Способ акустико-эмиссионного контроля сосудов, работающих под давлением

Использование: для диагностики сосудов и трубопроводов, работающих под давлением, методом акустической эмиссии. Сущность изобретения заключается в том, что проводят предварительное исследование акустических свойств объекта контроля, затем устанавливают первичные преобразователи, проверяют работоспособность акустико-эмиссионной аппаратуры и проводят калибровку каналов, регистрируют сигналы акустической эмиссии, определяют координаты развивающихся дефектов и судят об их степени опасности, первоначально нагружают контролируемый объект до 5% от испытательного давления, регистрируют акустическую эмиссию, разбивают ее на сигналы одинаковой длительности, для каждого сигнала определяют максимальную амплитуду, размах, количество пересечений нулевой линии и количество локальных максимумов амплитуды, отмечают сигналы с шумами и/или помехами, фиксируют их в базе данных, затем продолжают нагружение до испытательного давления, сравнивают параметры каждого сигнала с параметрами из базы данных и в случае подобия считают сигнал неинформативным. Технический результат: обеспечение возможности расширения технологических возможностей контроля элементов конструкции, подверженных в процессе эксплуатации воздействиям помех, в том числе электромагнитных. 2 табл., 2 ил.

 

Изобретение относится к области технической диагностики и неразрушающего контроля и может быть использовано для диагностики сосудов и трубопроводов, работающих под давлением, методом акустической эмиссии.

Известен способ (см. патент RU №2226272 от 09.08.1999) диагностирования сосудов, работающих под давлением, заключающийся в том, что предварительно проводят исследование акустических свойств резервуара, определяют скорость распространения волн напряжений, степень затухания, тип колебаний, размещают на объекте контроля первичные преобразователи, используя полученные данные, нагружают объект контроля, регистрируя сигналы акустической эмиссии до момента прихода на первичный преобразователь первого ложного импульса акустической эмиссии, обрабатывают сигналы акустической эмиссии, при этом на время обработки блокируют аппаратуру, регистрирующую сигналы акустической эмиссии, а регистрацию возобновляют после полного затухания колебаний, вызванных импульсами акустической эмиссии, о техническом состоянии объекта контроля судят по сигналам акустической эмиссии.

Недостатком данного способа является недостаточная точность и достоверность обнаружения дефектов при контроле технического состояния резервуаров, работающих под давлением, что обусловлено невозможностью обнаружения и оценки параметров сквозных дефектов, излучающих непрерывный шум, так как после принятия первого акустико-эмиссионного сигнала аппаратура блокируется до полного затухания колебаний.

Наиболее близким к предлагаемому решению является способ (см. патент RU №2431139 от 10.10.2011) акустико-эмиссионного контроля сосудов, работающих под давлением, заключающийся в том, что проводят предварительное исследование акустических свойств объекта контроля, затем устанавливают первичные преобразователи, проверяют работоспособность акустико-эмиссионной аппаратуры и проводят калибровку каналов, далее объект контроля нагружают до испытательного давления и одновременно регистрируют сигналы акустической эмиссии, превышающие установленные пороги, определяют параметры этих сигналов, по которым определяют координаты развивающихся дефектов и судят об их степени опасности, при этом в процессе нагружения резервуара дополнительно через равные интервалы времени измеряют среднеквадратическое значение амплитуды сигналов со всех первичных преобразователей, по которым для каждого последующего интервала времени устанавливают пороги и определяют площадь сквозных дефектов.

Недостатком способа, принятого за прототип, является невозможность контроля в том случае, если в процессе контроля возникают сигналы от источников шумов и помех, в том числе электромагнитных, амплитуды которых выше порогового уровня.

