ΑΚΟΥΣΤΙΚΗ ΕΚΠΟΜΠΗ - ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΗΣ ΜΕΘΟΔΟΥ

 

 

Με βάση τον ορισμό της ASTM, η Ακουστική Εκπομπή (ΑΕ) περιλαμβάνει τα φαινόμενα που σχετίζονται με τη δημιουργία και μετάδοση των ελαστικών κυμάτων που παράγονται μέσα σε ένα υλικό με απότομη απελευθέρωση ενέργειας. Η πηγή αυτών των κυμάτων μπορεί να είναι τοπική μετατόπιση που συνοδεύει την πλαστική παραμόρφωση, ή η έναρξη και διάδοση αστοχίας στο υλικό. Πηγές Ακουστική Εκπομπή μπορεί να δημιουργηθούν και κατά την τήξη του υλικού και την αλλαγή φάσεως, λόγω θερμικών τάσεων.

 

Η Ακουστική Εκπομπή, ως μέθοδος Μη-Καταστροφικού Ελέγχου (ΜΚΕ) βασίζεται στη μετατροπή των ελαστικών κυμάτων αυτών σε ηλεκτρικά σήματα με τη χρήση κατάλληλων πιεζοηλεκτρικών αισθητήρων που διεγείρονται σε συχνότητες υπερήχων από 25 ως 1200 kHz. Οι αισθητήρες τοποθετούνται στην επιφάνεια της υπό εξέταση κατασκευής, ενώ στο σημείο επαφής τους με την κατασκευή τοποθετείται συνήθως κάποιο παχύρρευστο υγρό (couplant). Το ηλεκτρικό σήμα κάθε αισθητήρα ενισχύεται, φιλτράρεται και υφίσταται περαιτέρω επεξεργασία από κατάλληλο ηλεκτρονικό εξοπλισμό.

 

Τα όργανα Ακουστικής Εκπομπής πρέπει να είναι σε θέση να παρέχουν κάποιο μέτρο για τη συνολική ποσότητα των σημάτων που ανιχνεύθηκαν με σκοπό το συσχετισμό τους με το αντίστοιχο φορτίο.

 

Εφαρμογές

• Εργαστηριακή ή Βιομηχανική χρήση

• Αξιολόγηση δομικής ακεραιότητας εγκαταστάσεων & κατασκευών

• Έλεγχοι πιεστικών δοχείων, σφαιρικών ή κυλινδρικών δεξαμενών

• Έλεγχος πυθμένα δεξαμενών

• Αξιολόγηση γήρανσης αεροσκαφών

• Δοκιμές σε βυτιοφόρα βαγόνια & κυλινδρικά δοχεία αερίου

• Έλεγχοι διαρροών σε υπέργειες & υπόγειες σωληνώσεις, σε σωλήνες αερίου ή ατμού υψηλής πίεσης

• Δοκιμές μερικής αποφόρτισης μετασχηματιστών

• Έλεγχοι προηγμένων υλικών, κεραμικών & συνθέτων

• Εντοπισμός διάβρωσης

• Ποιοτικός έλεγχος παραγωγικής διαδικασίας.

Η ΑΚΟΥΣΤΙΚΗ ΕΚΠΟΜΠΗ ΩΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΜΕΘΟΔΟΣ

Ο Μη-Καταστροφικός Έλεγχος με Ακουστική Εκπομπή αποτελεί ένα ισχυρό εργαλείο για την επιθεώρηση υλικών, τη μελέτη μηχανισμών πλαστικής παραμόρφωσης, θραύσης και διάβρωσης. Παρέχει άμεσες πληροφορίες σχετικές με την απόκριση και τη συμπεριφορά ενός υλικού υπό τάση, που σχετίζονται με την αντοχή του, τη συσσώρευση βλάβης και την έναρξη αστοχίας του. Η Ακουστική Εκπομπή βρίσκει εφαρμογή και στην παρακολούθηση χημικών αντιδράσεων όπως διαδικασία διάβρωσης, μετασχηματισμοί φάσης, κ.α.

