Основи, процедури и процедури за тестирање на акустична емисија на компендиум Шалелемишнс
Технички комитет на DGZfP Компендиум Тестирање на акустична емисија (АТ) Основи, процедури и практична примена Верзија 2018 Цел Принцип на мерење Вид на тест Технологија на мерење на АТ Снимање и анализа на АЕ податоци АТ Вредности на мерење Евалуација на податоците на АЕ Сигурност на АТ обука и сертифицирање на Персонал на АТ Преглед на индустриски АТ апликации Користена литература Додаток: Индустриски АТ апликации 1
АТ се користи како придружна постапка за тестирање, на пример, за тест за прифаќање, периодичен тест, следење на производните процеси/контрола на процесот, животен век/следење на состојбата. АТ-тестирањето на садови под притисок, резервоари, цевководи, вентили итн., Како и за следење на геолошки складишта и структури, како на пр. Стекнати мостови и брани. Принцип на мерење Тестот за акустична емисија се заснова на откривање на динамички поместувања во опсегот на нанометар на површината на тест-објектот, кои се предизвикани од таканаречените акустични бранови (еластични стресни бранови) (Слика 1). Овие бранови се генерираат од краткорочни, многу мали поместувања што се јавуваат во случај на ненадејни промени во стресот во процесите што течат брзо во материјалот. Овие звучни бранови создаваат наизменично возбудување на притисокот на сензорот AE. Наизменичниот притисок генерира екскурзија на електричен напон во чувствителниот пиезо-елемент на сензорот AE, чија амплитуда зависи од чувствителноста на сензорот зависен од фреквенцијата на возбуда од волуменските бранови (во геолошки структури и течности) и плочи или површински бранови (во структури во форма на плочи, како што се контејнери, цевководи, итн.) . 3
Слика 1. Принцип на мерење на емисија на звук: акустичните бранови генерирани кога се формираат пукнатини во натоварена структура, се детектираат од пиезоелектрични сензори (S1, S2, S3) и се претвораат во електрични временски сигнали (U 1 (t), U 2 (t), U 3 (т)) снимен. Вид на тест Постапка со активна возбуда Компонентата што треба да се испита е специфично возбудена (на пр. Со оптоварување под притисок, корозивни медиуми итн.) Со цел да се стимулираат можни дефекти на материјалот или процеси на оштетување за да се ослободат емисии на звук, односно да се создадат акустични бранови. Динамички процес Процесот е соодветен докази за активни процеси; статички несовршености, како што се статичките пукнатини не се забележуваат метод на тестирање во реално време 4
Глобална или локална проверка на јачината на звукот со цел лоцирање на изворите на емисија на бучава на фиксни позиции на AE сензорот Снимање и анализа на податоците за AE Слика 2. Синџир за мерење и систем за мерење за снимање и анализа на AE податоци 5
Технологија на мерење на AT сензори AE (обично пиезоелектрична резонанца или широкопојасен сензор за фреквентен опсег од приближно 20 kHz. 2 MHz) Средства за спојување за добра акустична спојка на AE сензорите со тест-зафатот Држачи за прицврстување на сензори (држачи за магнети, опсези и сл.) Компјутер за снимање и складирање на звучни емисиски сигнали, денес претежно со аналогни/дигитални конвертори и со аналогни канали за синхроно снимање на понатамошни параметри за надворешни тестови, на пр. Оптоварување, температура и сл. Софтвер за контрола на снимање на податоци Софтвер за анализа во реално време или последователна проценка на карактеристиките на сигналите за емисија на звук и за постапки за лоцирање на изворите на емисија на звук AE мониторинг на структурите со помош на далечинско управување со стекнување и анализа на податоци, на пр. преку интернет конекции; Соодветна врска со контролата на процесот е неопходна за контрола на процесот. Едноканално мерење или повеќеканално мерење (последното е потребно за локацијата на изворите на AE) На измерени променливи Пречекорен е прагот за емисија на звук (т.н. хит) = откривање на минлив сигнал на емисија на звук, т.е. сигнал со временски заснован почеток и крај 6
Време на пристигнување = време кога минливиот сигнал го надминува прагот на откривање за прв пат Број на сигнали или стапка на сигнал по единица време Карактеристики за опишување на минлив звучен сигнал за емисија (т.н. рафал), како што се максимална амплитуда, енергија на сигналот, време на покачување, времетраење на сигналот, број на надминувања итн. (Слика 3) Слика 3. Параметри за опишување на минлив звучен сигнал за емисија RMS (ефективна вредност) и ASL (средна висина на сигналот) за карактеризирање на интензитетот на континуираните AE сигнали Снимање на бранови форми (снимање на сигнал кога се надминуваат праговите) или континуирано без праг на откривање (т.н. стриминг) како и проценка на спектарот на моќност во однос на врвната фреквенција, Средна фреквенција, пондерирана врвна фреквенција, компоненти на моќност во специфични интервали на фреквенција, итн. (Слика 4). 7-ми
