Правила организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов
Печать всех страниц
РД 03-131-97
РУКОВОДЯЩИЕ ДОКУМЕНТЫ ГОСГОРТЕХНАДЗОРА РОССИИ
ПРАВИЛА
ОРГАНИЗАЦИИ И ПРОВЕДЕНИЯ
АКУСТИКО-ЭМИССИОННОГО КОНТРОЛЯ СОСУДОВ,
АППАРАТОВ, КОТЛОВ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ТРУБОПРОВОДОВ
Дата введения 1997-01-01
РАЗРАБОТАНЫ И ВНЕСЕНЫ Управлением по надзору в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности, Управлением по котлонадзору и надзору за подъемными сооружениями
УТВЕРЖДЕНЫ И ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ постановлением Госгортехнадзора России от 11.11.96 № 44
СОДЕРЖАНИЕ
|
1. Общие положения. 2 1.1. Назначение и область применения. 2 1.1.1. Основные положения по применению акустико-эмиссионного метода контроля сосудов, котлов, аппаратов и технологических трубопроводов. 2 1.1.2. Схемы применения акустико-эмиссионного метода контроля. 3 1.1.3. Порядок применения метода акустической эмиссии. 4 1.2. Объекты контроля. 4 2. Требования к организации работ, исполнителям и порядок подготовки к выполнению акустико-эмиссионного контроля. 4 2.1. Организация контроля. 4 2.2. Предварительное изучение объекта контроля. 5 2.3. Требования к предприятиям и персоналу, проводящим акустико-эмиссионный контроль. 6 3. Требования к аппаратуре и оборудованию.. 7 3.1. Преобразователи АЭ.. 7 3.2. Акустико-эмиссионная аппаратура. 8 4. Проведение контроля. 9 4.1. Установка преобразователей акустической эмиссии. 10 4.2. Проверка работоспособности акустико-эмиссионной аппаратуры и калибровка каналов. 11 4.3. Нагружение объекта. 11 4.4. Анализ шумов. 13 4.5. Определение местоположения источников акустической эмиссии. 14 5. Накопление, обработка и анализ данных. 15 6. Оценка результатов контроля. 16 7. Документальное оформление результатов контроля. 17 8. Требования безопасности при выполнении контроля. 17 9. Ответственность за нарушение требований Правил Акустико-Эмиссионного Контроля. 18 Приложение 1. Системы классификации источников акустической эмиссии и критерии оценки состояния объекта Справочное. 18 Приложение 2. Перечень использованных источников Справочное. 22 Приложение 3. Требования к содержанию отчета по контролю Справочное. 23 Приложение 4. Обязательное. 25 Форма протокола по результатам акустико-эмиссионного контроля. 25 Приложение 5. Обязательное. 27 Форма заключения по результатам контроля. 27 Приложение 6. Типовой график нагружения Справочное. 28 Приложение 7. Термины и определения Справочное. 28 |
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 1.1. Назначение и область применения
«Правила организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов» («Правила АЭ контроля») устанавливают требования, обеспечивающие организацию и проведение акустико-эмиссионного (АЭ) контроля объектов, подконтрольных Госгортехнадзору России, и распространяются на проведение АЭ контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов, работающих при избыточном давлении. Использование настоящего документа для других объектов допускается только по согласованию с органами, осуществляющими надзор за их безопасной эксплуатацией.
1.1.1. Основные положения по применению акустико-эмиссионного метода контроля сосудов, котлов, аппаратов и технологических трубопроводов
Метод акустической эмиссии обеспечивает выявление развивающихся дефектов посредством регистрации и анализа акустических волн, возникающих в процессе пластической деформации и роста трещин в контролируемых объектах. Кроме того, метод АЭ позволяет выявить истечение рабочего тела (жидкости или газа) через сквозные отверстия в контролируемом объекте. Указанные свойства метода АЭ дают возможность формировать адекватную систему классификации дефектов и критерии оценки технического состояния, объекта, основанные на реальном влиянии дефекта на объект.
Характерными особенностями метода АЭ, определяющими его возможности, параметры и области применения, являются следующие:
— Метод АЭ обеспечивает обнаружение и регистрацию только развивающихся дефектов, что позволяет классифицировать дефекты не по размерам, а по степени их опасности.
