Zalety i ograniczenia metod emisji akustycznej w diagnostyce

Diagnostyka techniczna ma umożliwiać wykrycie rozwijających się uszkodzeń, zanim doprowadzą one do awarii lub kosztownych przestojów. Jedną z metod wykorzystywanych do tego celu jest emisja akustyczna (AE), zaliczana do badań nieniszczących. Pozwala monitorować stan konstrukcji podczas jej pracy i dostarcza informacji o aktywnych procesach zachodzących wewnątrz materiału. Sprawdź, na czym ona polega.

Czym jest metoda emisji akustycznej i jak działa w diagnostyce?

Emisja akustyczna (Acoustic Emission, AE) to metoda badań nieniszczących oparta na rejestracji fal sprężystych powstających w materiale pod wpływem zachodzących w nim procesów, takich jak:

• rozwój pęknięć lub odkształceń,
• tarcie elementów,
• postępująca korozja.

Badanie polega na zamontowaniu czujników piezoelektrycznych na powierzchni kontrolowanego obiektu. Rejestrują one fale sprężyste, które następnie są analizowane przez system pomiarowy. W przypadku zastosowania kilku czujników możliwe jest również określenie miejsca, z którego pochodzi zarejestrowany sygnał.

W przeciwieństwie do wielu innych metod NDT emisja akustyczna koncentruje się na wykrywaniu zjawisk zachodzących w czasie pomiaru. Dzięki temu pozwala identyfikować obszary, w których dochodzi do rozwoju uszkodzeń lub występują podwyższone naprężenia.

Jakie są kluczowe zalety emisji akustycznej na tle innych badań nieniszczących?

Jednym z największych atutów metody AE jest możliwość oceny dużych konstrukcji podczas jednego badania. Zamiast wykonywać wiele lokalnych pomiarów, można monitorować cały obiekt i wskazać miejsca wymagające dokładniejszej kontroli.

Do innych zalet emisji akustycznej należą:

• możliwość prowadzenia pomiarów podczas normalnej eksploatacji urządzenia,
• wykrywanie aktywnie rozwijających się uszkodzeń,
• ograniczenie konieczności demontażu elementów instalacji,
• brak potrzeby opróżniania zbiorników lub usuwania izolacji,
• szybkie wskazanie obszarów wymagających dalszej diagnostyki.

Istotną zaletą tej metody jest również możliwość monitorowania zmian zachodzących w czasie. Pozwala ona otrzymać informacje o aktywności materiału podczas obciążenia, co ułatwia ocenę rzeczywistego stanu konstrukcji i planowanie kolejnych działań diagnostycznych.

Jakie ograniczenia i ryzyka interpretacyjne wiążą się z metodą AE?

Mimo licznych zalet metoda emisji akustycznej ma również ograniczenia, które należy uwzględnić podczas planowania badań.

Przede wszystkim AE rejestruje zjawiska aktywne. Jeżeli uszkodzenie nie generuje fal akustycznych w czasie pomiaru, może pozostać niewykryte. Z tego względu badanie często stanowi element szerszego procesu diagnostycznego.

Interpretacja wyników z kolei wymaga dużego doświadczenia. Zarejestrowane sygnały mogą pochodzić z różnych źródeł, takich jak tarcie, aktywna korozja, odkształcenia plastyczne czy zakłócenia środowiskowe. Prawidłowa analiza pozwala odróżnić sygnały istotne od tych, które nie świadczą o uszkodzeniu.

Na jakość wyników wpływa także odpowiednia konfiguracja systemu pomiarowego. Znaczenie mają między innymi:

• liczba zastosowanych czujników,
• ich rozmieszczenie,
• ustawienia progów detekcji,
• parametry filtracji sygnału,
• właściwości badanego materiału.

Ograniczenia te sprawiają, że emisja akustyczna jest często uzupełniana innymi metodami badań nieniszczących, które umożliwiają dokładniejsze określenie wielkości i charakteru wykrytej nieciągłości.

Jakie obiekty i scenariusze najbardziej zyskują na diagnostyce emisją akustyczną?

Metoda AE znajduje zastosowanie wszędzie tam, gdzie kontrola klasycznymi technikami jest utrudniona lub wiąże się z wysokimi kosztami.

