Акустико-эмиссионный контроль

Акустико-эмиссионный (АЭ) контроль регламентируется ГОСТом Р 56542-2015 и представляет собой пассивный метод неразрушающего контроля (НК). Он, в отличие от большинства других методов НК, не нуждается в применении посторонних источников сигнала, — таким источником является сам объект контроля (ОК). 

АЭ контроль основан на регистрации и обработке акустических волн (упругих колебаний), возникающих в различных материальных средах при их механических напряжениях, при деформациях, кристаллизации материалов, взрывах, горении, утечке газов или жидкостей через сквозные дефекты в ОК, при коррозии металлов и др.

Основной отличительной особенностью АЭ контроля является то, что он не реагирует на статические дефекты в контролируемых объектах, но очень чувствителен к дефектам в стадии их зарождения и дальнейшего развития, что позволяет вести постоянное наблюдение за состоянием объекта и, при необходимости, принимать профилактические меры. Чувствительность аппаратуры, применяемой при этом, может достигать 1×10-6 мм2, что соответствует увеличению длины трещины на 1 мкм. 

Пьезоэлектрический датчикВ качестве чувствительных элементов, реагирующих на акустические колебания, в большинстве приборов применяется пьезоэлектрические датчики, воспринимающие эти колебания (рис. 1) и преобразующие их в электрические сигналы. Сигналы от датчиков (часто совмещённых с предусилителями) по линиям связи поступают на вход электронных усилителей, затем проходят компьютерную обработку по специальной программе и полученная информация в наглядном виде выводится на дисплей. Сами датчики тем или иным способом (струбцины, хомуты, магниты, клей и др.) крепятся к ОК. 

АЭ контроль может выполняться только в тех случаях, когда ОК находится под нагрузкой, которая провоцирует изменение состояния имеющихся дефектов. Такой нагрузкой может быть либо рабочий режим объекта, либо воздействие на него внешних сил — в зависимости от условий его эксплуатации. 

В настоящее время просто невозможно без АЭ контроля эксплуатировать большинство важных технических объектов в таких сферах, как:

  • авиация и космонавтика;
  • атомная и тепловая энергетика;
  • бетонные и железобетонные объекты;
  • водный, железнодорожный, трубопроводный транспорт;
  • металлургические и трубопрокатные заводы;
  • нефтегазовая и химическая индустрия;
  • подъёмная техника;
  • эстакады, мосты, путепроводы.

Обнаружение наличия источника АЭДля обнаружения наличия источника АЭ достаточно применить портативный прибор с одним датчиком (рис. 1), т.к. акустические волны распространяются на значительные расстояния и перекрывают целиком весь ОК. Чтобы определять координаты источников АЭ-сигналов, требуется применение многоканальной системы (рис. 2) с несколькими датчиками (преобразователями АЭ), по показаниям которых и вычисляются эти координаты.

Кроме того, обобщая и анализируя данные, полученные от всех датчиков системы, составляется общая картина состояния ОК и определяется степень опасности источников АЭ, которые, в соответствии с ПБ 03-593-03, подразделяются на четыре класса:

  • I класс — пассивный источник;
  • II класс — активный источник;
  • III класс — критически активный источник;
  • IV класс — катастрофически активный.

Исходя из полученных результатов, принимается решение о дальнейшей эксплуатации ОК.

Применение метода АЭ контроля промышленных объектов имеет существенные преимущества перед другими методами НК:

  • Интегральность метода позволяет одним датчиком (или несколькими) осуществлять 100%-ный контроль объекта, включая его труднодоступные участки;
  • Производительность метода во много раз выше производительности традиционных методов НК;
  • Дистанционность метода позволяет эффективно проводить мониторинг опасных, протяжённых и крупногабаритных ОК не выводя их из работы;
  • Возможность регистрации дефектов в любом месте ОК, независимо от их формы, ориентации и раскрытия;
  • Возможность контроля объектов, изготовленных из различных материалов и имеющих любую конфигурацию;
  • Возможность совмещения проведения АЭ контроля с испытаниями (механическими, гидравлическими, акустическими) объектов, проводимыми в порядке текущей эксплуатации;
  •  Эффективность метода АЭ контроля, по отношению к его стоимости, одна из самых высоких в области НК и технической диагностики.

Наряду с имеющимися преимуществами, данный метод не свободен и от некоторых недостатков, среди которых можно отметить сложность выделения и расшифровки АЭ-сигналов на фоне шумов и помех. В связи с этим к квалификации операторов, проводящих АЭ контроль, предъявляются повышенные требования.