Badanie za pomocą Emisji Akustycznej – Nowoczesna Alternatywa

Badanie za pomocą emisji akustycznej (AE) jest jedną z metod badań nieniszczących pozwalającą zlokalizować uszkodzenia i wycieki występujące w urządzeniach ciśnieniowych. Pozwala na uzyskanie ogólenego poglądu na fizyczny stan oraz gęstośc badanej konstrukcji.

Detekcja i lokalizacja istniejących niezgodności oraz możliwych wycieków dokonywana jest w oparciu o podstawowe zasady fizyki. Metoda ta może być stosowana w przemyśle dzięki współczesnym możliwościom rejastracji i przetwarzania danych.

Już nasi przodkowie, zajmujący się kowalstwem w starożytnym świecie zdawali sobie sprawę, że metale poddane obciążeniu, gięciu lub ciśnieniu, generują fale dźwiękowe i dzieki temu potrafili zapobiec przeciążeniu elementu. Istnienie defektów lub nieciągłości w materiale skutkuje emisją fali dźwiękowej. Po wprowadzeniu energii wejściowej, pojawiają się impulsy dźwiękowe. Energia wyjściowa jest rejestrowana przez czujniki położone na powierzchni badanego elementu

Źródło dźwięku jest umieszczone zgodnie z chronologicznimi pomiarami impulsów z wykorzystaniem algorytmu. Dlatego emisja akustyczna jest idealną metodą kontroli większych zbiorników ciśnieniowych. Ze względu na otrzymywane wyniki, tylko wybrane powierzchnie muszą być poddane dodatkowym badaniom nieniszczącym.

Jedną z najbardziej istotnych zalet emisji akustycznej jest możliwość badania urządzeń ciśnieniowych i zbiorników magazynowych pod kątem wycieków i korozji, bez konieczności zatrzymywania urządzenia, np. podczas pracy.

Zbiorniki i rurociągi nie muszą zawsze być wyłączone z użytku. W wielu przypadkach wiarygodność informacji uzyskanych z badania za pomocą emisji akustycznej, jest wyższa niż próby ciśnieniowej lub badań wizualnych wewnętrzej powierzchni zbiornika. Ta wszechstronna metoda oparta na wysokiej wiedzy technicznej jest kombinacją najwyższego poziomu bezpieczeństwa i optymalnych możliwości technicznych.

TÜV Austria stosuje emisję akustyczną od lat siedemdziesiątych, ciągle rozwija i udoskonala tą metodę badań. TÜV AUSTRIA odgrywa w tej dziedzinie wiodącą rolę w Europie i jest kompetentnym partnerem w zakresie efektywnego zarządzania systemem badań za pomocą emisji akustycznej.

Oferta obejmuje zarówno szkolenia specjalistyczne i techniczne, szkolenia biznesowe (kompetencyjne) oraz szkolenia z zakresu systemów zarządzania.

Dlaczego TÜV AUSTRIA?

  • analizujemy potrzeby naszych klientów,
  • oferujemy szkolenia „szyte na miarę”
  • nasi trenerzy to wysokiej klasy specjaliści – praktycy, doświadczeni eksperci branżowi,
  • szkolenia mają charakter aktywnych warsztatów i ćwiczeń, co stanowi klucz do ich efektywności.

Oferujemy również usługi w zakresie BHP i ochrony przeciwpożarowej, takie jak współpraca
w ocenie ryzyka zawodowego, ryzyka ergonomicznego, doradztwo w obszarze technicznego bezpieczeństwa pracy, audyty BHP i PPOŻ i wiele innych.

KONTAKT

Maciej SKRZYPCZAK
Dyrektor Techniczny
tel.: +48 669 988 183
e-mail: maciej.skrzypczak@tuv.at

Ze względu na wieloletnie doświadczenie w badaniach metodą Emisji Akustycznej mamy doświadczenie w następujących obszarach:

  • 154_wp02brównoległe badanie metodą AE podczas pierwszej próby ciśnieniowej (także gazowej),
  • równoległe badanie metodą AE podczas regularnych prób ciśnieniowych zbiorników na gaz lub wodę,
  • badania szczelności metodą AE podczas prób ciśnieniowych,
  • badania szczelności metodą AE podczas normalnej pracy.

W zakresie obszernych badań, eksperci TÜV AUSTRIA zbadali kilkaset dużych urządzeń ciśnieniowych, takich jak:

  • kulowe i cylindryczne zbiorniki gazu ziemnego,
  • reaktory w przemyśle chemicznym i petrochemicznym,
  • cylindry suszące dla przemysłu papierniczego,
  • reaktory, filtry i zbiorniki w urządzeniach rektyfikacji powietrza ciekłego
  • zbiorniki na wodór, węgiel i gaz płynny,
  • piece hartownicze,
  • autoklawy do sterylizacji,
  • komory dekompresyjne oraz zbiorniki na nadciśnienie.

