10.5. Порядок проведения и область применения аэ контроля

На каждый объект разрабатывается соответствующая технология контроля. Работы по АЭ контролю начинаются с установки ПАЭ на объект. Установка осуществляется непосредственно на зачищенную поверхность объекта либо должен быть использован соответствую­щий волновод. Для осуществления локаций источников АЭ на объ­емном объекте, имеющем большую площадь поверхности, ПАЭ раз­мещаются в виде групп (антенн), в каждой из которых используется не менее трех преобразователей. На линейном объекте в каждой группе используют по два ПАЭ. Размещение ПАЭ и количество ан­тенных групп определяется конфигурацией объекта и оптимальным размещением ПАЭ, связанным с затуханием сигнала и точностью определения координат источника АЭ.

В зависимости от конфигурации объект делят на отдельные эле­ментарные участки: линейные, плоские, цилиндрические, сфериче­ские. Для каждого участка выбирают соответствующую схему распо­ложения преобразователей. Расстояние между ПАЭ выбирают таким образом, чтобы сигнал имитатора АЭ (излом графического стержня), расположенного в любом месте контролируемой зоны, обнаруживал­ся тем минимальным количеством преобразователей, которое требу­ется для расчета координат.

Размещение ГТАЭ должно, как правило, обеспечивать контроль всей поверхности объекта. Однако в ряде случаев, особенно при кон­троле крупногабаритных объектов, допускается размещение ПАЭ только в тех зонах объекта, которые считаются наиболее важными.

После установки ПАЭ на контролируемый объект выполняют проверку работоспособности АЭ системы с помощью имитатора АЭ, расположенного на определенном расстоянии от каждого ПАЭ. От­клонение зарегистрированной амплитуды сигнала АЭ не должно превышать ± 3 дБ средней величины для всех каналов. Коэффициент усиления каналов и порог амплитудной дискриминации выбирают с учетом ожидаемого диапазона амплитуд сигналов АЭ. Выполняют и другие проверки, предусмотренные технологией контроля данного объекта.

АЭ контроль технического состояния обследуемых объектов про­водится только при создании в конструкции напряженного состоя­ния, инициирующего в материале объекта работу источников АЭ. Для этого после выполнения подготовительных и настроечных работ объект подвергается нагружению силой, давлением, температурным полем и т.д. Выбор вида нагрузки определяется конструкцией объек­та и условиями его работы, характером испытаний и приводится в технологии АЭ контроля конкретного объекта.

В ПБ 03-593-03 предусмотрено выполнение АЭ контроля в про­цессе нагружения объекта внутренним давлением до определенной, заранее выбранной величины и в процессе выдержки давления на определенных уровнях. Максимальное значение внутреннего давле­ния Ртп должно превышать разрешенное рабочее (эксплуатацион­ное) давление Рраб не менее чем на 5... 10 %, но не превышать проб­ного давления Рпр, определяемого по формуле

где Р – расчетное (паспортное) давление объекта, МПа; допускаемое напряжение для материала объекта или его элементов соответственно при 20 ⁰С и расчетной температуре t, МПа; а – повышающий коэффициент: а=1,25 для всех объемов, кроме литых сосудов, а=1,5 для литых сосудов.

При АЭ контроле резервуаров для хранения нефти, нефтепро­дуктов и других жидкостей используют максимальную величину на­грузки Рисп — 1,05 Pраб. Время их выдержки при максимально допус­тимом уровне заполнения должно быть не менее 2 ч. Нагружение осуществляется с использованием специального оборудования, обес­печивающего повышение внутреннего (внешнего) давления по заданному графику, определяющему скорость нагружения, время вы­держек объекта под нагрузкой и значения нагрузок.

Испытания объекта подразделяют на предварительные и ра­бочие.

Предварительные испытания имеют целью проверку работоспо­собности всей аппаратуры; уточнение уровня шумов и корректиров­ку порога аппаратуры; опрессовку заглушек и сальниковых уплотне­ний; выявление источников акустического излучения, связанных с трением в точках подвески (крепления) объектов, опор, конструкци­онных элементов жесткости и пр. Предварительные испытания про­водят при циклическом нагружении в диапазоне 0..0,25P_раб. Для объ­ектов без плакирующих покрытий и ребер жесткости число циклов нагружения составляет не менее 2, для прочих — не менее 5.

Рекомендуется нагружение при рабочем испытании проводить ступенями, с выдержками давления на уровне 0,5Р_ря5; 0,75Р_рзб; Р_ря6 и Р_исп. Время выдержки на промежуточных ступенях должно состав­лять не менее 10 мин. Пример типового графика нагружения приве­ден на рис. 10.9.

Нагружение объектов должно производиться плавно со скоростью, при которой не возникают интенсивные помехи. Время подъема дав­ления может быть весьма большим (достигать десятков часов) для крупных объектов. Скорость подъема давления обычно составляет 0,1 МПа/мин. Максимальная скорость повышения давления для объ­ектов малого объема не должна превышать (1/60...1/20)P_исп. Полно­стью исключить влияние шумов, возникающих при работе насоса, создающего давление, позволяет регистрация сигналов АЭ при фикси­рованной нагрузке на каждой ступени нагружения.