 

Η ΑΚΟΥΣΤΙΚΗ ΕΚΠΟΜΠΗ ΩΣ ΜΕΘΟΔΟΣ ΕΠΙ ΤΟΠΟΥ ΕΛΕΓΧΩΝ

Ιδιαίτερα για τον έλεγχο πιεστικών δοχείων και δεξαμενών, έχουν εκδοθεί πολυάριθμα πρότυπα και κανονισμοί για την εφαρμογή της Ακουστικής Εκπομπής σε μια πλειάδα πιεστικών δοχείων που κυμαίνονται από μικρού όγκου κυλινδρικά δοχεία αερίου, βυτιοφόρα οχήματα και βαγόνια αερίου μέχρι ογκώδη δοχεία αποθήκευσης, καθώς και δεξαμενές διαφόρων μεγεθών. Κατά τη διάρκεια του ελέγχου γίνεται διάγνωση των "ενεργών ελαττωμάτων", όπως αυτά προσδιορίζονται μέσω των ακουστικών σημάτων που εκπέμπουν λόγω επιβολής φορτίου. Συνεπώς, δεν χάνεται χρόνος για τον εντοπισμό ατελειών που δεν απειλούν τη δομική ακεραιότητα της κατασκευής.

 

Χωρικός Έλεγχος - Επιθεώρηση 100% της κατασκευής

Η Ακουστική Εκπομπή παρέχει σημαντικά πλεονεκτήματα για τον έλεγχο μεγάλων κατασκευών όπως π.χ. τα πιεστικά δοχεία. Για παράδειγμα, για την πλήρη κάλυψη και έλεγχο όλου του όγκου σφαιρικού πιεστικού δοχείου 16 μέτρων, απαιτούνται περίπου 30-40 αισθητήρες στην επιφάνεια του δοχείου χωρίς να απαιτείται σάρωση της επιφάνειας. Έτσι, το κόστος δοκιμής είναι σημαντικά μικρότερο έναντι των συμβατικών ΜΚΕ (για 100% επιθεώρηση και σάρωση επιφάνειας).

Σε περίπτωση εντοπισμού βλάβης, καθορίζεται η περιοχή με έντονη δραστηριότητα Ακουστικής Εκπομπής και, αν αυτό απαιτείται, ακολουθεί λεπτομερής τοπικός έλεγχος με άλλες μεθόδους ΜΚΕ.

 

Μηδαμινή Καταστροφή Εξωτερικής Μόνωσης

Σε κατασκευές που έχουν επικαλυφθεί με μονωτικό υλικό δεν απαιτείται αφαίρεση της μόνωσης για τη διενέργεια του ελέγχου παρά μόνο στα σημεία τοποθέτησης των αισθητήρων. Συνεπώς, το κέρδος σε χρόνο και κόστος είναι πολύ μεγάλο, όπως στην περίπτωση ελέγχου διάβρωσης κάτω από προστατευτικό υλικό ή μόνωση.

Αντίστοιχα, σε περιπτώσεις διεργασιών υψηλής θερμοκρασίας, δεν απαιτείται διακοπή της λειτουργίας για να πραγματοποιηθεί ο έλεγχος, αλλά χρησιμοποιούνται κυματοδηγοί (waveguides) μικρής επιφάνειας που κολλώνται στη θερμή επιφάνεια, ενώ στην άλλη πλευρά τους τοποθετείται ο αισθητήρας Ακουστικής Εκπομπής. Τέλος, σε μεγάλου όγκου κρυογενικές δεξαμενές τοποθετούνται μόνιμα αισθητήρες κάτω από τη μόνωση και συνδέονται με κεντρικό πίνακα που χρησιμοποιείται για κάθε προγραμματισμένο έλεγχο.

