MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA DIPLOMOVÁ PRÁCE

MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA

DIPLOMOVÁ PRÁCE

BRNO 2011

Bc. Jaromír Tlačbaba

Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav techniky a automobilové dopravy

Koroze oceli a její lokalizace NDT metodou – AE Diplomová práce

Vedoucí práce:

Vypracoval:

doc. Ing. Michal Černý, CSc.


Brno 2011

Agronomická fakulta Akademický rok: 2011/2011

Mendelova univerzita v Brně Ústav techniky a automobilové dopravy

ZADÁNÍ DIPLOMOVÉ PRÁCE Autor práce:


Studijní program:

Zemědělská specializace

Obor:

Management techniky

Název tématu:

Koroze oceli a její lokalizace NDT metodou – AE

Rozsah práce:

min.. 60 stran

Zásady pro vypracování:

1.Zhodnoťte současný stav měření korozního napadení metodami nedestruktivního zkoušení 2.Navrhněte metodu identifikace korozního napadení metodou akustické emise a proveďte její praktické ověření 3.Vytvořte metodiku měření pro lokalizaci korozní degradace u plošných ocelových konstrukcí 4.Proveďte experimentální synkretickou analýzu směrové verifikace primárního korozního napadení a jeho následného rozvoje 5.Získané experimentální výsledky přetransformujte z hlediska synergické aplikovatelnosti pro podmínky technické praxe v reálných podmínkách a zhodnoťte jejich ekonomický přínos

Datum zadání diplomové práce:

říjen 2009

Termín odevzdání diplomové práce:

duben 2011


doc. Ing. Michal Černý, CSc.

Autor práce

Vedoucí práce

doc. Ing. Miroslav Havlíček, CSc. Vedoucí ústavu

prof. Ing. Ladislav Zeman, CSc. Děkan AF MENDELU

PROHLÁŠENÍ

Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma Koroze oceli a její lokalizace NDT metodou – AE vypracoval samostatně a použil jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Diplomová práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana AF MZLU v Brně.

dne…………………………… podpis …………………………

PODĚKOVÁNÍ

Děkuji vedoucímu diplomové práce doc. Ing. Michalu Černému CSc. za konstruktivní vedení, pomoc při studiu daného tématu, vstřícnost a pochopení. Dále děkuji doc. Ing. Pavlovi Mazalovi CSc. za možnost použití laboratoře.

Annotation Acoustic emission (AE) is a non-destructive testing of materials and is one of the most advanced in this field. Non-destructive testing is one of the technical inspection of surface and internal defects in the material without breaking the structure. NDT methods can be localized damage to structures of different mechanisms. The term acoustic emission we detect the plot that is currently within the material, where the voltage generated waves, which spread material. Scanning acoustic emission signals can be localized corrosion degradation of materials exposed structures or components. AE method allows both random checks and continuous monitoring. Appropriate deployment of sensors on the material, appropriate software and equipment used for effective control in real time, and for the quick location of material damage.

Experimental part of this work therefore provides information about wave activity in the degraded material, which were measured during corrosion attack. It is apparent that the sensors were placed on the material according to this scheme (see chapter 6.3. Distribution of measuring points), collected information on the corrosion current storyline. Corrosion attack is characterized by a continuous spectrum of events and thus are not registered with a particular incident, but the activity at individual levels. Shortening the distance to sources of corrosion damage activity and count the number of active layers increases. This was observed in both NaCl corrosive environment, and in dilute H2SO4, which excels in its aggressiveness. Both not only very time-consuming measurements proved the possibility of monitoring the source of corrosion attack structures. NDT method, the acoustic emission measurements proved inconclusive in determining the source node wave emissions which are emitted in the transformation of crystalline structure of metals on the structure of oxide, hydroxide or sulphate. The work is a pilot solution for monitoring corrosion damage in the area of technical experience can be used for inspection and periodic follow-up for a proportional damage structures (bridges). The thesis can be considered as a basis for further research in this field.

Úvod .................................................................................................................... 10 1. Definice nedestruktivního měření ................................................................... 12 1.1. Účel nedestruktivního testování ............................................................. 13 1.1.1. Moderní nedestruktivní zkoušení .................................................. 13 1.1.2. Klasifikace metod.......................................................................... 13 2. NDT metody.................................................................................................... 19 2.1. Kapilární testování (Penetrant testing) ................................................... 19 2.1.1. Princip metody .............................................................................. 19 2.1.2. Kontroly na kapilárních linkách .................................................... 20 2.1.3. Zkušební proces............................................................................. 21 2.1.4. Výhody a nevýhody ...................................................................... 22 2.2. Testování magnetických částic (Magnetic Particle Testing).................. 23 2.2.1. Princip metody .............................................................................. 23 2.2.2. Zkušební proces............................................................................. 24 2.2.3. Výhody a nevýhody ...................................................................... 25 2.3. Ultrazvuk (Ultrasonic Testing)............................................................... 26 2.3.1. Princip metody .............................................................................. 26 2.3.2. Zkoušení ultrazvukem ................................................................... 28 2.4. Metoda vířivých proudů (Eddy Current Method) .................................. 30 2.4.1. Princip metody .............................................................................. 30 2.4.2. Využití metody vířivých proudů ................................................... 31 2.4.3. Výhody a nevýhody ...................................................................... 31 2.5. Prozařování (Radiographic Thesting) .................................................... 32 2.5.1. Princip metody .............................................................................. 33 2.5.2. Výhody a nevýhody ...................................................................... 33 2.6. Akustická emise (Acoustic emission) .................................................... 34 2.6.1. Výhody a nevýhody ...................................................................... 36 2.6.2. Sledování koroze AE..................................................................... 37 3. Lokalizace zdrojů akustické mise ................................................................... 40 3.1. Měření času příchodu ............................................................................. 40 3.1.1. Klasická metoda prahové úrovně .................................................. 40 3.1.2. Hranová detekce prvního nasazení................................................ 41 3.1.2.1. Vycentrování a vyhlazení signálu .................................... 41 3.1.2.2. Stanovení prahové úrovně z parametrů šumu .................. 42

3.1.3. Detekce časových diferencí pomocí vzájemné korelační funkce.. 42 3.1.4. Detekce časových diferencí pomocí waveletové transformace..... 43 3.1.5. Přednosti a nedostatky jednotlivých algoritmů ............................. 44 3.2. Triangulační metoda............................................................................... 45 3.3. Metoda Apolloniové konstrukce ............................................................ 46 3.4. Grafická lokalizace podle jedné hyperboly ............................................ 47 3.5. Metoda diferencí časů příchodů ............................................................. 50 3.6. Lokalizace zdroje v materiálu s neznámou rychlostí šíření AE vlny..... 51 3.6.1. Analytický přístup založený na geometrickém modelování ......... 52 3.6.2. Numerický přístup založený na technice minimalizace chyby ..... 53 3.7. Metoda lokalizace pomocí Lambda vln na anizotropní desce ............... 54 3.8. Metoda lokalizace AE zdroje na potrubí pomocí cylindrických vln...... 56 3.9. Zónová metoda ....................................................................................... 57 3.10. Neuronové sítě...................................................................................... 58 4. AE signál spojitého charakteru ....................................................................... 60 4.1. Lokalizace spojitého signálu AE............................................................ 60 4.2. Stanovení útlumu.................................................................................... 60 4.3. Příklad výpočtu lokalizace ..................................................................... 61 5. Popis přístrojového vybavení .......................................................................... 62 5.1. Měřící kanálové jednotky AE ................................................................ 63 5.2. Pulser...................................................................................................... 64 5.3. Měřící jednotka napětí............................................................................ 64 5.4. Komunikační jednotky ........................................................................... 66 5.5. Sběrnice .................................................................................................. 66 5.5.1. Aktivní a pasivní sloty................................................................... 67 5.5.2. Identifikace připojených jednotek ................................................. 68 5.5.3. Komunikace .................................................................................. 68 6. Příprava měření ............................................................................................... 69 6.1. Volba materiálu ...................................................................................... 69 6.2. Determinace tvaru .................................................................................. 69 6.3. Determinace tvaru .................................................................................. 69 6.4. Metoda Hsu – Nielsenova zdroje (Pen test) ........................................... 70 6.5. Selekce korozívního prostředí ................................................................ 72 6.6. Nastavení systému Dakel Xedo.............................................................. 74

7. Měření ............................................................................................................. 78 7.1. Experimentální materiál a korozní prostředí č.1 NaCl........................... 78 7.1.1. Záznam snímačů............................................................................ 80 7.2. Experimentální materiál a korozní prostředí č.2 H2SO4 ........................ 85 8. Závěr a diskuse................................................................................................ 88 9. Literatura ......................................................................................................... 90 10. Seznam obrázků ............................................................................................ 93 11. Seznam tabulek ............................................................................................. 95

Úvod Akustická emise (AE) patří mezi metody nedestruktivního testování materiálu a je jedním z nejmodernějších odvětví v tomto oboru. Nedestruktivní defektoskopie patří mezi technickou kontrolu povrchů a vnitřních vad v materiálu bez porušení jejich struktury. Metodou NDT je možné lokalizovat poškození konstrukcí různými mechanismy. Pojem akustická emise nám detekuje děj, který probíhá aktuálně uvnitř materiálu, kde vznikají napěťové vlny, které se šíří materiálem. Snímáním signálů akustické emise je možné lokalizovat korozní degradaci materiálu zatěžované konstrukce či součásti. Metoda AE umožňuje jak náhodné kontroly, tak i souvislý monitoring. Vhodné rozmístění snímačů na materiálu, příslušný software a vybavení slouží pro efektivní kontrolu v reálném čase, tak i pro rychlou lokalizaci poškození materiálu. Výsledky snímání signálu AE mohou informovat o existenci poruchy, její intenzitě a lokalizaci místa porušení materiálu. Předkládaná diplomová práce se zaměřuje právě na lokalizaci zdroje koroze a rozvoje korozní degradace ocelového materiálu využitím metody AE. Jejím cílem je potvrzení možností monitoringu korozní aktivity zmíněnou NDT metodou.

10

Cíl práce Cílem

diplomové

práce

bylo

zhodnocení

současného

stavu

v oblasti

nedestruktivního testování. Zhodnocení veškerých metod NDT, které se v praxi využívají se zaměření na akustickou emisi. Akustická emise patří mezi výhodné měřící systémy, které určí velikost koroze. Systém AE patří do mobilních přístrojů, které může pracovat ve veškerém prostředí. Experimentální projekt je orientován na lokalizaci zdroje akustické emise v materiálu, který podléhá korozní degradaci. Měření je zaměřeno na lokalizaci tohoto korozního zdroje. Využitím akustické emise se určí zdroj a směr centra koroze na zkoumaném materiálu.

11

1. DEFINICE NEDESTRUKTIVNÍHO TESTOVÁNÍ Nedestruktivní zkoušky (NDT) jsou definovány tak, že zkoumají předmět, materiál nebo systém, aniž by byla narušena jeho struktura a nebo jeho budoucí využití. Zkušební nedestruktivní metody slouží k zjišťování necelistvostí materiálu za využití určité formy energie při zjišťování materiálových vlastností nebo přítomnosti materiálových diskontinuit (vnitřních, plošných nebo skrytých vad v daném materiálu, který zkoumáme). [1]

Definice nedestruktivní zkoušení sice obsahuje neinvazivní lékařské diagnostice. Ultrazvuk, X-ray a endoskopy jsou využívány jak pro lékařské vyšetření a průmyslové testování. V roce 1940, mnoho členů Americké společnosti pro nedestruktivní testování (v té době společnost pro průmyslové radiografie) byl lékařské X-ray profesionálů. Lékařské nedestruktivní testování je zcela oddělené od průmyslového nedestruktivní testování, které dnes většina lékařů využívá, ale nepoužívá slovo nedestruktivní. [1]

Nedestruktivní zkoušky se používá k vyšetřování integrity materiálu testovacího objektu. Řada dalších technologií - například, radioastronomie, napětí a velikost proudu měření a rheometry (měření průtoku) - jsou nedestruktivní, ale nejsou použity k hodnocení vlastností materiálu zvlášť. Nedestruktivní zkoušky se zabývá praktickým způsobem s výkonem zkušebního tělesa - jak dlouho může kus použít a kdy to je třeba zkontrolovat znovu? Radar a sonar jsou klasifikovány jako nedestruktivní zkoušení při použití zkontrolovat přehrad, například, ale ne, pokud jsou používány na osu říční dno. [1]

Obr. 1 Laserový ultrazvukový C-scan obrazy letadlových celků.

12

1.1. Účel nedestruktivního testování Od roku 1920 nedestruktivní zkoušky se změnily ve zkoušení materiálu tak, aby nedošlo k jeho poškození. Z kuriozity v laboratoři vzniklo NDT a tím i nepostradatelný nástroj informací. Nedestruktivní zkoušky mají velkou rozmanitost a jsou celosvětově používané k zjišťování změn ve struktuře, změny v jakosti materiálu, přítomnost trhlin, tloušťky materiálu nebo nátěru daného materiálu nebo průmyslových výrobků.

