Emisja akustyczna

W 2015 r. w Urzędzie Dozoru Technicznego wdrożono metodę emisji akustycznej (AE ang. Acoustic Emission – emisja akustyczna, zgodnie z PN-EN 1330-9:2017-09, badanie AT ang. Acoustic Emission Testing, zgodnie PN-EN ISO 9712:2012), która jest jedną z nowoczesnych i zaawansowanych metod badań nieniszczących (NDT).

Pod koniec roku 2015 do CLDT w Poznaniu dotarł zakupiony zestaw do badań metodą emisji akustycznej firmy Vallen Systeme GmbH (jednego z wiodących producentów w świecie). Uwzględniając dodatkowo konieczność przewozu kompletnego wyposażenia badawczego w tym nowoczesnej aparatury pomiarowej (wielokanałowy system pomiarowy AMSY-6) jak i możliwości wykonania badania w terenie, równocześnie z zakupem wyposażania, zakupiono samochód, który po wykonaniu specjalistycznej zabudowy służy, jako Mobilne Laboratorium – Emisja Akustyczna. Biorąc pod uwagę wymagania klientów m. in. z branży chemicznej, petrochemicznej czy gazowniczej, zdecydowano o zakupie również czujników do pracy w strefie zagrożenia wybuchem (Ex II 1G Ex ia IIC T6 Ga IP68 Tamb -20°C ... +60°C).

mobilne laboratorium
Mobilne Laboratorium - Emisja Akustyczna

Od wielu lat pracownicy UDT uczestniczyli w działaniach związanych z badaniami AE m. in. w tematycznych konferencjach międzynarodowych czy jako członkowie European Working Group on Acoustic Emission (EWGAE). Od sierpnia 2017 CLDT posiada w swoim składzie zespół z bardzo dużym doświadczeniem, wiedzą i kwalifikacjami (AT2 i AT3), który wykonuje badania urządzeń technicznych metodą AE.

Posiadana aparatura z Mobilnym Laboratorium umożliwia badanie w warunkach przemysłowych, zarówno małych jak i dużych urządzeń takich jak:

  • zbiorniki magazynowe o osi pionowej (dna i płaszcze zbiorników),
  • urządzenia ciśnieniowe (zbiorniki, reaktory, kolumny, rurociągi technologiczne itp.),
  • inne konstrukcje np. mosty stalowe, suwnice, zasuwy i zawory.
 

W zakresie słyszalnych częstotliwości dźwięku tj. od 16 Hz do 20 kHz, emisja akustyczna, jako zjawisko znana była od wieków. Do dnia dzisiejszego zwiedzając wiele kopalni posiadających trasy turystyczne można zauważyć stosowane od dawna rozwiązanie, w którym jako „czujniki” użyto drewniane stemple, które trzeszcząc pod naporem górotworu ostrzegały górników, przed potencjalnym zagrożeniem zawałem. Szybki rozwój metody AE znanej dzisiaj rozpoczął się w połowie ubiegłego wieku, a związany był szczególnie z postępem i rozwojem technologii komputerowych oraz systemów pomiarowych.

Emisja akustyczna jest jedną z metod badań nieniszczących (NDT), w której personel podlega certyfikacji zgodnie z normą PN-EN ISO 9712:2012 „Badania nieniszczące. Kwalifikacja i certyfikacja personelu NDT”, a podstawy metody opisano i zdefiniowano w PN-EN 1330-9:2017 - 9 „Badania nieniszczące. Terminologia. Część 9: Terminy stosowane w badaniach emisją akustyczną” oraz PN-EN 13554:2011 „Badania nieniszczące. Emisja akustyczna. Zasady ogólne”. Zgodnie z definicją w ww. normach termin emisji akustycznej jest stosowany w przypadku chwilowych fal sprężystych wywołanych przez wyzwolenie energii w materiale lub przez proces. Metoda AE, co istotne jest pasywną metodą badań nieniszczących.

Główne zalety tej metody badawczej to:

  • możliwość globalnej inspekcji dużych elementów i konstrukcji – możliwość badania i monitorowania całego obiektu,
  • możliwość lokalizacji źródła sygnałów AE generowanych przez wady/uszkodzenia,
  • możliwość prowadzenia badań ciągłych,
  • możliwość monitorowania procesów w czasie i miejscu ich występowania.
 

W przypadku badań metodą AE typowych urządzeń ciśnieniowych lub płaszczy zbiorników magazynowych fala AE propaguje od źródła bezpośrednio w materiale (metalu) i przetwarzana jest na sygnał AE przez czujniki rozmieszczone na powierzchni ścianki badanego urządzenia. Następnie sygnał AE rejestrowany i przetwarzany jest przez system pomiarowy AE. W tym przypadku emisja akustyczna w postaci fal sprężystych, generowana jest przez powierzchniowe i wewnętrzne nieciągłości w materiale ścianki, spoinach i elementach badanego urządzenia, podlegających działaniu bodźca w postaci obciążenia (np. ciśnienia) w trakcie badania, a co jest wynikiem wyzwolenia energii w materiale.

W przypadku badania metodą AE den zbiorników magazynowych fala AE propaguje od źródła na dnie poprzez magazynowaną w nim ciecz (np. ropa naftowa) do ścianki zbiornika, gdzie są rozmieszczone czujniki na jego powierzchni zewnętrznej na całym  obwodzie według odpowiedniego schematu, a następnie sygnał AE rejestrowany i przetwarzany jest przez system pomiarowy AE. Dla takiego przypadku emisja akustyczna w postaci fal sprężystych, generowana jest przede wszystkim przez procesy korozyjne materiału (metalu) dna i/lub przecieki w dnie, jak również dodatkowo przez powierzchniowe i wewnętrzne nieciągłości w materiale dna i/lub pękania produktów korozji, gdzie przyłożonymi bodźcami są maksymalne robocze napełnienie badanego zbiornika (obciążenie) i agresywne środowisko korozyjne.

Wyżej wymienione badania zasadniczo różnią się od siebie, zarówno metodyką pomiarową jak i zakresem oraz celem. Badanie dna zbiornika magazynowego ma przede wszystkim na celu wykrycie i zlokalizowanie źródeł AE powodowanych aktywnymi procesami korozyjnymi i/lub przeciekami. Badanie urządzenia ciśnieniowego lub płaszcza zbiornika magazynowego ma natomiast na celu wykrycie i zlokalizowanie źródeł AE generowanych przez powierzchniowe i wewnętrzne nieciągłości w spoinach i elementach ścianek badanego urządzenia.

 

Poniżej na rysunku przedstawiono przykład lokalizacji źródła AE (uszkodzenie w spoinie włazu) na badanym urządzeniu ciśnieniowym.

UCw1 UCw2
Przykład wyniku lokalizacji źródeł AE na badanym urządzeniu ciśnieniowym Wizualizacji 3D oraz rozwinięcie płaszcza i dennic zbiornika z zaznaczonym włazem - ujawniono występowanie źródła AE (uszkodzenia) w strefie włazu zbiornika

 

Metodę emisji akustycznej stosuje się w trakcie prób odbiorczych, badań eksploatacyjnych czy też badań monitorujących.

Obecnie UDT nie posiada jeszcze akredytacji w metodzie emisji akustycznej.

Koordynacją badań w metodzie emisji akustycznej w UDT zajmuje się Centralne Laboratorium Dozoru Technicznego w Poznaniu.

 

Dodatkowe informacje: