет принимаемых каналом сигналов за все время испытаний или за короткий интервал времени и выполняет их анализ. Аналогичную обработку сигналов по всем каналам выполняет блок 6. В анализ сигналов входит исследование их амплитудного распределения, снятие амплитудно-частотных характеристик. Для анализа используют быстродействующие ЭВМ. Применяют звуковую и световую сигнализацию при превышении определенного уровни амплитуды,активности или эффективного значении. Блок определении местоположения источника сигналов АЭ 6 использует информацию от нескольких преобразователей, расположенных в различных местах ОК. Когда сигнал ЛЭ достигает ближайшего к источнику преобразователя, начинается отсчет времени.Затем измеряют запаздывание времени прихода того же сигнала на другие преобразователи.