АКУСТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ • Большая российская энциклопедия

Авторы: А. Л. Ремизов

АКУСТИ́ЧЕСКИЙ КОНТРО́ЛЬ (аку­сти­че­ская де­фек­то­ско­пия), ме­тод не­раз­ру­шаю­ще­го кон­тро­ля, ос­но­ван­ный на при­ме­не­нии уп­ру­гих ко­ле­ба­ний (волн), воз­бу­ж­дае­мых или воз­ни­каю­щих в кон­тро­ли­руе­мом объ­ек­те. Ис­поль­зу­ют­ся ко­ле­ба­ния в ши­ро­ком диа­па­зо­не час­тот, гл. обр. УЗ-вол­ны, по­это­му аку­стич. кон­троль час­то на­зы­ва­ют ульт­ра­зву­ко­вым кон­тро­лем. Для А. к. при­ме­ня­ют пье­зо­элек­трич. (ре­же элек­тро­маг­ни­то­аку­стич.) пре­об­ра­зо­ва­те­ли и ла­зе­ры, из­лу­чаю­щие вол­ны, рас­про­стра­няю­щие­ся по по­верх­но­сти или внут­ри кон­тро­ли­руе­мо­го из­де­лия. Па­ра­мет­ры (или спо­со­бы рас­про­стра­не­ния) волн за­ви­сят от аку­стич. ха­рак­те­ри­стик ма­те­риа­ла в мес­те де­фек­та, на­ру­ше­ния од­но­род­но­сти или сплош­но­сти, на­ли­чия по­сто­рон­не­го вклю­че­ния и т. п. В про­цес­се кон­тро­ля ана­ли­зи­ру­ет­ся ам­пли­ту­да волн, про­шед­ших че­рез из­де­лие и от­ра­жён­ных от по­верх­но­стей из­де­лия или де­фек­та, их фа­за, час­то­та, ско­рость рас­про­стра­не­ния и др. А. к.– уни­вер­саль­ный ме­тод, при­ме­няе­мый для оп­ре­де­ле­ния де­фек­тов в слит­ках, рель­сах, от­лив­ках, клеё­ных и свар­ных швах, го­то­вых ме­тал­лич., пла­ст­мас­со­вых и др. из­де­ли­ях.

Раз­ли­ча­ют ак­тив­ную и пас­сив­ную груп­пы А. к. Ак­тив­ный А. к. пред­став­лен ря­дом ме­то­дов, ос­но­ван­ных на из­лу­че­нии (от­ра­же­нии) и приё­ме уп­ру­гих волн. В эхо­им­пульс­ном ме­то­де про­во­дит­ся ана­лиз па­ра­мет­ров волн, от­ра­жён­ных от де­фек­тов и по­верх­но­стей объ­ек­та при его ска­ни­ро­ва­нии, с по­сле­дую­щей ре­ги­ст­ра­ци­ей вре­ме­ни и ин­тен­сив­но­сти эхо-сиг­на­ла. В те­не­вом ме­то­де пре­ду­смот­рен ана­лиз рас­про­стра­не­ния вол­ны, про­шед­шей че­рез из­де­лие, ам­пли­ту­да ко­то­рой умень­ша­ет­ся при на­ли­чии де­фек­та. В зер­каль­но-те­не­вом ме­то­де ана­ли­зи­ру­ют из­ме­не­ние ам­пли­ту­ды сиг­на­ла, от­ра­жён­но­го от дон­ной по­верх­но­сти, по­сле дву­крат­но­го или мно­го­крат­но­го про­хо­ж­де­ния волн че­рез кон­тро­ли­руе­мый объ­ект. Эхо­зер­каль­ный ме­тод пре­ду­смат­ри­ва­ет ана­лиз па­ра­мет­ров аку­стич. волн, от­ра­жён­ных от де­фек­тов и дон­ной по­верх­но­сти. Ряд ме­то­дов ос­но­ван на воз­бу­ж­де­нии ко­ле­ба­ний в объ­ек­те кон­тро­ля (или его час­ти) с про­ве­де­ни­ем по­сле­дую­ще­го ана­ли­за, напр., вы­ну­ж­ден­ных ко­ле­ба­ний (ре­зо­нанс­ный ме­тод), сво­бод­ных ко­ле­ба­ний (ме­тод сво­бод­ных ко­ле­ба­ний), из­ме­не­ния ме­ха­нич. им­пе­дан­са (им­пе­данс­ный ме­тод), рас­пре­де­ле­ния волн по по­верх­но­сти объ­ек­та (аку­сто­то­по­гра­фич. ме­тод), из­ме­не­ния ско­ро­сти рас­про­стра­не­ния волн внут­ри ма­те­риа­ла (ме­тод аку­сто­уп­ру­го­сти).

