РД 03-131-97. Правила организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов

(утв. Постановлением Госгортехнадзора России от 11.11.1996 № 44)

ИСТОРИЯ ИЗМЕНЕНИЙ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИХ АКТОВ

flowchart LR
  n0["РД 03-131-97"]:::rst
  click n0 "https://bukva.ai/docs/44-gosgortehnadzor-rossii" "РД 03-131-97. Правила организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов (утв. Постановлением Госгортехнадзора Росси"
  n1["ПБ 03-593-03"]:::rst
  click n1 "https://bukva.ai/docs/postanovlenie-gost-12556-1-82" "ПБ 03-593-03. Правила организации и проведения акустико - эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов (утв. Постановлением Госгортехнадзора РФ "
  n0 --> n1
classDef rst fill:#FFEBEB,stroke:#8B0000,color:#000;
classDef doc fill:#EBFFEB,stroke:#006400,color:#000;
classDef notEnt fill:#FFFFEB,stroke:#FF8C00,color:#000;

от 11 ноября 1996 г. № 44

ПРАВИЛА ОРГАНИЗАЦИИ И ПРОВЕДЕНИЯ АКУСТИКО-ЭМИССИОННОГО КОНТРОЛЯ СОСУДОВ, АППАРАТОВ, КОТЛОВ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ТРУБОПРОВОДОВ

РД 03-131-97

с 1 января 1997 года

Разработаны и внесены Управлением по надзору в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности, Управлением по котлонадзору и надзору за подъемными сооружениями.

«Правила организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов» подготовлены Самарским филиалом АООТ «Оргэнергонефть», ЦНТАЭС, МГАХМ.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Назначение и область применения

Руководящий документ (РД) является методическим и организационно-техническим нормативным документом, в котором содержатся требования, рекомендации и информация, обеспечивающие проведение акустико-эмиссионного (АЭ) контроля объектов, подконтрольных Госгортехнадзору России. Использование настоящего документа для других объектов допускается только по согласованию с органами, осуществляющими надзор за их безопасной эксплуатацией.

1.1.1. Основные положения по применению акустико-эмиссионного метода контроля сосудов, котлов, аппаратов и технологических трубопроводов

Метод АЭ основан на регистрации и анализе акустических волн, возникающих в процессе пластической деформации и разрушения (роста трещин) контролируемых объектов. Это позволяет формировать адекватную систему классификации дефектов и критерии оценки состояния объекта, основанные на реальном влиянии дефекта на объект. Другим источником АЭ-контроля является истечение рабочего тела (жидкости или газа) через сквозные отверстия в контролируемом объекте.

Характерными особенностями метода АЭ-контроля, определяющими его возможности и область применения, являются следующие:

метод АЭ-контроля обеспечивает обнаружение и регистрацию только развивающихся дефектов, что позволяет классифицировать дефекты не по размерам, а по степени их опасности;

    метод АЭ-контроля обладает весьма высокой чувствительностью  к
растущим   дефектам  -  позволяет   выявить  в  рабочих   условиях
приращение  трещины   порядка    долей    миллиметра.   Предельная
чувствительность     акустико-эмиссионной      аппаратуры       по

                                             -6

теоретическим   оценкам  составляет   порядка  10   кв.  мм,   что
соответствует  выявлению  скачка  трещины  протяженностью 1 мкм на

величину 1 мкм;

свойство интегральности метода АЭ-контроля обеспечивает контроль всего объекта с использованием одного или нескольких преобразователей АЭ-контроля, неподвижно установленных на поверхности объекта;

метод АЭ позволяет проводить контроль различных технологических процессов и процессов изменения свойств и состояния материалов;

положение и ориентация объекта не влияет на выявляемость дефектов;

метод АЭ имеет меньше ограничений, связанных со свойствами и структурой материалов;

особенностью метода АЭ, ограничивающей его применение, является в ряде случаев трудность выделения сигналов АЭ из помех. Это объясняется тем, что сигналы АЭ являются шумоподобными, поскольку АЭ есть стохастический импульсный процесс. Поэтому, когда сигналы АЭ малы по амплитуде, выделение полезного сигнала из помех представляет собой сложную задачу.

При развитии дефекта, когда его размеры приближаются к критическому значению, амплитуда сигналов АЭ и темп их генерации резко увеличиваются, что приводит к значительному возрастанию вероятности обнаружения такого источника АЭ.

Метод АЭ может быть использован для контроля объектов при их изготовлении, в процессе приемочных испытаний, при периодических технических освидетельствованиях, в процессе эксплуатации.

Целью АЭ-контроля является обнаружение, определение координат и слежение (мониторинг) за источниками акустической эмиссии, связанными с несплошностями на поверхности или в объеме стенки сосуда, сварного соединения и изготовленных частей и компонентов. Все индикации, вызванные источниками АЭ, должны быть при наличии технической возможности оценены другими методами неразрушающего контроля. АЭ-метод может быть использован также для оценки скорости развития дефекта в целях заблаговременного прекращения испытаний и предотвращения разрушения изделия. Регистрация АЭ-волн позволяет определить образование свищей, сквозных трещин, протечек в уплотнениях, заглушках и фланцевых соединениях.

АЭ-контроль технического состояния обследуемых объектов проводится только при создании в конструкции напряженного состояния, инициирующего в материале объекта работу источников АЭ. Для этого объект подвергается нагружению силой, давлением, температурным полем и т.д. Выбор вида нагрузки определяется конструкцией объекта и условиями его работы, характером испытаний и приводится в Программе работ по АЭ-контролю объектов.

1.1.2 Схемы применения акустико-эмиссионного метода контроля

Метод АЭ рекомендуется использовать для контроля промышленных объектов по следующим схемам, представляющим собой, как правило, варианты сочетания с другими методами неразрушающего контроля.

1.1.2.1. Проводят АЭ-контроль объекта. В случае выявления источников АЭ в месте их расположения проводят контроль одним из традиционных методов неразрушающего контроля (НК): ультразвуковым (УЗК), радиационным, магнитным (МПД), проникающими веществами и другими, предусмотренными нормативно-техническими документами (НТД). Данную схему рекомендуется использовать при контроле объектов, находящихся в эксплуатации. При этом сокращается объем традиционных методов неразрушающего контроля, поскольку в случае применения традиционных методов необходимо проведение сканирования по всей поверхности (объему) контролируемого объекта.

1.1.2.2. Проводят контроль одним или несколькими методами НК. При обнаружении недопустимых (по нормам традиционных методов контроля) дефектов или при возникновении сомнения в достоверности применяемых методов НК проводят контроль объекта с использованием метода АЭ. Окончательное решение о допуске объекта в эксплуатацию или ремонте обнаруженных дефектов принимают по результатам проведенного АЭ-контроля.

1.1.2.3. В случае наличия в объекте дефекта, выявленного одним из методов НК, метод АЭ используют для слежения за развитием этого дефекта. При этом может быть использован экономный вариант системы контроля, с применением одноканальной или малоканальной конфигурации акустико-эмиссионной аппаратуры.

1.1.2.4. Метод АЭ в соответствии с Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением, применяют при пневмоиспытании объекта в качестве сопровождающего метода, повышающего безопасность проведения испытаний. В этом случае целью применения АЭ-контроля служит обеспечение предупреждения возможности катастрофического разрушения. Рекомендуется использовать метод АЭ в качестве сопровождающего метода и при гидроиспытании объектов.

1.1.2.5. Метод АЭ может быть использован для оценки остаточного ресурса и решения вопроса относительно возможности дальнейшей эксплуатации объекта. Оценка ресурса производится с использованием специально разработанной методики, согласованной с Госгортехнадзором России. При этом достоверность результатов зависит от объема и качества априорной информации о моделях развития повреждений и состояния материала контролируемого объекта.

1.1.3 Порядок применения метода акустической эмиссии

1.1.3.1. АЭ-контроль проводят во всех случаях, когда он предусмотрен Правилами безопасности или технической документацией на объект.

1.1.3.2. АЭ-контроль проводят во всех случаях, когда нормативно-технической документацией (НТД) на объект предусмотрено проведение неразрушающего контроля одним из традиционных методов, но по техническим или другим причинам проведение такого контроля невозможно.