— В производственных условиях метод АЭ позволяет выявить приращение трещины на десятые доли миллиметра. Предельная чувствительность акустико-эмиссионной аппаратуры по расчетным оценкам составляет порядка 1×10-6 мм2, что соответствует выявлению скачка трещины протяженность 1 мкм на величину 1 мкм, что указывает на весьма высокую чувствительность к растущим дефектам.
— Свойство интегральности метода АЭ обеспечивает контроль всего объекта с использованием одного или нескольких преобразователей АЭ, неподвижно установленных на поверхности объекта.
— Метод АЭ позволяет проводить контроль различных технологических процессов и процессов изменения свойств и состояния материалов.
— Положение и ориентация дефекта не влияет на выявляемость дефектов.
— Метод АЭ имеет меньше ограничений, связанных со свойствами и структурой конструкционных материалов, чем другие методы неразрушающего контроля.
— Особенностью метода АЭ, ограничивающей его применение, является в ряде случаев трудность выделения сигналов АЭ из помех. Это связано с тем, что сигналы АЭ являются шумоподобными, поскольку АЭ является случайным импульсным процессом. Поэтому, когда сигналы АЭ малы по амплитуде, выделение полезного сигнала из помех представляет собой сложную задачу. При развитии дефекта, когда его размеры приближаются к критическому значению, амплитуда сигналов АЭ и темп их генерации резко увеличивается, что приводит к значительному возрастанию вероятности обнаружения такого источника АЭ.
Метод АЭ может быть использован для контроля объектов при их изготовлении — в процессе приемочных испытаний, при периодических технических освидетельствованиях, в процессе эксплуатации.
Целью АЭ контроля является обнаружение, определение координат и слежение (мониторинг) за источниками акустической эмиссии, связанными с несплошностями на поверхности или в объеме стенки сосуда, сварного соединения и изготовленных частей и компонентов. Источники АЭ рекомендуется при наличии технической возможности оценить другими методами неразрушающими контроля. АЭ метод может быть использован также для оценки скорости развития дефекта в целях заблаговременного прекращения испытаний и предотвращения разрушения изделия. Регистрация АЭ позволяет определить образование свищей, сквозных трещин, протечек в уплотнениях, заглушках, арматуре и фланцевых соединениях.
АЭ контроль технического состояния обследуемых объектов проводится только при создании в конструкции напряженного состояния, инициирующего в материале объекта работу источников АЭ. Для этого объект подвергается нагружению силой, давлением, температурным полем и т.д. Выбор вида нагрузки определяется конструкцией объекта и условиями его работы, характером испытаний.
1.1.2. Схемы применения акустико-эмиссионного метода контроля
Метод АЭ рекомендуется использовать для контроля промышленных объектов по следующим схемам, включающим в ряде случаев использование других методов неразрушающего контроля:
1.1.2.1. Проводят АЭ контроль объекта. В случае выявления источников АЭ в месте их расположения проводят контроль одним из традиционных методов неразрушающего контроля (НК) — Ультразвуковым (УЗК), Радиационным (Р), Магнитным (МПД), Капиллярным (КД) и другими, предусмотренными нормативно-техническими документами (НТД). Данную схему рекомендуется использовать при контроле объектов, находящихся в эксплуатации. При этом сокращается объем традиционных методов неразрушающего контроля, поскольку в случае применения традиционных методов необходимо проведение сканирования по всей поверхности (объему) контролируемого объекта.
1.1.2.2. Проводят контроль одним или несколькими методами НК. При обнаружении недопустимых (по нормам традиционных методов контроля) дефектов или при возникновении сомнения в достоверности применяемых методов НК проводят контроль объекта с использованием метода АЭ. Окончательное решение о допуске объекта в эксплуатацию или ремонте обнаруженных дефектов принимают по результатам проведенного АЭ контроля.
1.1.2.3. В случае наличия в объекте дефекта, выявленного одним из методов НК, метод АЭ используют для слежения за развитием этого дефекта. При этом может быть использован экономный вариант системы контроля, с применением одноканальной или малоканальной конфигурации акустико-эмиссионной аппаратуры.
1.1.2.4. Метод АЭ в соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением» применяют при пневмоиспытании объекта в качестве сопровождающего метода, повышающего безопасность проведения испытаний. В этом случае целью применения АЭ контроля служит обеспечение предупреждения возможности катастрофического разрушения. Рекомендуется использовать метод АЭ в качестве сопровождающего метода при гидроиспытании объектов.