Техническая задача - расширение технологических возможностей акустико-эмиссионного контроля элементов конструкции, подверженных в процессе эксплуатации воздействиям помех, в том числе электромагнитных, амплитуды которых могут быть значительно выше, чем амплитуды сигналов от источников акустической эмиссии.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе акустико-эмиссионного контроля сосудов, работающих под давлением, заключающемся в том, что проводят предварительное исследование акустических свойств объекта контроля, затем устанавливают первичные преобразователи, проверяют работоспособность акустико-эмиссионной аппаратуры и проводят калибровку каналов, регистрируют сигналы акустической эмиссии, определяют координаты развивающихся дефектов и судят об их степени опасности, сначала нагружают контролируемый объект до 5% от испытательного давления, непрерывно регистрируют акустическую эмиссию, разбивают ее на сигналы одинаковой длительности, для каждого сигнала определяют параметры: максимальную амплитуду, размах, количество пересечений нулевой линии и количество локальных максимумов амплитуды, определяют и отмечают сигналы с шумами и/или помехами, после чего фиксируют параметры отмеченных сигналов в базе данных, затем продолжают нагружение до испытательного давления, сравнивают параметры каждого сигнала с параметрами из базы данных и в случае подобия считают сигнал не информативным.

Предложенный способ реализуется следующим образом. Проводят предварительное определение акустических свойств материала контролируемого объекта: скорость ультразвуковых волн и коэффициент затухания. После этого на поверхность объекта устанавливают преобразователи акустической эмиссии. Производят воздействие имитатором Су-Нильсена в непосредственной близости от преобразователей с целью определения работоспособности каждого канала и акустико-эмиссионной аппаратуры в целом. Производят нагружение до 5% от испытательного давления, и одновременно регистрируют непрерывную акустическую эмиссию с помощью акустико-эмиссионной системы с частотой дискретизации не менее 2 МГц. Информацию, зарегистрированную в процессе непрерывной регистрации акустической эмиссии, разбивают на сигналы длительностью n микросекунд. Для каждого сигнала в автоматическом режиме определяют параметры: максимальная амплитуда, размах, количество пересечений нулевой линии и количество локальных максимумов амплитуды. После этого обнаруживают сигналы, содержащие шумы и/или помехи и фиксируют их параметры в базе данных. Затем продолжают нагружение до испытательного давления. В процессе нагружения сравнивают параметры сигналов с уже имеющимися в базе, и в случае их подобия считают сигнал не информативным. После этого по информативным сигналам определяют координаты источников с использованием алгоритмов плоскостной или линейной локации, а также степень опасности источников.

Предложенный способ был экспериментально опробован в процессе контроля технологического трубопровода для транспортировки жидкого пропилена. Преобразователи акустической эмиссии устанавливались на участок трубы из стали 09Г2С диаметром 32 мм и толщиной стенки 2 мм длиной 18 метров. На участке трубопровода располагались два фланцевых соединения с условным проходом 25 мм. В качестве рабочего тела использовался азот. Испытания проводились при величине испытательного давления 22 кгс/см2. В процессе нагружения до 5% от испытательного давления (до 1,1 кгс/см2), было выявлено два преобладающих источника шумов и/или помех -электромагнитные помехи и шум от поступления испытательной среды в трубопровод. Всего было выявлено 12 сигналов, содержащих шум и/или помехи. Параметры сигналов приведены в таблице 1. Из отмеченных, пяти сигналов №№1, 4, 8, 11 и 12 (см. табл. 1) соответствовали электромагнитным помехам, которые отличались редкими и непродолжительными во времени высокоамплитудными импульсами. Форма сигнала от электромагнитной помехи приведена на фиг. 1. Остальные семь сигналов: №№2, 3, 5, 6, 7, 9 и 10 (см. табл. 1) соответствовали шумам, возникающим в процессе нагружения, которые отличались высокой частотой и одинаковым уровнем амплитуды. Форма сигнала от шумов нагружения приведена на фиг. 2. Параметры сигналов: максимальная амплитуда, размах, количество пересечений нулевой линии, количество локальных максимумов амплитуды были занесены в базу данных. После этого продолжалось нагружение до испытательного давления. Сигналы, параметры которых подобны параметрам, занесенным в базу данных, считаются неинформативными и не использовались для определения координат источников и степени их опасности.