1.1.3.3. Допускается использование АЭ-контроля вместо традиционных методов неразрушающего контроля по согласованию с Госгортехнадзором России.

1.2. Объекты контроля

Настоящий документ распространяется на емкостное, колонное, реакторное, теплообменное оборудование химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств, изотермические хранилища, хранилища сжиженных углеводородных газов под давлением, резервуары нефтепродуктов и агрессивных жидкостей, оборудование аммиачных холодильных установок, сосуды, котлы, аппараты, технологические трубопроводы пара и горячей воды и их элементы.

2. ТРЕБОВАНИЯ К ОРГАНИЗАЦИИ РАБОТ, ИСПОЛНИТЕЛЯМ И ПОРЯДОК ПОДГОТОВКИ К ВЫПОЛНЕНИЮ АКУСТИКО-ЭМИССИОННОГО КОНТРОЛЯ

2.1. Организация контроля

Существенным фактором, влияющим на результаты АЭ-контроля, являются меры, предшествующие непосредственно его проведению. В подготовке АЭ-контроля участвуют как исполнитель, так и заказчик. Выполняются следующие действия.

2.1.1. После получения официальной заявки от заказчика представитель исполнителя проводит предварительное ознакомление с объектом контроля в целях изучения технической возможности проведения контроля. На данной стадии решается вопрос о виде контроля: АЭ-контроль объекта может быть разовый, периодический с использованием переносных приборов и непрерывный с использованием стационарных приборов (мониторинг).

2.1.2. После оформления контракта на проведение АЭ-контроля заказчик представляет исполнителю всю необходимую для проведения контроля проектную и техническую документацию на объект контроля с фактическими условиями и режимами эксплуатации.

2.1.3. После ознакомления с документацией на объект исполнитель составляет Программу работ по АЭ-контролю объекта. Программа утверждается ответственным должностным лицом предприятия-заказчика. Как правило, это должен быть главный инженер или главный механик предприятия.

В Программе работ по АЭ-контролю объекта должны быть отражены мероприятия, проводимые предприятием-заказчиком по подготовке к выполнению АЭ-контроля, порядок проведения работ с выделением обязанностей каждого участника работ как со стороны исполнителя, так и со стороны заказчика. Программа должна включать следующие организационно-технические мероприятия, обеспечивающие успешное выполнение АЭ-контроля:

представление помещения для акустико-эмиссионной аппаратуры (при необходимости). Температура в помещении должна быть не ниже 18 °C, оно должно быть обеспечено электропитанием напряжением 220 В и мощностью не ниже 10 кВт;

обеспечение доступа к местам установки преобразователей АЭ (ПАЭ) на объекте контроля; заказчик при необходимости должен обеспечить подъемные механизмы, установить леса, изготовить и установить заглушки, выделить персонал для вспомогательных работ, включая вырезку окон в теплоизоляции и зачистку поверхности в местах установки ПАЭ (чистота поверхностей должна быть не хуже Rz40); исполнитель должен отвести всех ремонтных рабочих на период АЭ-контроля от контролируемого объекта, прекратить работы на близко расположенных объектах и т.д.;

обеспечение изменения нагрузки на объект согласно графику нагружения, разработанному исполнителем;

обеспечение двусторонней связи между персоналом, выполняющим контроль, и эксплуатационным персоналом, осуществляющим изменение нагрузки;

обеспечение специалистов, проводящих АЭ-контроль, индивидуальными средствами защиты, включая страховочные пояса при проведении работ по установке ПАЭ на высоте, и другими средствами индивидуальной безопасности, спецодеждой.

Мероприятия по безопасному ведению работ выполняются предприятием-заказчиком.

2.2. Предварительное изучение объекта контроля

Перед проведением АЭ-контроля исполнитель должен тщательно изучить объект контроля в целях получения данных для разработки конкретной технологии АЭ-контроля данного объекта. Технология контроля должна быть разработана на основании настоящего документа и данных, полученных при изучении объекта контроля. Технология контроля должна быть приведена в отчетной документации по контролю.

При составлении технологии контроля необходимо иметь следующие данные:

2.2.1. Акустические свойства материала и контролируемого объекта, включая необходимые для выполнения АЭ-контроля скорости и коэффициенты затухания волн, импедансы материалов.

2.2.2 Требуемые для контроля АЭ-свойства материала объекта.

2.2.3 Параметры объекта как акустического канала.

Акустические и акустико-эмиссионные параметры получают при предварительном изучении объекта контроля либо используют известные из технической и научной литературы данные.

На основании полученных данных разрабатывают методические приемы контроля объекта, а также разрабатывают систему (либо выбирают из уже существующих систем и критериев) классификации источников АЭ и критериев оценки результатов контроля.

2.2.4. Технология контроля объекта согласовывается с заказчиком предварительно до проведения контроля с целью выполнения заказчиком необходимых подготовительных работ. В технологии контроля должна содержаться следующая информация:

а) материал и конструкция контролируемого объекта, включая размеры и форму, тип хранимого (рабочего) продукта;

б) данные о параметрах шумов;

в) тип и параметры преобразователей АЭ, их изготовитель;

г) метод крепления преобразователей АЭ;

д) контактная среда;

е) очистка объекта после контроля;

ж) схема расположения преобразователей АЭ;

з) тип прибора АЭ, его параметры;

и) описание системы и результатов калибровки АЭ-аппаратуры;

к) регистрируемые данные и методы регистрации;

л) система классификации источников АЭ и критерии оценки состояния контролируемого объекта по результатам контроля;

м) квалификация операторов.

Данные об объекте контроля и основных параметрах контроля заносят в Протокол акустико-эмиссионного контроля (Приложение 4).

Полностью описывают процедуру гидропневмоиспытания; приводят графики изменения нагрузки и температуры во времени.

2.2.5. Заказчик согласно технологии контроля организует подготовку системы нагружения, создает необходимые запасы испытательной среды (инертного газа, воды и т.д.), решает вопросы подготовки компрессорных устройств, грузоподъемных механизмов и других подготовительных работ, указанных в технологии контроля.

Для объектов, которые предварительно нагружались либо находились под нагрузкой, давление и (или) нагрузки должны быть уменьшены до предварительно определенного уровня. Время выдержки при пониженном давлении должно быть установлено на основании предварительно полученных данных.

До проведения испытаний объекта, находящегося в эксплуатации, необходимо в обязательном порядке иметь информацию:

о максимальном действующем (рабочем) давлении или нагрузке в течение последнего года;

об испытательном давлении.

2.2.6. При выполнении работ по контролю заказчик предоставляет в распоряжение исполнителя бригаду сотрудников, обеспечивающих проведение работ.

2.3. Требования к предприятиям и персоналу, проводящим акустико-эмиссионный контроль

АЭ-контроль объектов может осуществлять организация, имеющая соответствующую лицензию Госгортехнадзора России. К проведению АЭ-контроля допускаются специалисты, аттестованные в соответствии с Правилами аттестации специалистов неразрушающего контроля Госгортехнадзора России, имеющие удостоверения, подтверждающие их квалификацию. АЭ-контроль должна проводить бригада, состоящая не менее чем из двух специалистов. Из них, по крайней мере, один специалист должен иметь II или III уровень квалификации. Заключение по результатам контроля имеет право давать специалист, имеющий II или III уровень квалификации.

К предприятиям, проводящим АЭ-контроль, предъявляется ряд требований, которые должны способствовать выполнению работ на высоком уровне.

Предприятие должно иметь:

лицензию Госгортехнадзора России на право проведения работ по АЭ-контролю;

калиброванные средства контроля (ПАЭ и акустико-эмиссионную аппаратуру);

аттестованный, квалифицированный персонал.

Рекомендуется иметь пакет документов, подтверждающий профессиональный уровень предприятия-исполнителя, данные о системе качества, информацию о предыдущих работах по контролю промышленных объектов, список проконтролированных объектов и предприятий, которым были оказаны услуги по АЭ-контролю.

Необходимым условием готовности исполнителя выполнять работы по АЭ-контролю является наличие у него технологии контроля контролируемого объекта.