1.1.1. Moderní nedestruktivní zkoušení Zjišťuje celistvost výrobků a tím zajišťuje garanci spolehlivost Předchází selháním výrobků vlivem poruch, předchází úrazům, srážkám a chrání lidské životy, čímž ochraňuje investice a zajišťuje jejich návratnost výrobci Zajišťuje spokojenost zákazníka a udržuje dobrou pověst výrobce Napomáhá lepšímu designu výrobků Řídí výrobní procesy Snižuje výrobní náklady Udržuje stejnou úroveň deklarované kvality Zajišťuje provozní připravenost 1.1.2. Klasifikace metod

Hlavní metodické kategorie:

Vizuální Pronikavé zařízení (radiace) Magneticko – elektrické Mechanické vibrace Termální Chemické/elektrochemické

13

Každá metoda je komplexně charakterizována danými faktory:

Zdroj energie neboli medium použité k sondování předmětů (rentgenové paprsky, ultrazvukové vlny, termální zařízení) Charakter signálů, zobrazení nebo předznamenání vyplívající ze vzájemného působení s předmětem ( útlum rentgenových paprsků, útlum ultrazvukových vln, odraz ultrazvuku) Prostředky k detekování nebo snímání výsledných signálů (fotoemulze, piezoelektrický krystal, indukční cívka) Prostředky indikování nebo zaznamenávání signálů (měření odchylky, stopa na osciloskopu, radiograf) Základna pro interpretaci výsledků (přímá nebo nepřímá indikace kvalitativní nebo kvantitativní a přiměřené závislosti)

Cílem každé metody je zjistit informace o jednom nebo více parametrech z následujících parametrům:

Diskontinuity a separace (trhliny, dutiny, městky, štěpení, dělení na vrstvy) Struktura neboli vadná struktura (krystalická struktura, velikost zrna, mezilamelární vzdálenost perlitu, segregace, přesazení) Rozměry a metrologie (tloušťka, průměr, mezera, spáry,rozměr přerušované souvislosti) Fyzikální a mechanické vlastnosti (odrazivost, vodivost, modul pružnosti, rychlost zvuku) Složení a chemická analýza (identifikace slitin, nečistoty, příměsi, elementární distribuce, rozdělení) Pnutí a dynamická odezva (zbytkové pnutí, narůstání trhlin, opotřebení, vibrace) Analýza zobrazení (obsah zobrazení, frekvenční spektrum, konfigurace pole) Abnormální zdroje tepla

14

Kategorie

Objekt zjištění

Základní Mechanické

a Barva, trhliny, rozměry, tloušťka filmu, kalibrování, odrazivost, rozdělení napětí, vyvolávací deformace a jeho velikost, jakost

optické

povrchu, povrchové vady, průchozí trhliny Trhliny, hustota a chemické kolísání, rozdělení prvků, cizí

Pronikavé záření

předměty,

vměstky,

mikroskopická

pórovitost,

nesprávné

seřízení, chybějící části, segregace, selhání funkčnosti, smrštění, svraštění, tloušťka, dutiny Elektromagnetické

Obsah slitiny, anizotropie, dutiny, studený spoj, místní napětí,

a elektronické

tvrdost, kompozice, kontaminace, koroze, praskliny, hloubka trhliny, krystalická struktura, elektrické vodivosti, vločky, tepelné zpracování, trhliny, vměstky, iontová koncentrace, přeložky, napětí mřížky krystalu, vlhkost, polarizace, švy, segregace, smrštění, stav vulkanizace, pevnost v tahu, tloušťka, narušitel vazby, dutiny

Zvukové ultrazvukové

a Iniciace a šíření trhlin, dutiny, trhliny, útlumový faktor, stupeň vytvrzování, stupeň impregnace, stupeň slinování, dělení vrstev, hustota, rozměry, modul pružnosti, velikost zrna, vměstky, mechanická

degradace,

degradace záření,

inkluze,

přesazení,

pórovitost,

vychýlení, radiační degradace, struktura

kompozic, povrchové napětí, pevnost v tahu, střihu a tlaku, narušitel vazeb, opotřebení, mezilamelární vzdálenost perlitu, mez únavy Tepelné infračerveného

a Anizotropie, spoje, kompozice, emisní schopnost, tepelné hranice, tloušťka pokovování, pórovitost, tloušťka, dutiny, trhliny, štěpení, tepelné zpracování, stav vulkanizace, vlhkost, koroze

Chemické

a Identifikace slitiny, kompozice, trhliny, analýza a rozdělení

analytické

prvků, zrnitost, vměstky, makrostruktura, pórovitost, segregace, povrchové anomálie

Přídavné Vytváření obrazu

Rozměrové

kolísání, 15

dynamický

výkon,

anomálie

charakterizace, anomální rozložení, anomální šíření, konfigurace magnetického pole Analýza

obrazu Výběr údajů, zpracování a zobrazení signálu, anomální

signálu

mapování, korelace a identifikace, vystupňování obrazu, separace

několikanásobných

proměnných,

analýza

předznamenání obrazu Tab. 1 Kategorie metod nedestruktivního zkoušení

Další pojmy jsou definovány v uvedené tabulce 2. Metody zahrnují podmínky vyžadované podle této metody: Aby byly splněny podmínky pro aplikaci technikou (přístup, fyzický kontakt, příprava). Jiné faktory, mez detekce a charakterizace diskontinuity, vlastností a dalších atributů, které omezují interpretace signálů nebo generované obrázky.

Cíle

Atributy Měřené nebo hledané

Trhliny Povrchové anomálie

Drsnost, škrábance, rýhy, popraskání, důlkové korozi, zahrnutí a zapuštěných cizí materiál

Plocha spojených anomálie

Praskliny, pórovitost, dírky, kola, lemy, záhyby, vměstky

Vnitřní anomálie

Trhliny, separace, horké slzy, nedostatek fúze, póry, dutiny, inkluze

Struktura Mikrostruktura

Molekulární struktury

struktura, nebo

napětí,

krystalické příhradová

konstrukce, napětí, dislokace, volné místo, deformace Maticové struktury

Strukturu zrna, velikosti, orientaci a fáze, pórovitost,

impregnace,

posílení

distribuční,

heterogenita, segregace 16

plniva

nebo

anizotropie,

Malá strukturální anomálie

Netěsnosti (nedostatek těsnění), špatný kontakt, volné části, uvolněných částic, cizí předměty

Hrubá strukturální anomálie

Montážní chyby, posunutí, špatné mezery, deformace, malformace, chybějící části

Rozměry a metrologie Posunutí, postavení

Lineární měření, třídění, mezera velikosti, diskontinuita,

hloubka,

umístění

a

orientace Rozměrové varianty

Nevyrovnanost, nejednotnost, tvar a obrys, velikost a hmotnost varianty

Tloušťka, hustota

Film, nátěry, vrstvy, oplechování, stěny a plechu, hustota nebo změny tloušťky

Fyzikálních a mechanických vlastností Elektrické vlastnosti

Odpor, vodivost, permitivita a rozptyl

Magnetické vlastnosti

Polarizace, prodyšnost, feromagnetismus, soudržné síly

Tepelné vlastnosti

Vodivost, tepelná časová konstanta a termoelektrický potenciál

Mechanické vlastnosti

V tlaku, střihu a pevnost v tahu (a modulů), tvrdost, temperament a křehnutí

Povrchové vlastnosti

Barva, odrazivost, index lomu, emisivita

Chemické složení a analýzy Elementární analýza

Detekce, identifikace

Nečistota koncentrace

Znečištění, vyčerpání

Hutný obsah

Změny, slitiny identifikace, ověřování a třídění

Fyzikální stav

Vlhkost, iontové koncentrace a korozi, reakční produkty

Napětí a dynamické reakce Napětí, únava

Tepelné zpracování, žíhání i za studena, zbytkové napětí a deformace, únavové poškození a životnost 17

Mechanickému poškození

Opotřebení, odprýsknutí, eroze, vliv tření

Chemického poškození

Koroze, koroze pod napětím, fázové přeměny

Dynamický výkon

Vzniku

a

šíření

deformace,

tečení,

trhlin,

plastická

nadměrný

pohyb,

vibrace, tlumení, načasování akce, žádné anomální chování Analýza Elektromagnetické pole

Potenciál, síla

Teplotního pole

Izotermy,

teploty,

proudění

tepla,

rozložení teploty, tepelné úniky Akustické pole

Hluk, vibrace charakteristik, amplituda frekvence, harmonické spektrum, zvukové a / nebo ultrazvukové emise

Radioaktivní pole

Distribuce a šíření izotopů a stopovacích látek

Signál nebo analýza obrazu

Zlepšení

obrazu

rozpoznávání, třídění,

kvantování,

denzitometrie,

oddělování

diskontinuity

a

a

identifikace,

signál, korelace, definice

(velikost a tvar) a distribuce analýzy, přerušování mapování a zobrazování Tab. 2 Cíle nedestruktivní zkušební metody

18

2. NDT METODY 2.1 Kapilární testování (Penetrant testing) Kapilární zkoušení je jednou z nejrozšířenějších metodou nedestruktivního zkoušení materiálu (NDT). Je vhodná pro zjišťování povrchových vad. Její hlavní aplikace jsou v automobilovém, leteckém, petrochemickém a energetickém průmyslu. Značného rozsahu dosáhla metoda PT zejména v oblasti zkoušení svarových spojů. Je jednoduchá, nenáročná, v základních aplikacích málo finančně nákladná. PT metodou jsou zjišťovány povrchové vady typu trhlin, prasklin, pórů, vměstků, přeložek a pod. Metoda je použitelná pro téměř všechny druhy běžně využívaných materiálů (oceli, slitiny Al, Ni, Cu, Ti, sklo, keramika, plasty, ... Pro zkoušení povrchových vad neferomagnetických materiálů, kde nelze využít MT, je téměř nenahraditelná. Metoda se používá pro zkoušky polotovarů, při výrobě i inspekci provozovaných součástí. [10]

2.1.1. Princip metody

Na připravený (očištěný, odmaštěný a vysušený) zkoušený povrch součásti se nanese kapalina vhodných vlastností - penetrant. Po určitou dobu se ponechá tento penetrant působit - vniká do případných necelistvostí. Po ukončení penetračního času se přebytek penetrantu ze zkoušeného povrchu odstraní a nanese tzv. vývojka. Vývojka působí jako absorbent ("piják"), nasává penetrant, který vnikl do necelistvostí a zároveň vytváří kontrastní pozadí. Při následné inspekci jsou posuzovány dvojrozměrné indikace zjištěných necelistvostí. Tato metoda umožňuje zjistit povrchové vady, které jsou pouhým zrakem neviditelné. Indikace se hodnotí na základě vizuálního vjemu barevného nebo jasového kontrastu. Detekční schopnost metody začíná při šířce vady jednotek tisícin milimetru (v závislosti na drsnosti povrchu, druhu přítomných vad, použité citlivosti zkušebního procesu apod. Jasně barevné nebo fluorescenční kapalina je pak použita k liberálně složka povrchu a možnost proniknout jakýmkoli povrchemlámání praskliny nebo dutin. V době, kdy kapalina je dovoleno vsáknout do materiálu, povrch je obvykle asi 20 minut. Po namočení, je přebytek kapilární vymazán z povrchu a vývojář použít. Developerem je obvykle suchý bílý prášek, který vychází z kapilární

19

trhliny reverzní vzlínání předložit údaje na povrchu. Tyto (barevné) údaje jsou širší, než jsou skutečné chyby, a jsou tedy snáze viditelné. [10] Odstranění přebytku penetrantu je nejchoulostivější část kontroly řízení, protože přebytek průnik musí být odstraněno z povrchu vzorku při odstranění jako malý průnik možné z vad. V závislosti na použité kapilární systém, tento krok může zahrnovat čištění rozpouštědlem, přímé oplachování vodou, nebo první léčbě část s emulgátor a pak opláchnutí vodou [12].

Obr. 2 Kapilární test

A. Vzorek před zkouškou; B. kapilární uplatňována; C. Přebytek setřít odchodu na průnik do trhliny; D. Developer použít prášek, barvivo vsákne do prášku; E. Zobrazení barevné označení, nebo UV lampa se ukáže fluorescenční označení.

2.1.2. Kontroly na kapilárních linkách

K provádění kapilárních zkoušek jsou k dispozici kapilární linky (pro fluorescenční zkoušky, emulgační i postemulgační techniky s vysokou citlivostí zkoušení). Testování na kapilární lince je vhodné a vysoce efektivní zejména při hromadném zkoušení (v leteckém a automobilovém průmyslu).

20

FPI/PT kapilární zkoušení neferomagnetických výrobků (vhodné např. pro AL výkovky, obrobky, odlitky). FPI/PT linky pro postemulgační penetrant jsou určeny pro vyšší citlivost zkoušení

Kapilární kontrola je jedním z nejvíce používaných nedestruktivní vyhodnocení (NDT) metod. Jeho popularita je možné odvodit ze dvou hlavních faktorů: její relativní snadnost použití a její flexibilita. Kapilární metodou lze zkoušet téměř jakýkoliv materiál, za předpokladu, že jeho povrch není extrémně tvrdý nebo porézní. Materiály, které jsou běžně kontrolovány jsou následující:

Kovy (hliník, měď, ocel, titan, atd.) Sklo Mnoho keramických materiálů Pryže Plasty Kapilární metoda poskytuje flexibilitu při provádění kontrol, protože to může být použita v celé řadě aplikací, od automobilové zapalovací svíčky pro kritické části letadel. Kapilární materiál lze použít s sprejem nebo vatový tampon nahlížet na známé chyby se vyskytují v určité oblasti nebo jej lze aplikovat máčením nebo stříkáním rychle prohlédnout na velkých plochách. Výše, viditelná průnik barvy jsou lokálně použít na vysoce zatížených odběrného místa zkontrolovat únavové trhliny.

2.1.3. Zkušební proces

Metodické požadavky na PT zkoušku jsou stanovují - předepisují normy, kódy, předpisy - požadavky odběratele.

Základní sadou metodických EN norem je EN 571-1 + EN ISO 3452 -2 až 4. Kritéria přípustnosti pro jednotlivé druhy zkoušených součástí jsou definovány dalšími návaznými normami - v sektoru svařování (w - welds) je to EN 1289, v sektoru výkovků (f - forgings) EN 10228-2, v sektoru odlitků (c - castings) EN 1371-1 a 2, v 21

sektoru trubek (t - tubes) normy EN 10246-11.

Nejvýznamnějšími a nejpožadovanějšími PT standardy a specifikacemi z oblasti US norem jsou ASTM E 1417, ASTM E 165, AMS 2644 a pro kritéria přípustnosti např. AMS-STD-2175 (odlitky).