1.1.2.5. Метод АЭ может быть использован для оценки остаточного ресурса и решения вопроса относительно возможности дальнейшей эксплуатации объекта. Оценка ресурса производится с использованием специально разработанной методики, согласованной с Госгортехнадзором РФ. При этом достоверность результатов зависит от объема и качества априорной информации о моделях развития повреждений и состояния материала контролируемого объекта.
1.1.3. Порядок применения метода акустической эмиссии
1.1.3.1. АЭ контроль проводят во всех случаях, когда он предусмотрен Правилами безопасности или технической документацией на объект.
1.1.3.2. АЭ контроль проводят во всех случаях, когда нормативно-технической документацией (НТД) на объект предусмотрено проведение неразрушающего контроля (УЗК, радиографией, МПД, ЦД и другими методами НК), но по техническим или другим причинам проведение неразрушающего контроля указанными методами затруднительно или невозможно.
1.1.3.3. Допускается использование АЭ контроля самостоятельно, а также вместо перечисленных в п. 1.1.3.2. методов неразрушающего контроля по согласованию с Госгортехнадзором РФ.
1.2. Объекты контроля
Настоящий документ распространяется на емкостное, колонное, реакторное, теплообменное оборудование химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств, изотермические хранилища, хранилища сжиженных углеводородных газов под давлением, резервуары нефтепродуктов и агрессивных жидкостей, оборудование аммиачных холодильных установок, сосуды, котлы, аппараты, технологические трубопроводы пара и горячей воды и их элементы.
2. ТРЕБОВАНИЯ К ОРГАНИЗАЦИИ РАБОТ, ИСПОЛНИТЕЛЯМ И ПОРЯДОК ПОДГОТОВКИ К ВЫПОЛНЕНИЮ АКУСТИКО-ЭМИССИОННОГО КОНТРОЛЯ 2.1. Организация контроля
В подготовке и проведении АЭ контроля участвуют как Исполнитель, так и Заказчик. Существенным фактором, влияющим на результаты АЭ контроля, являются меры, предшествующие непосредственно его проведению. Выполняются следующие действия:
2.1.1. После получения официальной заявки от Заказчика представитель Исполнителя проводит предварительное ознакомление с объектом контроля с целью изучения технической возможности проведения контроля. На данной стадии решается вопрос о виде контроля: АЭ контроль объекта может быть разовый, постоянно-периодический с использованием переносных приборов и постоянный с использованием стационарных приборов (мониторинг).
2.1.2. После оформления договора на проведение АЭ контроля Заказчик представляет Исполнителю всю необходимую для проведения контроля проектную и техническую документацию на объект контроля, с фактическими условиями и режимами эксплуатации.
2.1.3. После ознакомления с документацией на объект Исполнитель составляет «Программу работ по АЭ контролю объекта». «Программа работ» утверждается ответственным должностным лицом предприятия-Заказчика. Это должен быть Главный инженер (Технический директор) предприятия, либо лицо его замещающее.
В «Программе работ» должны быть отражены мероприятия, проводимые предприятием-Заказчиком по подготовке к выполнению АЭ контроля, порядок проведения работ с выделением обязанностей каждого участника работ как со стороны Исполнителя, так и со стороны Заказчика. «Программа работ» должна включать организационно-технические мероприятия, обеспечивающие успешное выполнение АЭ контроля. В «Программу работ» должны входить следующие мероприятия:
— представление помещения для размещения акустико-эмиссионной аппаратуры (при необходимости). Температура в помещении должна быть не ниже 18 °С, оно должно быть обеспечено электропитанием напряжением 220 В и мощностью не ниже 10 кВт;
— обеспечение доступа к местам установки преобразователей АЭ (ПАЭ) на объекте контроля; Заказчик, при необходимости, должен обеспечить подъемные механизмы, установить леса, изготовить и установить заглушки, выделить персонал для вспомогательных работ, включая вырезку окон в теплоизоляции и зачистку поверхности в местах установки преобразователей АЭ (чистота поверхностей должна быть не хуже Rz40); Исполнитель должен отвести всех ремонтных рабочих на период АЭ контроля от контролируемого объекта, прекратить работы на близкорасположенных объектах и т.д.;
— обеспечение изменения нагрузки на объект согласно графику нагружения, разработанному Исполнителем;
— обеспечение двусторонней связи между персоналом, выполняющим контроль и эксплуатационным персоналом, осуществляющим изменение нагрузки;
— проведение инструктажа по технике безопасности и обеспечение специалистов, проводящих АЭ контроль, индивидуальными средствами защиты и спецодеждой.