3. ТРЕБОВАНИЯ К АППАРАТУРЕ И ОБОРУДОВАНИЮ

К аппаратуре и оборудованию, используемому при выполнении АЭ-контроля, относятся преобразователи ПАЭ с устройствами крепления и материалами для обеспечения акустической связи с объектом контроля; имитаторы сигналов АЭ; электронные блоки, предназначенные для усиления и обработки сигналов АЭ; вычислительные средства для обработки и представления результатов контроля, включая программное обеспечение; средства, обеспечивающие нагружение контролируемого объекта.

3.1. Преобразователи АЭ

Одним из основных элементов технических средств АЭ-контроля являются ПАЭ. Они определяют чувствительность контроля и рабочий частотный диапазон. Рабочую частоту выбирают исходя из условий шумов, акустического затухания в объекте. Для контроля сосудов, котлов и аппаратов рекомендуется использовать диапазон 100 — 500 кГц. При контроле технологических трубопроводов можно использовать более низкий диапазон частот 20 — 60 кГц. При контроле объектов на более низких частотах наблюдается высокий уровень посторонних механических шумов. В диапазоне свыше 500 кГц в большей мере сказывается затухание упругих волн в конструкции.

Используемые ПАЭ должны быть температурно стабильными в диапазоне температур, в котором производится контроль объектов. Их коэффициент электроакустического преобразования не должен изменяться более чем на 3 дБ в этом диапазоне температур. Разброс коэффициентов преобразования ПАЭ для партии преобразователей, используемых при контроле объекта, не должен превышать 3 дБ. Рекомендуется использовать преимущественно резонансные ПАЭ.

ПАЭ должны быть помехозащищенными, что достигается использованием принятых методов помехозащиты, а также применением дифференциальных схем.

ПАЭ крепят к объекту с использованием механических приспособлений, магнитных держателей либо с помощью клея. Приспособления для установки преобразователей на объекте выбирают с учетом его конструктивных особенностей. Они могут быть съемными (магнитные держатели, струбцины, хомуты и т.п.) или в виде стационарно установленных кронштейнов.

Сигнальный кабель и предварительный усилитель (предусилитель) должны быть зафиксированы. Предусилитель размещают вблизи ПАЭ или непосредственно в его корпусе. Длина сигнального кабеля, соединяющего ПАЭ с предусилителем, как правило, не должна превышать 2 м, кабель должен иметь экран для защиты от электромагнитных помех. Максимальная длина кабеля, соединяющего предусилитель с прибором, как правило, не должна превышать 150 м. Потери сигнала в данном кабеле не должны превышать 1 дБ на 30 м длины, электрическая емкость не должна превышать 30 пФ/м.

Преобразователь АЭ устанавливают либо непосредственно на поверхность сосуда, либо с использованием волновода. Рекомендуется использовать ненаправленные преобразователи. При контроле линейных объектов (трубопроводов) либо при контроле определенных зон допускается использовать направленные ПАЭ. Для толстостенных объектов (при условии лямбда << t ~= 10L, где лямбда — длина волны на рабочей частоте, t — толщина стенки, L — расстояние между ПАЭ) рекомендуется применение пьезопреобразователей поверхностных волн.

При установке ПАЭ на объект контроля акустическая контактная среда должна обеспечивать эффективную акустическую связь ПАЭ с объектом и в то же время не должна оказывать нежелательное воздействие на контролируемый объект. Контактная среда должна обеспечивать надежный акустический контакт в течение всего времени испытаний при температуре контролируемого объекта. Рекомендуется использовать контактную среду с минимальным затуханием. В качестве контактной среды можно использовать эпоксидную смолу без отвердителя, машинное масло, глицерин и другие жидкие среды. Допускается применение волноводов. Поверхность объекта контроля в месте установки ПАЭ зачищают до чистоты не хуже Rz40.

После установки ПАЭ на объект контроля производят проверку их работоспособности с использованием имитаторов АЭ. В качестве имитатора сигналов АЭ используют пьезоэлектрический преобразователь, возбуждаемый электрическими импульсами от генератора. Частотный диапазон имитационного импульса должен соответствовать частотному диапазону системы контроля.

Генератор, возбуждающий преобразователь-имитатор, должен отвечать следующим требованиям:

частота следования импульсов — 1 - 1000 Гц;

амплитуда генерируемых импульсов варьируется и должна обеспечивать изменение амплитуды на выходе преобразователей системы контроля (с учетом затухания) в диапазоне 10 мкВ — 30 мВ;

длительность возбуждающего электрического импульса не должна превышать 0,1 — 0,2 мкс.

В качестве имитатора сигналов АЭ также возможно использовать источник Су-Нильсена (излом графитового стержня диаметром 0,3 — 0,5 мм, твердостью 2Т (2Н)).

При выполнении контроля используемые рабочие ПАЭ должны быть откалиброваны с использованием эталонных преобразователей АЭ в соответствии с ГОСТ «Контроль неразрушающий. Преобразователи акустической эмиссии. Основные параметры и методы их определения».

Определение коэффициента электроакустического преобразования эталонного ПАЭ путем измерения амплитуды динамического смещения поверхности твердого тела и амплитуды импульсной характеристики производят с использованием образцовых средств измерений органами (лабораториями), аккредитованными Госстандартом России.

Калибровку рабочих ПАЭ производят независимые, аккредитованные Госстандартом России лаборатории с использованием эталонных ПАЭ. Определение основных параметров рабочих ПАЭ осуществляют владельцы ПАЭ с использованием методик по ГОСТ и эталонных ПАЭ. Калибровка эталонных ПАЭ должна проводиться один раз в год. Определение основных параметров рабочих ПАЭ должно проводиться перед каждым контролем, но не реже одного раза в год. Результаты заносят в паспорт ПАЭ.

3.2. Акустико-эмиссионная аппаратура

Для регистрации АЭ при испытаниях крупномасштабных объектов следует применять аппаратуру АЭ в виде многоканальных систем, позволяющих определять координаты источников сигналов и характеристики АЭ с одновременной регистрацией параметров нагружения (давления, температуры и т.д.).

Многоканальная АЭ-система должна включать:

комплект предварительных усилителей;

кабельные линии;

блоки предварительной обработки и преобразования сигналов акустической эмиссии;

ЭВМ с необходимым математическим обеспечением;

средства отображения информации;

блоки калибровки системы.

АЭ-система может быть как стационарной, так и передвижной. Для контроля объектов простой конфигурации или в случаях, когда не требуется определение местоположения дефектов, допускается применение менее сложной аппаратуры, то есть одноканального прибора (приборов) либо многоканальной системы в режиме зонного контроля.

АЭ-система должна обеспечивать как оперативную обработку и отображение информации в режиме реального времени, так и обработку, отображение и вывод на периферийные устройства для документирования накопленных в течение испытания данных после окончания испытания. К такой информации относятся:

номера групп преобразователей АЭ, зарегистрировавших импульс АЭ, либо номер ПАЭ;

координаты каждого зарегистрированного импульса АЭ (в режиме зонного контроля это не требуется);

амплитуда импульса АЭ (амплитудное распределение АЭ-процесса);

энергия импульсов акустической эмиссии, либо «MARSE» (Measured Area of the Rectified Signal Envelope — Измеренная площадь под огибающей сигнала), либо другой энергетический параметр;

число выбросов (превышений сигналом уровня дискриминации);

временные характеристики сигнала;

параметры нагрузки, при которых зарегистрирован импульс АЭ (давление, деформация или температура);

время регистрации импульса;

значения разницы времен прихода (РВП) сигналов (в режиме зонного контроля это не требуется).

К АЭ-системам предъявляются следующие общие технические требования:

рабочий частотный диапазон от 10 до 500 кГц;

неравномерность амплитудно-частотной характеристики в пределах частотного диапазона не более +/- 3 дБ;

ослабление сигнала за пределами рабочего диапазона при расстройке на октаву относительно граничных частот не менее 30 дБ;

эффективное значение напряжения собственных шумов усилительного тракта не более 5 мкВ;

коэффициент усиления предварительного усилителя 20 — 60 дБ;

коэффициент усиления основного усилителя 0 — 40 дБ со ступенчатой регулировкой через 1 дБ;

амплитудный динамический диапазон предварительного усилителя не менее 70 дБ;

динамический диапазон измерения амплитуды сигналов АЭ не менее 60 дБ.

