IV. Средства контроля и оборудование

16. К средствам контроля и оборудованию, используемым при выполнении АЭ контроля, относятся [5]:

- ПАЭ с устройствами крепления и материалами для обеспечения акустической связи с объектом контроля, каналами связи с регистрирующей аппаратурой;

- имитаторы акустической эмиссии;

- АЭ аппаратура: электронные блоки, предназначенные для усиления, регистрации и обработки сигналов акустической эмиссии, вычислительные средства для обработки, сохранения и представления результатов контроля, включая программное обеспечение;

- оборудование и средства, обеспечивающие нагружение объекта, безопасность при выполнении работ, средства связи.

17. Преобразователи акустической эмиссии (ПАЭ).

17.1. ПАЭ предназначены для преобразования акустического сигнала в электрический сигнал и являются одним из основных элементов канала передачи информации об источниках АЭ. Они определяют чувствительность контроля и рабочий частотный диапазон.

17.2. Как правило, к основным видам ПАЭ относятся резонансные, полосовые и широкополосные ПАЭ.

17.3. Частота резонанса ПАЭ считается его рабочей частотой.

17.4. ПАЭ рекомендуется выбирать исходя из условий шумов, акустического затухания в объекте, предполагаемых видов дефектов, подлежащих выявлению, при этом добиваясь наилучшего соотношения сигнал/шум. Для контроля компактных объектов (сосудов, аппаратов, котлов) рекомендуется применять ПАЭ с рабочим диапазоном 100 - 500 кГц, для контроля крупногабаритных и протяженных - с рабочим диапазоном 30 - 200 кГц. В диапазоне свыше 500 кГц в большей мере сказывается затухание упругих волн в конструкции.

17.5. При проведении контроля рекомендуется использовать ПАЭ, температурный диапазон которых соответствует диапазону температур поверхности объекта, либо использовать волноводы.

17.6. При выполнении контроля рекомендуется использовать помехозащищенные ПАЭ, что достигается использованием принятых методов помехозащиты, а также применением дифференциальных схем при уровне электромагнитных помех, превышающих допустимый уровень (смотри пункты 40.5, 40.6).

18. Предусилитель рекомендуется размещать вблизи ПАЭ или непосредственно в его корпусе. ПАЭ рекомендуется устанавливать либо непосредственно на поверхность объекта контроля, либо с использованием волновода.

19. ПАЭ рекомендуется крепить к объекту контроля с использованием механических приспособлений, магнитных держателей либо с помощью клея. Приспособления для установки ПАЭ на объекте выбирают с учетом его конструктивных особенностей. Они могут быть съемными (магнитные держатели, струбцины, хомуты и тому подобное) или в виде стационарно установленных кронштейнов. Приспособления для установки ПАЭ рекомендуется выбирать так, чтобы они обеспечивали постоянное (неизменное в течение времени контроля) прижатие ПАЭ к поверхности объекта (волновода) с силой 10 - 30 Н.

20. Рекомендуется, чтобы длина сигнального кабеля, соединяющего ПАЭ с предусилителем, не превышала 1,0 м, и кабель имел экран для защиты от электромагнитных помех.

21. Рекомендуется, чтобы максимальная длина экранированного коаксиального кабеля, соединяющего предусилитель с аппаратурой, не превышала 150 м, потери сигнала в данном кабеле не превышали 1 дБ на 30 м длины, а электрическая емкость была бы не менее 130 пФ/м. Допускается применение кабелей большей длины с усилителями/предусилителями сигнала и суммарной потерей амплитуды в линии связи не более 5 дБ.

При проведении пневматических испытаний рекомендуется, чтобы длина кабеля превышала размер охранной зоны. Допускается применение радиосвязи между предусилителем и основными блоками АЭ аппаратуры, а также цифровой передачи данных при условии обеспечения синхронности регистрации АЭ сигналов.