Penetranty jsou pak zařazeny na síle nebo zjistitelnosti nenasvědčuje tomu, že se vyrábí pro řadu malých a úzkých únavových trhlin. Pět úrovní citlivosti jsou uvedeny níže:

Level ½ - Ultra Low Sensitivity Level 1 - Low Sensitivity Level 2 - Medium Sensitivity Level 3 - High Sensitivity Level 4 - Ultra-High Sensitivity

Penetranty jsou pak klasifikovány podle metody používané k odstranění přebytečné průnik z části. Čtyři metody, které jsou uvedeny níže: Metoda - Vodní omyvatelný Metoda B - Post-Emulgační, Lipofilní Metoda C - Rozpouštědlo Vyměnitelná Metoda D - Post-Emulgační, Hydrofilní

2.1.4. Výhody a nevýhody

Výhody

Tato metoda má vysokou citlivost na malé plochy nespojitosti Metoda má málo materiálu, omezení, tedy kovové a nekovové, magnetické a nemagnetické, a vodivé a nevodivé materiály mohou být kontrolovány Velké plochy a velké množství dílů / materiálů mohou být kontrolovány rychle a levně Díly se složitými geometrickými tvary jsou pravidelně kontrolovány Údaje jsou vyráběny přímo na povrchu dílu a tvoří vizuální kontrolu 22

Aerosolové nádoby od sprejů jsou dobře přenositelné Kapilární materiál a související vybavení jsou poměrně levné Nevýhody

Pouze povrchové vady lze zjistit Pouze materiály s relativně neporézním povrch může být kontrolována Nečistoty mohou zakrýt vady Materiál z obrábění, broušení nebo štěrkování musí být odstraněny před PT Inspektor musí mít přímý přístup k povrchu prováděna inspekce Povrchová úprava a drsnost mohou ovlivnit kontrolu citlivosti Post čištění přijatelné dílů nebo materiálů je nutné Nakládání s chemickými látkami a správné likvidace je vyžadována.

2.2. Testování magnetických částic (Magnetic Particle Testing) Hlavní aplikace jsou v automobilovém a leteckém průmyslu, dále v energetice a dopravě. Vzhledem ke své relativní jednoduchosti a nenáročnosti na provádění je jednou z nejdůležitějších metod i při servisu provozovaných zařízení. Touto metodou jsou zjišťovány povrchové a podpovrchové vady typu trhlin, prasklin, pórů, vměstků apod. feromagnetických materiálů (Fe). Pro jiné materiály než feromagnetické nelze použít.


Vhodným

zmagnetováním

feromagnetického

materiálu

dojde

k

jeho

magnetickému nasycení. Případná vada v materiálu má jiné magnetické vlastnosti většinou bývá nemagnetická (vzduch v trhlině, struska, plyn v póru). V místě vady dochází k deformaci magnetického pole, jeho siločáry vystupují nad povrch. Vzniká tzv. rozptylový magnetický tok, který je nositelem informace o místní změně magnetických vlastností. Na povrch materiálu se nanáší jemný feromagnetický prášek, jenž se

23

magneticky přichytí na povrch, avšak pouze v místě rozptylového toku. Prášek na povrchu vytváří indikaci, zobrazující reliéf rozptylového toku způsobeného vadou. Indikace se hodnotí na základě vizuálního vjemu barevného nebo jasového kontrastu. Detekční schopnost metody začíná při šířce vady jednotek tisícin milimetru.

Obr. 3 Magnetické částice

2.2.2. Zkušební proces

Při výrobě resp. v opravárenství je MT zkouška přímo stanovena prostřednictvím norem nebo podle požadavků odběratele. Základní metodickou normou je EN ISO 9934 - 1 až 3, v sektoru svařování (w - welds) je řídícím dokumentem norma EN 1290, v sektoru výkovků (f - forgings) EN 10228-1, v sektoru odlitků (c - castings) EN 1369, v sektoru trubek (t - tubes) normy EN 10246-12 + 18. Stejně tak lze nalézt řídící normy pro jiné výrobky, nebo si požadavky specifikuje přímo odběratel v přejímacích podmínkách, kontraktu nebo prostřednictvím firemních procedur. Typické jsou požadavky v souladu s ASTM E 709, ASTM E 1444, ASTM A 275, AMS 7114 aj. [11]

24

Je to výhodná metoda pro detekci povrchové trhliny všech velikostí i svárů a přilehlých obecných kovů, podpovrchové praskliny, neúplné fúze, nižší a nedostatečné pronikání do svaru, jakož i na závady opraveny okraje základního materiálu. Přestože magnetické částice testování by nemělo být náhradou za rentgenové vyšetření ultrazvukem, nebo na podzemní hodnocení, může představovat výhodu nad svými metodami zjišťování krátké trhliny a povrchové nespojitosti [4].

Obr. 4 Detekce trhlin


Výhody

Složité tvary mohou být testovány Trhliny naplněné barvou nebo jiné cizí materiály mohou být detekovány Velké množství podobných částí může být rychle zkoušet / automatizace Malé jemné trhliny mohou být detekovány Podpovrchové diskontinuity může být umístěn Odezva do hloubky Jednoduchá manipulace Relativně nízké náklady. Nevýhody

Pouze feromagnetické materiály mohou být testovány Vysoký elektrický proud musí přitahovat 25

Demagnetizace nutná v některých případech Extrémní péče, aby se zabránilo popálení místa Obtížné odhalit drobné defekty pod povrchem Složité tvary mohou vyžadovat více než dvě magnetizace

2.3. Ultrazvuk (Ultrasonic Testing)

Ultrazvuk je jednou ze základních metod nedestruktivního zkoušení. Ultrazvuková metoda umožňuje zjistit přítomnost vnitřních vad materiálu, a to i ve velké hloubce pod povrchem. Zkoušení ultrazvukem vznikl z potřeby zjišťovat skryté vnitřní defekty u rozměrných částí, které nebylo možné prozařovat a u kterých tyto defekty mohly vést k havárii hotových výrobků. [2] Je využívána především pro zkoušení tvářených polotovarů (plechy, výkovky, tyče, ...), svarů a odlitků. Uplatňuje se však významně i při zkoušení různých typů nekovových materiálů, jako jsou některé typy plastů a kompozitů. Výhodou této metody je možnost automatizace procesu kontroly, především u polotovarů jednoduchého tvaru (trubky, plechy, tyče apod.). Kromě vnitřních vad typu trhlin, dvojitosti, dutin apod. je možno zjišťovat i vady povrchové. Mezi další výhody patří např. okamžité zobrazení výsledků zkoušky. [2] Ultrazvukové vyšetření je jedním z nejpoužívanějších NDT techniky pro kontrolu jakosti a integrity hodnocení, protože má relativní náklady a pohodlí při sběru dat. Obecně lze ultrazvuk použit k detekci chyb, určení velikosti, tvaru a umístění závady, a identifikovat nespojitosti materiálů. Také může být stanovení rychlosti ultrazvukových používají k měření modulu pružnosti. [2]


,,Princip ultrazvukové metody využívá skutečnosti, že pevné materiály (kovové i nekovové) jsou dobrými vodiči zvukových vln. Ultrazvukové vlny vyslané do materiálu se odrážejí od každého rozhraní, a tedy i od vnitřních vad (nehomogenit). Čím vyšší je frekvence vlnění, tím menší vady je možno detekovat. Pro zkoušení se využívají frekvence od 0,5 MHz do 25 MHz. [2]

26

Zkoušení materiálů pomocí ultrazvuku se neustále vyvíjí. Zdokonalují se jednak metody již zavedené, ať už jde o použití například digitálních přístrojů, propojování zkušebního přístroje přímo s počítačem a následné vyhodnocení, nebo použití speciálních sond. Objevují se ale i zcela nové přístupy ke zkoušení. [2]

Jedním z nových přístupů ke zkoušení materiálu ultrazvukem je technika PHASED ARRAY. Metoda je založena na použití sady měničů a elektronice, která "tvaruje" svazek. Sonda phased array je složena ze soustavy miniaturních piezoelektrických měničů, přičemž řídící elektronikou je ovládán každý měnič zvlášť, takže je možno formovat tvar svazku. Výstupem z řídící elektroniky je standardní signál ekvivalentní k A-zobrazení. [2]

Mezi výhody této techniky patří možnost vygenerovat měnitelný úhel svazku pouze jednou sondou a tím pokrýt mnohem větší oblast zkoušeného předmětu bez posuvu sondy. Tím se zlepšuje prostorové rozlišení a hodnocení vad je přesnější. [2]

Zvukové vlny jsou vázány na hmotné prostředí. Částice tohoto prostředí kmitají kolem rovnovážných poloh. Svou kmitovou energii přenášejí prostřednictvím pružné vazby na sousední částice. Tato energie se šíří v daném hmotném prostředí šíří konstantní rychlostí. Říkáme, že prostředím se šíří vlna. Každý následující bod kmitá vůči předcházejícímu s určitým zpožděním, t.j. dosáhne maximální výchylky (amplitudy) s fázovým posunutím. Okamžitou výchylku libovolného bodu prostředí označujeme jako akustickou výchylku a popíšeme ji rovnicí [2]  t x  u = A sin 2π  −  , příp. úpravou dostaneme u = A sin ω  t − T λ  

kde

A je amplituda výchylky (m),

ω je úhlová rychlost (rad.s-1), T je perioda pohybu (s),

λ je vlnová délka (m), c je rychlost šíření vlny hmotným prostředím (m.s-1), x je souřadnice polohy částice (m), f je frekvence kmitů částice (Hz).

27

x , c

(1)

Platí, že částice kmitá kolem rovnovážné polohy s úhlovou rychlostí

ω = 2π f =

2π . T

(2)

Při výpočtech zavádíme střední hodnotu energie v daném objemu, tzv. hustotu energie, která je definovaná vztahem

E=

1 ρ ω 2 A2 . 2

(3)

Rychlost šíření energie vlnění určíme podle vztahu

c=

λ T

=λ f .

(4)

Protože je tato rychlost konstantní, často používáme pro stanovení rychlosti šíření vlnění rychlost rovnoměrného přímočarého pohybu

c=

x . t

(5)

Při postupném rozkmitávání vznikají oblasti, kdy se částice k sobě různě přibližují. Tím dochází ke změnám tlaku prostředí. Oblasti zvýšeného tlaku se střídají s oblastmi sníženého tlaku, vytváří se akustická (zvuková) vlna. Tlak vznikající při šíření (akustické) vlny nazýváme akustickým tlakem p. Jeho hodnota je úměrná akustické rychlosti v, která představuje rychlost kmitající částice kolem rovnovážné polohy. [2]

2.3.2. Zkoušení ultrazvukem metoda odrazová impulsní – snímač (sonda) přiložený na zkušební povrch vysílá ultrazvuk ve formě krátkých impulsů. Ten se šíří zkoušeným materiálem, odráží se od protilehlého povrchu nebo vady v materiálu, která má jinou akustickou

28

impedanci než studovaný materiál, a vrací se zpět k sondě, kde je detekován. Na displeji, případně obrazovce měřícího přístroje, se objeví údaj o tloušťce materiálu nebo hloubce vady.Výhodou je použití jedné sondy a možnost měření i v případě nepřístupnosti druhého povrchu zkoumaného předmětu.

metoda průchodová impulsní – používají se dvě sondy umístěné na protilehlých površích zkoušeného předmětu. Jedna je vysílač, druhá přijímač. Měřítkem celistvosti je množství ultrazvukové energie, která projde z vysílací sondy k přijímací. Vyskytne-li se v materiálu necelistvost (vada), množství energie se sníží.

ρ . 10-3

c

kg.m-3

m.s-1

ocel feritická

7,80

5920

ocel austenit

8,03

5500

litina

7,20

3500-5500

hliník

2,70

6320

měď

8,90

4700

mosaz

8,10

3830

plexisklo

1,18

2680

polystyrén

1,06

2350

sklo

2,50

5660

materiál

Tab. 3 Rychlost šíření ultrazvuku v různých materiálech

Obr. 5 Funkce ultrazvuku 29

2.4. Metoda vířivých proudů (Eddy Current Method) Tato metoda souvisí s objevem elektromagnetické indukce (Michaelem Faradayem), který zjistil při svých experimentech, že při změnách magnetického pole dochází ve vodičích, nacházejících se v tomto poli, k indukci elektrického napětí. Elektrické napětí se nemusí indukovat pouze v elektrickém vodiči, ale v jakémkoliv elektricky vodivém prostředí, jež se nachází v působnosti měnícího se magnetického pole. Jde-li o kompaktní elektricky vodivé těleso, pak se obecně v rovinách kolmých na vektor magnetické indukce indukují proudy, jež nazýváme podle tvaru, připomínajícího vodní vír, vířivými proudy. Existenci tohoto jevu zaznamenal již v r. 1830 J. B. Foucalt. [15]


Daná metoda slouží při nedestruktivní kontrole materiálů, výrobků a polotovarů je založen tak, že testovaný objekt, který má určitou magnetickou permeabilitu, elektrickou vodivost. Tento materiál vystavíme působení střídavého magnetického pole, vytvořené budící cívkou, která je napájena střídavým proudem. Tyto proudy se pohybují v uzavřených smyčkách a jsou to tzv. vířivé proudy. Vířivé proudy produkují své vlastní magnetické pole, které lze měřit, a použít k nalezení chyb a charakterizovat vodivost, propustnost a rozměrové vlastnosti. Vířivé proudy závisí na indukovaném napětí, ale také na frekvenci budícího proudu ( s rostoucí frekvencí se zvyšuje velikost vířivých proudů) a na tvar objektu. Při nedestruktivní kontrole se využívá těchto vířivých proudů, které prochází daným materiálem a při zjištění defektu dojde k přerušení drah vířivých proudů v materiálu a následně dochází ke změně zpětného účinku na budící pole [15]

30

Obr. 6 Vířivé proudy

2.4.2. Využití metody vířivých proudů

Metoda patří mezi tzv. povrchové metody: To znamená, že je nejčastěji používána k hledání povrchových vad. Lze však hledat také vady v určité hloubce pod povrchem, měřit tloušťku nevodivých povlaků, nebo třídit materiály na základě chemického složení nebo tepelného zpracování. [15]

Detekce materiálových diskontinuit např. trhlin, poruch svárů apod. Měření tloušťky stěn a povrchových vrstev kovů Kontrola záměn materiálu Kontrola mechanického napětí 2.4.3. Výhody a nevýhody

Výhody

Relativně levná kontrola Možnost realizovat lehké přenosné přístroje pro nedestruktivní kontrolu Možnost automatizace kontrolního procesu Není třeba před kontrolou speciálně upravovat povrch 31

Jde o bezkontaktní metodu Metoda umožňující měření při vysokých teplot Nevýhody

Nemožnost indikace vad hluboko pod povrchem Značná citlivost na rozměry součásti, okrajový efekt

