AT - zkoušení akustickou emisí

Zkoušení tlakových nádob metodou akustické emise

Tlakové nádoby, běžně používané například v chemickém průmyslu, energetice nebo plynárenství, jsou klíčovými prvky řady technologických systémů. Pro zajištění adekvátní spolehlivosti provozované tlakové nádoby se v pravidelných časových intervalech provádějí periodické tlakové zkoušky mající za cíl odhalit případné problémy. Vývoj mikroprocesorových technologií v posledních dekádách umožnil, mimo jiné i masivní rozvoj a rovněž i aplikaci metody akustické emise u řady průmyslových odvětví. Díky vysoké citlivosti, možnosti lokalizace zdroje signálu, jeho empirického zhodnocení v reálném čase a v neposlední řadě i možnosti provádět zkoušku bez nutnosti zařízení odstavovat z provozu je metoda akustické emise velmi efektivním nástrojem a zároveň plně adekvátní náhradou k standardní hydrostatické tlakové zkoušce.

 

 

Princip metody

Akustická emise je proces, při kterém se uvolňuje energie ve formě elastických napěťových vln, které vznikají v důsledku dynamických procesů ve struktuře materiálu vlivem jeho zatěžování jako důsledek náhlé redistribuje napětí v materiálu. Pod pojmem dynamického procesu je možné si představit například iniciaci a šíření trhliny, praskání korozní vrstvy, plastickou deformaci či dokonce fázovou transformaci kovů. Vzniklé napěťové vlny se následně šíří materiálem, přičemž jejich frekvenční spektrum sahá od jednotek kHz až po MHz. Akustická emise tedy nijak nesouvisí s akustikou jako takovou. Literatura metodu akustické emise občas nazývá jako pasivní ultrazvuk, což je charakterizace mnohem přesnější a přímo koresponduje s charakterem emitovaných elastických vln, které se v drtivé většině nacházejí v ultrazvukovém pásmu. Je rovněž namístě podotknout, že výše uvedené zdroje akustické emise většinou vykazují velmi malou energii, potažmo amplitudu, co se emitované vlny týče. Standardní snímače využívané v této metodě pracují na principu piezoelektrického jevu, a tudíž poskytují dostatečnou citlivost pro detekci uvedených zdrojů.

 

 

Realizace zkoušky

1. Na měřenou strukturu se provede instalace snímačů akustické emise dle předem navrženého schématu a dále instalace tlakového snímače.

2. Provede se ověření citlivosti instalovaných snímačů akustické emise včetně ověření přesnosti lokalizace umělého zdroje.

3. Zahájí se tlakování dle předem konzultovaného tlakovacího schématu (tlakovací schéma se odvíjí od typu posuzované tlakové struktury – autokláv/svařovaná tlaková nádoba/bezešvá ocelová láhev apod.)

4. Případně se vyskytnuvší zdroje akustické emise jsou klasifikovány v reálném čase na základě klasifikačních kritérií korespondujících s příslušným standardem.

5. Po realizované tlakové zkoušce je opětovně provedena verifikace sítě snímačů.

6. Naměřená data jsou po zkoušce podrobena sekundární analýze, která má za cíl detailněji vyhodnotit lokalizované zdroje akustické emise.

7. Na základě provedené analýzy dat je vyhotoven protokol o měření.

 

 

Výhody tlakové zkoušky náhradní metodou akustické emise oproti konvenční hydrostatické tlakové zkoušce

• Komplexní zhodnocení strukturální integrity zkoušené tlakové struktury (klasifikace jednotlivých zdrojů na základě klasifikačních kritérií včetně sekundární NDT kontroly příslušných míst)
• Tlakovou zkoušku je možné provádět v provozních podmínkách za předpokladu dosažení zkušebního tlaku o velikosti min. 110% provozního tlaku.
• Tlaková zkouška je ve většině případů prováděna shodným provozním médiem (provádí-li se kupříkladu periodická kontrola CNG zásobníků, je tlakovací médium ve formě CNG). Tímto odpadají problémy spojené s proplachováním systému nativním provozním médiem či vysoušením vlivem přítomnosti vody (hydrostatická tlaková zkouška)
• Díky zkušebnímu tlaku o velikosti 110% provozního tlaku nedochází k přílišnému namáhání tlakové nádoby včetně rámů a podpěr jako tomu je v případě hydrostatické tlakové zkoušky (zkušební tlak hydrostatické tl. zkoušky je přibližně o 25% vyšší oproti zkušebnímu tlaku u zkoušky metodou akustické emise).
• Časová efektivita zkoušky metodou akustické emise oproti konvenční hydrostatické zkoušce