TLAKinfo: Metoda akustické emise při tlakových zkouškách nádob

Moderní koncepce posuzování konstrukční integrity tlakových nádob vycházejí z existence defektů v plášti nádoby, zejména pak ve svarech a tepelně ovlivněných zónách či v oblastech zvýšené koncentrace namáhání. Vhodnou diagnostickou metodou je aplikace akustické emise, neboť z fyzikálního principu reaguje na případné okamžité změny v mikro- i makrostruktuře materiálu v průběhu aplikovaného tlakového cyklu.

Nově vyrobené i již provozované kovové tlakové nádoby se musí pravidelně podrobovat tlakovým zkouškám podle známých norem a předpisů.

Základním cílem těchto zkoušek je ověření, že testovaná nádoba prokáže konstrukční celistvost (integritu) bez známek úniku tlakového média, kterým je v převážné míře voda. Při zkouškách se postupuje tak, že se vnitřní přetlak vody postupně zvyšuje definovanou rychlostí až do úrovně 1,5násobku provozního tlaku, což lze až do dalšího přezkoušení považovat za záruku bezpečné funkce nádoby v provozu. Dosažená tlaková úroveň musí být přitom menší než hodnota p_0,2, při níž největší napětí v plášti nádoby (u válcové nádoby obvodové napětí) dosahuje hodnotu meze kluzu daného materiálu.

Moderní koncepce posuzování konstrukční integrity tlakových nádob vycházejí z existence defektů v plášti nádoby, zejména pak ve svarech a tepelně ovlivněných zónách či v oblastech zvýšené koncentrace namáhání. Tyto defekty mohou během provozních podmínek nádoby růst, eventuálně dosáhnout kritických rozměrů vedoucích v lepším případě k netěsnosti (při průniku defektu přes tloušťku stěny) nebo v horším případě k nekontrolovatelnému lomu, tj. k destrukci nádoby. Z těchto důvodů je bezpečnost provozu nádoby zajišťována opakovanými diagnostickými kontrolami, jejichž výsledkem je informace o výskytu a stavu eventuálních defektů v plášti. Porovnáním rozměrů zjištěných defektů s jejich kritickými hodnotami určenými na základě soudobých lomově-mechanických přístupů lze pak rozhodnout o další provozuschopnosti nádoby a o termínu nejbližší diagnostické kontroly.

Zvýšení vypovídací schopnosti zkoušky

Při provádění tlakových zkoušek nádob je vhodnou diagnostickou metodou aplikace akustické emise, neboť z fyzikálního principu reaguje na případné okamžité změny v mikro- i makrostruktuře materiálu v průběhu aplikovaného tlakového cyklu. Zdrojem akustické emise je celá řada fyzikálních jevů a poškozujících mechanismů v materiálu. Mezi významné patří dosažení meze kluzu, vznik trhlin a jejich šíření. Z makroskopiského hlediska každá iniciace a pohyb defektů v materiálu nádoby, který je namáhán v průběhu tlakové zkoušky, generuje akustickou emisi. A právě tato skutečnost umožňuje provádět zároveň v průběhu tlakové zkoušky nádoby její nedestruktivní zkoušení. Tato metodika je používána i v průběhu kolísání a změn mechanických nebo teplotních pnutí v tlakových nádobách. Jedná se o následující typy zkoušek: pevnostní hydraulické zkoušky, pneumatické zkoušky, zvýšení provozního tlaku, spouštění zařízení (zvyšování tlaku a teploty), odstavování zařízení (snižování tlaku a teploty). Protože zkouška nádoby akustickou emisí je metodou objemovou, lze při vhodném rozmístění dostatečného počtu snímačů AE umístěných na přístupných místech vnějšího povrchu tlakové nádoby zajistit sledování emisních signálů z celého objemu nádoby, tedy i z nepřístupných míst. Navíc montáž snímačů na vnější povrch je velmi rychlá (např. magnet. držáky, opásáním apod.). Při provádění tlakové zkoušky jsou signály akustické emise registrovány nepřetržitě po celý tlakový cyklus. Detekcí emisních signálů a jejich analýzou lze lokalizovat a hodnotit vzniklé emisní zdroje odpovídající rostoucím defektům v reálném čase.

Vlastní test nádoby

Tlaková zkouška probíhá podle stanoveného programu tlakování s časovými prodlevami cca 10 minut na jednotlivých úrovních dosaženého tlaku, to je při 90 %, 100 %, 110 % maximálního provozního tlaku a dále při 85 % a 100 % hodnoty zkušebního tlaku. Pokud je v průběhu zkoušky registrována vysoká emisní aktivita, je proveden druhý tlakový cyklus s max. hodnotou na úrovni 98 % zkušebního tlaku. Vzhledem k platnosti Kaiserova efektu v průběhu tlakování lze již při nižších tlakových úrovních registrovat vznik a šíření defektů v materiálu zkoušené nádoby. Opakovaným měřením akustické emise při následných tlakových zkouškách je možné hodnotit vývoj případných existujících defektů za periodu provozu mezi dvěma tlakovými zkouškami, respektive sledovat stabilitu nebo trend rozvoje existujících trhlin. Zkouškami se zabývá společnost Preditest, s. r. o.

Související


	Související témata
	Nádoby P-B, LPG, ... TNS k dopravě plynu TNS - chlad a kryogenní NDT kontrola TZ

Podmínky užívání portálu TLAKinfo.
Připomínky, náměty a dotazy - redakce portálu.