2.5. Prozařování (Radiographic Thesting) Radiografie umožňuje získat obraz vnitřních vad materiálu. Obvyklé oblasti nasazení metody jsou: kontrola svarů, odlitků (i tvarově velmi složitých), elektrotechnický průmysl, stavební průmysl apod. Vzhledem ke své průkaznosti a trvalému záznamu je jednou z nejdůležitějších metod při kontrole zařízení s vysokou mírou nebezpečnosti (například tlakových nádob), v leteckém a petrochemickém průmyslu. X-záření se používají k určení vnitřní zdraví svarů. Radiografie je založena na schopnosti X-záření a gama záření procházející kovem i jinými materiály a dále vytvářejí fotografické záznamy o přenosu zářivé energie. Všechny materiály budou absorbovat známé množství této energie záření, a proto může X-záření a gama záření použít pro diskontinuity a zařazení do neprůhledného materiálu. [2]

Obr. 7 Rentgen

32


Při průchodu materiálem dochází k zeslabování procházejícího ionizujícího záření. Toto zeslabení závisí mimo jiné na tloušťce materiálu. Pokud je v matriálu defekt s vhodnou orientací vůči směru záření, je záření v tomto místě méně zeslabeno (nebo více - v závislosti na materiálu v diskontinuitě). Za předmětem se vytváří neviditelný reliéf primárního záření, který je třeba převést na viditelný obraz vhodným detektorem - v případě klasické (filmové) radiografické metody RT se jedná o radiografický film. Každý film má svou charakteristickou křivku, která určuje, jakého obrazového kontrastu se při dané aplikaci dosáhne. Z praktického hlediska je účelné (a doporučené normativními dokumenty) pracovat v lineární části charakteristické křivky tedy pracovat se zčernáním (optickou hustotou) radiogramu vyšších hodnot. Změna radiografického kontrastu bude při stejném rozdílu intenzit primárního záření v místě vady a mimo ni větší, při vyšším zčernání. [2]


Výhody

Může být použito pro kontrolu prakticky všechny materiály Detekuje povrchových a podpovrchových vad Kontrola složitých tvarů a struktury bez demontáže Minimální část přípravy je zapotřebí

Nevýhody

Rozsáhlé školení obsluhy a dovednosti potřebné Přístup na obou stranách konstrukce je obvykle zapotřebí Prohlídka masivní sekce může být časově náročné Poměrně nákladné investice do zařízení Možné radiační nebezpečí pro personál

33

2.6. Akustická emise (acoustic emission) Akustická emise se označuje fyzikální jev, při němž pozorujeme akustické signály vysílané mechanicky nebo tepelně namáhaným tělesem a zároveň diagnostickou metodu založenou na tomto jevu. Od historie se k orientačnímu posouzení změny kvality tělesa užívá známé poklepání, na cihlu, keramiku apod. Na základě odezvy tělesa na tento úder “slyšíme” případnou změnu vlastní frekvence tělesa a z té usuzujeme na skrytou vadu. Soudobé akustické metody testování nejsou tolik subjektivní, jsou založeny na přesnějších měřících postupech (zejména co se týče buzení a příjmu zvuku).

Akustické metody rozdělujeme podle způsobu buzení a příjmu vlnění. Zvukové vlnění je generováno koherentně nebo inkoherentně. Častěji se využívá generace koherentního zvuku s přesně definovanými frekvencemi a fázovými rozdíly. K vybuzení akustických vln se užívá některá z elektromagneticko-mechanických interakcí (např. piezoelektrický, piezomagnetický jev, elektrostrikci apod.). Pro detekci lze kromě výše uvedených interakcí využít piezooptické interakce, v některých případech dokonce elektron-fononové interakce či jiné vhodné kvantové interakce. [15]

Inkoherentní zvuk bývá buzen převážně stochastickými dynamickými procesy, například plastickou deformací, elektrickým výbojem, tepelným šumem, nepružným rozptylem záření ve zkoumaném tělese. V posledních letech analýza částečně inkoherentního zvukového vlnění nabývá na významu, označuje se také jako metoda akustické emise. Oba typy generace a detekce zvukové vlny se mohou realizovat bezkontaktním způsobem ( obvykle v rezonátorech), nebo kontaktním způsobem prostřednictvím vhodné kapalné látky (např. silikonového oleje, gelů apod.). [15]

Akustické metody lze ovšem roztřídit také z hlediska toho, zda jde o měření využívající stojatých či postupných vln. Metody využívající stojatých vln se nazývají rezonanční metody. Základními veličinami při měřeních se stojatými vlnami v režimu vynucených kmitů jsou rezonanční frekvence, činitel jakosti, perioda doznívajících kmitů a logaritmický dekrement útlumu. Na tomto principu pracují především akustické spektrometry. Metody založené na postupném vlnění, případně na vlnových pulsech,

34

zjišťují hlavně fázové a grupové rychlosti, koeficient absorpce, zpoždění signálu, frekvenční spektra a další. [15]

Mezi významné neinvazivní NDT metody s možností On-line monitorování rozvoje porušení konstrukce a současně detekce netěsností a úniků patří metoda Akustické emise. AE sice patří mezi NDT metody, ale svým principem se od typických NDT metod významně odlišuje. Metoda akustické emise a typické NDT metody se z podstaty svého principu poskytovanými informacemi a režimem nasazení nepřekrývají, ale vhodně doplňují. Uveďme tři základní přednosti a tři nedostatky metody AE z pohledu potenciálu a omezení jako metody inspekcí v rámci RBI. [15]

AE je defektoskopická metoda, která slouží k lokalizaci a vyhodnocení trhlin a materiálových vad, sledování úniků média. Principem metody je „odposlech“ a následné vyhodnocení procesů probíhajících v materiálu během zatěžování zařízení, tedy při tlakových zkouškách, nebo za provozu. U sledovaného zařízení se na vytypovaná místa rozmístí snímací sondy (v případě horkého tělesa se na povrch navaří tzv. vlnovody procházející izolací a sonda se montuje na jejich konce). Sonda je umístěna přes předzesilovač signálu a koaxiální kabel je připojen na analyzátor vln a řídící počítač, umístěné v bezpečné vzdálenosti nebo signál může být odesílán přes satelit do vyhodnocovacího centra. Jako pomocná veličina je zaznamenáván tlak, případně teplota. Naměřená data jsou nahrávána do počítače k dalšímu zpracování. [15]

Uvolněná energie se transformuje na napěťový impuls, který se po dosažení povrchu materiálu šíří ve formě napěťových elastických vln, které mohou být detekovány snímači akustické emise v oblasti:

Emisní událost Emisní zdroj Emisní signál

35

Obr. 8 Hodnocené parametry signálu AE


Výhody

Metoda AE je metoda integrální, objemová, neinvazivní. Detekuje rozvoj procesů „na dálku“ (typicky několika metrů), samozřejmě jak jsou umístěné sondy na zkoumaném materiálu které současně monitorují oblasti konstrukce, včetně procesů z míst nepřístupných či nákladně zpřístupnitelných. Síť snímačů umožňuje více či méně přesnou lokalizaci detekovaného procesu, ale také zjišťuje jak se daný proces vyvíjí na zkoumaném materiálu.

Metoda AE umožňuje On-line monitorování konstrukce za provozu (bez nutnosti odstavení konstrukce z provozu). Tím nám snižuje odstávky On-line monitorování je žádoucí zaměřit především na režimy provozu, jež představují největší stimul rozvoje porušení (obvykle přechodové jevy, špičky zatížení, …)

Metoda AE detekuje proces jeho porušení a následně monitoruje jeho rozvoj v reálných podmínkách zatížení, při skutečné velikosti a orientaci defektu, skutečné místní úrovni napětí resp.deformací, při reálném stavu materiálu, při reálném působení korozního média… Metoda AE s přítomností defektu detekuje též přítomnost podmínek pro jeho rozvoj.

36

Nevýhody

Metoda AE odhaluje porušení pouze v jeho průběhu. Pokud k rozvoji porušení dojde a my jej nezaregistrujeme, pak je to stav nevratný. Zkoušku nelze opakovat a výsledky lze ověřit jen jinou NDT metodou.

Metoda AE není universální. To za prvé znamená, že ne všechny mechanismy porušení (intenzita signálu procesu) jsou na všech konstrukcích (podmínky akustického rušení) metodou AE detekovatelné. Za druhé to znamená, že smysl má nasazení AE v etapách provozu s nejvyšší úrovní stimulu porušení. Jinými slovy metodu AE nelze aplikovat kdykoliv.

Správné nasazení metody a vyhodnocení závěrů z výsledků měření není zcela jednoduché. Při nedostatečné zkušenosti či komplexních znalostech může vést vyhodnocení k chybným závěrům, ale složitější je nastavení této metody a její správně frekvence. Správné vyhodnocení závěrů vyžaduje buď dobrou zkušenost z podobných konstrukcí a aplikací či kvalifikovaný rozbor možných mechanismů rozvoje porušení, znalost režimů provozu, v rámci nichž může k rozvoji porušení docházet, rozbor citlivosti a spolehlivosti detekce.

2.6.2. Sledování koroze AE

Koroze je typem poškození materiálu, které zůstává hlavním problémem nejvíce v chemickém průmyslu, protože představuje značnou ekonomickou zátěž ( 2 až 4,5 % HND podle toho, jestli zahrnujeme nepřímé náklady), růst nákladů na bezpečnost, kvalitu a životního prostředí. Rozvoj detekce koroze je hlavně zaměřen na typy lokální koroze, které jsou nejobávanější a nejzákeřnější: koroze pod napětím ( 20% případů) a bodová koroze ( 25% případů) Akustická emise je metodou nedestruktivní kontroly, která je v průmyslu stále více používaná. Četné příklady potvrzují kvalitu a spolehlivost periodických kontrol pomocí AE na různých kovových zařízeních ale i na zařízeních ze sklo – sklolaminátových pryskyřic. Výzkumné programy a poslední aplikace ukázaly další možnosti AE, jako např. včasnou detekci nejzákeřnějších degradací korozí pod napětím nebo bodovou korozi na přístrojích za provozu (in situ).

37

AE je také spolehlivou, dokonce jednou z nejvhodnějších metod pro kontinuální vyhodnocení a sledování integrity zařízení za provozu nebo při periodickém odstavení. Dnes umožňuje AE provést rychlou diagnostiku, dokonce i v hlučných provozních podmínkách. Průběžná kontrola při provozu nebo při odstávkách pro údržbu vede ke značným ekonomickým úsporám. [17]

Akustická emise je nedestruktivní pasivní metodou, to znamená, že neovlivňuje měřený objekt a podává integrální informace o momentálním dynamickém stavu materiálu, což je její nesporná výhoda. Jak už to bývá, má na druhé straně také nevýhody. Tou hlavní je dosud úplná neobjasněnost způsobu vzniku emisních balíků a tedy nemožnost jednoznačné interpretace měření, další nevýhodou je příliš malá energie mnohých akustických pulsů, čímž tyto pulsy zanikají v šumovém pozadí detektoru. [18]

Technika AE umožňuje sledovat kumulaci poškození, průběh plastické deformace, iniciaci a šíření trhlin, různé fázové transformace, korozní děje, ale i např. proudění tekutin apod. Vzniklé mechanické vlnění je snímáno na povrchu sledovaných vzorků a konstrukcí pomocí různých typů snímačů AE, v nichž je transformováno na elektrický signál. Běžná zařízení pro sledování AE využívají piezoelektrické snímače, které pracují v oblasti od 100 kHz až do cca 2 MHz. Tyto měniče snímají povrchové vlny a společně s různými zesilovači a filtry vytvářejí elektrický signál, který je nositelem informací o dějích probíhajících v zatěžovaném materiálu. Takto vytvořený signál je zpracován prahovým a amplitudovým analyzátorem, případně pomocí speciálních karet je vyhodnocen přímo v PC. [19] Emisní události odpovídá silně tlumený soubor kmitů přibližně sinusového tvaru. Tento soubor se nazývá emisní událost (event). Při zpracování signálu se vyhodnocuje buď počet těchto událostí, nebo počet překmitů, jejichž amplituda překročila předem nastavenou prahovou úroveň zařízení (counts). Často používaným kritériem je časová

četnost těchto eventů nebo countů. Z tvaru signálu je možno usuzovat na strukturu zdroje AE. Frekvenční spektrum definuje podstatu zdroje AE. Četnost signálů AE dává informaci o rychlosti vzniku porušení. Další charakteristiky je možné získat ze stupně deformace tvaru signálu, amplitudové distribuce signálů, kvadratické úrovně detekovaného signálu, případně trendů signálu atd. [19]

38

Událost akustické emise je emitována procesy v mikrostruktuře a makrostruktuře materiálu. Uvolněná energie se transformuje na mechanický napěťový impuls šířící se materiálem, jak už bylo uvedeno, jako elastická napěťová vlna. Jakmile vlna dopadne na povrch materiálu, částečně se odrazí a částečně dochází k její transformaci na jeden nebo více mód a vlna se šíř převážně Rayleghovou, tj. povrchovou vlnou. Kromě povrchové vlny dochází také k transformaci např. na Lambovy, tj.deskové vlny. Každá z těchto vln se šíří různou rychlostí. Elektrický signál detekovaný na snímači akustické emise se označuje jako signál akustické emise. Výhodou akustické emise oproti jiným defektoskopickým metodám je kontinuální monitorování objektu a úspora času v porovnání s postupným testováním jinými metodami (mosty v U.S.A).