В процессе нагружения при давлении 5,5 кгс/см2 были зарегистрированы сигналы акустической эмиссии с параметрами, отличными от параметров, зафиксированных в базе данных (см. табл. 2). Координаты источника акустической эмиссии были определены с использованием алгоритмов линейной локации по разностям прихода сигналов на два преобразователя, расположенных с разных сторон от источника по формуле х=0,5⋅с⋅t, где с - скорость распространения акустической волны в контролируемом объекте, м/с; t - разность времен прихода сигнала акустической эмиссии на датчики, с. Координаты источника акустической эмиссии и визуальный контроль области излучения акустической эмиссии показал, что источником сигналов являлось фланцевое соединение, через которое происходила утечка рабочего тела.

Применение способа, использованного в качестве прототипа, позволило обнаружить описанный дефект при давлении 12 кгс/см2,, когда амплитуда сигнала от утечки превысила величину шумов от нагружения.

Таким образом, применение предложенного способа позволяет обнаруживать источники акустической эмиссии при меньших величинах нагрузки, что снижает вероятность разрушения контролируемого объекта в процессе пневматических испытаний.

Способ акустико-эмиссионного контроля сосудов, работающих под давлением, заключающийся в том, что проводят предварительное исследование акустических свойств объекта контроля, затем устанавливают первичные преобразователи, проверяют работоспособность акустико-эмиссионной аппаратуры и проводят калибровку каналов, регистрируют сигналы акустической эмиссии, определяют координаты развивающихся дефектов и судят об их степени опасности, отличающийся тем, сначала нагружают контролируемый объект до 5% от испытательного давления, непрерывно регистрируют акустическую эмиссию, разбивают ее на сигналы одинаковой длительности, для каждого сигнала определяют параметры: максимальную амплитуду, размах, количество пересечений нулевой линии и количество локальных максимумов амплитуды, определяют и отмечают сигналы с шумами и/или помехами, после чего фиксируют параметры отмеченных сигналов в базе данных, затем продолжают нагружение до испытательного давления, сравнивают параметры каждого сигнала с параметрами из базы данных и в случае подобия считают сигнал неинформативным.



 

Похожие патенты:

Использование: для определения дефектов структуры образца из углепластика. Сущность изобретения заключается в том, что сначала зона контроля образца из углепластика разбивается на квадратные ячейки, в каждой из которых осуществляется регистрация сигналов акустической эмиссии от имитатора, их локация, затем для каждой ячейки, в которой имеется локация сигналов, определяются структурные коэффициенты РИ и критическое значение MARSE, после чего осуществляется ступенчатое статическое нагружение образца увеличивающейся нагрузкой и при появлении в процессе нагружения в ячейках образца устойчивой локации сигналов, рассчитывается параметр MARSE и при превышении его критического значения определяется структурный коэффициент РН для данной ячейки, зона устойчивой локации накрывается локационной сеткой, определяется размер ячейки по скорости распространения акустического сигнала в материале образца, дефект считается опасным при условии, если в ячейке у сигналов параметр MARSE превышает его критическое значение, затем путем сравнения структурных коэффициентов, полученных при работе имитатора РИ и в процессе нагружения РН, судят о типе дефекта в образце: значение РН≤РИ соответствует разрушению матрицы, расслоению композиционного образца, а РР≥РИ - разрыву волокон материала образца.

Изобретение относится к инженерно-геологическим изысканиям, в частности к способам определения изменения устойчивости мерзлых грунтовых оснований. Согласно заявленному способу в грунтовом основании размещают зонды, каждый из которых содержит нагревательный элемент, приемный акустический преобразователь и термометр.

Использование: для подавления механических неустойчивостей алюминиевого сплава В95пч. Сущность изобретения заключается в том, что используют установку датчика акустической эмиссии вблизи потенциально опасного участка (концентратора напряжения) изделия или конструкции, осуществляют деформирование растягивающей нагрузкой до появления первого всплеска акустической эмиссии, сигнализирующего о появлении в материале полосы локализованной деформации - предвестника развития макроскопической механической неустойчивости, при этом этот акустический сигнал используется для запуска силового устройства, которое создает в материале импульс сжатия, подавляющий развитие механической неустойчивости.