АЭ-система должна обеспечивать возможность выравнивания чувствительности по измерительным каналам не хуже чем +/- 3 дБ, а также обеспечивать отбраковку ложных событий, реализованную как на аппаратурном, так и на программном уровне.

Системная часть программы должна обеспечивать удобство общения оператора с ЭВМ, ввод приказом задания и изменения параметров в диалоговом режиме обработки.

Основные параметры АЭ-аппаратуры и режимы ее работы заносят в Протокол акустико-эмиссионного контроля (Приложение 4). При изменении их в ходе испытаний следует указать причину.

4. ПРОВЕДЕНИЕ КОНТРОЛЯ

Объекты должны контролироваться в их рабочем положении. После проведения подготовительных работ осуществляются непосредственные работы по контролю, которые начинаются с установки ПАЭ на объект.

4.1. Установка преобразователей акустической эмиссии

Каждый ПАЭ должен быть установлен непосредственно на поверхность объекта либо должен быть использован соответствующий волновод. Следует учитывать, что при наличии окраски и защитных покрытий, а также кривизны и неровностей поверхности объекта в зоне контакта возможно уменьшение амплитуды сигнала АЭ и искажение его формы. Если уменьшение амплитуды сигнала АЭ превышает 6 дБ, поверхность объекта в месте установки ПАЭ должна быть очищена от краски или покрытия в обязательном порядке. Необходимо предусмотреть также крепление сигнального кабеля и предусилителя, чтобы исключить потерю контакта и механическое нагружение ПАЭ.

Размещение ПАЭ и количество антенных групп определяются конфигурацией объекта и максимальным разнесением ПАЭ, связанным с затуханием сигнала, точностью определения координат. Учитывают критические места объекта, сварные швы, зоны высоких напряжений, патрубки, зоны, подвергнутые ремонту, и т.д. Необходимо учитывать дополнительное затухание в сварных швах и на участках, где имеет место изменение толщины стенки объекта. Размещение ПАЭ приводят в технологии контроля (картах контроля).

В зависимости от конфигурации объект делят на отдельные элементарные участки: линейные, плоские, цилиндрические, сферические. Для каждого участка выбирают соответствующую схему расположения преобразователей. Кроме основных групп преобразователей, служащих для определения координат, на объекте могут размещаться вспомогательные (блокировочные) группы для пространственной селекции зоны выявленных источников шума.

Размещение ПАЭ должно обеспечивать контроль всей поверхности контролируемого объекта. В ряде случаев по согласованию с заказчиком допускается размещение ПАЭ только в тех областях объекта, которые считают важными. Если не обеспечивается стопроцентное покрытие зонами контроля всего объекта, то это должно быть отмечено в отчете по контролю с обоснованием использования данной схемы.

Координаты источников акустической эмиссии вычисляют по разнице времени прихода (РВП) сигналов на преобразователи, расположенные на поверхности контролируемого объекта.

В случае многоканальной локации расстояние между ПАЭ выбирают таким образом, чтобы сигнал от имитатора АЭ (излома карандаша), расположенного в любом месте контролируемой зоны, обнаруживался тем минимальным количеством преобразователей, которое требуется для расчета координат.

Для выбора расстояния между ПАЭ производят измерение затухания, при этом выбирают представительную часть объекта без патрубков, проходов и т.д., устанавливают ПАЭ и перемещают (через 0,5 м) имитатор АЭ по линии в направлении от ПАЭ на расстояние до 3 м. В качестве имитатора АЭ рекомендуется использовать излом стержня карандаша (имитатор Су-Нильсена) диаметром 0,3 — 0,5 мм твердостью 2Н (2Т), с углом наклона стержня приблизительно 30° к поверхности, стержень выдвигают на 2,5 мм.

Расстояние между ПАЭ при использовании зонной локации задают таким образом, чтобы сигнал АЭ от излома карандаша (либо сигнал АЭ от другого имитатора АЭ) регистрировался в любом месте контролируемой зоны хотя бы одним ПАЭ и имел амплитуду не меньше заданной. Как правило, разница амплитуд имитатора АЭ при расположении его вблизи ПАЭ на краю зоны не должна превышать 20 дБ. Максимальное расстояние между ПАЭ не должно превышать расстояния, которое в 1,5 раза больше порогового. Последнее определяют как расстояние, при котором амплитуда сигнала от имитатора АЭ (излома грифеля карандаша) равна пороговому напряжению.

При контроле объектов с высоким затуханием упругих волн рекомендуется использовать две рабочие частоты: низкую — в диапазоне 20 — 60 кГц и более высокую — в диапазоне 100 — 500 кГц. Для контроля трубопроводов рекомендуется использовать частоты 10 — 40 кГц. Допускается применение двух или более рабочих частот (соответственно, двух и более частотных каналов). В этом случае высокочастотные каналы используют для обнаружения и оценки АЭ-источников. Низкочастотные каналы следует использовать для выявления тех источников АЭ, которые могут быть пропущены из-за большого затухания сигналов АЭ на высокой частоте. Если выявлена значительная активность на низкой частоте и отсутствует регистрация по высокочастотным каналам, следует переустановить высокочастотные ПАЭ и повторить контроль.

Измерение скорости звука, используемое для расчета координат источников АЭ, производят следующим образом. Имитатор АЭ располагают вне групп ПАЭ на линии, соединяющей ПАЭ, на расстоянии 10 — 20 см от одного из них. Проводя многократные измерения (не менее пяти) для разных пар ПАЭ, определяют среднее время распространения. По нему и известному расстоянию между ПАЭ вычисляют скорость распространения сигналов АЭ.

4.2. Проверка работоспособности АЭ-аппаратуры и калибровка каналов

Проверку работоспособности АЭ-системы выполняют тотчас после установки ПАЭ на контролируемый объект, а также после проведения испытаний путем возбуждения акустического сигнала АЭ-имитатором, расположенным на определенном расстоянии от каждого ПАЭ. Отклонение зарегистрированной амплитуды сигнала АЭ не должно превышать 3 дБ от средней величины для всех каналов. В случае превышения указанного значения необходимо устранить причину, в противном случае следует провести повторный контроль.

Уровень чувствительности различных групп ПАЭ может различаться. В этом случае должна быть отметка в протоколе контроля и обоснование в отчете. При оценке результатов контроля необходимо учитывать разброс чувствительности каналов.

Коэффициент усиления каналов и порог амплитудной дискриминации выбирают с учетом ожидаемого диапазона амплитуд сигналов АЭ. При этом следят, чтобы обеспечивалась неискаженная передача сигналов АЭ и частота выбросов помех в канале не превышала в среднем одного в 100 секунд. Проверяется значение порога, число выбросов сигнала АЭ, энергия, MARSE, амплитуда и другие необходимые характеристики по технологии, записанной в технологии контроля.

В случае если проводятся гидроиспытания объектов, все работы по настройке аппаратуры выполняются после полного заполнения объектов водой.

4.3. Нагружение объекта

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
максимальное  его  значение -  испытательное  давление P    должно

                                                    исп

превышать разрешенное рабочее давление — эксплуатационную нагрузку P не менее чем на 5 — 10%, но не превышать пробного давления раб P , определяемого по формуле: пр

                            [сигма]
                                   20

                       P   = aP ----------,
                        пр      [сигма]

                                   t

где:
P - расчетное давление сосуда, МПа (кгс/кв. см);

    [сигма]  , [сигма]  - допускаемые   напряжения  для  материала
           20         t
сосуда или его  элементов  соответственно  при 20 °C  и  расчетной

температуре, МПа (кгс/кв. см);

a = 1,25 — для всех сосудов, кроме литых;

a = 1,5 — для литых сосудов (п. п. 4.6.3 - 4.6.5 Правил устройства 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. (п. 6.3.20 Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением), а при испытании вновь изготовленных объектов выбирается в соответствии с табл. 4.3 (п. 4.6.12 Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением).

