Приложение 3. СИСТЕМЫ КЛАССИФИКАЦИИ ИСТОЧНИКОВ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ И КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ОБЪЕКТА
Приложение 3 
СИСТЕМЫ КЛАССИФИКАЦИИ
ИСТОЧНИКОВ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ И КРИТЕРИИ
ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ОБЪЕКТА
Результаты АЭ контроля представляют в виде перечня зарегистрированных источников АЭ, отнесенных к тому или иному классу в зависимости от значения параметров АЭ. Такую оценку производят для каждого источника АЭ сигналов. Оценку технического состояния контролируемого объекта проводят по наличию в нем источников АЭ того или иного класса.
Применение конкретных систем классификации источников АЭ и критериев оценки технического состояния объектов зависит от механических и акустико-эмиссионных свойств материалов контролируемых объектов. Выбор системы классификации и критериев оценки состояния объекта проводят используя перечисленные ниже системы классификации и критерии оценки состояния контролируемого объекта. Допускается применение других систем классификации и критериев оценки (и соответствующих значений параметров сигналов АЭ, определяющих классы источников и критерии оценки) при наличии обоснования их применения.
Выбор системы классификации и критериев оценки производят перед выполнением АЭ контроля и фиксируют в технологии контроля, разработанной на основе данного документа или приведенной в соответствие с ним. После этого исполнитель производит соответствующую настройку аппаратуры и разработку требуемого программного продукта (при необходимости).
П3.1. Амплитудный критерий
Вычисляют среднюю амплитуду Аср не менее трех импульсов с индивидуальной амплитудой Ас для каждого источника АЭ за выбранный интервал наблюдения. Амплитуда корректируется с учетом затухания АЭ сигналов при их распространении в материале.
В предварительных экспериментах определяют граничное значение допустимой амплитуды Аt:
Аt = В1Uпор + В2Ас;
где Unop - значение порога амплитудной дискриминации;
Ас - величина превышения порога АЭ сигналом, соответствующим росту трещины в материале;
В1 и В2 - коэффициенты, определяемые из эксперимента. Значения этих коэффициентов находятся в пределах 0 ... 1.
Классификацию источников производят следующим образом:
источник I класса - источник, для которого не производилось вычисление средней амплитуды импульсов (получено менее трех импульсов за интервал наблюдения);
источник II класса - источник, для которого выполняется неравенство:
Аср < Аt;
источник III класса - источник, для которого выполняется неравенство:
Аср > Аt;
источник IV класса - источник, включающий не менее трех зарегистрированных импульсов, для которых выполняется неравенство:
Аср > Аt.
Конкретные значения At, В1, и В2 зависят от материала контролируемого объекта и определяются в предварительных экспериментах.
П3.2. Интегральный критерий
Для каждой зоны вычисляют активность источников АЭ сигналов с использованием выражения:
1 K Nk+1
F = - SUM ------,
K k=1 Nk
┌
Nk+1 │1 при Nk = 0, Nk+1 > 0,
где ------ = <
Nk │0 при Nk > 0, Nk+1 = 0
└
k = 1, 2, 3 ... K
Nk - число событий в k-ом интервале оценки параметров;
Nk+1 - число событий в k+1-ом интервале оценки параметров;
k - номер интервала оценки параметров.
Интервал наблюдения разделяется на k интервалов оценки параметров.
Производят оценку: F << 1;
F = 1;
F > 1.
Вычисляют относительную силу Jk источника АЭ на каждом интервале регистрации:
AK
Jk = ---------,
K
W SUM Ak
k=1
где AK - средняя амплитуда источника за интервал k;
Ak - средняя амплитуда всех источников АЭ по всему объекту, за исключением анализируемого за интервал k;
W - коэффициент, определяемый в предварительных экспериментах.
Далее производят оценку источника АЭ, используя матрицу:
┌─────────────────────────────┬──────────┬──────────┬────────────┐ │ │ Jk < 1 │ Jk > 1 │ Jk >> 1 │ ├─────────────────────────────┼──────────┼──────────┼────────────┤ │ F << 1 │ I │ II │ III │ ├─────────────────────────────┼──────────┼──────────┼────────────┤ │ F = 1 │ II │ II │ III │ ├─────────────────────────────┼──────────┼──────────┼────────────┤ │ F > 1 │ III │ III │ IV │ └─────────────────────────────┴──────────┴──────────┴────────────┘
П3.3. Локально-динамический критерий
Оценку производят в реальном масштабе времени с использованием следующих параметров АЭ:
Ni+1 - число выбросов в последующем событии;
Ni - число выбросов в предыдущем событии, либо
Ei+1 - энергия последующего АЭ события;
Ei - энергия предыдущего АЭ события.
2
Вместо энергии может быть использован параметр U - квадрат
m
амплитуды. Для каждого события вычисляют величины:
Рi+1 - Рi
Vi+1 = (1 + -----------)4 - 1,
Рi+1
Ni+1 Еi+1
Wi+1 = ------, либо ------,
Ni Еi
где Рi+1 - значение внешнего параметра в момент регистрации последующего события (если в качестве параметра используют время, тогда это - промежуток времени от начала интервала наблюдения);
Рi - значение внешнего параметра в момент регистрации предыдущего события (если в качестве параметра используют время, тогда это - промежуток времени от начала интервала наблюдения).
Далее производят классификацию источника:
I класс - Wi+1 << Vi+1,
II класс - Wi+1 = Vi+1,
III класс - Wi+1 > Vi+1,
IV класс - Wi+1 >> Vi+1.
П3.4. Интегрально-динамический критерий.
(Стандарт NDIS 2412-80, Япония)
П3.4.1 Для каждого источника определяют коэффициент концентрации С:
2
С = Ni/R ,
где R - средний радиус источника АЭ.
П3.4.2 Для каждого источника определяют суммарную энергию:
K 2
Ei = SUM (Ak) Nk
k=1
П3.4.3 Согласно пп. П3.4.1 и П3.4.2 оценивают положение точки на плоскости в координатах IgC - IgE (таблица 1). Устанавливается ранг источника. Положение разграничивающих линий определяется предварительными экспериментами.
Таблица 1
П3.4.4. Формируют величину Р, характеризующую динамику энерговыделения источника на интервале наблюдения:
K Ak+1 2
SUM (----)
k=1 Ak
Р = ---------------,
K
SUM k
k=1
┌
│ 1 при Ak = 0 и Ak+1 > 0,
│
Р = < k = 1, 2, 3 ... K
│
│ 0 при Ak > 0, Ak+1 = 0
└
П3.4.5. Устанавливается тип источника согласно таблице 2.
Таблица 2
┌───────────────────────────────┬────────────────────────────────┐ │ Р │ Тип │ ├───────────────────────────────┼────────────────────────────────┤ │ Р << 1 │ 1 │ ├───────────────────────────────┼────────────────────────────────┤ │ Р < 1 │ 2 │ ├───────────────────────────────┼────────────────────────────────┤ │ Р = 1 │ 3 │ ├───────────────────────────────┼────────────────────────────────┤ │ Р > 1 │ 4 │ └───────────────────────────────┴────────────────────────────────┘
П3.4.6. Производят классификацию источника согласно таблице 3.
Таблица 3
┌──────────────────┬─────────────────────────────────────────────┐ │ Тип │ Ранг │ │ ├──────────┬───────────┬───────────┬──────────┤ │ │ 1 │ 2 │ 3 │ 4 │ ├──────────────────┼──────────┼───────────┼───────────┼──────────┤ │ 1 │ I │ I │ II │ III │ │ │ │ │ │ │ │ 2 │ I │ II │ II │ III │ │ │ │ │ │ │ │ 3 │ I │ II │ III │ III │ │ │ │ │ │ │ │ 4 │ I │ III │ IV │ IV │ └──────────────────┴──────────┴───────────┴───────────┴──────────┘
П3.5. Критерии Кода ASME
Оценка результатов контроля производится в соответствии с таблицей 4. Конкретные значения параметров зависят от условий контроля, материала контролируемого объекта и его состояния.
Конкретные значения параметров АЭ для ряда объектов (в соответствии с технологией MONPAC) приведены в таблице 5.
Таблица 4
КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ ДЛЯ ЗОННОЙ ЛОКАЦИИ <*>
--------------------------------
<*> В соответствии с Кодом ASME.