Слика 4. Параметри за опис на спектарот на минлив звучен сигнал за емисија Евалуација на податоците за AE a) Во реално време за време на тестот: оооооо активност и развој на интензитет на акустичната емисија како функција на времето или надворешните параметри како што се деформација, сила, притисок, температура итн. Линеарно, рамна или 3Д локација на изворите на акустична емисија заснована на разликата во времето на транзит (t) Локација на зоната на изворите на акустична емисија заснована врз првичното влијание на сензорите AE Сигнални форми и фреквентни спектри Диференцијални или кумулативни дистрибуции на карактеристиките на сигналот како функција на времето или надворешните параметри Корелација парцели на карактеристиките на сигналот 8
б) Обично по тестот: o Анализа на снимените сигнали (на пр. модална анализа, Фуриева трансформација, брановидни трансформации) o o Препознавање на шема или класификација на сигналите за акустична емисија. Понатамошни математички процедури за анализа на сигнал, споредба со симулации АТ така дава информации за тоа кога (време, параметри на надворешно оптоварување) колку (стапка на сигнал, збир на сигнал) колку интензивно (максимална амплитуда, енергија на сигналот) каде се појавуваат извори на бучава (локализација). Под одредени услови, може да се идентификуваат и изворните механизми на сигналите. Структурниот интегритет или преостанатиот корисен век на компонентите или конструкциите може да се процени со употреба на соодветни оптоварувања и емпириски критериуми (на пример, бази на податоци). Сигурност на АТ Со АТ, пронајдени се индикации кои може да се пронајдат во активен процес како резултат на соодветна стимулација. Точниот тип на возбуда е загарантиран со техника за тестирање специјално развиена за секоја апликација. За оваа цел, се испитуваат можните случаи на неуспех и практично се утврдуваат потребните параметри на тестот преку прелиминарни тестови. На пример, опремата под притисок е најдобро наполнета со работниот медиум до наведениот тест притисок. За време на тест за корозија 9
IIIAE Меѓународен институт за иновативна акустична емисија/Зборник на трудови http://iiiae.org Документи за курсеви DGZfP Документи за курсот во врска со АТ курсеви на ниво 1, ниво 2 и Z-AT ниво 3 Стандарди (избор): DGZfP-Fachausschuss Schallemissionprüfverfahren (FA SEP): Директива СЕ 02 (јули 2014 година): Верификација на сензорите за акустична емисија и нивно спојување во лабораторија CEN: EN ISO 9712, неразрушувачко тестирање Квалификација и сертифицирање на персонал за неразрушувачко тестирање Општи принципи EN 1330-9, неразрушувачко тестирање Терминологија Дел 9: Термини што се користат при тестирање на акустична емисија 13477-1, неразрушувачко тестирање, емисија на звук, карактеризација на уредот Дел 1: Опис на уредот EN 13477-2, неразрушувачко тестирање, емисија на звук, карактеризација на уредот, дел 2: Проверка на работните параметри EN 13554, неразрушувачко тестирање, емисија на звук, општи принципи EN 14584, неразрушувачко тестирање, емисија на звук, испитување на опрема за метален притисок w за време на тестот за прифаќање Планарна локализација на изворите на емисија на бучава EN 15495, деструктивно тестирање на емисија на бучава Истражување на опремата за метален притисок за време на тестот за прифаќање Локализација на зоната на изворите на емисија на бучава 14
Додаток Преглед на индустриски АТ апликации Тестирање на корозија Проценка на статусот на корозија на дното на резервоарот Испитување на пукнатина Доказ за пукнатини при тестирање на прифаќање или периодично тестирање на опрема под притисок, како што се - резервоари за складирање на компресиран гас - садови под притисок - шишиња со гас и резервоари за гас - контејнери за течен гас - системи за цевки - автоклави - тапани за сушење хартија Следење на технолошки процеси за тестирање на истекување - Носете, пукате и крцкате алатки за време на обработката - Следење на машините за удирање за откривање на оштетување на машината (кршење на алатката за удирање и сл.) Или оштетување на обликуваниот дел како резултат на пластична деформација и пукање - Пукање кога се ладат пластични делови со вбризгување - Откривање пукнатина при изостатско притискање на керамички катализатори Откривање на истекувања и загуби на гас на вентили Тестирање на композитни конструкции Откривање на штета (оштетување на удар, раслојување) на композитна структура mk за - складирање на компресиран гас - воздушни компоненти 19