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 P    = 1,05P   .
        исп        раб

При АЭ-контроле объектов, испытуемых под налив, время выдержки их при максимально допустимом уровне заполнения должно быть не менее 2 ч.

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 дискриминации;

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 - 0,25P   . Для объектов без плакирующих  покрытий и

                 раб

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  0,5P   ,  0,75P   ,
                                                   раб        раб
1,0P    и P   . Время  выдержки  на промежуточных ступенях должно,
    раб    исп

как правило, составлять 10 мин.

Пример типового графика нагружения приведен в справочном приложении 6 <*>. Допускается отклонение от типового графика нагружения с приведением в отчете необходимого обоснования.

<*> Не приводится.

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

                P    / 60 - P    / 20, МПа/мин.
                 исп         исп

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 из числа аккредитованных Госгортехнадзором России.

В качестве нагружающей среды могут быть использованы вода, масло, рабочее тело объекта в виде жидких сред (гидравлические испытания), а также газообразные среды (пневмоиспытания). 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 его. 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 ч. 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, сосуд должен быть нагружен вторым рабочим циклом нагружения в обязательном порядке с изменением нагрузки от 50 до 100% испытательного давления. Система классификации источников АЭ дана ниже, в разделе 6.

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 IV класса. Объект должен быть разгружен, испытание либо прекращено, либо выяснен источник АЭ и оценена безопасность продолжения испытаний. Быстрое (экспоненциальное) нарастание суммарного счета, амплитуды импульсов, энергии или MARSE 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.

4.4. 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 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   < 10 мкВ), приведенных ко входу.

                      ша

    Уровень  непрерывных  акустических  или электромагнитных шумов
(U )не должен превышать U   + 6 дБ (U  < U    = U   + 6 дБ), здесь
  ш                      ша          ш    пор    ша
U    - пороговое напряжение.  Если  это условие не выполняется, то

пор 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  > U   + 6 дБ)   возможно   только  при
                          ш    ша
научно-техническом  обосновании  возможности  выявления  требуемых

источников АЭ. В этом случае значение порогового уровня аппаратуры

может превысить значение 20 мкВ, т.е. U    > U  > 20 мкВ.
                                       пор    ш
    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    < 0,01 Гц).   При   невозможности   уменьшения

            пом

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    > 0,01)  возможно   только  при

                           пом

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.

4.5. Определение местоположения источников акустической эмиссии

Местоположение источников АЭ следует определять с заданной точностью либо с использованием многоканальной системы локации, либо с использованием зонного контроля.

Точность многоканальной локации должна быть не меньше величины, равной двум толщинам стенки или 5% расстояния между ПАЭ, в зависимости от того, какая величина больше. Определение координат источников АЭ-сигналов производят в режиме планарной локации, то есть не определяется глубина залегания источника.

Погрешности вычисления координат определяются погрешностями измерения времени поступления сигнала на преобразователи. Источниками погрешностей являются:

погрешность измерения временных интервалов;

отличие реальных путей распространения от теоретически принятых;

наличие анизотропии скорости распространения сигналов;

изменение формы сигнала в результате распространения по конструкции;

наложение по времени сигналов, а также действие нескольких источников;

регистрация преобразователями волн различных типов;

погрешность измерения (задания) скорости звука;

погрешность задания координат ПАЭ.

Величину контролируемой площади при зонном контроле определяют границей поверхности объекта вокруг ПАЭ, для которой затухание сигнала, проходящего от границы до ПАЭ, не превышает 20 дБ.

До нагружения объекта оценивают погрешность определения координат с помощью имитатора. Его устанавливают в выбранной точке объекта и сравнивают показания системы определения координат с реальными координатами имитатора. При этом амплитуда имитационного сигнала варьируется в пределах ожидаемого диапазона, определяемого в результате предварительного изучения объекта испытания. Операцию повторяют для различных зон конструкции объекта. Если погрешность определения координат не удовлетворяет заданному значению, следует произвести корректировку параметров контроля (изменение конфигурации расположения преобразователей, расстояния между преобразователями и т.п.).

5. НАКОПЛЕНИЕ, ОБРАБОТКА И АНАЛИЗ ДАННЫХ

В процессе контроля производят оперативное накопление и обработку данных. Система контроля должна обеспечить регистрацию и сигнализацию источника АЭ, соответствующего IV классу (катастрофически активному источнику), в реальном масштабе времени. После выполнения контроля объекта производится последующая обработка и анализ данных в полном объеме.

Накопление данных производят после выделения параметров сигналов АЭ. При наличии цифровых регистраторов используется запоминание сигналов АЭ с целью последующего анализа процесса.

Обработка и анализ данных определяется выбранной системой классификации источников АЭ и критериями оценки результатов контроля. Все зарегистрированные сигналы АЭ разделяются на источники АЭ в зависимости от их положения в контролируемом объекте. Классификация источников производится в зависимости от значений параметров.

Оценку источников производят по этапам в зависимости от режима нагружения и времени, затрачиваемого на контроль. В режиме испытания, в случае если время контроля не превышает 4 ч, это считается одним этапом. В случае превышения этого времени производят разбивку времени контроля на этапы. Каждый этап не должен превышать 4 ч непрерывного контроля.

Зонный контроль используется в случаях невозможности либо нецелесообразности определения координат источников АЭ. Для использования указанного подхода предварительно подготавливают исходную информацию, необходимую для выбора и применения того или иного критерия, обработку данных следует производить на ЭВМ, входящей в систему АЭ-контроля.

Программа обработки АЭ-информации должна определять местоположение источников АЭ-сигналов либо по времени прихода сигналов на преобразователь АЭ (ПАЭ), либо амплитуде и отображать их положение в виде индикаций источника АЭ на карте локации (а в процессе контроля — на дисплее). На карте локации выделяют зоны повышенной концентрации (кластеры) индикаций АЭ, которые в совокупности формируют полный образ источника АЭ. Производят сопоставление местоположения полученных зон и технологической топологии объекта в целях отделения возможных источников механических шумов, не связанных с развивающимися дефектами, от источников АЭ.

Информация о зонах концентрации индикаций АЭ регистрируется и обрабатывается с использованием заложенных программ для построения предусмотренных графиков по каждой выделенной зоне и проведения классификации источников АЭ.

6. ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ КОНТРОЛЯ

После обработки принятых сигналов результаты контроля представляют в виде идентифицированных и классифицированных источников АЭ.

При принятии решения по результатам АЭ-контроля используют данные, которые должны содержать сведения обо всех источниках АЭ, их классификации и сведения относительно источников АЭ, параметры которых превышают допустимый уровень. Допустимый уровень источника АЭ устанавливает исполнитель при подготовке к АЭ-контролю конкретного объекта.

Классификацию источников АЭ выполняют с использованием следующих параметров сигналов: суммарного счета, числа импульсов, амплитуды (амплитудного распределения), энергии (либо энергетического параметра), скорости счета, активности, концентрации источников АЭ. В систему классификации также входят параметры нагружения контролируемого объекта и время.

Выявленные и идентифицированные источники АЭ рекомендуется разделять на четыре класса:

источник I класса — пассивный источник;

источник II класса — активный источник;

источник III класса — критически активный источник;

источник IV класса — катастрофически активный источник.

Выбор системы классификации источников АЭ и допустимого уровня (класса) источников рекомендуется осуществлять каждый раз при АЭ-контроле конкретного объекта, используя данные, приведенные в Приложении 1. В некоторых зарубежных нормативно-технических документах приняты другие системы классификации (Приложение 1).

Рекомендуемые действия персонала, выполняющего АЭ-контроль при выявлении источников АЭ того или иного класса, следующие:

источник I класса     - регистрируют для анализа динамики его
(пассивный)             последующего развития;
источник II класса    - 1) регистрируют и следят за развитием
(активный)              ситуации в процессе выполнения данного

                    контроля;

                    2) <a id="p100252"></a>отмечают в отчете и записывают
                    рекомендации по проведению дополнительного
                    контроля с использованием других методов;

источник III класса   - 1) регистрируют и следят за развитием
(критически активный)   ситуации в процессе выполнения данного

                    контроля;

                    2) <a id="p100254"></a>предпринимают меры по подготовке
                    возможного сброса нагрузки;

источник IV класса    - 1) производят немедленное уменьшение
(катастрофически        нагрузки до 0 либо величины, при которой
активный)               класс источника АЭ снизится до уровня II

                    или III класса;

                    2) <a id="p100256"></a>после сброса нагрузки проводят осмотр
                    объекта и, при необходимости, контроль
                    другими методами.