Ме­то­ды пас­сив­но­го А. к. ос­но­ва­ны на ана­ли­зе про­цес­сов и (или) яв­ле­ний, про­ис­хо­дя­щих в кон­тро­ли­руе­мом из­де­лии, напр. виб­ра­ций или аку­стич. шу­мов, воз­ни­каю­щих при ра­бо­те объ­ек­та (виб­ра­ци­он­но-ди­аг­но­стич. и шу­мо­ди­а­гно­стич. ме­то­ды), па­ра­мет­ров ис­пус­кае­мых объ­ек­том аку­стич. волн (аку­сти­ко-эмис­си­он­ный ме­тод). Осо­бен­но боль­шое рас­про­стра­не­ние по­лу­чил аку­сти­ко-эмис­си­он­ный ме­тод, по­зво­ляю­щий оп­ре­де­лять де­фек­ты, вы­зван­ные ди­на­мич. пе­ре­строй­кой струк­ту­ры ма­те­риа­ла, гид­ро- и аэ­ро­ди­на­мич. яв­ле­ния­ми при про­те­ка­нии жид­ко­сти или га­за в уз­лах тре­ния, а так­же воз­ни­каю­щие в ре­зуль­та­те за­ро­ж­де­ния и раз­ви­тия мик­ро- и мак­ро­де­фек­тов в ма­те­риа­ле из­де­лия под дей­ст­ви­ем разл. на­гру­зок. Ме­тод по­зво­ля­ет на­хо­дить опас­ные зо­ны в объ­ек­те кон­тро­ля, оп­ре­де­лять их ко­ор­ди­на­ты, а так­же вес­ти по­сто­ян­ное на­блю­де­ние (мо­ни­то­ринг) за со­стоя­ни­ем из­де­лия (ма­те­риа­ла) при ис­пы­та­ни­ях ма­шин, в на­уч. экс­пе­ри­мен­тах и т. п.

Виды неразрушающего контроля

Виды и методы неразрушающего контроля классифицируют по следующим признакам:

• характеру взаимодействия физических полей или веществ с контролируемым объектом;
• первичным информативным параметрам;
• способам получения первичной информации;
• способам представления окончательной информации.

Основные виды неразрушающего контроля:

• Магнитный вид неразрушающего контроля основан на регистрации магнитных полей рассеяния дефектов или магнитных свойств контролируемого объекта. Его применяют для контроля объектов из ферромагнитных материалов.
  Процесс намагничивания и перемагничивания ферромагнитного материала сопровождается гистерезисными явлениями. Свойства, которые требуется контролировать (химический состав, структура, наличие несплошностей и др.), обычно связаны с параметрами процесса намагничивания и петлей гистерезиса, измеряя которые можно сделать вывод о наличии тех или иных отклонений от заданных параметров изделия.
• Акустический вид неразрушающего контроля основан на регистрации параметров упругих колебаний, возбужденных в контролируемом объекте. Этот вид контроля применим ко всем материалам, достаточно хорошо проводящим акустические волны: металлам, пластмассам, керамике, бетоны и т.д. Наибольшее распространение нашел ультразвуковой метод, который наряду с дефектоскопией позволяет обнаруживать неоднородности структуры, определять механические характеристики материалов, анализировать напряженное состояние и решать широкий огромный круг производственных проблем контроля и диагностики. Кроме ультразвукового существуют метод акустической эмиссии, вибрационный метод контроля и другие.
• Капиллярный контроль (контроль проникающими веществами) основан на капиллярном проникновении индикаторных жидкостей в полости поверхностных дефектов и регистрации индикаторного рисунка (цветного, люминесцентного, контрастного). Применяют для обнаружения невидимых и слабовидимых невооруженным глазом поверхностных дефектов.
• Оптический вид неразрушающего контроля основан на взаимодействии светового излучения с контролируемым объектом. Применение инструментов (визуально-оптический контроль) типа луп, микроскопов, эндоскопов для осмотра внутренних полостей, проекционных устройств для контроля формы изделий, спроецированных в увеличенном виде на экран, значительно расширяет возможности оптического метода. Чаще всего оптические методы широко применяют для контроля прозрачных объектов. В них обнаруживают макро- и микродефекты, структурные неоднородности, внутренние напряжения (по вращению плоскости поляризации). Использование гибких световодов, лазеров, оптической голографии, телевизионной техники расширяет область применения оптических методов и повышает точность измерения.
• Радиационный вид неразрушающего контроля основан на взаимодействии проникающего ионизирующего излучения с контролируемым объектом. В зависимости от природы ионизирующего излучения вид контроля подразделяют на подвиды: рентгеновский, гамма-, бета- (поток электронов), нейтронный методы контроля. Этот вид неразрушающего контроля пригоден для любых материалов. Основным способом радиационного (рентгеновского и гамма) контроля является метод прохождения. Имеются хорошие результаты по использованию обратно рассеянного излучения фотонов с целью рентгеновского контроля при одностороннем доступе к объекту.
• Радиоволновой вид неразрушающего контроля основан на регистрации изменений параметров электромагнитных колебаний, взаимодействующих с контролируемым объектом. Обычно применяют волны сверхвысокочастотного (СВЧ) диапазона длиной 1 – 100 мм и контролируют изделия из материала, где радиоволны не очень сильно затухают: диэлектрики (пластмассы, керамика, стекловолокно), магнитодиэлектрики (ферриты), полупроводники, тонкостенные металлические объекты.
• Вихретоковый вид неразрушающего контроля основан на регистрации изменения взаимодействия собственного электромагнитного поля катушки с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых этой катушкой в контролируемом объекте. Интенсивность и распределение вихревых токов в объекте зависят от его геометрических размеров, электрических и магнитных свойств материала, от наличия в материале нарушений сплошности, взаимного расположения преобразователя и объекта. Вихретоковый вид неразрушающего контроля в различных вариантах применяют с целью обнаружения поверхностных и подповерхностных дефектов сплошности, контроля геометрических размеров, химсостава, структуры, внутренних напряжений только электропроводящих материалов.
• Тепловой вид неразрушающего контроля основан на регистрации тепловых полей, температуры или теплового контраста контролируемого объекта. Он применим к объектам из любых материалов. Наиболее эффективным средством бесконтактного наблюдения, регистрации температурных полей и тепловых потоков является сканирующий тепловизор.
• Течеискание используют для выявления только сквозных дефектов в деталях и в перегородках. В полость дефекта проникающее вещество заходит либо под действием разности давлений, либо под действием капиллярных сил.
• Электрический вид неразрушающего контроля основан на регистрации электрических полей и электрических параметров контролируемого объекта (собственно электрический метод) или полей, возникающих в контролируемом объекте в результате внешнего воздействия (термоэлектрический и трибоэлектрический методы). Первичными информативными параметрами являются электрические емкость или потенциал.