Мероприятия по безопасному ведению работ выполняются предприятием-Заказчиком.
2.2. Предварительное изучение объекта контроля
Перед проведением АЭ контроля Исполнитель должен тщательно изучить объект контроля с целью получения данных для разработки конкретной технологии АЭ контроля данного объекта. «Технология Контроля Объекта» («Технология Контроля»), являющаяся частью «Программы работ», должна быть разработана на основании настоящего документа и данных, полученных при изучении объекта контроля. «Технология Контроля» должна быть приведена в отчетной документации по контролю.
При разработке «Технологии Контроля» необходимо иметь следующие данные:
2.2.1. Акустические свойства материала и контролируемого объекта, включая необходимые для выполнения АЭ контроля скорости и коэффициенты затухания волн, импедансы материалов.
2.2.2. Требуемые для контроля АЭ свойства материала объекта.
2.2.3. Параметры объекта как акустического канала.
Акустические и акустико-эмиссионные параметры получают при предварительном изучении объекта контроля, либо используют известные из технической и научной литературы данные.
На основании полученных данных разрабатывают методические приемы контроля объекта, а также разрабатывают систему (либо выбирают из уже существующих систем и критериев) классификации источников АЭ и критериев оценки результатов контроля. Выбор системы классификации источников АЭ и критериев оценки рекомендуется согласовывать с специализированной экспертной организацией из числа аккредитованных Госгортехнадзором Российской Федерации.
2.2.4. «Технология Контроля Объекта» согласовывается с Заказчиком до проведения контроля с целью выполнения Заказчиком необходимых подготовительных работ.
В «Технологии Контроля» должна содержаться следующая информация:
(а) материал и конструкция контролируемого объекта, включая размеры и форму, тип хранимого (рабочего) продукта;
(б) данные о параметрах шумов;
(в) тип и параметры преобразователей АЭ, их изготовитель, сведения о калибровке;
(г) метод крепления преобразователей АЭ;
(д) контактная среда;
(е) очистка объекта после контроля;
(ж) схема расположения преобразователей АЭ;
(з) тип прибора АЭ, его параметры;
(и) описание системы и результатов калибровки АЭ аппаратуры;
(к) регистрируемые данные и методы регистрации;
(л) система классификации источников АЭ и критерии оценки состояния контролируемого объекта по результатам контроля;
(м) квалификация операторов.
Данные об объекте контроля и основных параметрах контроля заносят в Протокол (приложение 4).
Полностью описывают процедуру гидро-(пневмо)испытания; приводят графики изменения нагрузки и температуры во времени.
2.2.5. Заказчик согласно «Технологии Контроля» организует подготовку системы нагружения, создает необходимые запасы испытательной среды (инертного газа, воды и т.д.), решает вопросы подготовки нагружающих устройств, грузоподъемных механизмов и других подготовительных работ, указанных в «Технологии Контроля». Для объектов, которые предварительно нагружались, либо находились под нагрузкой, давление и/или нагрузки должны быть уменьшены до предварительно определенного уровня. Время выдержки при пониженном давлении должно быть установлено на основании предварительно полученных данных.
До проведения испытаний объекта, находящегося в эксплуатации, необходимо в обязательном порядке иметь информацию о:
-Максимальном действующем (рабочем) давлении или нагрузке в течение последнего года.
— Испытательном давлении.
2.2.6. При выполнении работ по контролю Заказчик представляет в распоряжение Исполнителя бригаду сотрудников, обеспечивающих проведение работ. Условия привлечения Исполнителем к вспомогательным операциям по АЭ контролю персонала Заказчика определяются договором.
2.3. Требования к предприятиям и персоналу, проводящим акустико-эмиссионный контроль
AЭ-контроль объектов проводят лаборатории неразрушающего контроля, аттестованные в установленном порядке.
(Измененная редакция, Изм. № 1)
Заключение по результатам контроля имеет право давать специалист, имеющий II или III уровень квалификации.