Ponadto, zostało przeprowadzonych mnóstwo badań na następujących komponentach, jak np.:

  • naziemne i podziemne zbiorniki gazu ciekłego o pojemności do 2 ton,
  • butle gazowe i zbiorniki hydrauliczne.

Ze względu na wady ciśnieniowej próby wodnej, w ciągu ostatnich 20 lat wzrosła liczba prób ciśnieniowych gazowych. Dzięki postępowi w przetwarzaniu danych (przekazywanie online wyników badań), stało się możliwe badanie mediów ściśliwych. Priorytetem równoległej kontroli za pomocą badania AE podczas próby ciśnieniowej, jest uniknięcie ewentualnego uszkodzenia elementów.

W obszarze badań nieszczelności, do najbardziej popularnych można zaliczyć:

  • zbiorniki płaskodenne,
  • rurociągi dalekiego zasięgu,
  • rurociągi morskie,
  • systemy rurociągów na rafineriach i w zakładach chemicznych,
  • zbiorniki ciśnieniowe, jak np.: wymienniki ciepła.

Badanie zbiorników na gaz ciekły – wyzwanie dzisiejszych czasów.

Małe zbiorniki na gaz ciekły, o pojemności do 2 t, są poddawane zwykle konwencjonalnej próbie wodnej. Może to prowadzić do poważnych problemów podczas próby, lub podczas dalszej eksploatacji. Dlatego TÜV AUSTRIA opracowała specjalną, opatentowaną metodę badania w latach 1991- 1992. Wzrost ciśnienia przeprowadza się wraz ze znajdującym się w zbiorniku medium. Od momentu uzyskania autoryzacji w 1993r., rocznie zostaje zbadanych około 1000 zbiorników. Oprócz zmniejszenia o połowę kosztów badania, jest ona korzystniejsza dla środowiska, ponieważ nie dochodzi do zanieczyszczenia wody i nie ma gazów resztkowych. Od 1997 roku, we współpracy z TÜV AUSTRIA jednostki badawcze w Niemczech i we Francji wykonują tego typu badania.

ALARM – (niem. Akustischer Leckage Auffindungs – und Registrierungs Molch) – Akustyczne zlokalizowanie nieszczelności i rejestracja wyników.

Transport zanieczyszczających wodę cieczy, jak na przykład związki węglowodorowe, wiąże jest z dużym ryzykiem. Pojawienie się nieszczelności, na rurociągach transportujących ciecze, nie oznacza tylko utraty produktu, lecz również istnieje ryzyko zanieczyszczenia środowiska.

Powszechnie stosowana metoda badania pozwala na wykrycie korozji i/lub wzdłużnych pęknięć, nie nadaje się jednak do zbadania szczelności rurociągu, dlatego też rozpoczęto pracę nad zastosowaniem innych rozwiązań.

Przy zastosowaniu badania metodą EA – emisji akustycznej, wykryte zakłócenia, są rejestrowane za pośrednictwem czujników elektrycznych. Wraz z osłabieniem sygnału pochodzącego od źrodła, niezwykle trudne i kosztowne a czasem wręcz nie możliwe jest zapisanie zarejestrowanych wyników za pomocą zainstalowanych czujników. Metoda AE oparta na korelacji krzyżowej, jest z sukcesem stosowana przez TÜV AUSTRIA przy maksymalnych odległościach 600 – 800m. Dalszy rozwój tej technologii stanowi jedyną skuteczną alternatywę.

Współpraca OMV AG i TÜV AUSTRIA zaowocowała opracowaniem metody „ALARM” – Akustyczne zlokalizowanie nieszczelności i rejestracja wyników.

Zalety inteligentnej świni:

  • Inteligentna świnia nie potrzebuje żadnego przewodu zasilającego,
  • Urządzenie pomiarowe wyposażono w układ zasilania, sensory, zespół zapisywania, przechowywania i obróbki danych,
  • Badająca świnia jest umieszczana jest w rurociągu wraz z transportowanym medium, w zależności od wielkości na okres od 24 h do 100 h,
  • Zakres badania w zależności od średnicy rurociągu wynosi Ø=100÷450 mm (4“–18“),
  • Najmniejszy wykrywalny współczynnik szczelności wynosi 10l.h-1, mierzony w wywierconym otworze (najgorszy przypadek) i może osiągnąć 5 l.h-1 dla optymalnych warunków brzegowych.
  • Za pomocą drogomierza kołowego można uzyskać dokładność położenia 0,5% odległości, pomiędzy fałszywym i naturalnymi znacznikami.
  • Możliwy jest rejestr gradientu ciśnienia i temperatury na całej długości rurociągu.

Dotychczas sprawdzono z powodzeniem ponad 100 rurociągów metodą „ALARM”.

Kulowe zbiorniki na gaz

W ramach konwencjonalnych badań podczas pierwszego odbioru i kolejnych, zbiorniki kulowe poddawane są próbie wodnej. Oznacza to, że oprócz obciążenia ciśnieniowego, obciążeniu poddane zostają również podpory, co nie ma miejsca podczas normalnej pracy. Nawet jeśli podczas próby pojawi się pęknięcie, istnieje taka możliwość, że może zostać nie zauważone i prowadzić do dalszych problemów, w kolejnej fazie użytkowania.