Кроме названных, применяется емкостный метод для контроля диэлектрических или полупроводниковых материалов. Метод электрического потенциала применяют для контроля проводников с целью определения глубины несплошности вблизи поверхности проводника.

Что такое акустико-эмиссионное тестирование? Полное руководство

Испытания на акустическую эмиссию (AE) — это метод неразрушающего контроля (NDT), который обнаруживает и контролирует выброс ультразвуковых волн напряжения от локализованных источников, когда материал деформируется под нагрузкой.

Содержание

• Как это работает?
• Каковы преимущества и ограничения?
• Приложения

Нажмите здесь, чтобы посмотреть наши последние технические подкасты на YouTube .

Испытания на акустическую эмиссию проводятся путем установки небольших датчиков на испытуемый компонент. Датчики преобразуют волны напряжения в электрические сигналы, которые передаются на компьютер для сбора данных для обработки. Волны фиксируются, когда компонент подвергается внешнему воздействию, например, высокому давлению, нагрузке или температуре. По мере роста повреждения в компоненте происходит большее выделение энергии. Частоты обнаружения акустической эмиссии, активность и интенсивность акустической эмиссии, громкость контролируются и используются для оценки структурной целостности и контроля состояния компонентов.

Акустическая эмиссия может рассматриваться как крошечные землетрясения, происходящие в материале. Этот метод обеспечивает глобальный мониторинг компонента на наличие дефектов, позволяя контролировать большие конструкции и машины во время работы с минимальными нарушениями, в отличие от разрушающих испытаний. Используя несколько датчиков, можно локализовать источники акустического излучения (и, следовательно, повреждения). С помощью анализа сигналов также можно определить наличие различных механизмов источника.

Существует два метода тестирования АЭ: переходный и непрерывный. Метод переходных процессов захватывает всплески АЭ, которые превышают пороговое значение (уровень громкости), и извлекает такие характеристики, как пиковая амплитуда, энергия сигнала и продолжительность всплеска. Затем эти функции используются для оценки состояния тестируемого компонента. Этот метод хорошо подходит для проверки конструкций на наличие таких дефектов, как трещины.

Непрерывный метод фиксирует все АЭ в течение заданного периода времени, например, 1/10 секунды. Затем извлекаются такие характеристики, как средний уровень сигнала и среднеквадратичное значение (RMS). Этот метод хорошо подходит для приложений, где много фоновой АЭ или амплитуда АЭ мала, например, при тестировании редукторов или обнаружении утечек.

Испытания на акустическую эмиссию можно проводить в лаборатории, а также в полевых условиях как в течение относительно короткого времени, например, несколько часов, так и в течение более длительного времени, например, несколько месяцев. Методы беспроводной передачи данных позволяют анализировать данные удаленно.

