Нагружение объекта контроля

После выполнения подготовительных и настроечных работ производится нагружение объекта.

АЭ контроль выполняется в процессе нагружения объекта внутренним давлением до определенной, заранее выбранной величины и в процессе выдержки давления на определенных уровнях.

При нагружении объекта контроля внутренним давлением его максимальное значение - испытательное давление (Р_исп) должно превышать разрешенное рабочее давление - эксплуатационную нагрузку (Р_раб) не менее чем на 5...10%, но не превышать пробного давления (Р_пр), определяемого по формуле

(90)

где Р – расчетное давление сосуда, и - допускаемые напряжения для сосуда и его элементов при температуре 20 град. С и при расчетной температуре t соответственно.

а = 1,25 для всех сосудов, кроме литых;

а = 1,5 для литых сосудов (в соответствии с требованиями нормативно-технической документации к устройству и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением).

В случае, если максимальное давление испытания равно величине пробного давления, длительность выдержки для объектов, находящихся в эксплуатации, не должна превышать 5 мин (в соответствии с требованиями нормативно-технической документации к устройству и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением), а при испытании вновь изготовленных объектов выбирается в зависимости от толщины стенки объекта (в соответствии с требованиями нормативно-технической документации к устройству и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением): до 50 мм – 10 минут, свыше 50 до 100 мм – 20 минут, свыше 100 мм – 30 минут, для литых и многослойных независимо от толщины стенки - 60 мин.

Если максимальное давление испытания меньше величины пробного давления, длительность выдержки при испытании вновь изготовленных объектов должна быть не менее 10 мин.

При АЭ-контроле резервуаров для хранения нефти, нефтепродуктов и других жидких сред используют максимальную величину нагрузки, равную Р_исп = 1,05Рраб.

При АЭ-контроле объектов, испытуемых под налив, время выдержки их при максимальном допустимом уровне заполнения должно быть не менее двух часов.

При назначении максимального давления испытаний должны учитываться характеристики материала, условия эксплуатации объекта контроля, температура, а также предыстория его нагружения.

Нагружение осуществляется с использованием специального оборудования, обеспечивающего повышение внутреннего (внешнего) давления по заданному графику, определяющему скорость нагружения, время выдержек объекта под нагрузкой и значения нагрузок.

Испытания объекта подразделяют на предварительные и рабочие.

Предварительные испытания имеют целью:

- проверку работоспособности всей аппаратуры;

- уточнение уровня шумов и корректировку порога аппаратуры;

- опрессовку заглушек и сальниковых уплотнений;

- выявление источников акустического излучения, связанных с трением в точках подвески (крепления) объектов, опор, конструкционных элементов жесткости и пр.

Предварительные испытания проводят при циклическом нагружении в диапазоне 0...0,25Р_раб. Для объектов без плакирующих покрытий и ребер жесткости число циклов нагружения составляет не менее 2, для прочих - не менее 5.

Рекомендуется нагружение при рабочем испытании проводить ступенями, с выдержками давления на уровне 0,5Р_раб; 0,75Р_раб; 1,0Р_исп и Р_исп. Время выдержки на промежуточных ступенях должно, как правило, составлять 10 мин.

Пример типового графика нагружения приведен в приложении 2. Допускается отклонение от типового графика нагружения с приведением в отчете необходимого обоснования.

Нагружение объектов должно проводиться плавно со скоростью, при которой не возникают интенсивные помехи. Рекомендуемые скорости повышения давления составляют

(91)

Допускается проведение испытаний со скоростью нагружения меньшей минимальной указанной. В этих случаях промежуточные выдержки можно не проводить.

АЭ контроль резервуаров большого объема и хранилищ проводят в режиме мониторинга (непрерывного контроля) либо по специальной программе. Программа нагружения для каждого такого объекта составляется индивидуально и согласовывается со специализированной экспертной организацией.

В качестве нагружающей среды могут быть использованы вода, масло, рабочее тело объекта в виде жидких сред (гидравлические испытания), а также газообразные среды (пневмоиспытание). В случае проведения гидравлических испытаний подача нагружающей жидкости должна производиться через патрубок, расположенный в нижней части сосуда, ниже уровня жидкости, заполняющей сосуд.

Для уменьшения уровня шумов и помех во время проведения контроля должны быть приостановлены все посторонние работы на самом объекте контроля и вблизи него. Должны быть исключены хождение по площадкам обслуживания, передвижение автотранспорта, проведение сварочных и монтажных работ, работа подъемно-транспортных механизмов, расположенных рядом.

При выполнении контроля объектов большой протяженности или крупногабаритных объектов допускается проводить контроль по этапам. Интервал между отдельными этапами должен быть не менее 24 часов. Допускается проведение контроля только части объекта по согласованию с заказчиком.

При испытании вновь изготовленных сосудов, которые не проходили послесварочной термообработки, возможна регистрация АЭ, вызванной выравниванием напряжений и не связанной с развитием дефектов. Поэтому при первом нагружении, как правило, принимают во внимание только сигналы, амплитуда которых превышает уровень порога более чем на 20 дБ, и сигналы, регистрируемые в течение выдержки. Если при первом нагружении были выявлены источники АЭ II или III класса или получены неопределенные результаты, объект должен быть нагружен вторым рабочим циклом нагружения в обязательном порядке с изменением нагрузки от 50 до 100% испытательного давления

В процессе нагружения допускается изменение чувствительности усилительных трактов с обязательной регистрацией момента и значения внесенных изменений и обоснованием, приведенным в протоколе АЭ контроля.

В процессе нагружения рекомендуется непрерывно наблюдать на экране монитора обзорную картину АЭ излучения испытуемого объекта.

Испытания прекращаются досрочно в случаях, когда регистрируемый источник АЭ достигает класса IV. Объект должен быть разгружен, испытание либо прекращено, либо выяснен источник АЭ и оценена безопасность продолжения испытаний. Быстрое (экспоненциальное) нарастание суммарного счета, амплитуды импульсов, энергии может служить показателем ускоренного роста трещины, приводящего к разрушению.

Регистрация давления и температуры (при ее изменении) ведется в течение всего цикла подъема и сброса нагрузки. Давление должно контролироваться непрерывно с погрешностью +-2% максимального испытательного давления. Шкала аналогового манометра должна иметь максимальное значение не меньше чем 1,5 и не больше 5-кратного значения испытательного давления. Погрешность цифрового прибора не должна превышать 1% испытательного давления.

Рис. 15.3. Типовой график нагружения.

Анализ шумов

Основным фактором, ограничивающим эффективность АЭ контроля, являются шумы. Шумы классифицируются:

- в зависимости от источника происхождения разделяются на акустические (механические) и электромагнитные;

- в зависимости от вида сигнала шумов они разделяются на импульсные и непрерывные;

- в зависимости от места положения источника разделяются на внешние и внутренние.

Основными источниками шумов при АЭ контроле объектов являются:

- разбрызгивание жидкости в сосуде при его заполнении;

- гидродинамические турбулентные явления при высокой скорости нагружения;

-работа насосов, моторов и других механических устройств;

- действие электромагнитных наводок;

-воздействие окружающей среды (дождя, ветра и т.д.).

Все протечки в контролируемом объекте и системе нагружения должны быть исключены до проведения испытаний.

Минимальный уровень шумов, который определяет чувствительность аппаратуры АЭ, связан с собственными тепловыми шумами преобразователя АЭ и коэффициентом шума входных каскадов усилителя (предусилителя). Собственный тепловой шум ПАЭ с чувствительным элементом, изготовленным из пьезокерамики, в большинстве случаев не превышает 5 мкВ. Коэффициент шума входных каскадов усилителя не должен превышать 6 дБ. Поэтому собственные шумы аппаратуры АЭ не должны превышать 10 мкВ (U_ша < 10 мкВ), приведенных ко входу.

Уровень непрерывных акустических или электромагнитных шумов (U_ш) не должен превышать U_ша + 6 дБ (U_ш < U_пор = U_ша + 6 дБ). Здесь U_пор - пороговое напряжение. Если это условие не выполняется, то необходимо предпринять все меры (технические и организационные) для уменьшения уровня шумов. При невозможности уменьшения шумов до требуемого значения необходимо прекратить проведение АЭ контроля. Проведение контроля в условиях повышенных шумов (т.е. при выполнении неравенства U_ш > U_ша + 6 дБ) возможно только при научно-техническом обосновании возможности выявления требуемых источников АЭ. В этом случае значение порогового уровня аппаратуры может превысить значение 20 мкВ, т.е. U_пор > U_ш > 20 мкВ.

Ограничения по импульсным шумам (помехам) устанавливаются, исходя из условий, при которых проводят испытания. Рекомендуется, чтобы средняя частота регистрации импульсных помех не превышала 0,01 Гц (т.е. F_пом < 0,01 Гц). При невозможности уменьшения частоты регистрации импульсных помех до требуемого значения необходимо прекратить проведение АЭ контроля. Проведение контроля в условиях повышенной частоты регистрации импульсных помех (т.е. при выполнении неравенства F_пом > 0,01) возможно только при научно-техническом обосновании возможности выявления требуемых источников АЭ.

В ряде случаев параметры сигнала шумов используют для выделения полезного сигнала. Шумы, связанные с трением, характеризуются излучением сигналов небольшой амплитуды и большой длительности по сравнению с сигналами АЭ от трещины. Электромагнитные помехи характеризуются малой длительностью и большой амплитудой.

Влияние электромагнитных помех снижается применением экранирования, специальных радиотехнических элементов (дифференциальных датчиков и усилителей, фильтров и т.д.), а также стробированием аппаратуры на время действия помехи.

Все шумы должны быть идентифицированы, минимизированы, должны быть зарегистрированы их параметры. После проведения настройки аппаратуры и до выполнения рабочего испытания в течение 15 мин проверяется шумовой фон, который должен быть ниже установленного порогового уровня. При регистрации шумов, уровень которых превышает порог, источник шумов должен быть исключен, либо должно быть остановлено испытание.