Častou nevýhodou této metody je, že je nejasná příčina vzniku akustické vlny, nebo že uvolněná energie je ovlivňována řadou faktorů jako je tvar a povrch tělesa, přenosová cesta vlny (funkce šíření akustické vlny) daná strukturou a homogenitou materiálu, apod. [20]

39

3. Lokalizace zdrojů akustické mise Významnou částí aplikace akustická emise je možnost lokalizace zdrojů emise vznikajících v důsledku probíhajících jevů v materiálu jako například šíření trhliny, únik media z netěsného spojení atd.. Samotnou lokalizaci můžeme provádět několika způsoby, které se liší svými možnostmi, a to jak přesností nebo fyzikálními omezeními okolí zkoušeného objektu. V základě lze tyto lokalizační metody rozdělit do tří skupin:

triangulační metoda zónová metoda neuronové sítě Většina uvedených metod lokalizace zdroje akustické emise (triangulační a některé varianty neuronových sítí) je závislá na přesnosti určení času příchodů AE vlny ke snímačům. Tvar signálu zachycení jednotlivými snímači není zcela stejný, protože dochází k jeho deformaci při průchodu tělesem. Navíc útlum signálu v tělese je tak velký (cca. 100dB/m), že často na jednom kanále zaniká v šumu, zatímco na druhém dojde k přebuzení aparatury. V homogenním izotropním neohraničeném tělese se šíří dvě elastické vlny různou rychlostí, v anizotropním tělese dokonce tři. U ohraničeného prostředí k tomu přistupují ještě povrchové vlny a vlny emitované rozhraními. Je zřejmé, že vlnové pole v reálném tělese je velmi složité. Všechny tyto důvody vedou k tomu, že právě odečítání časových diferencí ∆t je zdrojem největších chyb při lokalizaci zdrojů AE [22] Nejčastější způsoby měření času příchodu jsou popsány v kapitole 3.1

3.1. Měření času příchodu 3.1.1. Klasická metoda prahové úrovně

Časy příchodu akustické vlny jsou obvykle definovány překročením prvního bodu vlny přes fixní prahovou úrovně. Avšak tato metoda měření nebere v úvahu pravděpodobné špičky šumu, které jsou nad šumovou prahovou úrovní nebo na začátku 40

AE vlny pod prahovou úrovní způsobenou odrazem signálu. K měření časů příchodů u těchto malých signálů je použitá nová matematická metoda (bez fixní prahové úrovně) založená na umocňování a integrace signálu. [23]

3.1.2. Hranová detekce prvního nasazení

Nejspolehlivějších výsledků lokalizace se obvykle dosáhne tím, že pozornost je zaměřená na tzv. první nasazení emisní události (v homogenním materiálu mu odpovídá příchod čela P-vlny), protože zde ještě signál není ,,znečištěn“ odrazy. Bohužel toto není jednoduchý úkol: P-vlna nese obvykle pouze malou část energie a její amplituda je tedy malá ve srovnání s amplitudou ostatních vln.[24] Nevýhodná výkonnost prahové detekce vedla k vývoji metody hranové detekce. Na začátku byly na novou metodu kladeny následující požadavky:

Odolnost detekce proti šumu Detekce nasazení musí pracovat automaticky bez zásahu obsluhy, s perspektivou jeho zjednodušení až do real-time podoby

Navržený algoritmus musí být adaptivní, tj. bez vnějšího zásahu by měl fungovat pro silné „silné“ i „slabé“ signály

Navržený postup detekce prvního nasazení sestává z následujících operací:

Vycentrování a vyhlazení signálu Adaptivní komprese signálu Vytvoření obálky počátku emisní události a její filtrace Zvýraznění hrany prvního nasazení Stanovení prahové úrovně z parametrů šumu 3.1.2.1. Vycentrování a vyhlazení signálu

Při zpracování signálů akustické emise se často setkáváme se stejnosměrným posunem signálu, který je způsoben měřící aparaturou. Signál je proto nutné před zpracováním vycentrovat, vhodná je rovněž filtrace pomocí algoritmu klouzavých poměrů (moving averages) [22]. 41

3.1.2.2. Stanovení prahové úrovně z parametrů šumu

Ke stanovení prahové úrovně lze použit směrodatnou odchylku vypočtenou z prvních 50 vzorků signálu, kde předpokládáme pouze přítomnost šumu. Tuto hodnotu je ovšem nutné vynásobit vhodnou konstantou, která závisí na nastaveném zesílení měřící aparatury [22].

3.1.3 Detekce časových diferencí ∆t pomocí vzájemné korelační funkce

K této metodě vedla myšlenka, že pokud několik snímačů AE zachytí stejnou událost, měly by být signály z těchto snímačů "podobné" , v ideálním případě stejné, pouze vzájemně posunuté nebo by se mohly lišit maximální amplitudou. Vzájemná korelační funkce mezi dvěma signály x(t), y(t) je definována: [22] Rxy (τ ) = ∫ x(t ) y (t +τ )dt

(6)

Přímá aplikace vzájemné korelační funkce na reálné signály AE většinou nevede k úspěchu, protože se v praxi často setkáváme se silně disperzním prostředím, jako jsou tenké desky, tenkostěnné trubky a skořepiny. V těchto prostředích dochází k deformaci původního signálu emisního zdroje. Přesto je ale možné použít vzájemnou korelační funkci i pro silně disperzní prostředí. Algoritmus navrhli Ziola a Gorman pro lokalizaci emisních událostí v tenkých deskách. Teorie předpovídá dva módy popisující pohyb deskových vln tenkou deskou, symetrický a antisymetrický, které se šíří prostředím rychlostmi [22]

cs = E / ρ (1 − v 2 )

(7)

pro symetrický mód a

ca = 4 ω 2 Eh 2 /12 ρ (1 − v 2 )

(8)

42

pro antisymetrický mód, kde E je modul pružnosti, ρ hustota v Poissonovo číslo, h tloušťka desky a ω kruhová frekvence. Symetrický mód obsahuje zejména vysoké frekvence, zatímco antisymetrický nízké. Oba módy mohou být od sebe částečně odděleny pásmovou filtrací. Ke kroskorelaci se signálem AE se používá syntetický signál harmonické vlny namodulovaný na gausovský puls,

x(t ) = e− (t −t1 )

2

/σ 2

cos(ω1t )

(9)

volba nízké frekvence f1 =100 kHz zaručuje, že se zaměříme na nízkofrekvenční antisymetrický mód, zatímco vysokofrekvenční symetrický mód bude potlačen. Po spočtení vzájemných korelačních funkcí syntetického signálu se signály AE z různých snímačů určíme jejich maxima. Vzájemný posun maxim přímo určuje hledané časové diference ∆t [22].

3.1.4. Detekce časových diferencí ∆t pomocí waveletové transformace

Užití waveletové transformace umožňuje zobecnit vzájemný korelační algoritmus na hledání časových diferencí ∆t popsaný v předchozí kapitole. V algoritmu na hledání časových diferencí ∆t pomocí vzájemných korelačních funkcí jsou počítány vzájemné korelační funkce mezi signály AE a syntetickým signálem. [22]

x(t ) = e− (t −t1 )

2

/σ 2

cos(ω1t )

(10)

Dosažení lepších výsledků je možné volbou jiného syntetického signálu jako jsou wavelety. Waveletová transformace signálu f s waveletem ψ m ,n (m pevné) je totiž identická s výpočtem vzájemné korelační funkce mezi ψ m ,n a f. Škálovací parametr m má podobnou funkci jako frekvence f u periodických signálů. Užití spojité waveleté transformace umožňuje nalézt optimální škálovací koeficient m. [22]

43

Výhody waveletové transformace jsou následující:

Jeden typ syntetického signálu, ale můžeme si vybrat Wavelet podle charakteru zpracovávaných signálů

Výběr vhodného škálovacího parametru m je automatický Algoritmus lze použít i v tělesech, ve kterých se nešíří deskové vlny Nevýhodou metody je pomalost výpočtu spojité waveletové transformace, což nutí volit interval hodnot, jichž může škálovací parametr m nabývat, co možná nejužší. [22]

3.1.5. Přednosti a nedostatky jednotlivých algoritmů

Poznámky:

Daná metoda prahové detekce sice nevyžaduje žádný záznam celé emisní události, ale vyžaduje záznam jejího počátku (metoda prahové úrovně je nezávislá na budoucnosti)

Přetečený signál je takový signál, který dosáhne maximální amplitudy než je daný rozsah měřené aparatury

Metoda prahové úrovně je využitelná na malá tělesa (nebo tělesa z materiálů s malým útlumem), na tělesa, ve kterých se šíří deskové vlny (trubky, desky atd.)

Doporučení:

Běžné signály AE s nízkou hladinou šumu se doporučuje metoda hranové detekce. Chování P-vlny, tato metoda detekuje (rychlost šíření vln je ovlivněn strukturou tělesa a vzdáleností zdrojem a snímačem AE)

Signály AE s vysokou hladinou šumu je vhodné zpracovávat algoritmem hranové detekce, filtrace zlepší výkonnost algoritmu

Použití vzájemně waveletového a korelačního algoritmu je vhodné v případech, kdy si nepřejeme detekci P-vlny, nebo kdy P-vlna zaniká v šumu.

Zpracování signálů v reálném čase je vhodný algoritmus prahové úrovně, ale však jeho přesnost a spolehlivost je však malá.

44

vzájemná prahová

hranová

korelační

waveletová

úroveň

detekce

funkce

transformace vlna s největší

detekování příchod vlny

P-vlna

P-vlna

deskové vlny

energií

ano

ano

ne

ne

různých signálů

ano

ne

ne

ne

vyžaduje záznam celé AE události

ne

ne

ano

ano

vyžaduje na přečtené signály

ne

ne

ano

ano

elastických vln

ne

ne

ano

ano

zpracování signálů v realném čase

ano

ne

ne

ne

možno použít i pro spojitou AE

ne

ne

ano

ano

malá

velká

velká

velká

vyžaduje nízkou hladinu šumu vyžaduje malé rozdíly v amplitudách

vyžaduje zdroje AE s podobným zastoupení jednotlivých módů

časová náročnost

Tab. 4 Porovnání různých algoritmů na hledání časových diferencí ∆t [22]

3.2. Triangulační metoda Mezi nejstarší metodu založenou na měření ∆t časů příchodu signálu k snímačům akustické emise (snímače jsou umístěny ve známých pozicích na zkoušeném objektu) patří metoda triangulační. Význam je spočívá v tom, že z místa zdroje, kde dochází k akustické emisi se šíří napěťová vlna (podélná, příčná, desková, Raigleyho...) všemi směry ve zkoumaném materiálu. Tato vlna se dostane ke všem rozmístěným snímačům a tak dochází k změření času příchodu. Rozdíly těchto časů příchodu k jednotlivým snímačům a se znalostí rychlosti šíření vln (zvuku) ve zkoumaném materiálu se počítá dle metody protínání hyperbol místo zdroje. [25] Velký problém v této metodě je, že musíme důsledně a přesně určit rychlost šíření vlny, zde dochází k problému, protože reálná AE vlna je složena z několika druhů vln (podélná, příčná, desková, Raigleyho...), ale každá z těchto daných vln má různou rychlost šíření v materiálu. Pohyb podélné vlny je stejné jako rychlost zvuku a u příčné vlny je to přibližně polovina rychlosti šíření zvuku v materiálu. Díky tomuto dochází k emisním vlnám a ke změně strmosti náběžné hrany (Rise time), což není nic jiného než rozdílné rychlosti jednotlivých složek vlny, neboli předbíhání podélné a zpožďovaní 45

příčné složky vlnění. Díky tomuto efektu dochází k nárůstu chyb při její lokalizaci a proto není možné přesně určit místo zdroje AE k snímači. Mezi další problémy této metody je útlum v materiálu, tak že slabá vlna nemusí vůbec k danému snímači dorazit a proto musí dojít k pečlivé volbě prahové úrovně snímání AE signálu. [25]

3.3. Metoda Apolloniové konstrukce Tato metoda bývá uvedena ve starší literatuře pro výpočet lokalizace pomocí tzv. Apolloniových kružnic, avšak v praxi se již používá jen zřídka. Snímače akustické emise umístěné ve vrcholech trojúhelníku označíme čísly 1, 2 a 3. Velikost stran trojúhelníku odpovídá době, kterou potřebuje signál, aby došel z jednoho vrcholu trojúhelníku (jednoho snímače AE) do druhého vrcholu (druhý snímač AE). Ve vrcholu trojúhelníku 1 (snímač č. 1) se sestrojí kružnice o poloměru

∆T1−3

,což je rozdíl času

příchodu signálu AE mezi snímačem č. 1 a snímačem č. 3. Obdobnou kružnici se strojí v bodě 2 o poloměru

∆T2−3

. Nyní se musí sestrojit třetí kružnice tak, aby byla tečná k

předchozím dvěma kružnicím a zároveň procházela bodem 3 (snímačem č. 3). Ve středu této třetí kružnice leží hledaný zdroj akustické emise. [25]

Obr. 9 Apolloniova konstrukce

46

3.4. Grafická lokalizace podle jedné hyperboly Pro jednorozměrnou lokalizaci zdroje akustické emise se vychází z rozdílu časů příchodů signálu k snímačům. Snímače akustické emise se označí A, B a pozici zdroje P. Pro vzdálenosti snímačů od zdroje platí rovnice: [26]

Obr. 10 Jednorozměrná lokalizace

AP = x 2 + y 2

(11)

BP = (d − x) 2 + y 2

Rozdílem času T mezi příchodem signálu z P do A a z P do B se dostane:

T = (d − x) 2 + y 2 − x 2 + y 2

(12)

po úpravách se dostane:

d y 2 4T 2 + 4( x − ) 2 (T 2 − d 2 ) = T 2 (T 2 − d 2 ) 2

(13)

47

Tuto rovnici se převede do tvaru: d 4( x − )2 4y 2 =1 + 2 T −d2 T2 2

(14)

Dále se může tato rovnice hyperboly transformovat do souřadnic x1 = x - d/2, kde pozice snímačů je dána souřadnicemi x1= -d/2 a +d/2.

Pro nový souřadný systém bude mít hyperbola rovnici:

T2 − d2 y = x1 T2

(15)

V některé literatuře se můžeme setkat s grafickou lokalizací pomocí hyperboly udávané Indexem. Následuje jednoduchý postup s příkladem:

Dáno: Snímač 1 a 2 vzdálený L = 10ft Naměřená rychlost v = 0,1 in/ µ s

Naměřená čas přenosu T1→2 =

µ s 12in.* L v

*

1 ft

=

12 *10 = 1200 µ s 0,1

Rozdíl času příchodu signálu T1→2 = + 300 µ s

Postup: 1. Nakreslíme úsečku mezi snímačem 1 a 2. 2 Označíme střed C. 3 Nalezneme index hyperboly Hc.

48

(16)

Obr. 11 Konstrukce hyperboly pomocí indexu

He =

L * ∆T1→2 10(+300) = = +2, 5 1200 T1→2

(17)

4. Úsečku 1 C rozdělíme na 10 stejných dílků (index hyperboly je + a proto kreslíme ,"vlevo od středu C, protože snímač 1 zachytil signál jako první). 5. Ze středu C označíme ve vzdálenosti +2,5 dílků bod P. 6. S bodem P jako středem rozdělíme úsečku 12 na dílky P1= 1m = mn = pr =rs = st 7. Z bodu 1 kreslíme oblouky o poloměru 1 → r, 1 → s, 1 → t. 8. Z bodu 2 kreslíme oblouky o poloměru 2 → 1, 2 → m, 2 → n. 9. Označíme průsečíky oblouků 1 → r a 2 → 1, 1 → s a 2 → m, 1 → t a 2 → n. 10. Vzniklými průsečíky a bodem P vedeme hyperbolu.