22. Контактную среду при установке ПАЭ на объект контроля рекомендуется выбирать так, чтобы обеспечить эффективную акустическую связь ПАЭ с объектом и в то же время не оказывать нежелательное воздействие (например, коррозионное) на объект контроля. Контактная среда выбирается из условия обеспечения надежного акустического контакта в течение всего времени контроля при температуре объекта контроля. Рекомендуется использовать контактную среду с минимальным затуханием. В качестве контактной среды рекомендуется использовать эпоксидную смолу без отвердителя, литол, солидол и другие подобные среды.

23. Рекомендуется электрически развязывать объект контроля с ПАЭ и, при необходимости, с предусилителем. Это может быть достигнуто за счет изолирующего протектора ПАЭ и конструкции прижима. При необходимости рекомендуется принять дополнительные меры по электрической развязке ПАЭ и объекта контроля.

24. Для сравнения чувствительности ПАЭ, проверки качества установки ПАЭ и определения акустических параметров объекта контроля рекомендуется применять источник Су-Нильсена или электронный имитатор.

25. Источник Су-Нильсена (рисунок 1) представляет собой слом графитового стержня цангового карандаша диаметром 0,3 - 0,5 мм, твердостью 2H (2Т), выдвинутого на 2,5 мм; угол наклона стержня к поверхности объекта выдерживается приблизительно в 30°, например, за счет использования специальной фторопластовой насадки.

Рисунок 1. Источник Су-Нильсена

26. Электронный имитатор рекомендуется выбирать из следующих условий:

- частота следования импульсов составляет не менее 1 Гц;

- длительность возбуждающего электрического импульса не превышает 0,1 - 0,2 мкс. При использовании ступенчатого импульса длительность переднего фронта импульса не превышает 0,1 - 0,2 мкс.

Амплитуду генерируемых импульсов подбирают так, чтобы обеспечивать значения амплитуды импульсов на приемных преобразователях в диапазоне 30 мкВ - 50 мВ (с учетом затухания).

27. Рекомендуется выполнять проверку рабочих ПАЭ перед каждым контролем, но не реже 1-го раза в год. Проверка ПАЭ не заменяет их аттестационных испытаний. Результаты проверки рабочих ПАЭ заносят в журнал проверки ПАЭ.

Для выполнения проверки может быть применен источник Су-Нильсена [8, 9] и стержень из прозрачного полированного литого акрила диаметром 38 мм и длиной 800 мм, плоские и гладкие торцы которого перпендикулярны его образующей. На расстоянии 100 мм и 300 мм от одного из торцов выполняют отметки, минимизирующие возможность проскальзывания грифеля, касания стержня металлическими частями карандаша и удара по стержню отскочившей частью сердечника при его сломе (например, выемка диаметром 1 мм и глубиной 0,1 мм).

Перед контролем рекомендуется удостовериться, что акустико-эмиссионная аппаратура, ПАЭ, акриловый стержень и согласующая смазка имеют температуру окружающей среды. Стержень располагается горизонтально на твердой поверхности, с отметками на 12 часов и закрепляется в этом положении (рисунок 2).

Рисунок 2. Проверка ПАЭ с помощью акрилового стержня

Проверяемый ПАЭ устанавливают на новую смазку (ПАЭ следует притереть к торцу стержня).

Для исключения сползания преобразователь опирается боковой стороной на ту же поверхность, что и стержень. Если ПАЭ имеет боковой провод/разъем, разъем располагают в положении на 3 часа.

Источник Су-Нильсена устанавливают под углом 30° к поверхности и под углом примерно 20° к оси акрилового стержня в направлении к ПАЭ так, чтобы исключить удар грифеля о ПАЭ.

Отметку 100 мм используют для сломов грифеля 0,3 мм и отметку 300 мм для грифеля 0,5 мм. Если на отметке 100 мм амплитуда от слома приводит к перегрузке АЭ аппаратуры, используют отметку 300 мм.

Для каждого ПАЭ выполняют 3 последовательных слома грифеля и определяют их среднюю амплитуду.