Акустическая эмиссия имеет много преимуществ перед другими методами. К ним относятся:

• Способность обнаруживать ряд механизмов повреждения, включая, помимо прочего, обрыв волокна, трение, удары, растрескивание, расслоение и коррозию на ранних стадиях, прежде чем они станут серьезными проблемами
• Может проводиться в процессе эксплуатации, при квалификационных (проверочных) испытаниях или опытно-конструкторских испытаниях
• Может обнаруживать источники повреждений и различать их на основе акустических сигнатур
• Глобальный мониторинг конструкции
• Оценка конструкции или машины в реальных условиях эксплуатации
• Неинвазивный метод
• Эксплуатация в опасных средах, включая высокие температуры, высокое давление, коррозионные и ядерные среды
• Можно проводить дистанционно
• Может обнаруживать повреждения в дефектах, к которым трудно получить доступ с помощью обычных методов неразрушающего контроля

Однако у метода есть и некоторые ограничения:

• Ограничено оценкой структурной целостности или состояния машины путем выявления проблем, для полной диагностики проблем обычно требуется дальнейшая проверка
• Не удается обнаружить дефекты, которые могут присутствовать, но не перемещаются и не увеличиваются
• Может быть медленнее, чем другие методы неразрушающего контроля

Акустическая эмиссия может быть применена к целому ряду приложений и материалов. К ним относятся:

Конструкции

• Бетонные конструкции, такие как мосты и здания
• Металлические конструкции, такие как сосуды под давлением, трубопроводы, резервуары для хранения, конструкции самолетов и стальные тросы
• Композитные конструкции, такие как конструкции самолетов, конструкции для автоспорта и композитные балки

Машины

• Вращающиеся машины, такие как обнаружение преждевременного износа подшипников и редукторов
• Электрические машины, такие как обнаружение частичных разрядов в трансформаторах и изоляторах

Процессы

• Аддитивное производство для оценки качества сборки во время сборки
• Обнаружение утечек в трубопроводах и напорных системах
• Удары частиц
• Процессы трения

Испытания на акустическую эмиссию: руководство

Испытания на акустическую эмиссию — это метод контроля, в котором для выявления дефектов материалов используется испускание ультразвуковых волн напряжения. Эти ультразвуковые волны не вводятся из внешнего источника, как при ультразвуковом контроле, а исходят изнутри проверяемого материала.

Испытания на акустическую эмиссию также называются акустической эмиссией (AE), акустическими испытаниями (AT, Acoustic NDT или AE Testing).

В этом руководстве мы будем использовать эти термины взаимозаменяемо. распространенные и полезные методы неразрушающего контроля (т. е. испытания, которые позволяют инспекторам собирать данные о материалах, не повреждая их)

Основные преимущества акустико-эмиссионных испытаний заключаются в том, что они позволяют инспекторам проверять всю историю нагрузки материала, не повреждая его.

Исторически АЭ использовался только для осмотра и обслуживания дорогостоящих конструкций из-за высоких затрат, связанных с ним. Но новые разработки помогли снизить стоимость оборудования АЭ, и оно становится более доступным для множества задач контроля.

[Неразрушающий контроль акустической эмиссии — это лишь один из методов неразрушающего контроля, который используют инспекторы. Узнайте больше о NDT в этом подробном руководстве .]

Вот меню, которое поможет вам ориентироваться в этом руководстве:

• Как работает акустико-эмиссионное тестирование?
• Метод акустической эмиссии
• Оборудование для испытаний на акустическую эмиссию
• Стандарты и нормы испытаний на акустическую эмиссию

Как работает акустико-эмиссионное тестирование?

При испытании на акустическую эмиссию инспектор регистрирует упругие ультразвуковые волны, проходящие через поверхность твердого материала, с помощью одного или нескольких датчиков.

Когда акустическая волна распространяется по поверхности объекта или через нее, любой дефект, с которым она сталкивается, может изменить эту волну как с точки зрения ее скорости, так и с точки зрения ее амплитуды. И инспекторы ищут эти изменения, чтобы выявить наличие брака.

Диапазон ультразвука, обычно используемый для испытаний на акустическую эмиссию, составляет 20 килогерц (кГц) и 1 мегагерц (МГц). (Один килогерц равен одной тысяче герц, или циклов в секунду; один мегагерц равен одному миллиону герц, или циклов в секунду).

Вот несколько определений терминов, которые мы будем использовать в этой статье:

• Ультразвук . Термины ультразвуковой и ультразвуковой относятся к звуковым волнам, которые настолько высоки, что люди не могут их слышать.
• Акустическая эмиссия . Термин акустическая эмиссия относится к генерации переходных волн во время быстрого высвобождения энергии из локализованных источников внутри материала.

Откуда возникает акустическая эмиссия?

Акустическая эмиссия возникает, когда материал находится под нагрузкой, либо из-за большой нагрузки, либо из-за экстремальных температур.