49

Obr. 12 Plošná lokalizace pomocí hyperbol

3.5 Metoda diferencí časů příchodů U dané metody se využívá třísnímačová síť pro získání tří časů příchodu (t1, t2, t3) a z nich dvě jsou časové diference.

Obr. 13 2-D lokalizace použití tří snímačů 50

1 D12 − ∆t12V 2 2 ∆t2V + D2 cos(Θ − Θ1 )

(18)

1 D22 − ∆t22V 2 = 2 ∆t2V + D2 cos(Θ3 − Θ)

(19)

R ( zdroj − S1 )1− 2 =

R ( zdroj − S1 )1−3

kde D1 je vzdálenost mezi snímačem Sl a snímačem S2, D2 je vzdálenost mezi snímačem Sl a snímače S3, Θ je úhel mezi referenční přímkou a úsečkou tvořenou snímačem Sl a zdrojem, Θ1 je úhel mezi referenční přímkou a úsečkou tvořenou snímačem Sl a snímačem S2, a Θ3 je úhel mezi referenční přímkou a úsečkou tvořenou snímačem Sl a snímačem S3. Hyperbolické rovnice jsou řešeny současně k nalezení průsečíku hyperbol, který označuje místo zdroje relativně k referenčnímu snímači [24].

3.6 Lokalizace zdroje v materiálu s neznámou rychlostí šíření AE vlny Tato metoda je založená na rozdílech vzdáleností mezi AE zdrojem a snímači které jsou přímo úměrné rozdílům příchodových časů AE vlny ze zdroje ke každému snímači, kde konstanta úměrnosti odpovídá rychlosti šíření. Neznámé proměnné v tomto případě jsou 2-D souřadnice AE zdroje x a y. Tři snímače jsou dostatečné, jeden je použit jako referenční a ostatní jsou použity k měření časových diferencí příchodů AE vlny mezi referenčním snímačem a ostatními. [27]

51

Obr. 14 Rozmístění snímačů

Pokud je rychlost šíření neznámá, může se tento nedostatek překonat dvěmi různými technikami. Jedna je založena na analytickém přístupu geometrického modelování jako u klasické triangulační metody. Druhá je založena na numerickém přístupu minimalizace chyby. Základní pojetí obou metod je stejné jako u triangulační metody. Pouze diference je u metod považována za neznámou a rychlost šíření AE vlny je nahrazena potřebou více snímačů [27].

3.6.1 Analytický přístup založený na geometrickém modelování

Princip: Obrázek 14 popisuje polohu AE zdroje P a pěti snímačů Si na desce a vzdálenosti mezi nimi. Potom se může vzdálenost mezi pozicí zdroje a každým snímačem vyjádřit následovně: P − Si = ∆Si + D = ∆t1i *V + D

(i = 2,3, 4,5)

(21)

kde Si, P reprezentují vektor snímače a zdroje, ∆ si je vzdálenost mezi referenčním snímačem Si a ostatními snímači Si, D je vzdálenost mezi P a Si, ∆t1i je diference času

52

příchodu AE vlny od zdroje P k referenčnímu snímači Si a ostatním snímačům Si, a V je rychlost šíření AE vlny. Nyní, protože rychlost V zůstává jako neznámá proměnná v rovnici pro nalezení polohy AE zdroje P, může se neznámá vyeliminovat. Pro tento účel se rovnice umocní a dostane se následující:

r r r2 2 Si − 2 PT Si + P = D 2 + 2 D * ∆Si + ∆Si 2 = D 2 + 2 D * ∆t1i *V + (∆t1i *V ) 2

( i = 2,3, 4,5)

(22)

Použitím těchto rovnic se může identifikovat poziční vektor AE zdroje pouze měřením

časových diferencí ∆t1i ( i = 2, 3, 4, 5 ) V praxi ale můžou nastat chyby v měření ∆t časů vlivem šumu signálu na AE vlnu, omezením vzorkovací frekvence nebo chyby umístění snímače. Tyto chyby ovlivňují chybu polohy zdroje přímo. Pomocí počítače byly provedeny simulace chyb u této metody a zjištěno, že navržený algoritmus není odolný proti chybě měření času a aplikace tohoto algoritmu je upřednosťována jestliže nepřesnost měření časuje menší jak 7% [27].

3.6.2 Numerický přístup založený na technice minimalizace chyby

Princip metody Uvažují-li se dva AE snímače umístěné jak ukazuje obrázek 14, potom rozdíl vzdáleností mezi zdrojem a každým snímačem může být popsán následující rovnicí: r1 − R = ∆t *V

(23)

kde R a r1 jsou vzdálenost mezi zdrojem a každým snímačem, V je rychlost šíření a ∆ t je rozdíl času příchodu AE vlny ze zdroje na každý snímač. Tato rovnice popisuje skupinu bodů pro které je rozdíl vzdáleností ke každému snímači konstantní, tj. hyperbolu. Při použití tři snímačů k vytvoření dvou hyperbolických rovnic dostaneme hledaný bod zdroje AE v průsečíku hyperbol. [27] V případě, že rychlost šíření není známá, nelze potom vykreslit potřebné hyperboly. K řešení tohoto problému se použije dodatečný snímač k vytvoření tří 53

hyperbol. Potom se pro libovolnou rychlost můžou nalézt tři průsečíky a jejich spojením vytvořit trojúhelník. Jak se rychlost blíží ke správné hodnotě, plocha trojúhelníku se snižuje. Při správné rychlosti se dostane plocha blízká nule. Avšak v praktickém použití se bude minimalizovat plocha trojúhelníku a odhadovat místo zdroje jako těžiště trojúhelníku s minimální plochou. [27]

Obr. 15 Příklady Lambda vln a jejich 65kHz složek na UD-CFRP desce jako funkci šíření směrem Θ Při vyjádření odolnosti této numerické metody vůči chybě stejně jako u předchozí metody vyjde, že chyba lokalizace zdroje je stoupající při zvyšováni chyby měření času. Tato chyba je poměrně malá a stabilní v porovnání s předchozí metodou. Proto tedy se může říct, že numerická metoda je více použitelná ,když měřící podmínky jsou rušené nebo vzorkování dat je pomalé. [27]

3.7 Metoda lokalizace pomocí Lambda vln na anizotropní desce Toto je nejnovější metoda používaná pro lokalizaci AE zdroje v anizotropních materiálech, především v kompozitních deskách vyztužených karbonovými vlákny. Zmiňovaná metoda

54

Obr.16 Příklady Lambda vln (nahoře) a jejich AO-složek (dole) vzniklé zlomením tuhy na pozici č.2 a naměřené čtyřmi snímači AE na (0o4/45°4/9004/-45°4)s CFRP desce

se skládá z následujících kroků: 1) provedení waveletové transformace nasnímaného signálu; získání A0-složky módu na vybrané frekvenci. Tato frekvence vybrána z nejčastějších složek snímaného signálu a z ostatních vln požadovaného módu pro nejlepší rozlišitelnost. 2) Určení času příchodu nasnímané vlny. Čas příchodu je určen okamžikem, kdy waveletový koeficient dosáhne 20% maximální hodnoty. Může být také použita pozice maximální hodnoty nebo čas příchodu maximální hodnoty. 3) Výběr zóny. Použitím sekvence času příchodu se omezí lokalizace zdroje do zóny, tj. jednoho ze čtyř kvadrantů pro čtvercovou čtyřsnímačovou síť. 4) Určení polohy zdroje pomocí sekvence minimalizuje rozdíly naměřených čas příchodů od časů příchodů počítaných posunem polohy virtuálního zdroje v kvadrantu určeném v předchozím kroku. Poloha je měněna o předvolenou velikost (typicky 10 až 20 mm) v X a Y směru. Když je nalezeno minimum, předvolená velikost je zkrácena na polovinu a minimum je hledáno znovu v bezprostředním okolí. Toto je opakováno dokud není dosažená určitá úroveň přesnosti. 5) Ve výpočtech v kroku 4 je použita experimentálně změřená anizotropní grupová rychlost A0-modu Lambda vln. Tato rychlost je frekvenčně závislá a její hodnota musí korespondovat s hodnotou na vybrané frekvenci. Na obrázku 15 jsou zachycené ukázky nasnímaných vln a jejich waveletová transformace pro kompozitní materiály (CFRP) s různým úhlem vláken. Waveletové koeficienty jsou získány waveletovou transformací s použitím Gaborovy funkce jako základního waveletu. Rychlosti jsou měřený dělením mezisnímačové vzdálenosti a první špičky rozdílu času příchodu ∆ t na 65kHz A0-Lambda vlny [28].

55

3.8 Metoda lokalizace AE zdroje na potrubí pomocí cylindrických vln Tato metoda umožňuje lokalizaci poškození potrubí použitím cylindricky šířených vln snímaných jednoduchým AE snímačem namontovaným na potrubí. Pro lokalizaci zdroje v axiálním směru se použije rozdíl času příchodu mezi L(0,1) a F(1,1) módem na určité frekvenci získané waveletovou transformací. Lokalizace na hliníkovém potrubí je prováděna s průměrnou chybou 5% pro šíření vlny do vzdálenosti 500 mm. Pro lokalizaci ve vedoucí podél obvodu se použijí obě amplitudy a fázovou informaci z L(0, 1) a F(1, 1) módu. Dobrá závislost mezi poměrem amplitud L(0,I) a F(1,1) módu a obvodové pozici zdroje je ukázána. [29]

Obr. 17 Obvodové vibrační módy

Obr. 18 Schéma vibračního módu F(1,1) a bodu ϕ

Analýza vln šířených v dutém válci jeví se velmi obtížná kvůli komplexním obvodovým módům v porovnání s deskovými (Lambda) vlnami. Gazik první vytvořil teoretický základ šíření válcových vln. Existují tři módy válcových vln: podélný(L-), ohybový (F-) a torzní (T-). Jako první generoval a kontroloval disperzi L- a nejnižších F- módů použitím dvojice piezoelektrických snímačů Fitch. Od té doby se několik studií pokoušelo používat unikátních charakteristik nízkoenergetických rozptylů válcových vln. [29]

56

Obr. 19 Detekované signály válcových vln pro různé pozice ϕ zdroje

Velký rozsah otázek byl zdolán použitím metody válcových vln. Selektivní generování určitého módu válcové vlny bylo použito Allenem pro nedestruktivní testování trubek v chemickém závodě. Ten ukázal, že se válcová vlna může šířit několik desítek metrů na ocelové trubce o průměru 76 milimetrů. Rose a kol. představili analýzu útlumu válcových vln způsobený energetickým rozptylem v kapalném okolí potrubí parního generátoru. Nishninova skupina udělala kvalitativní analýzu šíření vln k stanovení polohy a dynamiky okolí namáhaného trhlinou v kovové tyči. [29]

Obr. 20 Poměr amplitud F(1,1) a L(0,1)jako funkce zkušební pozice ϕ

57

3.9 Zónová metoda Je to velmi jednoduchá metoda vhodná zejména pro použití k monitorování úniků na rozsáhlých potrubních systémech v provozech s velmi se měnící úrovni šumového pozadí. Celá metoda spočívá ve sledování emisní aktivity všech snímačů a pokud některý ze snímačů vykazuje zvýšenou aktivitu oproti ostatním, považuje se to za poruchový stav a snímač určuje přibližnou polohu zdroje akustické emise. Pokud se emisní aktivita zvýší na všech snímačích najednou, je to považováno za zvýšení šumového pozadí a ignorováno. Podle ČSN EN13 330-9 je zónová lokalizace definována jako oblast obsahující emisní zdroje vymezené podle emisní aktivity detekované snímačem nebo pořadím zasažení snímačů nebo kombinací obojího [9]. Jestliže je potřeba přesnější lokalizaci, je nutné udělat hustější síť ze snímačů AE, případně při výskytu nějaké zvýšené aktivity některého snímače použít např. klasickou triangulaci. Maximální vzdálenost snímačů od sebe nemůže být větší než 1,5 násobek vzdálenosti na které amplituda signálu odpovídá odhadované prahové úrovni. Odhadovaná prahová úroveň je hodnota úrovně prahu použitá pro analýzu zkušebních dat. Detekovaná prahová úroveň (systémová prahová úroveň zkoušky) bývá normálně nastavena 6 dB nad špičkovými hodnotami šumu pozadí a je elektronickým prahem přístroje nad kterým budou data měřena. Prahová vzdálenost při zónové lokalizaci je taková vzdálenost při které detekujeme amplitudu ze Hsu-Nielsenova zdroje (Pen testu), která klesne o 46 dB v porovnání s amplitudou ze vzdáleností 2 cm od středu snímače (viz. European standard CEN/TC 138/WG7 rev.2). [9]

3.10 Neuronové sítě Je to nejmodernější metoda pro lokalizaci pomocí akustické emise. Pro lokalizace se většinou používá neuronová síť typu ANN s back propagation algoritmem pro učení a tři nebo čtyřvrstvou strukturou. Vzhledem k samotné koncepci neuronových sítí je třeba pro každou úlohu, na kterou je chceme aplikovat, navrhnout a odzkoušet optimální strukturu (topografii) samotné sítě. Jedná se v podstatě o úkol s velkou variabilitou různých řešení. Jen vstupní údaje pro neuronovou síť mohou být různé, ve světě lze vysledovat tyto tři skupiny: 58

Neuronová síť pracující s delta T časy Neuronová síť pracující s delta T časy pro 5 prahových úrovní (viz. European patent 0 482 750 A1)

Neuronová síť pracující s komplexně navzorkovaným signálem z rychlého A/D převodníku

Dalším volitelným parametrem je počet vrstev. Obvyklé bývá pro lokalizaci volen v rozsahu 3 až 4 vrstvy. Pokud je zvolen větší počet vrstev, síť se pomaleji učí, ale více si pamatuje (má větší paměťovou kapacitu). Dalším parametrem je počet neuronů ve vrstvě. Vstupní vrstva má tolik neuronů kolik je vstupních parametrů, výstupní vrstva má většinou pouze dva neurony představující souřadnici X a Y. Dalším ne méně důležitým parametrem je počet iterací, velikost učící a testovací množiny a další [24].