Електротехника/електроника Тестирање на мрежни трансформатори - делумни празнења - активни извори на емисија на звук генерирачки гас Тестирање на структури Глобално и локално следење на растот на пукнатините во структурите Трибологија - мостови - брани Проценка на триење и услови на абење - Дијагноза на континуирано триење на ротор-статорот на единиците на турбината - Откривање развој на штета во тенки облоги на тврд материјал Геологија/Геофизика Снимање на микросеизмички активности за проценка на безбедноста на привремените и крајните капацитети за складирање на радиоактивен отпад Забелешка: Сите примери за примена наведени во додатокот се чисто информативни и не претставуваат опис на процесот или упатства за тестирање. Се препорачува индустриските АТ тестови да се вршат само со заверени Да се спроведат АТ тестери или акредитирани АТ тест организации, земајќи ги предвид релевантните национални закони и регулативи. Соодветните автори се одговорни за презентацијата и фактичката исправност на примерите за апликација. 20-ти
Табела 1: Доделување на класа на дното на резервоарот Опис на изворот на класата Препорачан работен период I Нема активен извор 5 години II Корозија со мала активност 3 години III Корозија со средна активност 1 година IV Корозија со висока активност - IV истекување - По завршувањето на тестот, клиентот ќе добие прелиминарен извештај што содржи почетна задача. Оваа прелиминарна проценка може да отстапи за една класа од финалната проценка во извештајот од тестот. Покрај тоа, извештајот за тестот содржи графички претстави според Сликите 2 и 3 од изворите на емисија на звук лоцирани на дното на резервоарот. Слика 2: Примерен 2-Д детален приказ на локацијата на изворот, координати (X, Y) во сантиметри, локациите се претставени со зелени кружни дискови, групите за локации се означени како групи од обоени кругови. 23
Слика 3: Пример 3-Д преглед на локацијата на изворот, координати (X, Y) во сантиметри, колоните покажуваат локации во елементи на квадратна мрежа. Критериуми за проценка на состојбата Мерењето првенствено се проценува во однос на лоцираните извори на емисија на бучава. Ова се базира на активноста (број на настани лоцирани на час) на кружен површински елемент со дијаметар од 5% од дијаметарот на резервоарот. Следната табела ја содржи шемата што се користи за класифицирање на изворите на AE. Табела 2: Класификација на изворите на AE (област на референтен круг со d = 0,05 xd резервоар) Настани на час Означување на извор на AE до 9 без активен извор 10 до 19 извор со мала активност 20 до 39 извор со средна активност 40 и повеќе извори со висока активност 24
Слика 2: Ексел програма за пресметување на стапката на истекување и загубата на гасовите. Покрај специфицирањето на нивото на емисија на звук во db AE, потребни се дополнителни информации за испитаниот вентил (тип, дијаметар на влезот), применетиот диференцијален притисок и густината на гасот (опционално). Користена литература 1. А. Полок: Откривање на истекување со употреба на акустична емисија, SYS Hsu, Јапонски весник за акустична емисија, том 1, бр. 4, 1982 година 2. П.Т. Кол, М. Хантер: Техника на акустична емисија за откривање и квантификација на гасот преку истекување на вентилот за да се намалат загубите на гас од постројката за производство, презентирана на Институтот за нафта, 4-та конференција за загуба на нафта, 1991 година 3. Р. Воткинс: Откривање на гас Истекување до одблесокот, патеката се одржа во БП Оил, Грангмеут, 1985 година 4 J. Лорд АЕ Дејшер, Р. Коернер: Ослабување на еластични бранови во цевководи како што се применува на откривање на истекување на акустична емисија, Евалуација на материјали, ноември 1977 година, стр. 49-54 5. EN ISO 18081, тест без деструкција, тест за акустична емисија Тест за истекување со употреба на звучна емисија 29
Амплитуда -db AE -) како и времето на пристигнување -nns- и нивната фреквенција на пребројување на ударите-. Во исто време, притисокот-лента- се мери како надворешен параметар со тестерот за емисија на звук. Податоците за измерените параметри на емисија на звук и поврзаниот притисок се сумираат како збир на податоци за емисија на звук и се прикажуваат на Интернет. AT Посебни барања за тест и услови на животната средина Соодветни механички и електронски мерки се користат за да се избегне и потисне бучавата предизвикана од хидрауличен притисок. Потребно време Тестот го спроведува производителот на подлоги како статистички тест за производство. Слика 3: Уред за емисија на звук во индустриски дизајн, основа: PCI-2/PCI PC плоча со аларм во реално време во случај на пукнатина од софтверот PAC-AEWIN 32