Najczęściej wykorzystuje się ją podczas diagnostyki:

• zbiorników ciśnieniowych,
• rurociągów przesyłowych,
• instalacji przemysłowych,
• mostów i wiaduktów,
• konstrukcji żelbetowych,
• urządzeń dźwignicowych,
• elementów infrastruktury kolejowej,
• wybranych obiektów energetycznych.

Badanie sprawdza się szczególnie wtedy, gdy wyłączenie urządzenia z eksploatacji nie jest możliwe lub wiązałoby się z dużymi stratami. W takich przypadkach diagnostyka może zostać przeprowadzona podczas pracy instalacji albo w trakcie kontrolowanego obciążenia.

Jak przygotować stanowisko i konfigurację pomiaru emisji akustycznej?

Prawidłowe przygotowanie badania ma bezpośredni wpływ na jakość uzyskanych danych. Proces rozpoczyna się od analizy konstrukcji, materiału oraz warunków pracy badanego obiektu. Następnie określa się liczbę czujników i miejsca ich montażu, uwzględniając geometrię elementu oraz właściwości propagacji fal.

Przed zamocowaniem czujników powierzchnię należy odpowiednio przygotować, aby zapewnić skuteczne przenoszenie sygnałów akustycznych. Kolejnym etapem jest konfiguracja systemu pomiarowego, obejmująca ustawienie:

• parametrów akwizycji,
• filtrów,
• progów detekcji.

Przed rozpoczęciem właściwego badania wykonuje się testy kontrolne potwierdzające poprawność działania całego układu. Dopiero po ich zakończeniu rozpoczyna się rejestracja danych i analiza uzyskanych wyników.

Jakie normy, kompetencje personelu i kryteria akceptacji obowiązują w AE?

Badania emisją akustyczną prowadzone są zgodnie z obowiązującymi normami oraz wymaganiami właściwymi dla konkretnego rodzaju obiektu. Zaliczają się do nich między innymi norma:

• PN-EN 13554:2011 Badania nieniszczące – Emisja Akustyczna – Zasady ogólne,
• PN-EN 1330-9:2017-09 Badania nieniszczące – Terminologia – Część 9: Terminy stosowane w badaniach emisją akustyczną,
• PN-EN ISO 9712:2012 Badania nieniszczące – Klasyfikacja i certyfikacja personelu badań nieniszczących.

Jeśli chodzi natomiast o kwalifikacje personelu wykonującego pomiary, specjaliści powinni mieć wiedzę z zakresu:

• badań nieniszczących,
• zasad lokalizacji źródeł emisji akustycznej,
• kalibracji aparatury,
• interpretacji parametrów sygnału.

Przeprowadzana przez nich ocena wyników musi odbywać się zgodnie z przyjętymi kryteriami akceptacji. Przygotowany przez specjalistów raport z badania wskazuje obszary wymagające dalszej kontroli lub zastosowania dodatkowych metod diagnostycznych.

Emisja akustyczna – jedno z badań nieniszczących

Emisja akustyczna stanowi ważny element nowoczesnej diagnostyki technicznej i jest jedną z metod badań nieniszczących. Sprawdza się przede wszystkim jako narzędzie przesiewowe, pozwalające wskazać miejsca wymagające bardziej szczegółowej analizy z wykorzystaniem innych technik NDT.

W praktyce realizacja badań wymaga nie tylko doświadczonych osób interpretujących wyniki, ale także odpowiednio dobranej aparatury i oprogramowania do analizy sygnałów. Takie rozwiązania oferują firma EC TEST Systems specjalizująca się w sprzedaży systemów pomiarowych, diagnostycznych i symulacyjnych.

Podstawowe fakty o emisji akustycznej

• Emisja akustyczna umożliwia wykrywanie aktywnych procesów uszkodzeń podczas pracy obiektu.
• Metoda pozwala kontrolować rozległe konstrukcje bez konieczności ich demontażu lub wyłączania z eksploatacji w wielu zastosowaniach.
• Wiarygodność wyników zależy od prawidłowej konfiguracji pomiaru oraz doświadczenia personelu.
• AE najczęściej stanowi uzupełnienie innych metod badań nieniszczących, wspierając kompleksową ocenę stanu technicznego.

Artykuł partnera