Средняя амплитуда сломов грифеля для ПАЭ должна составлять +/- 2 дБ для всех ПАЭ. Если средняя амплитуда конкретного ПАЭ превышает этот допуск, то такой ПАЭ не применяют, и он подлежит ремонту или браковке.

Дополнительно следует проверить ПАЭ на уровень собственных шумов. ПАЭ с высоким уровнем собственных шумов не рекомендуется использовать при контроле.

28. АЭ аппаратура.

28.1. АЭ аппаратуру, применяемую для АЭ контроля, рекомендуется выбирать в зависимости от конструкции и размеров объекта контроля.

28.2. При проведении контроля следует применять многоканальную АЭ аппаратуру, позволяющую определять и регистрировать параметры сигналов АЭ, координаты источников сигналов, параметры нагружения (давление, температуру).

28.3. Для контроля объектов небольших габаритов (до 1 - 2 м) допускается использование одно- или двухканальной АЭ аппаратуры, при условии, что зона контроля охватывает всю поверхность объекта.

28.4. АЭ аппаратура, как правило, включает:

- комплект предварительных усилителей;

- кабельные линии;

- блоки предварительной обработки и преобразования сигналов АЭ;

- компьютер с необходимым программным обеспечением;

- средства отображения и регистрации информации.

28.5. АЭ аппаратуру, как правило, подразделяют на стационарную (используется в системах мониторинга), мобильную (многоканальная аппаратура общего применения) и портативную (малоканальную, с автономным питанием).

28.6. АЭ аппаратуру рекомендуется выбирать из условия обеспечения как оперативной обработки и отображения информации в режиме реального времени, так и постобработки, отображения и вывода информации на периферийные устройства для документирования накопленных в течение контроля данных после окончания контроля. Рекомендуется чтобы АЭ аппаратура регистрировала и определяла следующие параметры контроля:

- номера каналов, зарегистрировавших импульсы акустической эмиссии;

- координаты каждого лоцированного источника акустической эмиссии (в режиме зонной локации это не требуется);

- число импульсов акустической эмиссии;

- амплитуды импульсов акустической эмиссии;

- энергию импульсов акустической эмиссии либо другой энергетический параметр;

- число выбросов (превышений сигналом порога);

- характеристики импульсов - длительность и время нарастания;

- уровень нагрузки, при котором зарегистрирован импульс акустической эмиссии (давление, деформация или температура);

- время регистрации импульсов.

28.7. Рекомендации к выбору АЭ аппаратуры:

- частотный диапазон не уже 30 - 500 кГц;

- неравномерность амплитудно-частотной характеристики в пределах частотного диапазона не более +/- 6 дБ;

- ослабление сигнала за пределами рабочего диапазона при расстройке на октаву относительно граничных частот не менее 30 дБ;

- среднее квадратичное значение напряжения собственных шумов усилительного тракта не более 5 мкВ;

- коэффициент усиления предварительного усилителя 20 - 60 дБ;

- амплитудный динамический диапазон предварительного усилителя не менее 70 дБ;

- динамический диапазон измерения амплитуды сигналов АЭ не менее 60 дБ;

- акустико-эмиссионная аппаратура должна обеспечивать отбраковку ложных событий, реализованную как на аппаратном, так и на программном уровнях;

- возможность изменения настроек АЭ аппаратуры в процессе регистрации данных.

29. Основные параметры АЭ аппаратуры и режимы ее работы рекомендуется заносить в Протокол (Приложение N 1 к Руководству). При изменении режимов работы аппаратуры в ходе испытаний следует указать причину [5].

30. АЭ аппаратура и ПАЭ подлежат периодическим аттестационным испытаниям, проводимым в соответствии с распространяющимися на них положениями действующего законодательства [4]. Периодичность испытаний АЭ аппаратуры и ПАЭ устанавливается их производителем.

К проведению контроля допускаются технические средства, включая АЭ аппаратуру и ПАЭ, имеющие действующие документы об аттестационных испытаниях [5].