К предприятиям, проводящим АЭ контроль, предъявляется ряд требований, которые должны обеспечивать выполнение работ на высоком техническом уровне.
Предприятие должно иметь:
— лицензию Госгортехнадзора РФ на право проведения работ по АЭ контролю;
— калиброванные средства контроля (преобразователи АЭ и акустико-эмиссионную аппаратуру);
— аттестованный, квалифицированный персонал.
Рекомендуется иметь пакет документов, подтверждающий профессиональный уровень предприятия-Исполнителя, данные о системе качества (Руководство по качеству), информацию о предыдущих работах по контролю промышленных объектов, список проконтролированных объектов и предприятий, которым были оказаны услуги по АЭ контролю.
Необходимым условием готовности Исполнителя выполнять работы по АЭ контролю является наличие у него «Технологии контроля» контролируемого объекта.
3. ТРЕБОВАНИЯ К АППАРАТУРЕ И ОБОРУДОВАНИЮ
К аппаратуре и оборудованию, используемому при выполнении АЭ контроля, относятся преобразователи АЭ с устройствами крепления и материалами для обеспечения акустической связи с объектом контроля; имитаторы сигналов АЭ; электронные блоки, предназначенные для усиления и обработки сигналов АЭ; вычислительные средства для обработки и представления результатов контроля, включая программное обеспечение; средства, обеспечивающие нагружение контролируемого объекта.
3.1. Преобразователи АЭ
Преобразователи АЭ (ПАЭ) определяют чувствительность контроля и рабочий частотный диапазон. Рабочую частоту следует выбирать исходя из условий шумов, акустического затухания в объекте. Для контроля сосудов, котлов и аппаратов рекомендуется использовать диапазон 100 кГц — 500 кГц. При контроле технологических трубопроводов следует использовать более низкий диапазон частот 20 — 60 кГц. Необходимо учитывать, что при контроле объектов на более низких частотах наблюдается высокий уровень посторонних механических шумов. В диапазоне свыше 500 кГц в большей мере сказывается затухание упругих волн в конструкции.
Используемые ПАЭ должны быть температурно стабильными в диапазоне температур, в котором производится контроль объектов. Их коэффициент электроакустического преобразования не должен изменяться более, чем на 3 дБ в этом диапазоне температур. Разброс коэффициентов преобразования ПАЭ для партии преобразователей, используемых при контроле объекта, не должен превышать 3 дБ. Рекомендуется использовать преимущественно резонансные ПАЭ.
ПАЭ должны быть помехозащищенными, что достигается использованием принятых методов помехозащиты, а также применением дифференциальных схем.
ПАЭ следует крепить к объекту с использованием механических приспособлений, магнитных держателей, либо с помощью клея. Приспособления для установки преобразователей на объекте выбирают с учетом его конструктивных особенностей. Они могут быть съемными (магнитные держатели, струбцины, хомуты и т.п.) или в виде стационарно установленных кронштейнов.
Предусилитель размещают вблизи ПАЭ или непосредственно в его корпусе. Длина сигнального кабеля, соединяющего ПАЭ с предусилителем, как правило, не должна превышать 2 м, кабель должен иметь экран для защиты от электромагнитных помех. Максимальная длина кабеля, соединяющего предусилитель с прибором, как правило, не должна превышать 150 м. Потери сигнала в данном кабеле не должны превышать 1 дБ на 30 м длины, электрическая емкость не должна превышать 30 пФ/м.
Преобразователь АЭ устанавливают либо непосредственно на поверхность сосуда, либо с использованием волновода. Рекомендуется использовать ненаправленные преобразователи. Преобразователь АЭ устанавливают либо непосредственно на поверхность сосуда, либо с использованием волновода. Рекомендуется использовать ненаправленные преобразователи. При контроле линейных объектов (трубопроводов), либо при контроле определенных зон допускается использовать направленные ПАЭ. Для толстостенных объектов (при условии l << t » 10L, где t — толщина стенки, l — длина волны на рабочей частоте, L — расстояние между ПАЭ) рекомендуется применение пьезопреобразователей поверхностных волн.
