ÖSSZEHASONLÍTÓ MÉRÉSEK DEFEKTOPHONE ÉS SENSOPHONE AKUSZTIKUS EMISSZIÓS MÉRŐKÉSZÜLÉKKEL Szűcs Pál, Kenyeres Dénes, Nagy Zsolt*

Átírás

1 ÖSSZEHASONLÍTÓ MÉRÉSEK DEFEKTOPHONE ÉS SENSOPHONE AKUSZTIKUS EMISSZIÓS MÉRŐKÉSZÜLÉKKEL Szűcs Pál*, Kenyeres Dénes*, Nagy Zsolt* A nyolcvanas évek elejétől hazánkban rendszeresen folynak nyomástartó edényeken (gömbtartályokon, kazándobokon, vegyipari nyomástartó edényeken, atomerőművi reaktor tartályon, ) akusztikus emissziós vizsgálatok. Sokáig egyeduralkodó készüléktípus volt a KFKI által gyártott DEFECTOPHONE, de az elmúlt időszakban egymás után jelentek meg más módon szervezett műszerek: az ugyancsak hazai gyártású SENSOPHONE mellett a német VALLEN és az amerikai-francia P.A.C. gyártmányai. Elkerülhetetlen, hogy előbbutóbb egyazon nyomástartó edényen különböző típusú akusztikus emissziós műszerekkel végzett vizsgálatok eredményeit kelljen összevetni, belőlük az edényekben beállott változásokra vonatkozó következtetéseket levonni. Ezt korrektül és felelőséggel csak akkor tudjuk majd elvégezni, ha kellő számú modellkísérlettel és edényeken párhuzamosan elvégzett méréssel rendelkezünk. 1. AZ AKUSZTIKUS EMISSZIÓS MÉRŐKÉSZÜLÉKEK ALAPTÍPURSAI 1.1. DEFECTOPHONE NEZ-220 A DEFECTOPHONE mérőkészülék különböző változataiból hazánkban mintegy 20 készülék van forgalomban. A műszer 4-16 akusztikus emissziós és 1-16 analóg (technológiai paraméter) csatorna kezelésére alkalmas, és a kiértékelő szoftver képes két műszer egyidejű kiszolgálásra is. A vizsgálandó edényre feltelepített akusztikus emissziós érzékelők a mérés megkezdése előtt max. négy érzékelő csoportba (array) osztandók, ezek geometriája lehet eltérő, de érzékelő száma azonos kell hogy legyen (4x4, vagy 4x3, vagy 4x2 érzékelőből álló array-ek). A készülék az elsőként akusztikus emissziós aktivitást észlelő, azaz elsőként megszólaló csatornán megméri a beütés bekövetkezési idejét (Elapse Time), csúcsamplitúdóját (Amplitude), felfutási idejét (Rise Time), hosszát (Width vagyduration) és oszcilláció számát (counts), valamint a csatorna zaját (Average). További legfeljebb három csatornán (amelyek az elsőként megszólaló csatornával azonos csoportba tartoznak) a beütés észlelésétől számított késleltetési idő (Delay Time) kerül megmérésre. Ha az előre beprogramozandó maximális késleltetési idő elteltéig nem szólaltatja meg a beütés a csoport valamennyi érzékelőjét, a műszer befejezettnek tekinti adott beütés mérését, és a visszhangok kiszűrését szolgáló holtidő (Dead Time) eltelte után ismét valamennyi csatornáját készenléti állapotba helyezi: valahol bekövetkezhet egy újabb beütés. A küszöbszint (Threshold), a maximális késleltetési idő és holtidő megválasztásával a mérést végző aktívan befolyásolja az időegység alatt észlelhető beütések (hit) számát. Ha egy érzékelő csoportban (array) legalább három érzékelő megfogta a beütést (hit) és az így megmért késleltetési idők kielégítik a lokalizáló algoritmust, a műszer eseményként (event) regisztrálja a történést. *R.U.M. TESTING Kft. címünk: rumtesting@rumtesting.axelero.net

2 1.ábra DEFECTPOHONE NEZ-220 típusú mérőkészülék négycsatornás kiépítésben 1.2. SENSPORHONE AED-40 A SENSOPHONE mérőkészüléket jelenleg öt helyen alkalmazzák hazánkban. A műszer 4-32 akusztikus emissziós és 1-16 analóg (technológiai paraméter) csatorna kezelésére alkalmas. Az előzőleg ismertetett műszerrel ellentétben itt nem kell előre összerendelni az érzékelőket csoportokba. Ez akár utólag, az értékelés során is megtörténhet, sőt egy mérésen belül még meg is változtatható. Minden egyes bekapcsolt akusztikus emissziós csatorna az észlelt beütések valamennyi paraméterét megméri. Tehát csatornánként megmérésre kerül a beütés (hit) bekövetkezési ideje (Elapse Time), a jel felfutási ideje (RiseTime), a jel szélessége (Hit Duration), az oszcilláció szám (Counts), a csúcsamplitúdó (Peak Amplitude) és az átlagos zajszint (Average Level). A küszöbszint (Threshold) megválasztásával aktívan befolyásolhatjuk a regisztrált beütések számát. Hogy az érzékelők által felügyelt térben, egy időintervallumban egyszerre jelenlévő beütések közül miként választódnak ki az egy forráshoz tartozó jelek, azaz a beütésekből miként lesznek események, azt a szoftver védett részében lévő paraméterekkel lehetne befolyásolni, de ezen paraméterek elbabrálását a gyártó nem javasolja a felhasználónak. 2.ábra SENSOPHONE AED-40 típusú mérőkészülék 12 csatornás kiépítésben Már az elmondottakból is látható, hogy még ha azonos típusú akusztikus emissziós érzékelőket (sávszélesség, rezonancia frekvencia, érzékenység) is használunk, és a műszereket azonosra állítjuk be, akkor is eltérést fogunk tapasztalni az aktivitásban, az egységnyi vizsgálati idő alatt észlelt beütések számában, vagy az egységnyi nyomásváltozás

3 során bekövetkezett beütések számában. Tehát ha össze akarjuk hasonlítani a két különböző módon szervezett műszer mérési eredményeit, kellő számú összehasonlító mérés birtokában kell lennünk! 2. FÜTETLEN NYOMÁSTARTÓ EDÉNYEKEN VÉGZETT VIZSGÁLATOK A R.U.M. TESTING Kft. rendelkezik SENSOPHONE és DEFEKTOPHONE típusú akusztikus emissziós mérőműszerrel. Az eltérő felépítésű mérőrendszerekkel végzett vizsgálatok összehasonlíthatósága érdekében eddig tizenegy fűtetlen nyomástartó edényen végeztünk oly módon a hatósági szilárdsági nyomáspróbához kapcsolódó akusztikus emissziós integritás vizsgálatot, hogy legalább az egyik érzékelő csoportot megdupláztuk, azaz a SENSPOHONE által kezelt akusztikus emissziós érzékelők mellett ott voltak a DEFEKTOPHONE érzékelői is. 3. ábra A két akusztikus emissziós mérőműszer egymás mellé telepített érzékelője ,4 m 3 -es 1400x mm-es, KL2DN acéltartály vizsgálata A lecsupaszított fekvő hengeres acéltartályt 14,3 bar próbanyomáson vizsgáltuk. A tartály hengeres részének közepén, - ahol gyakorlatilag minden zavaró effektustól mentes hengeres palást található megdupláztuk az érzékelőket (4. ábra). Jelen előadásban a kalibráló mérésként alkalmazott ceruzatesztek eredményét ismertetjük. A teljes nyomáspróba elsősorban az ilyen műszereket alkalmazó kollégák számára hasznos és érthető. 4. ábra Érzékelők a 7,4 m 3 -es ammónia edényen

4 A telepített 8 érzékelő (a belső négy lett megduplázva) tövében végzett ceruzatesztek (3 mm hosszú, 0,5 mm-es 2H keménységű grafit rúd elpattintása) a távolság függvényében másmás amplitúdóval jelentkeztek a b1 b4 jelű DEFEKTOPHONE érzékelőkön (5-6. ábrák). A csak saját érzékelők tövében tört jeleket a program pontosan lokalizálta (8. ábra). Az összes jelből a négy saját érzékelő által közrezárt területen kívülről érkezőket a lokalizáló program a szimmetria tengely mentén helyezte el (7. ábra). 5. ábra 6. ábra 7. ábra 8. ábra A SENSOPHONE hasonló diagramjai az előzőekkel azonos eredményt mutatnak (9-11. ábrák). 9. ábra

5 Ceruzatesztek amplitúdói a SENSOPHONE érzékelőkkel mérve 10. ábra A duplázott, jelű érzékelők tövében végzett ceruzatesztek lokalizációja 11. ábra Az 1 8 érzékelők tövében végzett ceruzatesztek lokalizációja a középső (duplázott) érzékelő csoporttal Ha nem az események (event) lokalizációját hasonlítjuk össze, hanem a beütések (hit) amplitúdó/energia eloszlását ( ábrák), akkor korántsem ilyen jó az egyezés:

6 12. ábra 13. ábra ,8 m 3 -es 1100x m 3 -es, KL2DN tartály vizsgálata A szigetelt, fekvő hengeres tartályra szerelt 12 érzékelőből az első négy lett megduplázva. A szilárdsági nyomáspróba befejeztével az 1. jelű érzékelővel ceruzateszteket végeztünk (14. ábra), amelyeket a lokalizáló program egy csoportba, az érzékelő mellé helyezett el (15. ábra). 14. ábra 15. ábra A SENSOPHONE hasonlóan értelmezte és ábrázolta a teszt eseményeket ( ábrák). 16. ábra 17. ábra A beütések (hit) darabszámával és energiájával most is gond volt: 18. ábra A ceruzatesztek amplitúdó eloszlása: átlagos amplitúdó 65,3 db, szórás 7,1 db

7 19. ábra A ceruzatesztek amplitúdó eloszlása a SENSOPHONE műszerrel mérve 3. TAPASZTALATOK, JAVASLATOK A különböző felépítésű műszerekkel végzett akusztikus emissziós integritás vizsgálatok összevetése érdekében a vizsgálatot végzőknek összehangolt lépéseket kell tenniük. Elég ha az MSZ EN :2002 szabvány E (informatív) mellékletére utalunk! Az akusztikus emissziónak érvényes szabványi vannak, amelyeket a vizsgálat tervezésénél és végrehajtásánál valamint a jegyzőkönyvek formai és tartalmi elemeinél alkalmazni kell. Melyek ezek a szabványok: MSZ EN MSZ EN MSZ EN MSZ EN MSZ EN 473 CEN/WI Az akusztikus emissziós vizsgálatok értékelésénél egyrészt az a.e. tevékenység aktivitását és intenzitását, másrészt a lokalizációs eljárás során meghatározott forráshelyek halmozódását vizsgáljuk. Amint azt láthattuk, a kétféle műszernél a beütések (hit) száma szükségszerűen eltér egymástól, más felöl ha a referencia feszültségeket nem határozzuk meg egyértelműen akkor az intenzitás értékek sem lesznek összehasonlíthatók. Mi a teendő? A szabványokat (és saját felszerelésünket!) ismerni és alkalmazni kell. A különböző műszereket alkalmazó vizsgáló laboratóriumoknak összehasonlító méréseket kell szervezniük. Ebben természetesen számíthatnak a NAT segítségére (körvizsgálatok), esetleg a szakmai

8 szervezetek (GTE, MAROVISZ) támogatására, de az érintett laboratóriumok aktivitását és kezdeményező készségét senki és semmi sem fogja pótolni. Budapest, április HIVATKOZÁSOK [1] Szűcs Pál: Az akusztikus emisszió története ANYAGVIZSGÁLÓK LAPJA 3.(1993.) oldal [2] Nondestructive Testing Handbook, Vol. 5.: Acoustic Emission Testing (Eds: Miller, R:K. and Intire, P. Mc American Society for Noudestructive Testing (1987.) DEFECTOPHONE NEZ-220 a. e. készülék

9 SENSOPHONE AED-40 készülék VIII. Országok Törésmechanikai Szeminárium BAYLOGI-Miskolctaplca

10 A telepített 8 a. e. érzékelő tövében végrehajtott ceruzatesztek, a DEFECTOPHONE érzékelővel (b1 b4) mérve Csak a DEFECTOPHONE érzékelőinek tövében végrehajtott ceruzatesztek Az összes törés lokalizációja: a közrefogott területen kívüli töréseket a szimmetria tengely mentén lokalizálta a szoftver Az a.e. érzékelők által közrefogott területen végrehajtott töréseket a szoftver pontosan lokalizálta VIII. Országok Törésmechanikai Szeminárium BAYLOGI-Miskolctaplca

11 A SENSPOHONE 8 érzékelője mellett végrehajtott ceruzatesztek amplitúdói A 2, 5, 8, 3 jelű érzékelő tövében végzett tesztek lokalizációja Az 1 8 érzékelők tövében végzett tesztek lokalizációja a középső (duplázott) érzékelő csoporttal VIII. Országok Törésmechanikai Szeminárium BAYLOGI-Miskolctaplca

12 A DEFECTOPHONE érzékelők tövében végzett ceruzatesztek amplitúdó eloszlása Ugyanazon ceruzatesztek a SENSOPHONE műszerrel mérve VIII. Országok Törésmechanikai Szeminárium BAYLOGI-Miskolctaplca

13 Térfogat: 4,8 m 3 Méret: 1100x mm Anyag: KL2DN Próbanyomás: 17,6 bar

14 VIII. Országok Törésmechanikai Szeminárium BAYLOGI-Miskolctaplca TESZT AMPLITÚDÓK LOKALIZÁCIÓJUK

15 VIII. Országok Törésmechanikai Szeminárium BAYLOGI-Miskolctaplca AKUSZTIKUS EMISSZIÓS SZABVÁNYOK MSZ EN 473:2001 MSZ EN Non-destructive testing Terminology Part 9: terms uset in A.E. testing MSZ EN Non-destructive testing Acoustic Emission General principles MSZ EN ,2 Non-destrictive testing Acoustic Emission Equipment characterisation Part1: equipment description Part2: verification of operating charecteristics CEN/WI Non destructive testing Acoustic Emission

16 Acoustic emission during Proof testing MSZ EN E melléklet VIII. Országok Törésmechanikai Szeminárium BAYLOGI-Miskolctaplca