┌──────────────┬─────────┬────────┬─────────┬──────────┬─────────┬──────────┬──────┐ │ │Эмиссия в│Скорость│Число им-│Число им- │MARSE или│Активность│Порог,│ │ │процессе │ счета │пульсов │пульсов с │амплитуда│ │ дБ │ │ │выдержки │ │ │большой │ │ │ │ │ │нагрузки │ │ │амплитудой│ │ │ │ ├──────────────┼─────────┼────────┼─────────┼──────────┼─────────┼──────────┼──────┤ │Первое нагру- │Не более │Не ис- │Не ис- │Не более │MARSE или│Активность│ VТН │ │жение. Сосуды │чем Ен │пользу- │пользует-│ЕА импуль-│амплитуда│не увели- │ │ │давления, не │импульсов│ется │ся │сов выше │импульсов│чивается с│ │ │прошедшие тер-│за время │ │ │заданной │не увели-│увеличени-│ │ │мообработку │Тн │ │ │амплитуды │чивается │ем нагруз-│ │ │после проведе-│ │ │ │ │с увели- │ки │ │ │ния сварочных │ │ │ │ │чением │ │ │ │работ │ │ │ │ │нагрузки │ │ │ ├──────────────┼─────────┼────────┼─────────┼──────────┼─────────┼──────────┼──────┤ │Прочие сосуды │Не более │Менее │Не более │Не более │MARSE или│Активность│ VТН │ │давления │чем Ен │чем NТ │ЕТ им- │ЕА импуль-│амплитуда│не увели- │ │ │ │импульсов│выбросов│пульсов │сов выше │импульсов│чивается с│ │ │ │за время │на ПАЕ │выше за- │заданной │не увели-│увеличени-│ │ │ │Тн │при за- │данной │амплитуды │чивается │ем нагруз-│ │ │ │ │данном │амплитуды│ │с увели- │ки │ │ │ │ │увеличе-│ │ │чением │ │ │ │ │ │нии наг-│ │ │нагрузки │ │ │ │ │ │рузки │ │ │ │ │ │ └──────────────┴─────────┴────────┴─────────┴──────────┴─────────┴──────────┴──────┘
Примечания. а) Ен, Nт, Ет и ЕА являются заданными допустимыми значениями параметров АЭ.
б) VТН является заданным порогом.
в) Тн является заданным временем выдержки.
Таблица 5
КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ ДЛЯ СИСТЕМ
РЕГИСТРАЦИИ АЭ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ
┌──────────────┬─────────┬────────┬─────────┬──────────┬─────────┬──────────┬──────┐ │ │Эмиссия в│Скорость│Число им-│Импульсы с│Амплитуда│Активность│Порог,│ │ │процессе │ счета │пульсов │большой │импульсов│ │ дБ │ │ │выдержки │ │ │амплитудой│ │ │ │ │ │под наг- │ │ │ │ │ │ │ │ │рузкой │ │ │ │ │ │ │ ├──────────────┼─────────┼────────┼─────────┼──────────┼─────────┼──────────┼──────┤ │1. Новые ре- │Не более │Не более│Не более │Амплитуда │Амплитуда│Активность│ 60 │ │зервуары │2 импуль-│чем 2000│60 │всех им- │не растет│не растет │ │ │а) Первое наг-│сов на │выбросов│ │пульсов не│в процес-│в процессе│ │ │ружение │каждый │на каж- │ │превышает │се роста │роста наг-│ │ │Примечание. │ПАЭ в те-│дый ПАЭ,│ │65 дБ │нагрузки │рузки │ │ │Если данный │чение 2 │в про- │ │ │ │ │ │ │критерий не │минут │цессе │ │ │ │ │ │ │срабатывает │ │превыше-│ │ │ │ │ │ │при первом │ │ния экс-│ │ │ │ │ │ │нагружении, │ │плуата- │ │ │ │ │ │ │сосуд может │ │ционного│ │ │ │ │ │ │быть нагружен │ │уровня │ │ │ │ │ │ │повторно и │ │нагрузки│ │ │ │ │ │ │применен кри- │ │на 10% │ │ │ │ │ │ │терий b │ │ │ │ │ │ │ │ ├──────────────┼─────────┼────────┼─────────┼──────────┼─────────┼──────────┼──────┤ │b) Повторное │Не более │Не более│Не более │Амплитуда │Амплитуда│Активность│ 50 │ │нагружение │2 импуль-│чем 1000│30 │всех им- │не растет│не растет │ │ │ │сов на │выбросов│ │пульсов не│в процес-│в процессе│ │ │ │каждый │на каж- │ │превышает │се роста │роста наг-│ │ │ │ПАЭ в те-│дый ПАЭ,│ │65 дБ для │нагрузки │рузки │ │ │ │чение 2 │в про- │ │углеродис-│ │ │ │ │ │минут │цессе │ │тых ста- │ │ │ │ │ │ │превыше-│ │лей, тита-│ │ │ │ │ │ │ния экс-│ │на и цир- │ │ │ │ │ │ │плуата- │ │кония или │ │ │ │ │ │ │ционного│ │не выше 60│ │ │ │ │ │ │уровня │ │дБ для │ │ │ │ │ │ │нагрузки│ │алюминие- │ │ │ │ │ │ │на 10% │ │содержащих│ │ │ │ │ │ │ │ │нержавею- │ │ │ │ ├──────────────┼─────────┼────────┼─────────┤щих сталей├─────────┼──────────┼──────┤ │2. Резервуары,│Не более │Не более│Не более │(300 и 400│Амплитуда│Активность│ 50 │ │находящиеся в │2 импуль-│чем 400 │60 до │серий) │не растет│не растет │ <**> │ │эксплуатации │сов на │выбросов│уровня │ │в процес-│в процессе│ │ │ │каждый │на каж- │эксплуа- │ │се роста │роста наг-│ │ │ │ПАЭ в те-│дый ПАЭ,│тационной│ │нагрузки │рузки │ │ │ │чение 2 │в про- │нагрузки │ │ │ │ │ │ │минут <*>│цессе │и не бо- │ │ │ │ │ │ │ │превыше-│лее 30 на│ │ │ │ │ │ │ │ния экс-│каждые │ │ │ │ │ │ │ │плуата- │следующие│ │ │ │ │ │ │ │ционного│5% наг- │ │ │ │ │ │ │ │уровня │рузки <*>│ │ │ │ │ │ │ │нагрузки│ │ │ │ │ │ │ │ │на 5% │ │ │ │ │ │ │ │ │<*> │ │ │ │ │ │ ├──────────────┼─────────┼────────┼─────────┼──────────┼─────────┼──────────┼──────┤ │3. Новые сосу-│Не более │Не при- │Не приме-│Амплитуда │Амплитуда│Активность│ 60 │ │ды давления │2 импуль-│меняется│няется │всех им- │не растет│не растет │ │ │а) Первое наг-│сов на │ │ │пульсов не│в процес-│в процессе│ │ │ружение │каждый │ │ │превышает │се роста │роста наг-│ │ │Примечание. │ПАЭ в те-│ │ │65 дБ │нагрузки │рузки │ │ │Если данный │чение 2 │ │ │ │ │ │ │ │критерий не │минут │ │ │ │ │ │ │ │срабатывает │ │ │ │ │ │ │ │ │при первом │ │ │ │ │ │ │ │ │нагружении, │ │ │ │ │ │ │ │ │сосуд может │ │ │ │ │ │ │ │ │быть нагружен │ │ │ │ │ │ │ │ │повторно и │ │ │ │ │ │ │ │ │применен кри- │ │ │ │ │ │ │ │ │терий b │ │ │ │ │ │ │ │ ├──────────────┼─────────┼────────┼─────────┼──────────┼─────────┼──────────┼──────┤ │b) Повторное │Не более │Не более│Не более │Амплитуда │Амплитуда│Активность│ 50 │ │нагружение │2 импуль-│чем 2000│60 │всех им- │не растет│не растет │ │ │ │сов на │выбросов│ │пульсов не│в процес-│в процессе│ │ │ │каждый │всего, в│ │превышает │се роста │роста наг-│ │ │ │ПАЭ в те-│процессе│ │65 дБ для │нагрузки │рузки │ │ │ │чение 2 │превыше-│ │углеродис-│ │ │ │ │ │минут │ния экс-│ │тых ста- │ │ │ │ │ │ │плуата- │ │лей, тита-│ │ │ │ │ │ │ционного│ │на и цир- │ │ │ │ │ │ │уровня │ │кония или │ │ │ │ │ │ │давления│ │не выше 60│ │ │ │ │ │ │на 10% │ │дБ для │ │ │ │ │ │ │ │ │алюминие- │ │ │ │ │ │ │ │ │содержащих│ │ │ │ │ │ │ │ │нержавею- │ │ │ │ ├──────────────┼─────────┼────────┼─────────┤щих сталей├─────────┼──────────┼──────┤ │4. Сосуды дав-│Не более │Не более│Не более │(300 и 400│Амплитуда│Активность│ 50 │ │ления, находя-│2 импуль-│чем 200 │5 до │серий) │не растет│не растет │ │ │щиеся в экс- │сов на │выбросов│уровня │ │в процес-│в процессе│ │ │плуатации │каждый │всего, в│эксплуа- │ │се роста │роста наг-│ │ │ │ПАЭ │процессе│тационно-│ │нагрузки │рузки │ │ │ │ │превыше-│го давле-│ │ │ │ │ │ │ │ния экс-│ния и не │ │ │ │ │ │ │ │плуата- │более 20 │ │ │ │ │ │ │ │ционного│на каждые│ │ │ │ │ │ │ │уровня │следующие│ │ │ │ │ │ │ │давления│5% давле-│ │ │ │ │ │ │ │на 5% │ния │ │ │ │ │ └──────────────┴─────────┴────────┴─────────┴──────────┴─────────┴──────────┴──────┘