При установке ПАЭ на объект контроля акустическая контактная среда должна обеспечивать эффективную акустическую связь ПАЭ с объектом. Уменьшение амплитуды сигнала при его прохождении из объекта в ПАЭ не должно превышать 6 — 12 дБ, что достигается использованием контактной среды с минимальным затуханием и акустическим импедансом, способствующим акустическому согласованию ПАЭ и объекта. Контактная среда не должна оказывать нежелательное воздействие (например, вызывать коррозию) на контролируемый объект. Контактная среда должна обеспечивать надежный акустический контакт в течение всего времени испытаний при температуре контролируемого объекта. В качестве контактной среды можно использовать эпоксидную смолу без отвердителя, машинное масло, глицерин и другие жидкие среды. Поверхность объекта контроля в месте установки ПАЭ зачищают до чистоты не хуже Rz40.
После установки ПАЭ на объект контроля производят проверку их работоспособности с использованием имитаторов АЭ. В качестве имитатора сигналов АЭ следует использовать пьезоэлектрический преобразователь, возбуждаемый электрическими импульсами от генератора. Частотный диапазон имитационного импульса должен соответствовать частотному диапазону системы контроля.
Генератор, возбуждающий преобразователь-имитатор, должен отвечать следующим требованиям:
— частота следования импульсов — 1 — 1000 Гц;
— амплитуда генерируемых импульсов варьируется и должна обеспечивать изменение амплитуды на выходе преобразователей системы контроля (с учетом затухания) в диапазоне 10 мкВ — 30 мВ;
— длительность возбуждающего электрического импульса не должна превышать 0,1 — 0,2 мкс.
В качестве имитатора сигналов АЭ допускается также использовать источник Су-Нильсена [излом графитового стержня диаметром 0,3 — 0,5 мм, твердостью 2Т (2Н)].
При выполнении контроля используемые рабочие преобразователи АЭ должны быть откалиброваны с использованием эталонных преобразователей АЭ.
При выполнении калибровки определение коэффициента электроакустического преобразования эталонного ПАЭ путем измерения амплитуды динамического смещения поверхности твердого тела и амплитуды импульсной характеристики производят с использованием образцовых средств измерений органами (лабораториями), аккредитованными Госстандартом РФ.
Калибровку рабочих ПАЭ производят независимые, аккредитованные Госстандартом лаборатории с использованием эталонных ПАЭ. Определение основных параметров рабочих ПАЭ осуществляют владельцы ПАЭ с использованием эталонных ПАЭ. Калибровка эталонных ПАЭ должна проводиться один раз в год. Определение основных параметров рабочих ПАЭ должно проводиться перед каждым контролем, но не реже одного раза в год. Результаты заносят в паспорт преобразователя АЭ.
3.2. Акустико-эмиссионная аппаратура
Для регистрации АЭ при испытаниях крупномасштабных объектов следует применять аппаратуру АЭ в виде многоканальных систем, позволяющих определять координаты источников сигналов и характеристики АЭ с одновременной регистрацией параметров нагружения (давления, температуры и т.д.).
Многоканальная АЭ система должна включать:
— комплект предварительных усилителей;
— кабельные линии;
— блоки предварительной обработки и преобразования сигналов акустической эмиссии;
— ЭВМ с необходимым математическим обеспечением;
— средства отображения информации;
— блоки калибровки системы.
АЭ система может быть как стационарной, так и передвижной. Для контроля объектов простой конфигурации или в случаях, когда не требуется определение местоположения дефектов, допускается применение менее сложной аппаратуры, т.е. одноканального прибора (приборов), либо многоканальной системы в режиме зонного контроля.
АЭ система должна обеспечивать как оперативную обработку и отображение информации в режиме реального времени, так и обработку, отображение и вывод на периферийные устройства для документирования накопленных в течение испытания данных после окончания испытания.
К такой информации относятся:
— номера групп преобразователей АЭ, зарегистрировавших импульс АЭ, либо номер ПАЭ;
— координаты каждого зарегистрированного импульса АЭ (в режиме зонного контроля это не требуется);
— амплитуда импульса АЭ (амплитудное распределение АЭ процесса);
— энергия импульсов акустической эмиссии, либо «MARSE» (Measured Area of the Rectified Signal Envelope — Измеренная Площадь под Огибающей Сигнала), либо другой энергетический параметр;
— число выбросов (превышений сигналом уровня дискриминации);
— временные характеристики сигнала;
— параметры нагрузки, при которых зарегистрирован импульс АЭ (давление, деформация или температура);
— время регистрации импульса;
— значения разницы времен прихода (РВП) сигналов (в режиме зонного контроля это не требуется);
К АЭ системам предъявляются следующие общие технические требования, подтвержденные калибровочным сертификатом на аппаратуру:
— рабочий частотный диапазон от 10 кГц до 500 кГц;
— неравномерность амплитудно-частотной характеристики в пределах частотного диапазона не более ±3 дБ;
— коэффициент усиления предварительного усилителя 20 — 60 дБ;
— коэффициент усиления основного усилителя 0 — 40 дБ со ступенчатой регулировкой через 1 дБ;
— амплитудный динамический диапазон предварительного усилителя не менее 70 дБ; динамический диапазон измерения амплитуды сигналов АЭ не менее 60 дБ;
— АЭ система должна обеспечивать возможность выравнивания чувствительности измерительных каналов так, чтобы отличия не превышали ±1 дБ.
АЭ система должна обеспечивать отбраковку ложных событий, реализованную как на аппаратурном, так и на программном уровнях.
Системная часть программы должна обеспечивать удобства общения оператора с ЭВМ, ввод приказов задания и изменения параметров в диалоговом режиме обработки.
Основные параметры АЭ аппаратуры и режимы ее работы заносят в протокол (Приложение 4). При изменении их в ходе испытаний следует указать причину.
4. ПРОВЕДЕНИЕ КОНТРОЛЯ
Объекты должны контролироваться в их рабочем положении. После проведения подготовительных работ осуществляются непосредственные работы по контролю, которые начинаются с установки преобразователей АЭ на объект.
4.1. Установка преобразователей акустической эмиссии
Каждый преобразователь АЭ должен быть установлен непосредственно на поверхность объекта, либо может быть использован соответствующий волновод. Следует учитывать, что при наличии окраски и защитных покрытий, а также кривизны поверхности объекта и неровностей поверхности в зоне контакта возможно уменьшение амплитуды сигнала АЭ и искажение его формы. Если уменьшение амплитуды сигнала АЭ превышает 6 дБ, поверхность объекта в месте установки ПАЭ должна быть очищена от краски или покрытия в обязательном порядке.
Необходимо предусмотреть также крепление сигнального кабеля и предусилителя, чтобы исключить потерю акустического контакта и механическое нагружение ПАЭ.
Размещение ПАЭ и количество антенных групп определяется конфигурацией объекта и максимальным разнесением ПАЭ, связанным с затуханием сигнала, точностью определения координат. Антенные группы и отдельные ПАЭ при зонной локации следует устанавливать так, чтобы критические места объекта, сварные швы, зоны высоких напряжений, патрубки, зоны подрубки, зоны, подвергнутые ремонту, и т.д. входили в зону контроля. Необходимо учитывать дополнительное затухание в сварных швах и на участках, где имеет место изменение толщины стенки объекта. Размещение ПАЭ приводят в «Технологии Контроля» (картах контроля).
В зависимости от конфигурации объект следует разделять на отдельные элементарные участки: линейные, плоские, цилиндрические, сферические. Для каждого участка выбирают соответствующую схему расположения преобразователей. Кроме основных групп преобразователей, служащих для определения координат, на объекте могут размещаться вспомогательные (блокировочные) группы для пространственной селекции зоны выявленных источников шума.
Размещение ПАЭ должно обеспечивать контроль всей поверхности контролируемого объекта. В ряде случаев по согласованию с Заказчиком допускается размещение ПАЭ только в тех областях объекта, которые считают важными. Если не обеспечивается стопроцентное перекрытие зонами контроля всего объекта, то это должно быть отмечено в отчете по контролю с обоснованием использования данной схемы.
Координаты источников акустической эмиссии вычисляют по разнице времени прихода (РВП) сигналов на преобразователи, расположенные на поверхности контролируемого объекта.
В случае многоканальной локации расстояние между ПАЭ выбирают таким образом, чтобы сигнал от имитатора АЭ (излома карандаша), расположенного в любом месте контролируемой зоны, обнаруживался тем минимальным количеством преобразователей, которое требуется для расчета координат.
