Acoustic Emission Testing

بازرسی به روش نشر فراوایی یکی از روش های بازرسی می باشد که با استفاده از آزادسازی تنش ها بصورت امواج اولتراسونیک برای شناسایی عیوب در مواد انجام می پذیرد. این امواج اولتراسونیک مانند بازرسی به روش اولتراسونیک معمولی توسط منبع خارجی (پیزوالکتریک) تولید نمی شوند، بلکه از خود ماده تحت بازرسی نشات می گیرند.

بازرسی به روش نشر فرآواریی یکی از روش های رایج و مفید بازرسی ها غیر مخرب می باشد.

اولین مزیت بازرسی به روش نشر فرآوایی اینست که به بازرس این اجازه را می دهد تا مواد را تحت بارگذاری و بدون آسیب رساندن به آن مورد بازرسی قرار دهد.

در گذشته، بازرسی به روش نشر فرآوایی تنها جهت بازرسی و نگهداری سازه های گرانقیمت به سبب هزینه های بالای مربوط به آن استفاده می شد. اما پیشرفت های جدید به کاهش هزینه تجهیزات بازرسی نشرفرآوایی کمک کرده است و آن را برای بازرسین قابل دسترس نموده است.

Acoustic Emission  چگونه کار می کند؟

در بازرسی به روش نشر فرآوایی، بازرس امواج اولتراسونیک الاستیک که در سرتاسر سطح مواد جامد حرکت نموده اند را با استفاده از سنسورهای مخصوص جمع آوری می نماید.

همانطور که امواج اولتراسونیک در سرتاسر سطح حرکت می کند، تحت تاثیر عیب میتواند هم سرعت و هم شدت موج تغییر پیدا کند و بازرس با نگاه کردن به این تغییرات، عیب را شناسایی می کند.

محدوده امواج اولتراسونیکی که معمولا در این بازرسی مورد استفاده قرار می گیرد ۲۰KHz-1MHz می باشد.

بنابراین به جهت ساده سازی توضیح مطالب نیاز به تعریف و تفکیک امواج اولتراسونیک و امواج نشرفرآوایی می باشد.

امواج اولتراسونیک: این امواج، امواجی می باشند که محدوده آنها بیش از حد شنوایی انسان می باشد.

امواج نشرفرآوایی: این امواج، امواجی هستند که به سبب آزادسازی سریع انرژی از منابع متمرکز درون مواد ایجاد می شوند.

 

Acoustic Emission از کجا نشات می گیرد؟

Acoustic Emission هنگامی اتفاق می افتد که مواد تحت تنش قرار بگیرند یا در بارگذاری شدید و یا در دماهای بالا واقع شوند.

این انتشار معمولا مربوط به برخی از عیوب یا تخریب های صورت گرفته در ساختار می باشد که این امواج را از خود ساتع می کنند.

 

منابع Acoustic Emission  میتواند شامل:

  • تغییرات فازی
  • تنش های گرمایی
  • ترک های سرمایشی
  • ذوب
  • شکست باند و یا فیبر

 

کاربردهای رایج و صنعتی این بازرسی عبارتند از:

  • بازرسی خوردگی – خوردگی سطحی در مواد مختلف
  • حذف پوشش – پوشش های محافظ بر روی مواد
  • عیب یابی – جهت بازرسی جوش و شناسایی دیگر عیوب معمول
  • نشت یابی – در سیستم لوله کشی یا مخازن ذخیره
  • تخلیه جزئی – از قطعات در معرض ولتاژ بالا

 

 

برای فیبرها بطور مخصوص، این روش جهت شناسایی ترک، خوردگی، تورق و شکست به کار می رود.

به عنوان مثال چند نمونه از کاربرد های این روش به شرح زیر می باشند:

  • تخمین طول عمر هواپیما
  • بازرسی پل
  • بازرسی خوردگی بتن
  • بازرسی سطح پایداری دیواره معادن
  • بازرسی مخازن تحت فشار
  • بازرسی یکپارچگی ساختمان
  • بازرسی توربین های بادی
  • بازرسی خوردگی مخازن ذخیره

 

قابلیت ها و محدودیت های بازرسی به روش Acoustic Emission

AE یکی از روش های غیر مخرب محبوب می باشد. دلیل این امر فراهم سازی اندازه گیری مستقیم مکانیزم شکست می باشد.

