Schéma a přínos nasazení metody AE
Přínos metody AE ke zvýšení bezpečnosti a spolehlivosti provozu konstrukcí, ale též přínos z hlediska finanční efektivnosti, lze dokumentovat na řadě konkrétních případů. Obecné shrnutí typických případů aplikací metody AE lze uvést v rámci následujícího schématu nasazení metody AE.
Pro typické schéma nasazení metody AE v praxi hraje zásadní roli Kaiserův jev.
Kaiserův jev - Zatěžujeme-li materiál po jeho předchozím zatížení na úroveň Z1, pak při následném zatěžování detekujeme AE teprve při zatěžování nad maximální úroveň předchozího zatížení Z1. Při zatěžování pod úrovní Z1 AE nedetekujeme, obr.2.a).
Detekujeme-li v konstrukci následně AE již při nižší úrovni zatížení než Z1, svědčí to o tom, že oproti okamžiku posledního zatížení na úroveň Z1 došlo:
- ke změně vlastností materiálu (degradace, difuze vodíku, žíhání apod.)
- k zeslabení nosného průřezu konstrukce, např. korozí
- nejčastěji však ke vzniku, resp. nárůstu defektu, který způsobí dodatečné lokální zvýšení napětí v místě koncentrace napětí na jeho čele
Svírání a rozevírání trhliny Kaiserův jev nevykazuje. Detekcí a lokalizací svírání a rozevírání trhlin lze detekovat i trhliny mimo následně uvedené schéma. Mimo uvedené schéma patří též zkoušky, které nepřesahují provozní zatížení konstrukce, pro identifikaci tzv. Felicity efektu, který představuje narušení Kaiserova jevu.
Základní AE detekujeme při prvním zatížení konstrukce, obvykle při povýrobní zatěžovací (tlakové) zkoušce. Následný provoz a tlakové zkoušky konstrukce probíhají při zatížení pod nebo nejvýše na úrovni maximálního zatížení povýrobní zatěžovací (tlakové) zkoušky. To znamená, že po první zatěžovací (tlakové) zkoušce detekujeme AE následně pouze v případě, že dochází k degradaci konstrukce, body a) až c), obvykle k nárůstu defektu.
- Měření AE při povýrobních zatěžovacích (tlakových) zkouškách (resp. po opravách konstrukcí) reprezentuje první zatížení materiálu konstrukce. Detekuje a lokalizuje místa s vysokou úrovní namáhání, s případným rozvojem plastické deformace, dále technologické defekty a místa s oslabenou strukturou materiálu, relaxaci špiček vnitřního pnutí u svarů. Toto měření slouží k zaznamenání základního charakteru zdrojů AE jako důležitá informace pro srovnání s rozvojem zdrojů AE při následných periodických zatěžovacích (tlakových) zkouškách. Včasná detekce významných defektů přispívá ke spuštění konstrukce do provozu bez závažných defektů.
- Při následných periodických zatěžovacích (tlakových) zkouškách detekuje a lokalizuje metoda AE nebezpečná místa konstrukce, v nichž došlo oproti předchozí zkoušce během následného provozu k degradačním procesům a) až c), nejčastěji k nárůstu defektu. Samotná zatěžovací (tlaková) zkouška je zkouška integrální a má garantovat (nedojde-li při zvýšeném zatížení Z2 k porušení konstrukce) že v konstrukci neexistuje defekt takových rozměrů, které by při provozním zatížení ZP vedly k porušení konstrukce, obr.2.
- Metoda AE umožňuje detekci i těch defektů, které při zatěžovací (tlakové) zkoušce k porušení nevedou. Jejich detekce však ukazuje, že oproti předchozí zatěžovací (tlakové) zkoušce během provozu rostly, a jsou tudíž pro další provoz konstrukce nebezpečné. Rezerva bezpečnosti po zkoušce s měřením AE se významně zvýší. Příklad nárůstu AE daného zdroje při periodické zatěžovací (tlakové) zkoušce konstrukce, kdy došlo oproti předchozí zkoušce během provozu k nárůstu trhliny, je uveden na obr.2.c).
- Provozní monitorování AE poskytuje potvrzení nepřítomnosti rozvoje aktivního defektu v konstrukci, nebo naopak přináší varování o iniciaci růstu defektu a informace o jeho rozvoji. Hlavní význam tohoto nasazení metody AE spočívá v tom, že máme celou monitorovanou oblast konstrukce pod stálou kontrolou, a to průběžně za provozu. Příklad nárůstu AE v důsledku iniciace růstu defektu je uveden na obr.2.b). Za provozu detekovaná aktivita AE umožňuje dále korelaci s provozními parametry konstrukce a následně vytipování provozních parametrů a režimů stimulujících rozvoj porušení. Slouží k identifikaci problémů a kritických míst konstrukce, na něž se bude nutno zaměřit během následné odstávky. Vedle integrálního monitorování sledované konstrukce se při provozním měření uplatňuje i lokální monitorování AE ve vybraných kritických místech konstrukce (vybrané svary, místa s vysokou úrovní namáhání, místa NDT indikací apod.).
- V případě aplikace přístupu LBB (leak before break) zajišťuje metoda AE detekci úniku ihned v počáteční fázi porušení celistvosti stěny pláště konstrukce.
Standardní hodnocení detekovaných zdrojů AE se řídí odpovídajícími normami. Ty jsou postaveny na identifikaci souboru určitých příznaků zdroje AE. Pokud zdroj AE vykazuje příznaky shodné s příznaky, které vykazuje defekt/proces dané závažnosti, a není prokázán jiný původ zdroje, označíme zdroj za defekt/proces dané závažnosti. Dle míry závažnosti pak normy vymezují následné kroky a postupy.
Pro upřesnění původu a závažnosti detekované akustické aktivity doporučují normy AE obvykle provést kontrolu míst detekovaných a lokalizovaných zdrojů AE jinou vhodnou NDT metodou.
Vzájemné doplnění AE a vhodné NDT metody se uplatní v tom, že:
- metoda AE identifikuje kritická místa konstrukce, varuje o přítomnosti aktivního defektu, a tím i přítomnosti podmínek pro jeho rozvoj
- vhodná NDT metoda upřesní informace o původu emisní aktivity kritického místa, charakterizuje velikost, orientaci a geometrii defektu
- vhodná NDT metoda poskytne podklady pro upřesnění hodnocení a interpretaci detekovaného zdroje AE, obě metody společně poskytují ucelený obraz a komplexní nezávislou informaci o závažnosti kritického místa konstrukce.
Kombinace metody AE s vhodnou NDT metodou snižuje riziko "přehlédnutí" defektu, zefektivňuje celkovou NDT kontrolu.