59

4. AE SIGNÁL SPOJITÉHO CHARAKTERU V řadě aplikací je signál AE generován jako spojitý signál, který se v některých případech (např. monitorování plastické deformace) blíží charakteru signálu bílému šumu. Pro tento případ není možné použít metody pro zpracování emisních událostí. Nelze zjišťovat časové rozdíly příchodu signálu, protože není splněn základní předpoklad pro detekci pulsů o velkých amplitudách a relativně krátké době trvání. Některé metody však přesto využívají měření časových rozdílů příchodů signálu, s tím, že odpovídající pulsy jsou ve spojitém signálů určeny autokorelačními metodami. Jako další příklad spojitého signálu je možno uvést signál generovaný únikem chladícího media před vady z potrubí nebo tlakových nádob. Únikové systémy se zabývají detekcí tohoto signálu. Výsledkem vyhodnocení je určení místa a intenzity zdroje úniku. Se spojitým signálem se můžeme dále setkat v řadě aplikací AE na kontrolu technologických procesů, jakým je například svařování, obrábění, frézování a broušení. Také kontrola technického stavu valivých ložisek je prováděna trvalým monitorováním AE signálu, jehož charakter je spojitý [36].

4.1. Lokalizace spojitého signálu AE Spojitý signál AE je pro analytickou lokalizaci méně vhodný než signál nespojitého charakteru zejména z nedeterminovanosti časových rozdílů příchodu signálu k jednotlivým snímačům. Z tohoto důvodu je více používán postup lokalizace založený na znalosti útlumu signálu při postupu prostředím. Avšak i tato metoda s sebou přináší mnohá úskalí, jak již bylo zmíněno výše. [36]

4.2. Stanovení útlumu Pro vyřešení problému analytické lokalizace spojitého signálu AE je nutné stanovit útlum signálu materiálem. Tyto hodnoty nejsou konstanty, jejich průběh je exponenciální z důvodu existence blízkého a vzdáleného pole. Protože se počítá s útlumem konstantním, je nutno určit útlum, který budu při lokalizaci vykazovat nejmenší absolutní chybu. [36] 60

4.3. Příklad výpočtu lokalizace Při analytickém výpočtu míst zdroje AE spojitého signálu bylo použito postupů uvedených v PAC Training manuálu. Tamtéž uvedené vztahy byly upraveny do tvaru:

kde:

α

útlum v dB/m

l

vzdálenost mezi snímači v m

A1

amplituda signálu snímače 1

A2

amplituda signálu snímače 2

s

místo zdroje AE v m

Pozice [m] 0

0,5

1

2

3

3,5

4

A2

0,99

0,81

1,02

1,33

1,03

2,28

7,12

AI

6,07

1,73

1,53

1,1

0,84

1,61

1,35

Lokalizovaná pozice [m]

-0,56

0,82

1,28

2,06

2,08

2,27

3,99

Tab.5 Lokalizace na základě znalosti útlumu α Pro testované potrubí byl vybrán útlum α , pro který je dosahováno nejmenší absolutní chyby lokalizace. Tento útlum byl stanoven α =3,0l dB/m. V předchozí tabulce (Tab. 5) byl uveden vzorek použitý pro analytickou lokalizaci.

61

5. POPIS PŘÍSTROJOVÉHO VYBAVENÍ

K získání potřebných dat pro lokalizaci akustické emise na experimentální ocelové desce byl užit analyzátor akustické emise Dakel Xedo (viz. Obr. 21) v konfiguraci s čtyřmi měřícími kanály. Sytém Daemon (hardwarová část ,,Xedo" + softwarová část "Daemon"), je moderní a výkonné zařízení pro měření a vyhodnocení parametrů akustické emise, které umožňuje i měření jiných fyzikálních veličin. Vhodnou kombinací měřících kanálových jednotek AE a jednotek pro měření napětí je možné sestavit konfiguraci vyhovujícím požadavkům celé řady aplikací. Zařízení Dakel Xedo nachází uplatnění jako monitorovací systém AE a jeho externích parametrů (tlak, teplota, frekvence, apod.) a rovněž jako měřící systém napěťových veličin. Měřící jednotky systému jsou zařazeny do meřících rámů - boxů, kde jsou spolu komunikačními jednotkami připojeny na společnou sběrnici. Standardní komunikační rozhraní ethernet 10Base2 (tenký koaxiální kabel) umožňuje připojení libovolného počtu boxů s libovolným počtem počítačů. Z komponentů zařízení tak lze sestavit jak malé laboratorní přístroje, tak rozsáhlé diagnostické systémy. Snímače systému jsou schopny plnit také funkci vysílačů/budičů a systém Daemon může být vybaven také elektronickým generátorem vhodných pulsů pro simulaci emisních událostí. Takto je umožněna jednoduchá kontrola funkce snímačů a autokalibrace zařízení. Největší předností systému Dakel Xedo je to, že kromě hodnocení klasických parametrů AE umožňuje rovněž vzorkování signálu na každém kanálů [38].

Obr. 21 Analyzátor akustické emise Dakel Xedo 62

5.1. Měřící kanálové jednotky AE Měřící kanálová jednotka Xedo-Aev22 je určena pro měření parametrů AE a je navržená pro připojení pasivních piezoelektrických snímačů bez předzesilovače nebo aktivních snímačů s integrovaným předzesilovačem napájeným 12V. Blokové zapojení na Obr. 22 se dá popsat následovně: analogový signál ze snímače je po filtraci zesílen zesilovačem a přiveden na vstup 10-ti bitového ND převodníku AD9050 se vstupním rozsahem

± 0,5 V. Další zpracování signálu již probíhá plně digitálně v

programovatelném hradlovém poli Xilix XC4003E, kde je testováno překročení prahů, detekce emisních událostí apod. Výstup A/D převodníku je zároveň přiveden přímo na DMA vstup signálového procesoru (Analog Devices ADSP2181), kde je emisní signál vzorkován frekvencí 1,2,4 nebo 8 MHz. Měření parametrů AE není na vzorkování nijak závislé, dojde-li k zastavení vzorkování a přenosu navzorkovaného signálu do PC, neovlivní to žádným způsobem ostatní měření [38].

Obr. 22 Blokové schéma měřící kanálové jednotky

Technické parametry Rozměr:

100 x 220 x 23 mm

Hmotnost:

200 g

63

Napájení:

+5 V DC / 200 mA; + 12 V DC / 100 mA

Frekvenční rozsah:

100 - 800 kHz

Vzorkovací frekvence:

1,2,4,8 MHz

Rozlišení ND převodníku:

10 bitů

Rozsah zesílení:

0-80 dB s krokem I dB

Rozsah pracovních teplot:

+5 - +40 °C

Vstupy a výstupy:

konektor BNC pro snímač

5.2. Pulser

Každá měřící kanálová jednotka Xedo-AEv22 je schopna odpojit snímač AE od zesilovače a připojit k němu signál pulseru, který je distribuován přes sběrnici. Signál pulseru může dosahovat až 50 V, je proto nutné, aby před jeho připojením byl předzesilovač snímače (je-li použit) odpojen a zabránilo se tak jeho zničení. Aktivní sondopulsery dodávané firmou, obsahují relé, které se o odpojení předzesilovače postará včas. Signál pulseru je generován speciální jednotkou Xedo-P, pro kterou je vyhrazen jeden (tzv. pasivní) slot sběrnice [38].

5.3. Měřící jednotka napětí Univerzální vstupně výstupní měřící jednotka Xedo-IOv22 je určena pro měření pomalejších elektrických veličin. Obsahuje patnáct analogových vstupů s max. rozsahem ± 10 V a dva vstupy pro čítač pulsů. Karta má rovněž šestnáct analogových výstupů pro všeobecné použití (dva z těchto výstupů jsou použity pro nastavení prahů

čítačů). K měřící jednotce XedoIOv22 lze po vhodném přizpůsobení připojit téměř libovolné měřící čidlo. Zpracování registrovaných signálů probíhá digitálně. Vstupní signál je vzorkován volitelnou vzorkovací frekvencí, která je nezávisle programovatelná pro každý vstup zvlášť [38].

64

Obr. 23 Blokové schéma jednotky napětí

Technické parametry Rozměr:

100 x 220 x 23 mm

Hmotnost:

200 g

Napájení:

+5 V DC /200 mA; + 12 V DC / 200 mA

Vzorkovací frekvence:

80 kHz multiplexovaná pro aktivní kanály

Rozlišení AID převodníku:

14 bitů

Rozsah pracovních teplot:

+5 - +40 °C

Vstupy a výstupy:

15 analogových vstupů 16 analogových výstupů 2 vstupy pro čítač ± 10, ± 5, ± 2.5, ± 1.25, ± 0.625 V

Rozsahy analogových vstupů:

0-10, 0-5, 0-2.5, 0-1.25 V 65

programově volitelný každý kanál Rozsahy analogových výstupů:

0-5 V

Rozsahy pro čítač:

0-5 V

Vstupy a výstupy:

konektor Cannon pro připojení prvních osmi vstupních kanálů a obou

čítačů; další vstupy a výstupy se připojují přímo k pinům na plošném spoji jednotky (např. pomocí plochého samořezného kabelu)

5.4. Komunikační jednotky Pro připojení systému k řídícímu počítači je použito standardní rozhraní ethernet l0Base2 (tenký koaxiální kabel), jehož implementaci zajišťuje komunikační jednotka Xedo-ETHv22. Rozhraním ethernet je možné propojit prakticky libovolný počet těchto jednotek (tj. vlastně boxů) a libovolný počet počítačů. Je-li v boxu připojeno více jednotek ETHv22 než jedna, bude mít vyšší prioritu jednotka ve slotu s nižším číslem (více vlevo). Pokud bude přenášený objem dat příliš velký, nebo dojde-li k výpadku komunikující jednotky, budou postupně používány i ostatní komunikační jednotky. Jednotka Xedo-ETHv22 je na pokyn řídícího počítače schopna generovat signál "reset" pro celou sběrnici a inicializovat celý box do stavu "po zapnutí". Rovněž je schopna generovat puls pro nulování a synchronizaci lokálního času běžícího na sběrnici boxu [38].

5.5. Sběrnice Sběrnice používané v boxech systému Xedo jsou speciálně navržené komunikační rozhraní, umožňující připojení až šestnácti jednotek Xedo. Kromě komunikačních možností poskytuje všem připojeným jednotkám také informace o jejich pozici (číslo slotu) a lokální čas s přesností na 1µ s . [38]

66

Obr. 24 Blokové schéma analyzátoru Dakel

5.5.1. Aktivní a pasivní sloty Sběrnice slouží pro připojení a vzájemnou komunikaci jednotek Xedo. Jednotka, která při své činnosti komunikuje, musí být vložena do tzv. aktivního slotu sběrnice, tj. slotu, který dokáže poskytnout jednotce komunikační linky, informace o čísle slotu atd. Sběrnice může obsahovat maximálně šestnáct aktivních slotů. Navíc však může obsahovat tzv. pasivní sloty, poskytující jednotkám, které nepotřebují komunikovat, pouze nejnutnější prostředky (napájení aj.). V těchto pasivních slotech je možné používat pasivní jednotky jako např. Xedo-P, Tenzo aj. Protože aktivní i pasivní sloty mají stejné rozložení napájecích a zemnících pinů, je možné vkládat pasivní jednotky i do aktivních slotů. Není však možné vkládat aktivní jednotky (Xedo-AE, Xedo-IO, Xedo-ETH) do pasivních slotů. Dosud používané sběrnice systému Daemon mají 4+1,8+1 a 16+1 aktivních a pasivních slotů. Označení sběrnice je pak Xedo-B4, Xedo-B8 a Xedo-Bl6. [38]

67

5.5.2. Identifikace připojených jednotek Každá jednotka připojená ke sběrnici je schopna rozeznat svou pozici (číslo slotu) a díky univerzálnímu komunikačnímu protokolu i typy jednotek v ostatních slotech. Komunikační jednotka Xedo-ETH pak celkové informace o obsazení boxu poskytuje

řídícímu počítači. [38]

5.5.3. Komunikace Sběrnice poskytuje připojeným jednotkám plně duplexní komunikační protokol s přenosovou rychlostí cca. 10MB/s. Jednotka, která chce předat data jiné jednotce nejprve sběrnici tzv. ,,zamyká" tj. přebírá nad ní kontrolu a dokud jí nepustí, ostatní jednotky čekají. Každá jednotka indikuje stav "mám zamčenou sběrnici" na panelu rozsvícením žluté LED, která je první shora. [38]

68

6. PŘÍPRAVA MĚŘENÍ Před samostatným měření musí následovat přípravné práce pro úspěšné a správné měření zkoumaného materiálu. Mezi tyto jednotlivé úkony patří:

zkoumaný materiál (výběr materiálu, který bude splňovat podmínky experimentu)

kalibrace snímačů (snímače musí mít stejnou charakteristiku, aby nedošlo ke zkreslení výsledku)

nastavení Dakel Xedo ( určit jednotlivá rozhraní a citlivost tohoto systému na zkoumaném materiálu)

korozívní prostředí (určit prostředí pro experimentální degradaci)

6.1. Volba materiálu Vybraný materiál je konstrukční ocel 11 375 obvyklé jakosti vhodná ke svařování. Norma stanoví požadavky na chemické složení a vlastnosti oceli a hodnoty mechanických vlastností. Tento materiál byl vybrán jak z ekonomického hlediska tak i z pohledu korozívní degradace vzorku. Tato ocel 11 375 je klasický materiál, se který se vyskytuje nejčastěji v technické praxi (mosty, konstrukce nosné, podpůrné apod.)

6.2. Determinace tvaru Tvar zkoumaného materiálu byl zvolen kvůli umístění měřících snímačů, tak aby bylo názorně ukázáno jak se daný signál šíří materiálem. Část materiálu je ponořen do určeného roztoku, snímače jsou umístěny tak, aby signál byl zřetelný a tak se určil zdroj koroze.