 

Έλεγχος εν Λειτουργία (On-line)

Καθώς η μέθοδος καταγράφει ελαττώματα / ατέλειες σε πραγματικό χρόνο, παρέχει τη δυνατότητα ελέγχου on-line, όπως κατά τη διαδικασία υδραυλικής δοκιμής πιεστικού δοχείου. Άλλοι τρόποι επιβολής φορτίου on-line είναι η εισαγωγή αερίου στον ελεύθερο χώρο της δεξαμενής μεταξύ υγρού και οροφής, ή ο έλεγχος της θερμοκρασίας ή/και άλλων παραμέτρων λειτουργίας.

 

Ταχύτητα

Η δοκιμή Ακουστικής Εκπομπής διαρκεί μερικές ώρες και σε κάποιες περιπτώσεις ακόμα λιγότερο. Δεν υπάρχει άλλη συγκρίσιμη τεχνική που να επιτρέπει επιθεώρηση του 100% του όγκου της κατασκευής, για κρίσιμες δομικά ατέλειες, σε τόσο εύλογο χρονικό διάστημα.

 

Μείωση Κόστους

Η χρήση της μεθόδου της Ακουστικής Εκπομπής μειώνει δραστικά το κόστος προγραμματισμένης συντήρησης, ενώ, παράλληλα, παρέχει πληροφορίες σχετικές με τη δομική ακεραιότητα της εγκατάστασης. Επίσης, ο χρόνος καθήλωσης για επιθεώρηση ελαχιστοποιείται.

 

Μόνιμη Καταγραφή Αποτελεσμάτων

Τα δεδομένα ψηφιοποιούνται και αποθηκεύονται μόνιμα σε υπολογιστή, επιτρέποντας επανεπεξεργασία και post-processing ανάλυση.

 

Εντοπισμός Θέσης

Όταν ο έλεγχος γίνεται με χρήση δύο ή περισσότερων αισθητήρων, είναι δυνατός ο εντοπισμός της θέσης της πηγής της Ακουστικής Εκπομπής και, κατά συνέπεια, της περιοχής της δομικής ατέλειας. Ο εντοπισμός θέσης βασίζεται στις αρχές της διάδοσης των ελαστικών κυμάτων μέσα στα υλικά και πραγματοποιείται με μέτρηση του χρόνου άφιξης του σήματος σε κάθε αισθητήρα.

Γραμμικός (μονοδιάστατος) εντοπισμός θέσης χρησιμοποιείται σε μεγάλου μήκους κυλίνδρους αερίου, σωληνώσεις και, γενικά, σε κατασκευές των οποίων η μία διάσταση υπερισχύει σημαντικά έναντι των άλλων δύο. Επίπεδος (δισδιάστατος) εντοπισμός θέσης πραγματοποιείται σε μεγάλες επιφάνειες, σε μεγάλου πάχους δοχεία και δεξαμενές, ενώ τρισδιάστατος εντοπισμός θέσης πραγματοποιείται κατά τον έλεγχο μετασχηματιστών και κατασκευών σκυροδέματος.

 

ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ

Η μέθοδος της Ακουστικής Εκπομπής πλεονεκτεί έναντι των συμβατικών μεθόδων ΜΚΕ, στους ακόλουθους τομείς:

• Μεγαλύτερη ευαισθησία.

• Έγκαιρη και ταχεία διάγνωση ατελειών.

• Έλεγχος σε πραγματικό χρόνο.

• Μείωση κόστους.

• Εντοπισμός περιοχής βλάβης.

• Μείωση του χρόνου ελέγχου, καθώς δεν απαιτείται σάρωση της επιφάνειας, ούτε πολλαπλές δοκιμές από διαφορετικές θέσεις ελέγχου.

• Ελάχιστη καταστροφή εξωτερικής μόνωσης.

• Τεχνητή Νοημοσύνη / Βάσεις Δεδομένων: οι σύγχρονες μέθοδοι τεχνητής νοημοσύνης έχουν καταστήσει δυνατή τη συσσώρευση εμπειρίας πολλαπλών δοκιμών σε έμπειρα συστήματα για την καλύτερη αξιολόγηση των αποτελεσμάτων των δοκιμών.