Резултат од тестот За да се регистрира тековниот притисок кога се појавуваат пукнатини и да се исклучи автоматски, се испраќа алармен сигнал до машината од записот за податоци за акустична емисија или од условените карактеристики на сигналот за пукнатина од уредот за испитување на акустична емисија. На слика 4: Притисок (шипка) и рела. Енергија на сигнал на AE (PV) наспроти време, аларм на пукнатина на 13,1bar, бидејќи енергија> 450 pvs Критериуми за проценка на состојбата Максималниот притисок достигнат до формирање пукнатини или deиден раслојување се користи како квалитетна карактеристика на подлогата. Библиографија ниту 33
Слика 3: Евалуација на цилиндар за сушење од класа Ц Слика 4: Цилиндер за сушење од класа Ц; Масивни дефекти на фрлање во основата на цилиндерот од страната на погонот Литература Г. Шаурич, Употреба на тест за акустична емисија при периодично испитување на цилиндри за ладење и сушење во машини за хартија Извештај за искуство, презентиран по повод годишната конференција на DACH 2004 во Салцбург P.Tscheliesnig, G. Schauritsch, примена на автоматски систем за проценка на AT тестирање на структури до кои е тешко достапен, презентиран по повод годишната конференција DACH 2007 во четвртиот лист TAPPI TI 0402-16, Упатства за безбедно работење на машини за сушење машини за загревање на пареа EN 13554, неразрушувачко тестирање, емисија на звук Општи принципи EN 14584, неразрушувачко тестирање, емисија на звук, испитување на металик Опрема за притисок при тест за прифаќање Планарна локација на изворите на емисија на бучава 37
Слика 1: Контејнер за складирање на течен гас поставен над земја или закопан Краток опис на потребната технологија за мерење АТ и параметрите за тестирање Повеќеканален систем за мерење на AE AMSY5 (Vallen Systeme GmbH, Икинг, Германија). Сензори VS150-RIC или VS75-SIC со интегриран засилувач. Во зависност од дизајнот, големината на контејнерот и достапноста до металната површина на контејнерот, се применуваат најмалку два звучни сензори и се создава систем за линеарно позиционирање (t-корелација). Слика 2: Линеарно распоредување на сензорите и распределување на површината преку т-мерење Сензорите обично се применуваат само со чистење на точките на апликација директно на постојната обвивка на контејнерот (облога на боја или епоксидна смола). Проценката на состојбата се одвива во тек на континуирано зголемување на притисокот со самиот работен медиум, почнувајќи од постојниот притисок зависен од температурата зависен од температурата до максимум 1,1 пати поголем од најголемиот работен притисок на уредот за притисок. Стапката на зголемување на притисокот за време на мерењето е максимум 0,3 бари/мин. ограничен За да се зголеми притисокот, потребни се специјално развиени уреди за зголемување на притисокот, кои овозможуваат континуирано зголемување на притисокот со работниот медиум без опасност. 39
Табела 1: Класификација на контејнерите за складирање на течен гас Евалуација на класата (CEF) Опис на изворот Мерки А 2.2 нема активен извор Продолжува со работа без ограничување A/BB 2.2 2.8 критички активен извор Конечна проценка на класа А или Б врз основа на профилите на активност/интензитет како и податоци за бранова форма Понатамошно неограничено работење само по негативни наоди со други постапки за тест zf; Продолжување на дозволеното зголемување на притисокот Престанок на зголемувањето на притисокот; Повторна проверка со други процедури за тест zf; Одлука за случајот врз основа на добиените резултати. Во вториот чекор, по завршувањето на тестот, снимените податоци повторно се анализираат во лабораторијата, при што во анализата се вклучени податоците за бранова форма, истовремено снимени преку минлив рекордер. Конечната проценка од обете анализи е сумирана и документирана во соодветниот извештај за тестот за секој контејнер. Извештајот за тестот служи како основа за внесување на коментарите за ревизијата во документацијата за опремата под притисок од страна на акредитираниот центар за тестирање на котелот. Слика 3: Евалуација на резервоар за течен гас од номинална класа C 41
Слика 3: Преглед на страницата (видете погоре) и план за локација на сензорот со положбата на сензорите (видете подолу, светло сини нумерирани правоаголници) лево и десно од списокот на потврдени прекини на жици (CWB) со понатамошни параметри. Прекините на затегнатите жици се намерно создадени за да се провери системот за следење. 48