АЭ контроль резервуаров большого объема и хранилищ проводят в режиме мониторинга (непрерывного контроля) либо по специаль­ной программе. В качестве нагружающей среды могут быть исполь­зованы вода, масло, рабочее тело объекта в виде жидких сред (гидравлические испытания), а также газообразные среды (пневмоиспытания). В случае проведения гидравлических испытаний подача нагружающей жидкости должна производиться через патрубок, рас­положенный в нижней части сосуда, ниже уровня жидкости, запол­няющей сосуд. Сигналы АЭ при гидронагружении затухают значи­тельно быстрее, чем при нагружении газом (воздухом).

Это связано с тем, что жидкостью поглощается значительно большая часть энергии колебаний по сравнению с газом. В связи с этим при гидронагруже­нии расстояния между смежными преобразователями акустической эмиссии должны быть уменьшены.

Рис. 10.9. Типовой график нагружения

Выявленные в процессе испытаний источники АЭ в зависимости от степени их опасности разделяют на классы в соответствии с сис­темой классификации и критериев оценки, приведенных в техноло­гии контроля. Результаты контроля выводятся на периферийные уст­ройства для их документирования. При положительной оценке тех­нического состояния объекта по результатам АЭ контроля или отсутствии зарегистрированных источников АЭ применение допол­нительных видов контроля не требуется. Если интерпретация резуль­татов АЭ неопределенна, рекомендуется использовать дополнитель­ные виды неразрушающего контроля.

Наблюдение и контроль следует осуществлять на всех этапах ис­пытаний. Некоторые виды дефектов проявляют себя в период сброса давления. Так, при снижении давления возникают сигналы от трения берегов трещин при их смыкании. Такие дефекты, как отдулины, воз­никающие чаще всего при наводороживании металла и проявляющие­ся в расслоении металла по толщине, также обнаруживаются на этапе сброса давления (отдулины хорошо обнаруживаются визуально при косом освещении, иногда ощущаются при нажатии рукой). Для под­тверждения их наличия обычно применяют методы УЗК.

В процессе нагружения рекомендуется непрерывно наблюдать на экране монитора обзорную картину АЭ излучения испытуемого объ­екта. Испытания прекращаются досрочно в случаях, когда регистри­руемый источник АЭ относится к четвертому классу. Объект должен быть разгружен, испытание либо прекращено, либо выяснен источ­ник АЭ и оценена безопасность продолжения испытаний. Быстрое (экспоненциальное) нарастание суммарного счета, амплитуды им­пульсов, энергии или МАКЗЕ может служить показателем ускорен­ного роста трещины, приводящего к разрушению.

Характерными особенностями метода АЭ контроля, определяю­щими его возможности и область применения, являются следующие:

• метод АЭ контроля обеспечивает обнаружение и регистрацию только развивающихся дефектов, что позволяет классифицировать дефекты не по размерам, а по степени их опасности. При этом боль­шие по размерам дефекты могут попасть в класс неопасных, что зна­чительно снижает потери из-за перебраковки. Одновременно при развитии опасного растущего дефекта, когда его размеры приближа­ются к критическому значению, амплитуда сигналов АЭ и темп их генерации резко увеличиваются, что приводит к значительному возрастанию вероятности обнаружения такого источника АЭ и повыша­ет надежность эксплуатируемого оборудования;

• чувствительность метода АЭ контроля весьма высока. Он по­зволяет выявить в рабочих условиях приращение трещины порядка долей миллиметра, что значительно превышает чувствительность других методов. Положение и ориентация объекта не влияют на выявляемость дефектов;

• свойство интегральности метода АЭ контроля обеспечивает контроль всего объекта с использованием одного или нескольких преобразователей АЭ контроля, неподвижно установленных на по­верхности объекта;

• метод АЭ контроля обеспечивает возможность проведения контроля объектов без удаления их гидро- или теплоизоляции. Для проведения контроля достаточно вскрыть изоляцию только в местах установки преобразователей, что многократно снижает объем вос­становительных работ;

• метод обеспечивает возможность проведения дистанционного контроля недоступных объектов, таких, как подземные и подводные трубопроводы, аппараты закрытых конструкций и т.п.;

• метод позволяет проводить контроль различных технологиче­ских процессов и процессов изменения свойств и состояния мате­риалов и имеет меньше ограничений, связанных с их свойствами и структурой;

• при контроле промышленных объектов метод во многих слу­чаях обладает максимальным значением отношения эффектив­ность/стоимость.

Метод АЭ контроля может быть использован не только для тех­нической диагностики и периодических технических освидетельст­вований объектов в процессе эксплуатации, но и для контроля от­ветственных объектов при их изготовлении и в процессе приемоч­ных испытаний. АЭ метод может быть использован также для оценки скорости развития дефекта и, соответственно, оценки оста­точного ресурса контролируемого объекта. Регистрация АЭ позволя­ет определить образование свищей, сквозных трещин, протечек в уп­лотнениях, заглушках и фланцевых соединениях.

Существенным недостатком метода является сложность выделе­ния полезного сигнала из помех, когда дефект мал. Вероятность вы­явления сигнала АЭ высока только при резком развитии дефекта, поэтому метод АЭ контроля рекомендуется применять в сочетании с другими методами неразрушающего контроля. Другим существен­ным недостатком метода наряду с высокой стоимостью аппаратуры является необходимость высокой квалификации оператора АЭ кон­троля.

Метод АЭ контроля в соответствии с правилами Ростехнадзора должен применяться при пневмоиспытаниях сосудов, работающих под давлением, в качестве сопровождающего метода, повышающего безопасность проведения испытаний и предупреждения возможных разрушений сосуда.