Каждый более высокий класс источника АЭ предполагает выполнение всех действий, определенных для всех источников более низких классов.

При положительной оценке технического состояния объекта по результатам АЭ-контроля или отсутствии зарегистрированных источников АЭ применение дополнительных видов неразрушающего контроля не требуется. Если интерпретация результатов АЭ-контроля неопределенна, рекомендуется использовать дополнительные виды неразрушающего контроля.

Окончательная оценка допустимости выявленных источников АЭ и индикаций при использовании дополнительных видов НК осуществляется с использованием измеренных параметров дефектов на основе нормативных методов механики разрушения, методик по расчету конструкций на прочность и других действующих нормативных документов.

7. ДОКУМЕНТАЛЬНОЕ ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ КОНТРОЛЯ

Результаты АЭ-контроля должны содержаться в отчетных документах — отчете, протоколе и заключении, которые составляются исполнителем — организацией, проводившей АЭ-контроль. Протокол и заключение являются частью отчета. Они также могут быть использованы в качестве самостоятельных документов. По результатам испытаний однотипных объектов заказчику может быть представлен единый отчет с указанием регистрационных номеров объектов контроля.

Отчет оформляется по требованию заказчика. Отчетные документы являются конфиденциальными документами, которые передаются только предприятию-заказчику. По требованию представителя Госгортехнадзора России отчетные документы должны быть представлены в территориальный орган Госгортехнадзора России. Передача отчета либо других материалов, связанных с результатами выполненного АЭ-контроля, третьей стороне (юридическому или физическому лицу) может быть допущена только с разрешения заказчика.

Отчет о результатах АЭ-контроля должен содержать исчерпывающие данные о подготовке и проведении АЭ-контроля, а также информацию, которая позволяет оценить состояние объекта и подтвердить уровень квалификации фирмы и специалистов, проводивших контроль, на основании чего можно судить о достоверности результатов.

Требования к содержанию отчета по результатам АЭ-контроля приведены в Приложении 3. Формы протокола и заключения приведены в обязательных Приложениях 4 и 5 соответственно.

Все материалы (рабочие, черновые и т.д.), связанные с АЭ-контролем объекта, а также отчетные документы должны храниться у исполнителя не менее 10 лет либо до повторного АЭ-контроля объекта. При выполнении повторного АЭ-контроля данного объекта другим исполнителем первичные материалы и отчетные документы должны быть переданы ему по требованию заказчика.

8. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

При выполнении АЭ-контроля должны быть обеспечены требования безопасности проведения работ в соответствии с действующими нормативными документами.

При пневмонагружении объекта контроля должны быть предусмотрены соответствующие меры безопасности выполнения работ.

9. ОТВЕТСТВЕННОСТЬ ЗА НАРУШЕНИЕ ТРЕБОВАНИЙ РУКОВОДЯЩЕГО ДОКУМЕНТА

За нарушение требований настоящего Руководящего документа или действия, в результате которых возникает возможность аварий, катастроф, опасность для жизни и здоровья персонала и населения, исполнитель несет ответственность в установленном законодательством порядке.

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 состояния контролируемого объекта проводят по наличию в контролируемом объекте источников АЭ того или иного класса.

Применение конкретных систем классификации источников АЭ и критериев оценки 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 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).

П 1.1. Амплитудный критерий [МР 204-86]

Вычисляют среднюю амплитуду A не менее трех импульсов с ср индивидуальной амплитудой A для каждого источника АЭ за выбранный с интервал наблюдения. Амплитуда корректируется с учетом затухания АЭ-сигналов при их распространении в материале.

В предварительных экспериментах определяют граничное значение допустимой амплитуды:

                    A  = B  x U    + B  x A ,
                     t    1    пор    2    c

где:

    B  и B  - коэффициенты, определяемые из эксперимента. Значения
     1    2

этих коэффициентов находятся в пределах 0 — 1; U — значение порога амплитудной дискриминации; пор A — величина превышения порога АЭ-сигналом, соответствующим c росту трещины в материале.

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:

                            A   < A ;
                             ср    t

источник III класса — источник, для которого выполняется неравенство:

                            A   > A ;
                             ср    t

источник IV класса — источник, включающий не менее трех зарегистрированных импульсов, для которых выполняется неравенство:

                            A   > A ;
                             ср    t

    Конкретные  значения  A ,  B   и  B   зависят   от   материала
                           t    1      2
контролируемого  объекта  и   определяются    в    предварительных

экспериментах.

П 1.2. Интегральный критерий [МР 204-86]

Для каждой зоны вычисляют активность источников АЭ-сигналов с использованием выражения:

                               N
                         1  K   k+1

F = — SUM ----, K k=1 № k

где:

    N       1 при N  = 0, N    > 0,
     k+1           k       k+1

---- = {

     N      0 при N  > 0, N    = 0,
      k            k       k+1

k = 1, 2, 3,..., K;
N  - число событий в k-м интервале оценки параметров;
 k

N    - число событий в k+1 интервале оценки параметров;
 k+1

k - номер интервала оценки параметров.

Интервал наблюдения разделяется на k интервалов оценки параметров. Производят оценку: F << 1, F = 1, F > 1.

Вычисляют относительную силу J источника АЭ на каждом k интервале регистрации:

                            A
                             K

                        J  = -------- ,
                         k      K

                         W SUM A
                           k=1  k

где:
A  - средняя амплитуда всех источников АЭ по всему объекту, за
 K

исключением анализируемого за интервал k; A — средняя амплитуда источника за интервал k; k

W - коэффициент, определяемый в предварительных экспериментах.

Далее производят оценку источника АЭ, используя матрицу:

Оценку производят в реальном масштабе времени с использованием следующих параметров АЭ:

N — число выбросов в последующем событии; i+1

N — число выбросов в предыдущем событии либо i

E — энергия последующего АЭ-события; i+1

E — энергия предыдущего АЭ-события. i 2

Вместо энергии может быть использован параметр U — квадрат m амплитуды. Для каждого события вычисляют величины:

                               P    - P
                                i+1    i 4
                   V    = (1 + ---------)  - 1,
                    i+1          P

                              i+1

                          N         E
                           i+1       i+1
                   W    = ---- либо ----,
                    i+1    N         N
                            i         i

где:
P    - значение  внешнего   параметра  в  момент   регистрации
 i+1

последующего события (если в качестве параметра используют время, тогда это — промежуток времени от начала интервала наблюдения); P — значение внешнего параметра в момент регистрации i предыдущего события (если в качестве параметра используют время, тогда это — промежуток времени от начала интервала наблюдения).

Далее производят классификацию источника:

    I класс - W    << V   ;
               i+1     i+1

    II класс - W    = V   ;
                i+1    i+1

    III класс - W    > V   ;
                 i+1    i+1

    IV класс - W    >> V   .
                i+1     i+1

П 1.4. Интегрально-динамический критерий [Стандарт NDIS 2412-80, Япония]

П 1.4.1. Для каждого источника определяют коэффициент концентрации:

                                 2

C = N / R , i

где R — средний радиус источника АЭ.

П 1.4.2. Для каждого источника определяют суммарную энергию:

                               K      2
                         E  = SUM (A )  N .
                          i   k=1   k    k

П 1.4.3. Согласно пп. П 1.4.1 и П 1.4.2 оценивают положение точки на плоскости в координатах lgC — lgE (таблица П 1.4.1). Устанавливается ранг источника. Положения разграничивающих линий определяются предварительными экспериментами.

               lgE┌──────────────────────────────┐
<pre class="legal-pre">                  │   Ранг                       │
                  │                              │
                  │\  4                          │
                  │   \                          │
                  │\  3  \                       │
                  │   \     \                    │
                  │\  2  \     \                 │
                  │   \     \     \              │
                  │   1  \     \     \           │
                  │        \     \     \         │
                  │           \     \     \      │</pre>
                  └──────────────────────────────┘lgC

П 1.4.4. Формируют величину Р, характеризующую динамику энерговыделения источника на интервале наблюдения:

                                A
                          K      k+1 2
                         SUM k (----)
                         k=1     A
                                  k

P = -------------, K SUM k k=1

     A       1 при A  = 0 и A    > 0,
      k+1           k        k+1

 ---- = {k = 1, 2, 3, ..., K,

      A      0 при A  > 0, A    = 0.
       k            k       k+1

П 1.4.5. Устанавливается тип источника согласно табл. П 1.4.2.

П 1.4.6. Производят классификацию источника согласно табл. П 1.4.3.

П 1.5. Критерии Кода ASME

Оценка результатов контроля производится в соответствии с табл. П 1.5. Конкретные значения параметров зависят от условий контроля, материала контролируемого объекта и его состояния.

<*> В соответствии с Кодом ASME.

    Примечания. а) E , N , E  и E являются  заданными  допустимыми
                    H   T   T    A

значениями параметров АЭ.

б) V является заданным порогом. TH

в) T является заданным временем выдержки. H

Конкретные значения параметров АЭ для ряда объектов (в соответствии с технологией MONPAC [25]) приведены в табл. П 1.5.1.

<*> 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 технологии и с применением аппаратуры MONPAC.

П 1.6. 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
                        S   = -- SUM S  ,
                         av   10 i=1  oi

    где S   - сила  сигнала  i-го события,  представляющего  собой

     oi

удвоенную площадь под огибающей импульса АЭ; S / 2 = MARSE. oi

«Исторический индекс» определяется выражением:

                                   N

                                      SUM  S
                               N     i=K+1  oi

H(t) = ----- x ---------. N — K № SUM S i=1 oi

После вычисления значений индексов для каждого зарегистрированного импульса АЭ производят классификацию источников в соответствии с П 1.6, где принята следующая классификация:

Класс источников АЭ  Описание источника АЭ

A                    Незначительный источник, регистрируется

                 для учета в будущих испытаниях

B Источник регистрируется для учета в будущих испытаниях, осматривается поверхность объекта для выявления поверхностных дефектов, вида коррозии, питтинга, трещин и др.

C Источник свидетельствует о наличии дефекта, требующего последующего анализа данных АЭ-контроля, повторного АЭ-контроля или контроля с использованием других методов

D Источник свидетельствует о наличии значительного дефекта, требующего последующего контроля с использованием других методов

E Источник свидетельствует о наличии большого дефекта, требующего немедленного прекращения нагружения и контроля другими методами.

П 1.7. 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.

1. ГОСТ 27655-88. Акустическая эмиссия. Термины, определения и обозначения.

2. МР 240-87. Расчеты и испытания на прочность. Применение метода акустической эмиссии при определении характеристик вязкости разрушения. М.: Госстандарт. ВНИИНМАШ, 1982.

3. РД 50-447-83. Общие положения и испытания на прочность. Акустическая эмиссия. Общие положения. М.: Изд-во стандартов, 1984.

4. МР 204-86. Расчеты и испытания на прочность. Применение метода акустической эмиссии для контроля сосудов, работающих под давлением, и трубопроводов. М.: Госстандарт. ВНИИНМАШ, 1986.

5. ОСТ 92-1500-84. Контроль неразрушающий. Сварные конструкции при прочностных испытаниях. Акустико-эмиссионный метод.

6. МИ 1786-87. Основные параметры приемных преобразователей акустической эмиссии. Методика выполнения измерений. Госстандарт. НПО Дальстандарт, 1987.

7. МИ 207-80. Методика определения местоположения развивающихся дефектов акустико-эмиссионным методом. Госстандарт. НПО Дальстандарт, 1980.

8. Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением. М.: Металлургия, 1989.

9. Правила аттестации специалистов неразрушающего контроля. Госгортехнадзор России. М.: НПО ОБТ, 1992.

10. Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств. М.: Металлургия, 1988. 88 с.

11. Правила устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды. М.: НПО ОБТ, 131 с.

12. Правила безопасности для складов сжиженных углеводородных газов и легковоспламеняющихся жидкостей под давлением.

13. Правила устройства и безопасной эксплуатации технологических трубопроводов (ПБ 03-96). Утверждены Постановлением Госгортехнадзора России от 02.03.95 № 11.

14. Правила устройства и безопасной эксплуатации холодильных систем. М.: 1991. 41 с.

15. Стандарт ИСО 9004-2. Общее руководство качеством и элементы системы качества. Часть 2: Руководящие указания по услугам (069).

16. ASTM E 569-91 «Standard Practice for Acoustic Emission Monitoring of Structures During Controlled Stimulation».

17. ASTM E 1316-94 «Standard Definitions of Terms Relating to Acoustic Emission».

18. ASTM E 650-92 «Standard Guide for Mounting Piezoelectric Acoustic Emission Sensors».

19. ASTM E 750-93 «Standard Practice for Characterizing Acoustic Emission Instrumentation».

20. ASTM E 1106-92 «Standard Method for Primary Calibration of Acoustic Emission Sensors».

21. ASTM E 1139-92 «Standard Practice for Continuous Monitoring of Acoustic Emission from Metal Pressure Boundaries».

22. ASTM E 1419-91 «Test Method for Examination of Seamless, Gas Filled, Pressure Vessels Using Acoustic Emission».

23. ASME «Propozed Standard for Acoustic Emission Examination During Application of Pressure» E 00096 (1975).

24. ASME «Use of Acoustic Emission Examination in Lieu of Radiography», Code Case № 1968, Section VIII. Division 1 (1982).

25. ASME «Acoustic Emission Examination of Metallic Vessels During Pressure Testing» Article 12, Subsection A, Section V, Boiler and Preasure Vessel Code (December 1988 Addendum and later editions).

26. ASME «Acoustic Emission for Successive Inspections. Section XI, Div. 1» Case № 471, Supplement № 5, Code Cases 1989 Edition, Nuclear Components, Boiler and Pressure Vessel Code. Appruval Date: 30 April 1990.

27. ASME «Acoustic Emission for Continuos Monitoring of Pressure Vessel», Article 13, Section V, Boiler and Pressure Vessel Code.

28. NDIS 2412-1980 «Acoustic Emission Testing of Spherical Pressure Vessels Made of High Tensile Strength Steel and Classification of Test Results».

29. Fowler T.J., Blessing J.A., Conlisk P.J., Swanson T.L. The MONPAC System. Journal of Acoustic Emission, 1989, Volume 8, Number 3, 1 — 8.

Рекомендуется включать в отчет по выполненному методу АЭ-контроля следующие материалы, помещенные в соответствующих разделах:

1. Содержание.

Перечисляются все разделы отчета.

2. Введение.

Приводится информация, предваряющая соглашение о проведении метода АЭ-контроля и обосновывающая необходимость выполнения АЭ-контроля конкретного объекта.

3. Объект контроля.

Приводятся все данные, которые могут повлиять на результаты АЭ-контроля. Описывается контролируемый объект, включая материал, метод изготовления, имя изготовителя, краткую историю эксплуатации, рабочие и аварийные режимы, а также данные по операциям сброса нагрузки для релаксации перед проведением контроля.

Дается эскиз сосуда или чертеж изготовителя с указанием размеров и положения ПАЭ.

4. Условия контроля.

Описываются условия, при которых выполняется АЭ-контроль, включая условия окружающей среды, уровень акустических шумов, вибраций, электромагнитных помех. Указываются используемое рабочее тело (испытательная жидкость или газ), температура рабочего тела, окружающей среды и материала объекта, а также мероприятия по уменьшению уровня помех.

Отмечаются необычные явления и все, что может повлиять на результаты АЭ-контроля.

5. Подготовка к проведению АЭ-контроля.

Описываются все мероприятия, связанные с подготовкой к проведению АЭ-контроля. Приводятся все операции по подготовке к контролю, включая подготовку объекта, обоснование выбора числа преобразователей АЭ и схемы расстановки ПАЭ, а также технологические операции по расстановке преобразователей, данные о затухании волн.

6. Система классификации источников АЭ и критерии отбраковки.

Описываются критерии, которые выбраны для АЭ-контроля данного объекта. Приводится обоснование выбора конкретного вида критериев и их значений. Приводится классификация источников АЭ и действие операторов при регистрации источника АЭ того или иного класса.

7. Аппаратура АЭ.

Обосновывается выбор аппаратуры и приводятся все существенные параметры выбранной аппаратуры АЭ. Приводится полное описание технических средств АЭ-контроля, включая наименование фирмы-изготовителя, номера моделей, тип и число использованных преобразователей, усиление системы, уровень собственных электронных шумов аппаратуры, методику калибровки аппаратуры, дату последней калибровки. Описываются преобразователи АЭ, включая фирму-изготовитель, тип и параметры ПАЭ, год изготовления и заводские номера, методику калибровки ПАЭ.

Значения коэффициентов усиления и изменения параметров аппаратуры в ходе испытаний помещаются в таблицу.

8. Настройка аппаратуры АЭ.

Приводятся обоснование по выбору параметров контроля и операции по настройке каналов и всей аппаратуры.

9. Технология контроля.

Приводятся конкретные приемы, использованные непосредственно для контроля данного объекта. Отмечаются все отклонения от технологии контроля, составленной перед проведением АЭ-контроля, и причины, вызвавшие эти отклонения. В технологию контроля рекомендуется включить данные по п. п. 4 - 10 данного Приложения.

10. Проведение метода АЭ-контроля.

Описываются процесс АЭ-контроля и действия операторов. Анализируются ситуации, возникающие непосредственно при выполнении АЭ-контроля.

Приводятся:

график нагружения, который был составлен предварительно, и действительно реализованный график (скорость нагружения, времена выдержки и значения нагрузок); указываются причины отклонений, если они имеются;

корреляция полученных при испытании данных с критериями приемки;

эскиз или чертеж объекта с указанием положения зон, не удовлетворяющих критерию отбраковки;

любые необычные явления или наблюдения при испытаниях.

11. Обработка и представление результатов АЭ-контроля.

В отчет включаются:

карта градуировки;

карта АЭ-контроля;

таблица с описанием АЭ-источников;

графический материал, отражающий поведение АЭ-источников во время нагружения.

Карта градуировки представляет схему-развертку объекта с указанием положения датчиков, имитаторов АЭ-сигналов и результатов градуировки. Она дается в протоколе АЭ-контроля.

Карта АЭ-контроля представляет схему-развертку объекта, на которой указываются:

положение ПАЭ с соответствующей нумерацией (номер группы/номер преобразователя);

положение основных конструкционных элементов (ребер жесткости, патрубков, сварных швов и пр.);

местоположение дефектов, выявленных другими методами.

Графический материал, отражающий динамику процесса АЭ, должен быть представлен в виде графиков зависимостей.

Описываются все выявленные в процессе контроля источники АЭ. Для оценки выявленных источников АЭ следует воспользоваться одним из критериев. Проводится оценка степени их опасности в соответствии с выбранной системой классификации. Выделяются особо все те источники, которые признаны не удовлетворяющими требованиям дальнейшей эксплуатации контролируемого объекта (в соответствии с выбранными признаками и критериями отбраковки).

12. Персонал, занятый АЭ-контролем.

Перечисляются специалисты, проводившие АЭ-контроль. Указываются уровень их квалификации, где и когда получена лицензия, кем выдано удостоверение о квалификации, а также данные об опыте специалистов-контролеров и количестве проконтролированных ими объектов.

13. Заключение по результатам АЭ-контроля.

Заключение по результатам АЭ-контроля выполняется по форме, приведенной в Приложении 5. Данные АЭ-контроля должны храниться с записями по объекту.

14. Термины, использованные при выполнении контроля и подготовке отчета.

15. Приведенные ссылки (техническая литература и НТД).

16. Приложения.

В приложения включаются протокол и заключение по результатам приведенного АЭ-контроля (формы протокола и заключения приведены в Приложениях 4 и 5 данного документа).

На основании заключения по проведенному АЭ-контролю в паспорт объекта ответственным за объект лицом делается запись о техническом состоянии контролируемого объекта и сроках проведения следующего контроля.

Форма протокола по результатам контроля

                                        УТВЕРЖДАЮ
                                        Директор
                                        ______________________
                                        (название организации)
                                        ______________________
                                          (подпись, фамилия)
                                        "__" _________ 200_ г.

ПРОТОКОЛ акустико-эмиссионного контроля ______________________________ (объект контроля)

1. Дата проведения контроля: «__» ____________ 200_ г.

2. Организация, проводящая контроль: _____________________________

3. Данные об объекте: изготовитель _________________________________________________; номер паспорта _______________________________________________; дата ввода в эксплуатацию ____________________________________; марка материала ______________________________________________; ГОСТ (ТУ) ____________________________________________________; метод изготовления ____________________________; толщина стенки ____________________________________________ мм; диаметр внутренний ________________________________________ мм; размеры контролируемой зоны ________________________________ м; рабочее давление ____________ МПа ( кгс/кв. см); рабочая среда ________________________________________________; рабочая температура _______________________________________ °C; состояние поверхности ________________________________________; магнитные свойства ___________________________________________; характеристики затухания волн ________________________________; эскиз сосуда с указанием размеров и размещения ПАЭ (в приложении).

4. Дополнительные сведения об объекте ____________________________ _________________________________________________________________.

5. Тип и условия испытаний _______________________________________ рабочее тело _____________ (гидравлическое или пневматическое), температура объекта _______ °C и окружающей среды _________ °C, марка нагружающего оборудования: _____________________, испытательное давление _____________ МПа ( кгс/кв. см).

6. Параметры графика нагружения: скорость нагружения ____________, время выдержки ______________________, величины нагрузок при выдержках _______________________________________________________. (краткое описание и ссылка на график нагружения)

7. Тип и характеристика АЭ-аппаратуры, включая название фирмы-изготовителя, модель и номер прибора _______________________

8. Число и тип преобразователей __________________________________ _________________________________________________________________.

9. Контактная среда _____________________________________________.

10. Режимы работы аппаратуры АЭ и проверка ее работоспособности (до и после испытаний): коэффициент предварительного усиления ________ дБ (______ дБ); коэффициент основного усиления по каналам _______ дБ (); уровень дискриминации по каналам ___________ дБ (_ мкВ); уровень собственных шумов (приведенных ко входу предусилителя) _____________________ дБ (__________ мкВ); рабочая полоса частот ___________________________________ кГц.

11. Изменение параметров аппаратуры в ходе испытаний _____________ _________________________________________________________________.

12. Перечень приложений: эскиз объекта контроля и схема расстановки ПАЭ; график нагружения; результаты регистрации АЭ.

Основные сведения   о   результатах   контроля  (включая  описание
источников  и  распределение  их по классам - пассивный, активный,

критически активный, катастрофически активный — и критериям)

Обследование провели:

операторы АЭ-контроля

II уровня квалификации          _____________ (_______________)
                                 (подпись)        (фамилия)
I уровня квалификации           _____________ (_______________)
                                 (подпись)        (фамилия)
I уровня квалификации           _____________ (_______________)
                                 (подпись)        (фамилия)

Форма заключения по результатам контроля

                                        УТВЕРЖДАЮ
                                        Директор
                                        ______________________
                                        (название организации)
                                        ______________________
                                          (подпись, фамилия)
                                        "__" _________ 200_ г.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ по результатам акустико-эмиссионного контроля

Дата проведения контроля: «__» ________ 200_ г. Место проведения контроля ________________________________________

Объект контроля __________________________________________________ Кем проводился контроль __________________________________________ Детальная информация о выполненном АЭ-контроле содержится в Отчете.

В результате проведения акустико-эмиссионного контроля при гидро-, пневмоиспытании объекта были выявлены следующие (пассивные, активные, критически активные, катастрофически активные) источники акустической эмиссии, на основании чего сделано следующее заключение:

Выводы и рекомендации ____________________________________________

Заключение составил специалист АЭ-контроля

II уровня квалификации         ___________ (_____________)
                                (подпись)     (фамилия)

Приложение 6