Для выбора расстояния между ПАЭ производят измерение затухания, при этом выбирают представительную часть объекта без патрубков, проходов и т.д., устанавливают ПАЭ и перемещают (через 0,5 м) имитатор АЭ по линии в направлении от ПАЭ на расстояние до 3 м. В качестве имитатора АЭ рекомендуется использовать пьезопреобразователь, либо излом стержня карандаша (имитатор Су-Нильсена) диаметром 0,3 — 0,5 мм твердостью 2Н (2Т), с углом наклона стержня приблизительно 30° к поверхности, стержень выдвигают на 2,5 мм.
Расстояние между ПАЭ при использовании Зонной Локации задают таким образом, чтобы сигнал АЭ от излома карандаша (либо сигнал от другого имитатора АЭ) регистрировался в любом месте контролируемой зоны хотя бы одним ПАЭ и имел амплитуду не меньше заданной. Как правило, разница амплитуд имитатора АЭ при расположении его вблизи ПАЭ и на краю зоны не должна превышать 20 дБ. Максимальное расстояние между ПАЭ не должно превышать расстояния, которое в 1,5 раза больше порогового. Последнее определяют как расстояние, при котором амплитуда сигнала от имитатора АЭ (излома грифеля карандаша) равна пороговому напряжению.
При контроле объектов с высоким затуханием упругих волн рекомендуется использовать две рабочих частоты — низкую — в диапазоне 20 — 60 кГц и более высокую — в диапазоне 100-500 кГц. В этом случае высокочастотные каналы используют для обнаружения и оценки АЭ источников. Низкочастотные каналы следует использовать для выявления тех источников АЭ, которые могут быть пропущены из-за большого затухания сигналов АЭ на высокой частоте. Если выявлена значительная активность на низкой частоте (соответствующая источнику II или III класса) и отсутствует регистрация по высокочастотным каналам, следует переустановить высокочастотные ПАЭ и повторить контроль.
Измерение скорости звука, используемое для расчета координат источников АЭ, производят следующим образом.
Имитатор АЭ располагают вне групп ПАЭ на линии, соединяющей ПАЭ, на расстоянии 10 — 20 см от одного из них. Проводя многократные измерения (не менее 5) для разных пар ПАЭ, определяют среднее время распространения. По нему и известному расстоянию между ПАЭ вычисляют скорость распространения сигналов АЭ.
4.2. Проверка работоспособности акустико-эмиссионной аппаратуры и калибровка каналов
Проверку работоспособности АЭ системы выполняют тотчас после установки ПАЭ на контролируемый объект, а также после проведения испытаний, путем возбуждения акустического сигнала имитатором АЭ, расположенным на определенном расстоянии от каждого ПАЭ. Отклонение зарегистрированной амплитуды сигнала АЭ не должно превышать 3 дБ от средней величины для всех каналов. В случае превышения указанного значения необходимо устранить причину, в противном случае следует провести повторный контроль.
Уровень чувствительности различных групп ПАЭ может различаться. В этом случае должна быть отметка в протоколе контроля и обоснование в отчете. При оценке результатов контроля необходимо учитывать разброс чувствительности каналов.
Коэффициент усиления каналов и порог амплитудной дискриминации выбирают с учетом ожидаемого диапазона амплитуд сигналов АЭ. При этом следят, чтобы обеспечивалась неискаженная передача сигналов АЭ и частота выбросов помех в канале не превышала в среднем одного в сто секунд. Проверяется значение порога, число выбросов сигнала АЭ, энергия, MARSE, амплитуда и другие необходимые характеристики по технологии, записанной в «Технологии Контроля».
В случае, если проводятся гидроиспытания объектов, все работы по настройке аппаратуры выполняются после полного заполнения объектов водой.
4.3. Нагружение объекта
После выполнения подготовительных и настроечных работ производят нагружение объекта. АЭ контроль выполняют в процессе нагружения объекта до определенной заранее выбранной величины и в процессе выдержки нагрузки на заданных уровнях.
При нагружении объекта контроля внутренним давлением, максимальное его значение — Р
(испытательное давление) должно превышать разрешенное рабочее давление Р
(эксплуатационную нагрузку) не менее, чем на 5 — 10 %, но не превышать пробного, определяемого по формуле:
,
где Р — расчетное давление сосуда, МПа (кгс/см2);
— допускаемые напряжения для материала сосуда или его элементов соответственно при 20 °С и расчетной температуре, МПа (кгс/см2); а =