Jedyną znaną i bezpieczną alternatywą jest próba ciśnieniowa w postaci badania za pomocą Emisji Akustycznej (AE).

Próba ciśnieniowa może być przeprowadzona z medium, którym jest wypełniony zbiornik. Zaletą dla klienta jest: bezpieczeństwo i zmniejszenie kosztów.

Spośród wielu różnych projektów, jesteśmy dumni z przeprowadzenia badań największego na terytorium UE kulowego zbiornika (średnica 40m), gazu ziemnego w Berlinie.

Reaktory w przemyśle chemicznym i petrochemicznym

Większość konwencjonalnych metod kontroli wymaga kosztownego zatrzymania instalacji w celu przeprowadzenia badań. W niektórych przypadkach zatrzymanie i otwarcie reaktora może zniszczyć znajdujący się tam katalizator. Próba szczelności przeprowadzona podczas pracy zbiornika, możne znacznie obniżyć koszty inspekcji. Dlatego, ta metoda badania, która będzie ujęta w przyszłych normach CEN staje się bardziej konkurencyjna.

Cylindry suszące dla przemysłu papierniczego

Cylindry suszące używane w maszynach papierniczych są urządzeniami ciśnieniowymi i w konsekwencji muszą być poddawane regularnym badaniom (próba wodna i badania wewnętrzne). Te wymagania nie mogą być spełnione z przyczyn ekonomicznych (zatrzymanie produkcji) oraz z przyczyn technologicznych (utrata kolistości cylindra oraz bicie).

Jedyną alternatywę stanowi połączenie badania metodą AE wraz z próbą ciśnieniową. Oznacza to znaczne zmniejszenie kosztów w przemyśle papierniczym oraz zagwarantowanie dalszego użytkowania cylindrów suszących. Od roku 1993 TÜV AUSTRIA systematycznie i atrakcyjnie cenowo, przeprowadza badania w zakresie bezpieczeństwa na tego typu cylindrach.

Płaskodenne zbiorniki magazynowe o pojemności do 150.000 m³ znajdują zastosowanie na całym świecie. Jednakże płaskie powierzchnie dna zbiorników nie są dostępne dla oględzin wizualnych ani z zewnątrz, ani z wewnątrz. Aby nie doszło do zanieczyszczenia środowiska przez niewykrytą nieszczelność, takie zbiorniki muszą być poddawane kontrolom w określonych odstępach czasu. Konwencjonalna metoda badania wymaga opróżnienia, otwarcia i wyczyszczenia zbiornika w celu wewnętrznych oględzin wizualnych. Taka metoda jest czasochłonna, poza tym zbiorniki w tym czasie są wyłączone z eksploatacji.

Dzięki badaniom przy pomocy emisji akustycznej możliwe jest sprawdzenie den zbiorników pełnych i nie wyłączanych z eksploatacji, pod kątem wycieków i ognisk korozji. Dzięki w/w metodzie badań można rozpoznać nie tylko obecność, ale również i położenie nieszczelności. Niezawodność uzyskanych informacji jest wyższa aniżeli pozyskanych podczas normalnego badania i wizualnych oględzin wewnętrznych.

W celu przeprowadzenia badania należy na zewnętrznej powierzchni zbiornika rozłożyć równomiernie sensory O ile jest możliwe, sensory powinny być umieszczone również wewnątrz zbiornika. Podczas pomiaru – kilka godzin – poziom cieczy musi być utrzymywany na najwyższym poziomie. Emitowane sygnały akustyczne pochodzące od istniejących wycieków i/lub korozji są zapisywane. Na podstawie chwilowych sygnałów oraz czasu rozchodzenia się impulsów w materiale, w odniesieniu do przekroczenia wartości progowej i/lub korelacji krzyżowej, można ustalić istnienie i lokalizację źródła dźwięku.

W roku 1980 TÜV AUSTRIA rozpocząl stosowanie w/w metody badania i od tego czasu jest ona nieustannie udoskonalana. Dotychczas zbadano setki zbiorników o średnicy do D < 100 m. Szczególnie, przy zastosowaniu dwóch metod badań w kombinacji (przekroczenie wartości progowej i korelacja krzyżowa), można stwierdzić wycieki i inne potencjalne zagrożania.

Dokładność wskazań miejsc potencjalnych wycieków wynosi ± D / 10 dla zbiorników z wieloma istalacjami wewnętrzymi (np. instalacje grzewcze) i ± D / 20 bez instalacji wewnątrznych (gdzie D jest średnicą zbiornika). W Austrii badanie szczelności płaskich zbiorników magazynowych przy pomocy badań emisji dźwięku zgodnie z rozporządzeniem dot. magazynowania łatwopalnych płynów jest uznaną urzędowo metodą badania.