Акустическая эмиссия трубопроводов
Акустическая эмиссия трубопроводов представляет собой возникновение и распространение упругих колебаний в процессе деформации исследуемой конструкции. Количественно она выступает как показатель целостности материала под различной нагрузкой. Контроль методом акустической эмиссии может применяться для установления дефектов на начальном этапе разрушения конструкции. Основным способом диагностики является пассивный сбор сведений и их последующая обработка.
Общая характеристика
Акустическая эмиссия используется для обнаружения и установления координат, мониторинга источников деформации на поверхностях либо в объеме стенок, сварных соединений и элементов конструкций. Диагностика выполняется только при создании напряженного состояния. Оно инициирует в объекте работу источников колебаний. Акустическая эмиссия возникает при воздействии давлением, силой, температурным полем и так далее. Выбор конкретной нагрузки определяется особенностями конструкции, условиями, в которых она используется, спецификой испытаний.
Метод акустической эмиссии
Для определения показателя надежности конструкции выполняется проверка ее параметров и свойств, при которой не должна нарушаться ее целостность и пригодность к использованию и эксплуатации. Традиционные способы (ультразвуковой, токовихревой, радиационный и прочие, популярные на практике) позволяют выявить геометрические неоднородности посредством излучения определенной энергии в структуру объекта. Акустическая эмиссия предполагает иной подход. В первую очередь в качестве источника сигнала выступает сам материал, а не внешний объект, поскольку это пассивный способ проверки, а не активный, как указанные выше. Кроме этого акустическая эмиссия позволяет обнаружить не статические неоднородности, а перемещение дефекта. Соответственно, с его помощью можно выявить развивающиеся и, следовательно, самые опасные разрушения. Этот способ позволяет оперативно обнаружить рос небольших трещин, утечек жидкости или газа, разломов и прочих процессов, обусловливающих возникновение и распространение колебаний.
Нюансы
В теоретическом и практическом плане любой дефект способен производить собственный сигнал. Он может преодолевать довольно большие расстояния (в несколько десятков метров), пока его не обнаружит датчик акустической эмиссии. Более того, разрушение можно выявить не только дистанционно. Дефекты устанавливаются и путем расчета разницы времени прихода волн к улавливающим датчикам, находящимся на различных участках. Рост трещин, расслоения, разлом включения, трение, коррозия, утечка жидкости/газа – примеры процессов, производящих колебания, которые можно обнаружить и эффективно исследовать.
Особенности
В качестве основных преимуществ метода перед традиционными способами неразрушающего контроля выступают:
- Интегральность. Она состоит в том, что, используя один преобразователь акустической эмиссии, неподвижно установленный на поверхности конструкции, можно проверить ее всю целиком. Это свойство особенно актуально при изучении труднодоступных или недоступных участков.
- Отсутствие необходимости в проведении тщательной подготовки поверхности исследуемого объекта. Из этого следует, что сам процесс контроля, а также его результаты не будут зависеть от состояния конструкции и качества ее обработки. Если имеется изоляционное покрытие, то его нужно снять только на участках установки улавливающих устройств.
- Выявление и регистрация только развивающихся разрушений. Это позволяет провести классификацию дефектов не по их размерам либо иным косвенным показателям (положению, форме, ориентации), а по уровню их опасности (степени влияния на прочность объекта).
- Высокая производительность. Она во много раз превышает соответствующие показатели для традиционных (радиографического, ультразвукового, магнитного, вихретокового и пр.) способов контроля.
- Дистанционность. Проверка прочности объекта может выполняться на значительном удалении оператора. Эта особенность позволяет применять метод при контроле состояния крупногабаритных, особо опасных, протяженных конструкций без вывода из эксплуатации и угрозы для персонала.
Еще одно достоинство заключается в возможности мониторинга разных технических процессов и оценки состояния конструкции в режиме текущего времени. Это позволяет предупредить аварийное разрушение объекта. Следует также отметить, что в методе акустической эмиссии оптимально сочетаются параметры качества и стоимости.
Дополнительно
Контроль с использованием акустической эмиссии обеспечивает получение огромных массивов информации, позволяет с минимальными расходами, оперативно регулировать и продлевать цикл эксплуатации ответственных промышленных установок. Результаты выполненных проверок используются при прогнозировании аварийных разрушений. Этот метод контроля может использоваться при исследовании разнообразных свойств материалов, конструкций, веществ. Сегодня без его использования невозможно создание, а также надежная эксплуатация множества ответственных объектов в промышленности.
Минусы
Есть у метода акустической эмиссии и некоторые недостатки. В качестве основного минуса выступает сложность расшифровки полученных при проверке показателей. Этот недостаток существенно ограничивает широкое применение способа на практике. Сложность обусловливается тем, что на волновые процессы при акустической эмиссии накладываются так называемые паразитные показатели многократно отраженных шумов, волн от работы оборудования, нагружающего объекта, а также окружающей среды. Использование систем защиты и различных фильтров позволяет только частично снизить воздействие. Кроме этого недостатком считается уникальность оборудования, используемого при контроле. В промышленности оно не производится в массовом порядке. Это также не позволяет распространить способ дальше области экспериментального использования.
Сферы применения
Как выше было сказано, в настоящее время методом акустической эмиссии пользуются различные предприятия, занятые в самых разных экономических сферах. К основным из них можно отнести:
- Химическую и нефтегазовую промышленность.
- Металлургию и трубопрокатное производство.
- Тепловую и атомную энергетику.
- Железнодорожный транспорт.
- Авиационно-космический комплекс.
Метод широко используется предприятиями, работающими с подъемными, мостовыми конструкциями, бетонными и железобетонными сооружениями.
Заключение
Акустико-эмиссионный метод считается сегодня одним из самых эффективных способов выполнения неразрушающего контроля и оценки состояния, свойств материалов. Он основывается на выявлении упругих волн, генерируемых при возникновении внезапной деформации конструкции, находящейся под нагрузкой. Возникающие колебания отходят от своего источника и направляются непосредственно к датчику, где они трансформируются в электрические сигналы. Специальными приборами осуществляется их замер. После этого происходит отображение обработанной информации. На ее основании выполняется последующая оценка состояния и поведения структуры исследуемых объектов.