 

قابلیت ها:

  • قابلیت اندازه گیری مستقیم مکانیزم شکست
  • حساسیت بالا
  • داده ها به سرعت آماده می شوند
  • بازرسی به روش غیر مخرب می باشد
  • این اجازه را می دهد تا سازه کاملا کنترل شود
  • میتوان از آن در محیط های خطرناک، شامل فشار بالا، پرتوزا و دمای بالا استفاده نمود.
  • بصورت کنترل از راه دور میتوان به انجام رساند و میتواند عیوب را در مواد شناسایی کند که احتمالا برای دیگر روش های بازرسی سخت می باشد.

 

محدودیت ها:

  • استفاده از آن تنها محدود به شناسایی محل عیب می باشد و جزئیات ان را توصیف نمیکند- سیستم های بازرسی نشرفرآوایی تجاری سازی شده تنها می توانند تخمینهای کیفی را ارائه کنند.
  • این روش نمی تواند عیوبی را که با زمان تغییر نمی کنند را شناسایی کنند (مثلا عیوبی که بزرگ نمی شوند یا حرکت نمی کنند)
  • پیاده سازی این روش به آرامی صورت میگیرد.
  • استفاده از این روش سخت است – سیگنال های AE بسیار ضعیف هستند و لذا ایجاد نویز میتواند دقت این روش را کاهش دهد.

 

بازرسی توسط این روش:

جهت استفاده از این روش جهت بازرسی، بازرس ها با تمیزکاری سطح قطعه مورد نظر جهت بازرسی شروع می کنند. پس از تمیزکاری، سنسورهای Acoustic Emission بر روی سازه یا ماده مورد نظر قرار میگیرند.

سنسورها می بایست بواسطه اعمال میزان مناسبی از کوپلنت (که فضای خالی میان سنسور و قطعه مورد بازرسی را پوشش می دهد تا از عدم رسیدن امواج به سنسور های AE جلوگیری شود).

پس از اتصال سنسورها به بدنه قطعات مورد بازرسی، این سنسورها امواج تنشی موجود در مواد را دریافت کرده و به سیگنال های الکتریکی تبدیل میکند که توسط بازرس قابل خواندن می باشد.

بازرسان داده های دریافت شده توسط سنسورها را با استفاده از کابل های مخصوصی جمع آوری میکنند و به ردیفی از داده های قابل نمایش بر روی مانیتور تبدیل می کنند. بازرسان جهت شناسایی محل تنش بر روی جسم مورد بازرسی، داده ای که در دسترس است را تفسیر می کنند و به دنبال مکان های احتمالی عیوب ناشی از آن تنش میگردند.

 

تعیین میزان سنسورهای مورد نیاز جهت بازرسی با این روش به عوامل مختلفی بستگی دارد. از جمله این عوامل:

  • پیچیدگی مواد و سازه
  • اندازه سازه
  • نوع مواد مورد آزمایش

 

اثر کایزر:

اثر کایزر  به عدم وجود تابش موج صوتی در یک جسم تا زمانی که سطح تنشی که قبلاً به آن اعمال می‌شد فراتر رود اشاره دارد.این اثر در ابتدا در سال ۱۹۵۰ کشف شد، زمانی که کایزر دریافت که مواد میتوانند به یاد بیاورند که تا چه حداکثر میزان تنشی قبلا به آنها اعمال شده است.به سبب اثر کایزر، سازه ای ممکن است تحت تنش تخریبی باشد که بازرسان نمی توانند با استفاده از AE آن را شناسایی کنند، اگر این تنش از مقدار تنش قبلی که سازه تجربه کرده تجاوز نکرده باشد.

 

 استاندارد های این روش بازرسی:

ASME (AMERICAN SOCIETY OF MECHANICAL ENGINEERS)

ASTM (AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS)

CEN (EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION)