Jev akusticke emise:

Akustickou emisi nazyvame jev, ke kteremu dochazi v materialu pri jeho namahani. Pokud pri namahani dochazi ke zmenam ve strukture materialu, uvolnuje se cast akumulovane energie. Tato energie se formou napetove vlny siri materialem a na povrchu se projevuje jako akusticke vlneni, ktere je mozne snimat pomoci snimacu pripevnenych na povrchu konstrukce. Oblast, ve ktere dochazi ke zmenam v materialu, nazyvame emisni zdroj a jednotlive napetove pulsy emisni udalosti. Pricin vzniku emisniho zdroje muze byt vice. Nejcasteji se jedna o plasticke deformace materialu, fazove transformace, mechanicke treni v makrostrukture nebo mikrostrukture nebo o formovani a rozvoj trhlin. Charakter emisnich udalosti se meni podle priciny zdroje, a proto je mozne tuto pricinu urcit.

Mnozstvi energie, ktere se uvolni pri vzniku emisni udalosti, se muze lisit o vice nez deset radu a zalezi na pricine deje, druhu a strukture materialu a dalsich faktorech. Obecne plati, ze mnozstvi uvolnovane energie roste s pevnosti, rozmerem zrn, nehomogenitou atd.

Hlavni vyhodou akusticke emise je jeji schopnost rozpoznat lokalni nestability mnohem drive, nez se cely system stane nestabilnim. Predevsim proto je tato metoda vhodna pro nedestruktivni a bezdemontazni diagnostiku. Dalsi vyhodou je moznost provadet mereni i pri chodu zarizeni.

Prubeh signalu, ktery ziskame po zesileni ze snimace, je ovlivnen nekolika faktory. Napriklad pricinou udalosti, geometrii materialu, charakterem povrchu a frekvencni charakteristikou snimace a vedeni. Vysledny prubeh muze vypadat napriklad takto:

Na tomto prubehu muzeme urcit nekolik parametru. Nejdulezitejsim z nich je maximalni amplituda udalosti, dale pak pocet oscilaci (umerny dobe trvani) a doba nabehu do maximalni amplitudy.

Detekce trhlin:

Jak jiz bylo receno, jednou z pricin vzniku emisniho zdroje je sireni trhliny. Pri sireni trhliny vznika u jejiho korene oblast zvyseneho napeti, kde po vycerpani deformacnich schopnosti materialu vznikaji mikrotrhliny. Tyto trhlinky se pozdeji spojuji a dochazi k poskokum trhliny. Cely tento proces je doprovazen bohatou emisni cinnosti.

Cilem mereni je vcas detekovat a lokalizovat vznikajici trhlinu. Z techto dvou problemu je lokalizace tim jednodussim. Pokud zanedbame problemy spojene s odrazy a rychlostni disperzi napetove vlny v nekterych materialech, muzeme rici, ze se signal siri v materialu primocare a konstantni rychlosti. Pokud zaznamename dostatecne presne okamziky zachyceni signalu na vice snimacich, muzeme vypocitat polohu zdroje. Pokud je geometrie mereneho objektu linearni (napriklad potrubi), staci nam k lokalizaci snimace dva. Na dvojrozmernych objektech (desky, plaste nadob) potrebujeme snimace tri. V tomto pripade se nejcasteji pouziva rovnomerna trojuhelnikova sit snimacu, u ktere lze provest lokalizaci urcenim prvnich tri snimacu, ktere udalost zachytily, a casove prodlevy mezi temito zaznamy.

Podstatne slozitejsim problemem je urceni puvodu zdroje. Nejcastejsim puvodem zdroje muze byt treni, trhlina nebo ruseni z okoli. Toto rozhodovani usnadnuji podminky, za kterych se mereni provadi. V souladu s normou ASME se testovani provadi behem odstavky (coz minimalizuje vnejsi ruseni) a se standardnim prubehem zatizeni. Zatizeni je nejprve zvyseno na 75% provozni hodnoty. Pote je snizeno na nulu a opet zvyseno az na provozni hodnotu. Po urcite prodleve pokracuje zvysovani az na 115% provozniho zatizeni. Na teto hodnote je zatizeni udrzovano po stanovenou dobu a pak je plynule snizeno na nulu.

Zakladni charakteristikou zdroje zpusobeneho porusovanim materialu je pritomnost Kaiserova jevu. Takto nazyvame jev, kdy je emisni zdroj aktivni pouze pri zvysovani zatizeni nad mez, ktere jiz bylo drive dosazeno. Takovyto zdroj tedy neemituje pri snizovani zatizeni, ani pri opetovnem zvysovani na provozni hodnotu.

Objekt a metoda zkoumani:

Zadany system ma za ukol provadet detekci trhlin na plasti tlakove nadoby jaderneho reaktoru VVER 440 a VVER 1000, vyrabenem spolecnosti Skoda. Tato aplikace se ponekud lisi od jinych aplikaci akusticke emise u tlakovych nadob. Hlavnim rozdilem je tloustka steny, ktera dosahuje az 220 mm, a zpusobuje zmenu charakteristik napetoveho impulsu.

Prave pro zkousky tlakovych nadob byla sestavena norma ASME. Jako stimulace je pouzito tlakovani kapalinou, rozmisteni a charakteristiky snimacu jsou predepsany. Merici system (snimace, vedeni, prevodniky a vyhodnocovaci pocitac) vcetne software jiz byly pouzity a vyzkouseny. Nyni probiha modernizace software pro zpracovani mereni. Jeho nadstavbou by mel byt i expertni system.

Je potrebne si uvedomit, ze vysledkem mereni je seznam vsech zachycenych emisnich udalosti, ktery je zatizen jistym procentem chyb. Ten musi byt podroben dukladne analyze. Nejprve je nutno vypustit zjevne chybna mereni, jako napriklad udalosti, ktere byly zachyceny jen jednim, nebo dvema snimaci, nebo takove, ktere byly zachyceny ve stejny okamzik vsemi snimaci. V dalsi fazi je potrebne nalezt dostatecne velke a ohranicene shluky udalosti, ktere povazujeme za pravdepodobna mista zdroju. Jestlize jsou urceny hranice zdroju, zabyvame se dale pouze udalostmi patricimi do konkretniho zdroje.

Cilem celeho mereni je urcit pricinu emise daneho zdroje. Lidskemu expertovi k tomu pomahaji programy pro zobrazeni potrebnych dat a grafu, expertni system by mel rozhodovat primo na zaklade znamych dat. V dosud existujici verzi jsou zkoumany tyto mozne priciny:

• zdroj je zpusoben porusovanim materialu
• zdroj je zpusoben trenim
• zdroj je zpusoben rozeviranim existujici trhliny
• zdroj je zpusoben porusovanim korozni vrstvy

   

K rozpoznani techto moznosti mame k dispozici nasledujici indicie:

• intenzitu emise - prumerny pocet emisnich udalosti za dobu, za kterou tlak vzroste o stanovenou hodnotu
• aktivitu emise - prumernou maximalni amplitudu emisnich udalosti
• stredni dobu nabehu emisni udalosti
• a dalsi zmerene udaje

Vstupem expertniho systemu je databaze zpracovanych vysledku. V teto databazi jsou ulozeny vsechny ziskane udaje a mezivysledky, doplnene o podrobne informace o prostredi a prubehu zkousky.

Zdroj: Petr Becvar - Expertni system pro vyhodnocovani mereni akusticke emise - uvodni studie

Související

Související témata NDT kontrola TZ