Akusztikus emissziós vizsgálat


Fizikai elv:

A vizsgálat fizikai alapja az ötvözetek képlékeny alakváltozásának mechanizmusában, a diszlokációk mozgásában keresendő. Amíg a terhelés hatására a szerkezet csak a rugalmassági határon belül alakváltozik, addig csak a rács deformálódik időlegesen azaz a rácsban atommozgás, vándorlás nem történik. Amikor a terhelés elér egy olyan szintet, hogy a szerkezeti anyag részlegesen megfolyik, képlékeny alakváltozást szenved, akkor a deformálódott zónában az atomelmozdulás diszlokációseregek vándorlásával zajlik. A diszlokációknak mozgásuk során le kell győzniük a rács szabálytalanságait, idegen atomokat, kiválásokat stb. Ezeknek az akadályoknak a legyőzése során 100 kHz-800 kHz frekvencia sávba eső rugalmas hullámok keletkeznek, amiket megfelelő érzékelőkkel észlelni lehet. Több érzékelő alkalmazásával a hullámok keletkezési helye is meghatározható, azaz a forrásokat lokalizálni lehet.
Szivárgás keresés esetén az érzékelőkkel a szivárgás esetén a kis réseken kiáramló közeg turbulenciájából adódó zajokat észleljük és ezeknek a helyét (azaz így a szivárgás helyét) lehet lokalizálni.

A vizsgálat leírása:

A vizsgált szerkezetre előre megtervezett rendben és sűrűségben feltelepítjük az akusztikus érzékelőket. A vizsgálatok megkezdése előtt ellenőrizzük a rendszer működőképességét (csatolás teszt, ceruza teszt, sebesség mérés, csillapodás mérés stb.). A terhelést jellemző analóg jelforrásokat csatlakoztatjuk a vizsgáló berendezéshez (pl.: nyomástávadó, hőmérséklet szonda, stb.). A terhelés növelésének kezdetekor elindítjuk a mérést. A terhelést előre meghatározott program szerint kell végrehajtani! A mérést a terhelés megszüntetésekor fejezzük be. A mérés során kapott eredmények értékelésére a mérés közben (on-line) és azt követően (off-line) is van lehetőség. A mérési eredményeket speciális szoftver segítségével értékeljük, mely lehetőséget termet az egyes források lokalizálására illetve jellemzésére. Mivel a vizsgálatot csak a szerkezet terhelése közben lehet elvégezni, így nyomástartó edények esetén ez legegyszerűbben a (hatósági) nyomáspróba alatt kivitelezhető.

Szivárgás vizsgálat esetén az érzékelőket kellő sűrűséggel a tartályra telepítjük, majd a mérés során figyeljük, hogy a mérés során lokalizálunk-e szivárgási helyet. Ezt vizsgálati formát lehet folyamatos megfigyelésre, illetve monitorozásra is használni például nagyméretű tárolótartályok esetén.

Változatai:

Terhelt szerkezetek, nyomástartó edények vizsgálata. Speciális felhasználás a szivárgás-keresés (ez a módszer a szivárgás helyén kialakuló, turbulens áramlásból adódó zajokat érzékeli).

A vizsgálat korlátai:

Csak azok a hibák mutathatók ki (a szivárgáskeresés kivételével), amelyek az adott terhelés mellett aktívak, azaz az adott terhelés mellett növekednek, vagy képlékeny alakváltozás jön létre a környezetükben. A vizsgálati módszerrel a teljes terhelt szerkezet integritását vizsgáljuk. A módszer alkalmazásával kapott eredmények értelmezésénél azonban mindenképpen figyelembe kell venni, hogy az eljárással az adott terhelési szint mellett passzív, azaz az adott terhelési szint mellett a szerkezetre nem veszélyes hibák nem mutathatók ki. Ezek alapján, ha egy szerkezetben nem találunk aktív forrásokat ez nem azt jelenti, hogy a szerkezet hiba mentes, hanem azt, hogy az adott terhelés mellett nincs a szerkezetben olyan hiba amelyiknek a környezetében a terhelés hatására képlékeny alakváltozás jön létre vagy esetleg terjed.
A vizsgálatot meghiúsíthatja, ha a vizsgálatot megelőzően (pl. házi nyomáspróbánál) a szerkezetet addig a szintig terhelik, ahol a mérés is történne. Ilyenkor a vizsgálat során csak az előző terhelési szint fölött megszólaló hibák mutathatók ki (Kaiser-effektus).
A jelentős külső zajforrások jelentősen ronthatják a vizsgálat érzékenységét. Csak a terhelés alatti felületek vizsgálhatók. További korlátot jelenthet a szerkezet mérete, mivel minél nagyobb felületen kell vizsgálni, annál több érzékelőt kell telepíteni (itt a határt a vizsgálókészülék jelentheti, mivel típusonként korlátozott a maximálisan alkalmazható érzékelők száma).

Mire jó:

Mivel a makroszkopikus anyaghibák (repedés, zárvány, stb.) feszültséggyűjtő helyekként működnek, ezért a terhelés hatására ezeknek a környezetében indulnak meg a helyi alakváltozások. Az akusztikus emisszió a makroszkopikus hibák környezetében, a diszlokációmozgás során kialakuló megfolyásokban keletkező hanghullámokat észleli, a tönkremenetel kezdeti stádiumában és be tudja határolni a szerkezetre veszélyes hibákat. Az adott terhelésen ki lehet mutatni a veszélyes hibákat és legalább 4 érzékelő alkalmazása esetén lokalizálni lehet a forrás helyét is. Szükség esetén a kritikus helyeket egyéb roncsolásmentes vizsgálati módszerrel megvizsgálva behatárolható a hiba típusa illetve fajtája.

Szivárgás vizsgálat esetén a módszerrel lokalizálható a szivárgás helye.

Jól kimutatható vele:

A terhelt szerkezeti részeken előforduló sík jellegű hibák.

Rosszul delektálható:

A vizsgálat kevésbé érzékeny a kisméretű térfogatos jellegű hibákra.

Szükséges vizsgálati felület:

A vizsgálat nem igényel jelentős felületi előkészítést, adott esetben részleges szigetelés-bontás (érzékelők telepítési helyein) mellett is elvégezhető. Az érzékelők alatt fémtiszta felületet kell biztosítani (kb. 4 - 6cm2-es területen), illetve megfelelő hozzáférést az érzékelők telepítéséhez.

Környezeti feltételek:

Lehetőleg száraz vizsgálati környezet szükséges. Szabadtéren végzett vizsgálat során az eső ronthatja a vizsgálati érzékenységet. (Az esőcseppek akusztikus jelet eredményeznek, amikor a vizsgálati darab felületére ütődnek). A vizsgált szerkezet, edény környezetében lehetőleg meg kell szüntetni a zajforrásokat és a mérés közben kerülni kell a vizsgálat darabbal való érintkezést. A vizsgált darab hőmérséklete korlátozhatja a vizsgálatot, mivel az ultrahangos érzékelő fejek tartósan nem viselnek el magasabb hőmérsékletet. A vizsgálati darab hőmérséklete lehetőleg ne haladja meg a +50°C-ot.