Эти выбросы обычно связаны с каким-либо дефектом или повреждением конструкции, излучающей их, и именно это повреждение ищут инспекторы, когда проводят тест АЭ.

Источники акустической эмиссии могут включать:

• Фазовое превращение
• Термическое напряжение
• Растрескивание при охлаждении
• Плавление
• Разрушение соединения и/или волокна

История акустико-эмиссионного контроля

По сравнению с другими методами неразрушающего контроля, такими как магнитопорошковый контроль или дефектоскопия с помощью красителя, акустико-эмиссионный контроль является относительно новым.

Впервые он был использован в начале 1980-х годов для проверки инспекторами композитов с полимерной матрицей (ПМК).

В датчиках, используемых для регистрации акустической эмиссии, используется пьезоэлектрический материал. Пьезоэлектричество — это производство электрических зарядов путем введения механического напряжения. Представьте, что вы с помощью крана устанавливаете гранитную плиту на крышу автобуса.

Тяжелый гранит будет давить на автобус, вызывая напряжение и электрические разряды. И эти заряды являются разновидностью пьезоэлектричества.

Пьезоэлектричество было впервые открыто в 1880 году двумя братьями по имени Пьер Кюри и Поль-Жак Кюри. Но до начала 19 века он почти ни для чего не использовался.20-е годы, когда изобретатель по имени Уолтер Кэди экспериментировал с использованием пьезоэлектричества для стабилизации электронных генераторов.

Примерно шестьдесят лет спустя исследователи начали тестировать пьезоэлектричество для выявления дефектов в композитах с полимерной матрицей. Сегодня датчики, используемые для тестирования акустической эмиссии, называются пьезоэлектрическими датчиками акустических волн, потому что они применяют колеблющееся электрическое поле для генерации механической волны.

Затем эта волна проходит через материал и становится электрическим полем, которое может измерить инспектор.

Хотя АЭ является многообещающим методом неразрушающего контроля, он все еще находится в зачаточном состоянии, и потребуются годы исследований и разработок, прежде чем он станет полностью надежным, автономным методом контроля.

Одно интересное новое приложение для AE использует его для обнаружения землетрясений до того, как они действительно произойдут, но это приложение также находится на ранней стадии разработки.

Общие приложения и отрасли для 

Инспекторы обычно используют AE для поиска:

• Коррозия — на поверхности различных материалов
• Удаление покрытия — защитных покрытий, нанесенных на материалы
• Неисправности/дефекты — для контроля сварки и другой общей дефектоскопии
• Утечки — в системах трубопроводов или резервуарах для хранения
• Частичные разряды — от компонентов, находящихся под высоким напряжением

В частности, для волокна АЭ обычно используется для проверки на растрескивание, коррозию, расслоение и разрывы.

Вот некоторые из наиболее распространенных применений акустических испытаний:

• Оценка долговечности самолета
• Осмотр мостов (узнайте больше об осмотрах мостов)
• Мониторинг коррозии бетона (узнайте больше о мониторинге коррозии)
• Проверка устойчивости стен шахты 
• Осмотр сосудов под давлением (узнайте больше об осмотрах сосудов под давлением)
• Проверка структурной целостности
• Осмотр ветряных турбин

Акустико-эмиссионный контроль и ультразвуковой контроль

Хотя и акустический, и ультразвуковой контроль используют ультразвук, они являются разными методами контроля.

При неразрушающем контроле с помощью акустической эмиссии инспекторы «прислушиваются» к акустической эмиссии от дефектов, присутствующих в материале.

AE-тестирование особенно полезно для определения того, перегружена ли конструкция, и это единственный метод неразрушающего контроля, который можно использовать во время производства. Он не требует использования какой-либо внешней энергии (в отличие от ультразвукового контроля), поскольку испытуемый материал или конструкция сама по себе испускает акустическую эмиссию.

С другой стороны, при ультразвуковом контроле инспекторы посылают ультразвуковые волны через структуру материала из внешнего источника. Если волны прерываются, это свидетельствует о наличии дефекта в месте прерывания.

См. наше руководство по ультразвуковому контролю, чтобы узнать, как это работает.

Плюсы и минусы акустической эмиссии .

Вот список плюсов и минусов акустико-эмиссионного неразрушающего контроля:

Плюсы

• Это дает вам прямую оценку механизмов отказа
• Высокочувствительный
• Немедленно предоставляет данные
• Не разрушает испытуемый материал
• Позволяет осуществлять глобальный мониторинг конструкции
• Его можно использовать в опасных средах, в том числе с высоким давлением, облучением или высокими температурами
• Это может быть сделано удаленно и может обнаруживать дефекты в материалах, которые трудно проверить с помощью других методов неразрушающего контроля

Минусы

Одним из недостатков АЭ является то, что он не всегда надежен, отчасти потому, что это относительно новый метод НК.

