Amper Schunk

Diagnostická metoda akustické emise a její perspektivy

Akustická emise (AE) je fyzikální jev, při kterém dochází v materiálu v důsledku dynamických procesů vyvolaných vnějšími nebo vnitřními silami k uvolňování části nahromaděné elastické energie.   

 

Metoda akustické emise je proto vhodná zejména pro diagnostiku vzniku a rozvoje trhlin v konstrukcích za podmínek mechanické, tepelné, nebo korozní stimulace, přičemž indikuje pouze takové defekty, které jsou při daném namáhání konstrukce aktivní a tedy nestabilní a potenciálně nebezpečné. I při geometricky složitém tvaru konstrukce je při použití dostatečného počtu snímačů možná lokalizace emisních zdrojů a tím i nasměrování běžných defektoskopických metod, které umožňují kvantifikaci efektů. Z uvedené charakteristiky metody AE však vyplývá rovněž nutnost detekce stimulačních parametrů a vytváření časově synchronizovaných datových souborů. Akustická emise je na rozdíl od ultrazvukové defektoskopie metoda pasivní, která pouze sleduje odezvu materiálu, resp. konstrukcí na vnější stimuly. V důsledku platnosti Kaiserova efektu není možné ve většině případů měření opakovat. Je proto potřeba v průběhu testů archivovat co možná největší množství dat a během měření reálně zpracovávat jen nezbytné údaje. Problémy s rozsáhlými datovými soubory narůstají při dynamických způsobech zatěžování, např. u aplikace metody AE při únavových zkouškách, nebo při potřebě sledovat vedle AE i jiné parametry, např. šumy korozních proudů při diagnostikování vzniku a růstu trhliny v korozním prostředí.
Akustická emise má buď charakter „praskavé (nespojité) emise“, typický tvar jednoho hitu je zobrazen na obr. 1, nebo kontinuální (spoijité) emise, viz obr. 2, kde informace o emisním zdroji je zdánlivě skryta v šumu měřícího kanálu. Praskavá emise je obvykle projevem iniciace a šíření vad a trhlin v materiálech konstrukcí. Kontinuální pak je generována zejména úniky médií (voda, pára) z tlakových komponent a též erozně korozním působením proudícího média v potrubních systémech, kavitací nebo některými technologickými procesy.
U rozměrných konstrukcí, viz např. zásobník stlačených plynů na obr. 3 o průměru 2,6 m, výškou válcové části 10,5 m, na které jsou desítky metrů svarů, nelze z ekonomických důvodů provádět 100% kontrolu klasickými NDT metodami (UZ, rtg, vířivé proudy, atd.). Kontrolují se proto jenom vybraná místa na základě provozních zkušeností nebo výsledků pevnostních výpočtů. Metoda AE při použití sítě snímačů, příklad jejich rozmístění je rovněž v obr. 3, umožní při tlakové zkoušce rychlé zjištění vad materiálu a jejich lokalizaci. Na takto vyhodnocených oblastech pak lze provést klasickou NDT kontrolu, např. ultrazvukem, která umožní navíc vyhodnocení velikosti vady a její orientaci vzhledem k tloušťce stěny.
Oproti klasickým NDT metodám má akustická emise několik předností:

 

 

1)je to integrální metoda, která využítím sítě snímačů na sledovaném objektu umožňuje lokalizaci emisních zdrojů souvisejících s hledanými vadami, přičemž snímače nemusí být v bezprostřední blízkosti vady.
2)Detekuje pouze ty vady, které jsou aktivní při daném způsobu zatěžování a jsou tak potencionálními zárodky pro další růst trhlin.
3)V případě zjištěné vady podkritické velikosti, potvrzené následně např. ultrazvukem, umožňuje kontinuální měření při následném provozu konstrukce.

Souhrnem lze říci, že metoda AE umožňuje poměrně snadno lokalizovat vady v konstrukcích a v některých případech je nenahraditelná. Např. na některých konstrukčních uzlech křídel letounů, jsou zcela nepřístupné části a ostatní NDT metody nelze v těchto případech použít. Na druhé straně metoda AE při současném stupni poznání neumožňuje vyhodnotit velikost vady a jejich orientaci vzhledem k povrchu konstrukce.
Akustická emise je jedinou známou NDT metodou, umožňující detekci erozně-korozního poškozování parovodů vlivem proudícího média. V obr. 4 jsou spektrogramy, na kterých je barevnou škálou zobrazena fluktuace frekvenčního spektra, související s tímto procesem. Stejný postup lze využít i pro detekci kavitace u vodních turbin.   

www.dakel.cz

 

 
Publikováno: 5. 3. 2011 | Počet zobrazení: 4593 článek mě zaujal 663
Zaujal Vás tento článek?
Ano