--------------------------------
<*> Для низкотемпературных резервуаров для хранения аммиака данный критерий трудно применить из-за кипения аммиака и образования льда.
<**> При контроле низкотемпературных резервуаров для хранения аммиака используется 55 дБ.
Примечание. Данная таблица используется в случае применения технологии MONPAC.
П3.6. Система классификации источников
АЭ в технологии MONPAC
Источники АЭ разделяются на классы в соответствии со значениями параметров "Силовой индекс" и "Исторический индекс". "Силовой индекс" Sav определяется выражением:
1 10
Sav = -- SUM Soi,
10 i=1
где Soi - сила сигнала i-го события, представляющая собой удвоенную площадь под огибающей импульса АЭ;
Soi/2 = MARSE. Исторический индекс определяется выражением:
N
SUM Soi
N i=K+1
Н(t) = ----- x ---------.
N - K N
SUM Soi
i=1
После вычисления значений индексов для каждого зарегистрированного импульса АЭ производят классификацию источников в соответствии с таблицей 6, где принята следующая классификация:
Таблица 6
┌─────────────┬──────────────────────────────────────────────────┐ │ Класс │ Описание источника АЭ │ │источников АЭ│ │ ├─────────────┼──────────────────────────────────────────────────┤ │ А │- Незначительный источник, регистрируется для уче-│ │ │та в будущих испытаниях │ ├─────────────┼──────────────────────────────────────────────────┤ │ В │- Источник регистрируется для учета в будущих ис- │ │ │пытаниях, осматривается поверхность объекта для │ │ │выявления поверхностных дефектов, вида коррозии, │ │ │питтинга, трещин и др. │ ├─────────────┼──────────────────────────────────────────────────┤ │ С │- Источник свидетельствует о наличии дефекта, тре-│ │ │бующего последующего анализа данных АЭ контроля, │ │ │повторного АЭ контроля или контроля с использова- │ │ │нием других методов │ ├─────────────┼──────────────────────────────────────────────────┤ │ D │- Источник свидетельствует о наличии значительного│ │ │дефекта, требующего последующего контроля с ис- │ │ │пользованием других методов │ ├─────────────┼──────────────────────────────────────────────────┤ │ E │- Источник свидетельствует о наличии большого де- │ │ │фекта, требующего немедленного прекращения нагру- │ │ │жения и контроля другими методами │ └─────────────┴──────────────────────────────────────────────────┘
Диаграмма классификации источников АЭ в технологии MONPAC
П3.7. Критерий непрерывной АЭ
Регистрация непрерывной АЭ, уровень которой превышает пороговый уровень системы контроля, свидетельствует о наличии течи в стенке контролируемого объекта. По критерию непрерывной АЭ ситуация классифицируется следующим образом:
I - отсутствие непрерывной АЭ;
IV - регистрация непрерывной АЭ.