Вот основные недостатки акустического контроля как метода неразрушающего контроля:

• Его полезность, как правило, ограничивается обнаружением дефекта, а не его подробным описанием, т. е. коммерческие системы акустического контроля могут дать только качественные оценки степени обнаружено повреждение
• Он не может обнаруживать дефекты, которые не меняются со временем (т. е. дефекты, которые не перемещаются и не увеличиваются)
• Внедрение может быть медленным
• Это может быть сложно использовать — сигналы AE могут быть очень слабыми, поэтому шумоподавление и различение сигналов имеют решающее значение для точных показаний

Метод акустической эмиссии

Чтобы использовать АЭ-тестирование, инспекторы начинают с тщательной очистки поверхности объекта, который они хотят проверить.

После очистки они помещают датчики акустической эмиссии на конструкцию или материал, которые они хотят проверить.

Датчики должны быть установлены на конструкции с соответствующим связующим веществом, т. е. средой, способствующей передаче акустического сигнала. Для этой цели обычно используются клеи или смазка.

После прикрепления датчики будут преобразовывать любые волны напряжения, присутствующие в материале, в электрические сигналы, чтобы инспектор мог их прочитать.

Инспекторы передают данные с датчиков на монитор с помощью экранированных коаксиальных кабелей, отображая информацию в виде как читаемых результатов, так и необработанных данных. Как только данные доступны, инспекторы интерпретируют их, чтобы определить, где на объекте, который они проверяют, есть напряжение, и ищут возможные места дефектов, вызванных этим напряжением.

Определение количества датчиков, которое потребуется инспектору для данной конструкции, производится в соответствии с несколькими факторами, включая:

• Сложность материала или конструкции
• Размер конструкции
• Тип испытуемого материала

Эффект Кайзера

Эффект Кайзера относится к отсутствию акустической эмиссии в объекте до тех пор, пока не будет превышен уровень напряжения, приложенного к нему ранее.

Этот эффект был впервые обнаружен в 1950 году, когда исследователь по имени Кайзер обнаружил, что металлы могут «запоминать» максимальную нагрузку, которой они подвергались ранее.

Из-за эффекта Кайзера конструкция может находиться под разрушающим напряжением, которое инспекторы не могут определить с помощью АЭ, если это напряжение не превышает предшествующую величину нагрузки, которую испытала конструкция.

Оборудование для испытаний на акустическую эмиссию

Ниже приведены типы оборудования для акустической эмиссии, используемые в акустическом неразрушающем контроле.

Преобразователи/сенсоры/тензодатчики

Эти устройства собирают необработанные данные акустической эмиссии. Их также называют:

• Пьезоэлектрические преобразователи
• Пьезоэлектрические датчики
• Тензодатчики

Датчик, используемый на сборочной линии

Наиболее распространенный набор датчиков для тестирования АЭ состоит из двух наборов встречно-штыревых датчиков, которое представляет собой устройство, состоящее из двух взаимосвязанных гребенчатых массивов металлических электродов, расположенных в виде молния.

Один из преобразователей преобразует энергию электрического поля в энергию механических волн, а другой преобразователь преобразует энергию механических волн обратно в электрическое поле.

Вот некоторые из различных типов акустических датчиков NDT:

• Режим сдвига по толщине резонатор r. Измеряет скорость осаждения металла.
• Датчики смещения . Тензодатчик, который преобразует акустическую эмиссию смещения, вызванного нагрузкой на конструкцию, в электронные показания.
• Ускорительные датчики . Тензодатчик, который преобразует акустическую эмиссию скорости, вызванную нагрузкой на конструкцию, в электронные показания.
• Объемное акустическое волновое устройство (BAW) . Машина, которая распространяет волны через подложку из материала или конструкции. устройства поверхностных волн
• Датчик поверхностных акустических волн (SH-SAW) . Тип устройства BAW, используемого для обнаружения акустической эмиссии на поверхности материала.
• Датчик поверхностных поперечных волн (STW) . Тип устройства BAW, используемого для обнаружения акустической эмиссии на поверхности материала.

Малошумящие предусилители

Малошумящий предусилитель усиливает выходной сигнал датчиков, чтобы инспекторы могли его прочитать.

Эти устройства в сочетании с соответствующей подготовкой позволяют инспекторам определять местонахождение дефектов в материале, которые могут быть невидимы невооруженным глазом.

Малошумящий предусилитель (источник: Stanford Research Systems)

Стандарты и нормы для испытаний на акустическую эмиссию

В связи с тем, что испытания на акустическую эмиссию недороги и просты, инспекторы часто используют их в информационных целях, т. е. для проверок, которые не должны соответствовать определенному кодексу или набору стандартов.

Акустические испытания также широко используются для проверок на основе норм.

Для этих инспекций инспекторы должны следовать определенным шагам в проведении испытаний, включая требование соблюдения письменной процедуры и того, чтобы лицо, проводящее испытания, было сертифицировано соответствующим органом по стандартизации.

Вот некоторые из наиболее широко используемых кодов акустических испытаний:

ASME (Американское общество инженеров-механиков)

• Код ASME для котлов и сосудов под давлением: Раздел XI, Раздел 1, Статья IWA-2000, Проверка и проверка, ( IWA-2234) Акустическая эмиссионная экспертиза
• Код ASME для котлов и сосудов под давлением: Раздел XI, Раздел 1, Код N-471, Акустическая эмиссия для последовательных проверок
• Нормы ASME для котлов и сосудов под давлением: Раздел XI, Раздел 1, Кодекс № N-471, Акустическая эмиссия для последовательных проверок — Дополнение 1. Инструктивная информация по акустико-эмиссионному мониторингу границ давления во время эксплуатации
• Нормы ASME для котлов и сосудов под давлением: Раздел XI, Приложение, Акустико-эмиссионный мониторинг границ давления ядерного реактора во время эксплуатации
• ASME RTP-1-1995: Стандартное руководство по методам испытаний и стандартам неразрушающего контроля современной керамики

ASTM (Американское общество испытаний и материалов)

• ASTM C 1175: Стандартное руководство по методам испытаний и стандартам для неразрушающего контроля современной керамики
• ASTM E 543: Стандартные технические условия для агентств, выполняющих неразрушающий контроль
• ASTM E 569: Стандартная практика акустико-эмиссионного мониторинга конструкций во время контролируемой стимуляции
• ASTM E 650: Стандартное руководство по монтажу пьезоэлектрических датчиков акустической эмиссии
• ASTM E 749: Стандартная практика контроля акустической эмиссии во время непрерывной сварки
• ASTM E 750: Стандартная практика определения характеристик приборов акустической эмиссии
• ASTM E 751: Стандартная практика контроля акустической эмиссии во время контактной точечной сварки
• ASTM E 976: Стандартное руководство по определению воспроизводимости отклика датчика акустической эмиссии
• ASTM E 1065: Стандартное руководство по оценке характеристик ультразвуковых поисковых устройств
• ASTM E 1067: Стандартная практика акустической эмиссии резервуаров/емкостей из армированной стекловолокном пластмассы (FRP)
• ASTM E 1106: Стандартный метод испытаний для первичной калибровки датчиков акустической эмиссии
• ASTM E 1118: Стандартная практика акустико-эмиссионного исследования труб из армированной термореактивной смолы (RTRP)
• ASTM E 1139: Стандартная практика непрерывного мониторинга акустической эмиссии от металлических границ давления
• ASTM E 1211: Стандартная практика обнаружения и локализации утечек с использованием устанавливаемых на поверхности датчиков акустической эмиссии
• ASTM E 1212: Стандартная практика для систем управления качеством для агентств неразрушающего контроля
• ASTM E 1316: Стандартная терминология для неразрушающего контроля
• ASTM E 1359: Стандартное руководство по оценке возможностей агентств неразрушающего контроля
• ASTM E 1419: Стандартная практика исследования бесшовных, газонаполненных сосудов под давлением с использованием акустической эмиссии
• ASTM E 1495: Стандартное руководство по акусто-ультразвуковой оценке композитов, ламинатов и клеевых соединений
• ASTM E 1544: Стандартная практика построения ступенчатого блока и его использование для оценки погрешностей, создаваемых системами измерения скорости звука для использования на твердых телах
• ASTM E 1736: Стандартная практика акусто-ультразвуковой оценки сосудов высокого давления с намотанной нитью
• ASTM E 1781: Стандартная практика вторичной калибровки датчиков акустической эмиссии
• ASTM E 1888 / E 1888 M: Стандартная практика акустико-эмиссионного исследования контейнеров под давлением, изготовленных из пластика, армированного стекловолокном, с сердцевиной из пробкового дерева
• ASTM E 1930: Стандартная практика проверки заполненных жидкостью металлических резервуаров для хранения при атмосферном давлении и низком давлении с использованием акустической эмиссии
• ASTM E 1932: Стандартное руководство по акустико-эмиссионному исследованию мелких деталей
• ASTM E 2075 / E 2075M: Стандартная практика проверки постоянства отклика датчика AES с использованием акрилового стержня
• ASTM E 2076 / E 2076 M: Стандартная практика исследования лопастей вентилятора из армированного стекловолокном пластика с использованием акустической эмиссии
• ASTM E 2191 / E 2191 M: Стандартный практический метод исследования газонаполненных композитных сосудов под давлением с обмоткой нитью с использованием акустической эмиссии
• ASTM E 2374: Стандартное руководство по проверке характеристик системы акустической эмиссии
• ASTM E 2478: Стандартная практика определения расчетного напряжения на основе повреждений для материалов из армированного стекловолокном пластика (FRP) с использованием акустической эмиссии
• ASTM E 2533: Стандартное руководство по неразрушающему контролю композитов с полимерной матрицей, используемых в аэрокосмической промышленности
• ASTM E 2598: Стандартная практика акустической эмиссионной экспертизы чугунных янки и сушилок для бумаги с паровым нагревом
• ASTM E 2661 / E 2661M: Стандартная практика акустико-эмиссионного исследования пластинчатых и плоскопанельных композитных конструкций, используемых в аэрокосмической отрасли
• ASTM E 2863 / E 2863M: Стандартная практика акустико-эмиссионного исследования сварных стальных сферических сосудов под давлением с использованием термического наддува
• ASTM E 2907: Стандартная практика проверки валков бумагоделательных машин с использованием акустической эмиссии от трения поверхности трещины
• ASTM F 914 / F 914 M: Стандартный метод испытаний на акустическую эмиссию для устройств воздушного персонала без дополнительных приспособлений для погрузки-разгрузки
• ASTM F 1430 / F 1430 M: Стандартный метод испытаний на акустическую эмиссию изолированных и неизолированных устройств для летного персонала с дополнительными грузозахватными приспособлениями
• ASTM F 1797: Стандартный метод испытаний на акустическую эмиссию изолированных и неизолированных экскаваторных вышек
• ASTM F 2174: Стандартная практика проверки отклика датчика акустической эмиссии
• ASTM E 2374: Стандартное руководство по проверке производительности системы акустической эмиссии

CEN (Европейский комитет по стандартизации)

• CEN EN 1071-3 2005: Усовершенствованная техническая керамика. Методы испытаний керамических покрытий. Часть 3. Определение адгезии и других видов механического разрушения с помощью испытания на царапанье
• CEN EN 1330-1 1998: Неразрушающий контроль – Терминология – Часть 1: Список общих терминов
• CEN EN 1330-2 1998: Неразрушающий контроль. Терминология. Часть 2. Термины, общие для методов неразрушающего контроля
• CEN EN 1330-9 2009: Неразрушающие испытания. Терминология. Часть 9. Термины, используемые при испытаниях на акустическую эмиссию
• CEN EN 12817: 2010: Оборудование и принадлежности для сжиженного нефтяного газа. Проверка и повторная квалификация резервуаров для сжиженного нефтяного газа объемом до 13 м³ включительно
• CEN EN 12819 2009: Оборудование и аксессуары для сжиженного нефтяного газа. Проверка и повторная квалификация резервуаров для сжиженного нефтяного газа объемом более 13 м³
• CEN ISO/TR 13115 2011: Неразрушающий контроль. Методы абсолютной калибровки преобразователей акустической эмиссии методом взаимности (ISO/TR 13115:2011)
• CEN EN 13445-5 2009: Беспламенные сосуды под давлением. Часть 5: Проверка и испытания (Приложение E)
• CEN EN 13477-1 2001: Неразрушающие испытания. Акустическая эмиссия. Характеристики оборудования. Часть 1. Описание оборудования
• CEN EN 13477-2 2010: Неразрушающие испытания. Акустическая эмиссия. Характеристики оборудования. Часть 2. Проверка рабочих характеристик
• CEN EN 13554 2011: Неразрушающий контроль – Акустическая эмиссия – Общие принципы
• CEN EN 13480-5 2012: Металлические промышленные трубопроводы. Часть 5: Проверка и испытания
• CEN EN 14584 2013: Неразрушающий контроль. Акустическая эмиссия. Проверка металлического оборудования, работающего под давлением, во время контрольных испытаний. Планарное расположение источников АЭ
• CEN EN 15495 2007: Неразрушающие испытания. Акустическая эмиссия. Проверка металлического оборудования, работающего под давлением, во время контрольных испытаний. Зональное расположение источников АЭ
• CEN EN 15856 2010: Неразрушающий контроль. Акустическая эмиссия. Общие принципы АЭ-тестирования для обнаружения коррозии в металлической среде, заполненной жидкостью
• CEN EN 15857 2010: Неразрушающие испытания. Акустическая эмиссия. Испытания полимеров, армированных волокном. Особая методология и общие критерии оценки
• CEN EN ISO 16148 2006: Газовые баллоны. Бесшовные стальные газовые баллоны многоразового использования. Испытания на акустическую эмиссию (AT) для периодических проверок (ISO 16148:2006)
• CEN ISO/TR 25107 2006: Неразрушающий контроль. Руководство по учебным программам по неразрушающему контролю (ISO/TR 25107:2006)
• CEN CR 13935 2000: Неразрушающий контроль. Модель общего формата данных NDE

.