Anyagvizsgálati módszerek

Anyagvizsgáló és Állapotellenőrző Laboratórium

Atomerőművi anyagvizsgálatok Az akusztikus emisszió vizsgálata a műszaki diagnosztikában

Dr. Gémes György András

BME NTI 2014.11.19.


Anyagvizsgálati módszerek Roncsolásos • metallográfia, • kémia, • szakító, • Charpy-féle ütő, • különböző technológiai vizsgálatok Dr. Gémes György András

Roncsolásmentes • radiográfiai, • ultrahangos, • mágnesezhető poros, • folyadékbehatolásos, • akusztikus emissziós vizsgálatok

BME NTI 2014.11.19.

1


Az akusztikus emisszió keletkezése A szilárd testben tárolt energia felszabadulása közben keletkező és terjedő mechanikai hullám. Tehát ha a szilárd anyagban tárolt energia valamilyen külső vagy belső hatás következtében felszabadul, jelentkezik az akusztikus emisszió. Ilyen jelenséggel nem csak a fémek esetében lehet találkozni, hanem geológiai megfigyelések során is, de az élő fa növekedése esetében is megfigyelhető.


BME NTI 2014.11.19.


Az akusztikus emissziós spektrum

A fent látható igen széles spektrumból a 100 kHz és 1MHz közötti tartományt szokás klasszikus értelemben az akusztikus emisszió területének tekinteni. Dr. Gémes György András

BME NTI 2014.11.19.

2


Jelforrások osztályozása 1 Ha az akusztikus emisszióról mint roncsolásmentes diagnosztikai eljárásról beszélünk, akkor figyelmünk az un. makroszkópikus források felé fordul. Ilyenek például: • törés • képlékeny-zóna növekedés a repedés terjedése nélkül • repedés-növekedés Dr. Gémes György András

BME NTI 2014.11.19.


Jelforrások osztályozása 2 Ha tevékenységünket az anyagszerkezet-kutatás körében végezzük, akkor figyelmünket az un. mikroszkópikus források felé kell fordítani.

Ezek lehetnek: • diszlokáció-keletkezés, vándorlás • kiválások létrejötte • fázis átalakulások


BME NTI 2014.11.19.

3


Jelforrások osztályozása 3 A jelforrásokcsoporjában kell megemlítenünk a következő jelenségeket, bár nem tartoznak az akusztikus emisszió tárgykörébe, azonban az általuk generált hangjelenségeket az akusztikus emisszió apparátusával tudjuk vizsgálni. Ilyenek: • súrlódás • szivárgás • elszabadult tárgyak felütődése • áramlással összefüggő jelenségek (pl.: kavitáció) Dr. Gémes György András

BME NTI 2014.11.19.


Az akusztikus emisszió mint mechanikai hullám Általánosságban elmondható, hogy az akusztikus hullámok az anyag belsejében longitudinális és/vagy transzverzális formában terjednek.


BME NTI 2014.11.19.

4


Longitudinális hullám A közeg elemei csak a terjedés irányában mozdulnak el.

A longitudinális hullám terjedési sebessége vL 

E 1    (1  )  (1  2)


BME NTI 2014.11.19.


Transzverzális hullám

vT 

G E 1 ahol: E – rugalmassági modulus [N/mm2]     2  (1  )  – sűrűség [kg/m3] G – nyírási modulus [N/m2]  – Poisson-szám


BME NTI 2014.11.19.

5


A vizsgálat célja Az anyagban keletkező hanghatás révén a kiváltó jelenséget minél pontosabban azonosítani. Ennek módszere, hogy az észlelt jelet igyekszünk minél pontosabban leírni megfelelően megválasztott paraméterekkel. Fontos tudni, hogy a mérőrendszer kimenetén megjelenő villamos jelek nemcsak a hangforrás, hanem a hangterjedési út, az érzékelő és a műszerek tulajdonságait is magukon viselik. Dr. Gémes György András

BME NTI 2014.11.19.


Egyedi hangesemény


BME NTI 2014.11.19.

6


Jelfeldolgozás Érzékelő

Jelfeldolgozás

Értékelés, tárolás

Mérőáramkörök

Az akusztikus emissziós méréstechnikában több csatornával és sokcsatornás készülékkel dolgozunk amelyek az egyes detektorok által vett jelek közötti összefüggéseket is mérik. Dr. Gémes György András

BME NTI 2014.11.19.


Akusztikus emissziós érzékelő Fizikai elv szerint lehetnek: • elektromágneses • kapacitív elven működő • fotoakusztikus hatáson alapuló • piezorezisztív


BME NTI 2014.11.19.

7


Piezoelektromos érzékelők Elve: bizonyos keramikus anyagok a mechanikai alakváltozás alatt polarizációs irányban, két párhuzamos fémelektródán elektromos töltésváltozást hoz létre. A töltésváltozás a deformáció mértékével arányos.


BME NTI 2014.11.19.


Az érzékelő felépítése

Jellemzők: • reciprocitás • érzékelési frekvencia • érzékenység Dr. Gémes György András

BME NTI 2014.11.19.

8


Mérőáramkörök Rezgés számláló

Rezgésszám Átlag érték

Átlag mérő Óragenerátor

Burkoló görbe

Komparátor Számláló Esemény időtart.

Számláló

Csúcsdetektor

Idő Esemény szélesség Felfutás Amplitúdó RMS

RMS mérő Jel-processz.

Paraméter

Egy egycsatornás készülék általánosított blokkdiagramja.


BME NTI 2014.11.19.


Lokalizáció Az akusztikus eseményeket több érzékelővel észleljük. A mérőeszköz és a jelfeldolgozás vonatkozásában együtt kezelt érzékelőcsoportot vizsgáljuk. Az elsőként megszólaló érzékelőhöz képest mérjük azokat az időkéséseket, amelyekkel a kiválasztott érzékelőcsoport tagjai megszólalnak. A hanghullám terjedési sebessége és az elrendezés geometriája ismeretében kiszámítható a forráshely pontos koordinátája. Dr. Gémes György András

BME NTI 2014.11.19.

9


Lokalizációs modellek 1 Zóna – lokalizálás

• Folyamatos jelek •

1 RMS   T

T

f

2

( t ) dt

0


BME NTI 2014.11.19.


Lokalizációs modellek 2 Keresztkorrelációs lokalizálás

• folyamatos jelek • függvény csúcshelyzete Dr. Gémes György András

BME NTI 2014.11.19.

10


Lokalizációs modellek 3 Esemény lineáris lokalizálása

• egyedi hangesemények • mérendő Dt (vagy ismert) Dr. Gémes György András

BME NTI 2014.11.19.


Esemény síkbeli lokalizálása

• Egyedi események • Módszer (hiperbola, kör) Dr. Gémes György András

BME NTI 2014.11.19.

11


Kaiser - effektus


BME NTI 2014.11.19.


Akusztikus emissziós jelek értékelése


BME NTI 2014.11.19.

12


Alkalmazási területek 1

Tartály vizsgálat


BME NTI 2014.11.19.


Alkalmazási területek 2

Atomerőművi reaktortartály vizsgálat


BME NTI 2014.11.19.

13


Alkalmazási területek 3 Szivárgásdetektálás


BME NTI 2014.11.19.

14


Alkalmazási területek 4 Gyártmány felügyelet


BME NTI 2014.11.19.


Alkalmazási területek 5 Kutatás, anyagszerkezeti vizsgálat


BME NTI 2014.11.19.

15


VÉGE


BME NTI 2014.11.19.

16

Anyagvizsgálati módszerek

Recommend Documents