Использование: для комплексного контроля качества сварного шва рельсового стыка. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют проведение сплошного контроля сварных стыков ультразвуковым (УЗК) методом и выборочного контроля соблюдения заданного режима сварки путем испытания контрольных натурных образцов на статический поперечный изгиб на прессе и измерений твердости металла в сварных стыках рельсов, при этом дополнительно проводят сплошной контроль на наличие зон с мартенситной структурой металла в сварном шве, акустико-эмиссионным (АЭ) методом на стадии термообработки сварных стыков в процессе воздушно-водяного охлаждения сварного шва, одновременно контролируют температуру остывания сварного шва, и контроль, методом магнитной памяти металла (МПМ), сварных швов на головке и на перьях подошвы рельса, при этом заключение о режимах сварки рельсового стыка, параметрах термической обработки сварного стыка делают на основании анализа результатов, полученных от всех видов контроля, МПМ проводят определение зон концентрации напряжений (ЗКН) в зоне термического влияния (ЗТВ) сварного шва, по собственному магнитному полю рассеяния (СМПР) путем сканирования датчиком магнитометра вдоль сварного шва поверхности головки рельса и перьев подошвы рельсов, в ЗКН определяют Hp - напряженность магнитного поля, А/м, и градиент магнитного поля рассеяния Hp (dHp/dx), где х - линия обследования в ЗКН, полученную информацию хранят как исходную, далее проводят повторную диагностику в плети в ЗКН с определением Hp и его градиента dH/dx, при прохождении по пути 50-150 млн.

Использование: для контроля качества сварного шва рельсового стыка. Сущность изобретения заключается в том, что контроль качества сварного шва первый раз проводят акустико-эмиссионным (АЭ) методом с использованием в качестве нагружающего воздействия градиента температур при остывании сварного шва и второй раз методом ультразвукового контроля, при этом контроль качества сварного шва рельсового стыка проводят на стадии термообработки сварных стыков в процессе воздушно-водяного охлаждения сварного шва, одновременно контролируют температуру остывания сварного шва, при этом датчики контроля устанавливают на головке рельса, регистрируют суммарный счет АЭ, скорость счета АЭ, амплитудное распределение сигналов АЭ, образование мартенситной структуры в сварном шве рельсового стыка оценивают на основе анализа полученных параметров акустико-эмиссионного контроля, заключение о годности сварного шва рельсового стыка делают с учетом результатов ультразвукового контроля.

Использование: для гибридной ультраструйно-эмиссионной диагностики качества конструкционных материалов. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют воздействие на испытуемый образец струей жидкости под давлением 350…380 МПа при скорости 800…850 м/с, при этом на испытуемый образец устанавливают один или несколько датчиков акустической эмиссии и регистрируют параметры акустической эмиссии в течение времени воздействия струи жидкости, проводят оценку качества его конструкционного материала, при этом оценку качества конструкционного материала образца осуществляют путем сравнения периода активации трещин, о котором судят по текущей скорости подачи S, изменяющейся по закону равнозамедленного движения, и наличию частотного спектра резонатора типа Гартмана акустико-эмиссионного сигнала из зоны воздействия струи на мишень, с соответствующими характеристиками эталонного образца либо с имеющимися значениями ранее продиагностированных образцов.

Изобретение относится к неразрушающему контролю технического состояния колес подвижного состава в процессе движения. Согласно способу мониторинга технического состояния колес принимают сигналы акустической эмиссии вращающейся колесной пары на правом и левом рельсах железнодорожного пути.

Использование: для внутритрубного диагностирования промысловых транспортных и магистральных жидкостных трубопроводов, перекачивающих неагрессивные жидкости, нефть, нефтепродукты и газ.

Использование: для мониторинга степени деградации структуры материала и прогнозирования остаточной прочности изделия с применением акустико-эмиссионной диагностики.

Использование: для испытаний трубчатого компонента. Сущность изобретения заключается в том, что акустико-эмиссионный датчик помещают на трубчатый компонент, и компонент подвергается воздействию возрастающего давления при получении показаний.
Наверх