6.3. Rozmístění měřících bodů Rozmístění snímačů na zkoumaném materiálu je stanoveno tak, aby bylo zohledněno šíření šumu materiálem. Celý zkoumaný materiál byl rozdělen sítí po 100 69

mm, tak, aby byla znázorněna vzdálenost mezi snímači. U zdroje koroze byl umístěn referenční snímač (bod 1), který ukazuje intenzitu a velikost akustické signálu v materiálu u zdroje korozní aktivity. Další snímač (bod 5) identifikuje částečný úbytek signálu, kdy tento signál se ztrácí v materiálu. Snímač ( bod 4) je umístěn v nejvzdálenější pozici od zdroje koroze a tak tento snímač bude ukazovat v systému Dakel Xedo nejmenší intenzitu akustického signálu.

Obr. 25 Měřící body

6.4. Metoda Hsu – Nielsenova zdroje (Pen test) Tato metoda slouží k simulaci zdroje akustické emise – Hsu - Nielsenova - Source 0.5, tzv. pentest, je normalizovaný a uznávaný zdroj AE, sloužící především pro laboratorní měření a také pro testování a kalibraci snímacího zařízení. Pen test je jednoduché zařízení založené na principu běžné mikrotužky s tuhou tloušťky 0,5 mm a tvrdosti 2H. Tužka je na špičce vybavena kruhovým nástavcem 70

z teflonu, jímž prochází tuha. Simulace probíhá zlomením tuhy vysunuté 3,0 ± 0,5 mm o povrch snímaného vzorku.

Obr. 26 Ukázka pentestu

Obr. 27 Tužka na pentest

71

6.5 Selekce korozívního prostředí Před vlastním měření byly odebrány měřené vzorky ze zkoumaného materiálu o rozměrech 200 x 2 000 mm. Bylo vytvořeno pět vzorků podle, kterých se bude určovat agresivita korozního prostředí. Z levé strany se nachází vorek:

Obr. 28 Zkoumané vzorky

Pro určení koncentrace (hmotnostní procento) ve zkoumaných vzorcích použijeme:

ω=

mA mS

()

(w = hmotnostní zlomek, mA = hmotnost látky A, mS = hmotnost celé směsi) 1) vzorek – obsahuje 50g průmyslové soli a 450 ml H2O

ω = 10% 2) vzorek – obsahuje 200g průmyslové soli a 200ml H2O

ω = 50% (přesycený roztok) 3) vzorek – obsahuje 50g NaOH (hydroxid sodný) a 200ml H2O

ω = 20%

72

4) vzorek – obsahuje 50g (COOH)2 (kyselina šťavelová) a 200ml H2O

ω = 20% 5) vzorek – obsahuje 200ml vody z řádu

ω = 0%

Obr. 29 Zkoumané vzorky

Vzorky byly umístěny v kádinkách s určenými koncentracemi jednotlivých látek uvedenými výše. Vzorky byly vystaveny sedmi dennímu působení prostředí, kde došlo k viditelnému korozi materiálu.

Obr. 30 Exponované vzorky

73

Na obr.30 jsou exponované vzorky. Z levé strany je: 1 vzorek 10% roztoku průmyslové soli 2 vzorek 20% roztok kyseliny šťavelové, 3 vzorek 20% hydroxidu sodného 4 vzorek pouze voda

Nejvíce byl zasažen vzorek č. 1, který obsahoval 50g průmyslové soli a 450 ml H2O ω = 10% . Tento vzorek je maximálně napaden korozí jak vizuálně na rozdíl od ostatních vzorků, ale tak i systémem Dakel Xedo určil, že tento vzorek vykazuje největší akustickou aktivitu (parametry) nad ostatní vzorky. Obr.31 Byly naměřeny jednotlivé vzorky a za pomocí systému Dakel Xedo byly sledovány parametry zkoumaných vzorků.

Obr. 31 Měření zkoumaných vzorků

6.6 Nastavení systému Dakel Xedo Veškeré nastavení parametrů jednotlivých kanálů analyzátoru akustické emise Dakel Xedo shodně pro všechny měřené kanály a to:

74

zesílení 58 dB spouštěcí práh trigeru pro vzorkování: 200%o vzorkovací frekvence signálu: 4MHz velikost (délka) záznamu signálu: 10000 slov

Obr. 32 Dialogové okno programu Daemon pro konfiguraci měřícího kanálu

Toto nastavení bylo vyhodnoceno jako optimální pro určení akustické emise ve zkoumaném materiálu. Mezi další úpravy lze zahrnout snížení/zvýšení citlivosti snímačů, velikost záznamů, nastavení prahů atd. Jednotlivá data byla uložena do adresářů nazvaných podle měřících bodů. Pro upřesnění měření byl vytvořen další měřený vzorek, který byl sledován a měřen.

75

Obr. 33 Struktura adresářů dat při měření

cnt log

4 3 2 1 0 0

10

20

30

40

50

60

70

80

sec

Obr. 34 Zkoumaný vzorek ve vodě

Na obr. 34 sledujme 9 hladin, které se vytváří na zkoumaném vzorku, který je vložen v kádince pouze s vodou. V materiálu dochází k reakci mezi vodou a zkoumaným vzorkem. cnt log

4 3 2 1 0 0

10

20

30

40

50

60

70

80

Obr. 35 Zkoumaný vzorek po přidání soli 76

90

sec

Na obr.35 sledujme vysoký nárůst těchto hladin. Sůl reaguje se zkoumaným materiálem a tím dochází ke korozi materiálu. Na pravé straně tohoto obrázku sledujme úbytek hladin, je to způsobeno postupnou pasivací materiálu.

cnt log

4 3 2 1 0 0

10

20

30

40

50

60

70

sec

Obr. 36 Zkoumaný vzorek pouze na vzduchu

Tento obrázek nám znázorňuje, kdy vzorek byl očištěn a osušen. Zde sledujme, že zkoumaný vzorek má nejméně hladin a tím jsou i minimální procesy v materiálu.

77

7. MĚŘENÍ Měření se uskutečnilo v laboratoři Fakulty strojního inženýrství Vysokého učení technického v Brně. Laboratoř je vybavena laboratorním systémem Deamon. Tento sytém slouží pro vyhodnocování parametrů akustické emise, ale i k měření dalších fyzikálních veličin. Kombinací měřících kanálových jednotek AE a dalších jednotek pro měření napětí, lze sestavit celé řady aplikací. Zařízení Daemon nachází uplatnění jako monitorovací systém AE a jeho externích parametrů (tlak, teplota, apod.) a rovněž jako měřící systém napěťových veličin. Měřící jednotky systému jsou řazeny do měřících rámů - boxů, kde jsou spolu s komunikačními jednotkami připojeny na společnou sběrnici. Standardní komunikační rozhraní ethernet 10Base2 umožňuje propojení libovolného počtu boxů s libovolným počtem počítačů. Z komponentů zařízení tak lze sestavit jak malé laboratorní přístroje, tak rozsáhlé průmyslové diagnostické systémy. Snímače systému jsou schopny plnit také funkci vysílačů/budičů a systém Daemon může být vybaven i elektronickým generátorem vhodných pulsů pro simulaci emisních událostí. Je umožněná jednoduchá kontrola funkce snímačů a autokalibrace zařízení. Největší předností systému Daemon je to, že kromě hodnocení klasických parametrů AE umožňuje rovněž vzorkování signálů na každém kanálu. [37]

7.1.

Experimentální materiál a korozní prostředí č.1 NaCl Experimentální část byla provedena na ocelové desce o vlastnostech konstrukční

oceli 11 375, která je nejčastější v technické praxi. Tvar byl přizpůsoben pro snazší identifikaci a lokalizaci zdroje akustických pulsů. Před vlastním měřením byly snímače na vzduchu nakonfigurovány tak, aby jejich vlastnosti a charakteristiky byly shodné.

78

Obr. 37 Snímače Ocelová deska se připevnila na pracovní stůl, kde došlo k odizolování desky a měřeného materiálu. Kádinka s roztokem byla odizolovaná od země, tak i od samotného zkoumaného materiálu, aby nedocházelo k vibracím, které by zaznamenávaly upevněné snímače na ocelové desce. Část ocelové desky bylo vystaveno působení solného roztoku, který narušoval povrch materiálu.

Obr. 38 Ocelová deska

79

Na obr. 38 jsou umístěné snímače, které zaznamenávají šum od zdroje koroze v kádince se solným roztokem.

7.1.1. Záznam snímačů

Snímače mají stejnou charakteristiku to znamená, že snímače jsou nastaveny na stejnou úroveň měření. Snímače jsou na zkoumaný materiál připevněny integrovaný magnetem, který neovlivňuje měření. Na dotykovou plochu snímače je nanesena AE pasta, která slouží pro lepší přenos signálu z materiálu na zabudovaný snímač. Experimentální část probíhala dva dny ze které jsou pořízené následující data. Měřený vzorek byl vložen do 10% roztoku soli, který podléhal korozní degradaci. Exportovaná data ze systému Dakel Xedo byla převedena do souboru .txt. Hlavička těchto souboru obsahuje:

# Count16 AE jednotky 04.01 # formát řádku: čas # konfigurace jednotky: # zesílení g=64 [dB] # maximální rozsah měření adc=2400 [mV] # count prahy c1=245 [mV], c2=480 [mV] # událostní prahy es=480 [mV], ee=480 [mV], mrtvá doba dt=992 [us] # osciloskop trg=725 [mV], paměť sm=10000 [slov], pretrigger pt=1000 [slov] # osciloskop perioda pr=1000 [ms], timeout to=5000 [ms], vzorkování rt=4 [MHz] # trigger zdroj ts=(TRG_TRIGGER), master tm=() # interval count ic=1000 [ms] # hodnota 'cycle': 2011/02/15 14:00:00

80

cnt log 3

2

1

0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

days

Obr. 39 Slot 03 pozice 4

Na obr. 39 jsou znázorněny pouze tři hladiny, snímáno bylo šestnáct hladin, ale pro lepší představu je ukázáno pouze tyto tři hladiny. Pokud by bylo znázorněno všech šestnáct hladin, tak lze sledovat pouze šum a šestnáct překrývajících se hladin. Měření začalo na nejvzdálenějším bodě zkoumaném materiálu.

cnt log 40 36 32 28 24 20 16 12 8 4 0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

days

Obr. 40 4 hladina slot 03

Na obr. 40 je znázorněno množství překmitů. Vysoké špičky jsou rázy, které vznikaly v měřící budově. Pro korozi platí hodnoty mezi 0 - 10 000 překmitech přes nastavenou mez. Zde je znázorněno, že koroze neprobíhá náhle, ale pozvolna jak je vidět na tom to obrázku.

81

cnt log 3

2

1

0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

days

1.2

1.4

days

Obr. 41 Slot 04 pozice 2 cnt log 40 36 32 28 24 20 16 12 8 4 0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1


Obr. 42 Je možné sledovat nárůst překmitů z důsledku přiblížení se ke zdroji koroze cnt log 3

2

1

0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

days


V důsledku posunu snímačů ke korozně exponované části desky se zvyšovala aktivita na jednotlivých hladinách i jejich aktivace z tři hladin, až po pět v blízkosti degradovaného materiálu. 82


Obr. 44 Při přiblížení ke zdroji koroze dochází jak ke zvýšení počtu událostí z 0 – 55 000 tak i zvýšení intenzity šumu cnt log 3

2

1

0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

days

1.2

1.4

days

Obr. 45 slot 02 pozice 1 cnt log 242 220 198 176 154 132 110 88 66 44 22 0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1


83

Obr. 46 snímač se nachází v bezprostřední blízkosti zdroje koroze jak podle intenzity tak i ve velikosti překmitu přes mez.

Velikost a tvar událostí (events) nelze pro jejich četnost specificky vyjádřit. Jen identifikuje zvýšení emisní aktivity, která pomáhá při lokalizaci korozního napadení.

Count 2 35000 30000 25000 Pozice 5 20000

Pozice 1

15000

Pozice 4 Pozice 2

10000 5000 0 0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

čas [s]

Obr. 47 Soubor snímačů

Podle všech obrázků se může sledovat průběh koroze na zkoumaném materiálu.

Čím blíže se přibližují snímače ke zdroji koroze tím dochází ke zvýšení intenzity zdroje tak i velikost a množství překmitů přes nastavenou mez. Při porovnání všech snímačů se může lokalizovat zdroj koroze.

84

Obr. 48 Zasažená část materiálu

Podle obr. 47 je možno sledovat velikost napadení zkoumaného materiálu. Tento materiál je porušen v důsledku aplikace solného roztoku.

7.2 Experimentální materiál a korozní prostředí č.2 H2SO4 Další měření probíhalo na stejném principu jak předchozí měření č.1, ale byl změněn degradační roztok. V první části bylo použito 10% NaCl a v druhé části bylo zvoleno agresivnější prostředí v podobě ředěné kyseliny sírové 38%. Kyselina sírová oproti solnému roztoku vykazuje mnohém vyšší agresivitu u zkoumanému materiálu.

Obr. 49 Slot 3 pozice 4 85

Obr. 48 snímač je umístěn na nejvzdálenější pozici. Dle obrázku je aktivních pět hladin, které tento snímač sleduje. Aktivita na tom to snímači je velmi nízká. (C1, C2, C3. C4)


Obr. 49 tento snímač je přiblížen ke zdroji koroze a je zde vidět nárůst intenzity a množství hladin, které se zvýšilo na sedm. (viz. hodnoty countů na C1-C7)


Obr. 50 snímač byl umístěn blíže ke zdroji koroze na zkoumaném materiálu. Je zde patrné nárůst hladin na deset, ale zvýšilo se i množství překmitů přes nastavenou mez.

86

Obr. 52 AE v bodě (slot 2 pozice 1)

Obr. 51 snímač je umístěn u zdroje koroze.

Je pozorováno větší intenzita, ale i

množství aktivních třináct hladin.

Podle všech obrázků, na kterých je pozorována intenzita a množství překmitů přes nastavenou mez. Lze sledovat postupné přiblížení ke zdroji koroze na zkoumaném materiálu.

87

8. ZÁVĚR A DISKUSE Cílem předkládané diplomové práce Koroze oceli a její lokalizace NDT metodou – AE je mimo jiné shrnutí poznatků současného stavu v oblasti nedestruktivního zkoušení se zaměřením na akustickou emisi. Určení tohoto stavu v oblasti lokalizace a detekce zdroje signálu za pomocí AE vychází z detailní rešeršní práce. V práci jsou uvedeny používané metody na vyhodnocení lokalizace akustické emise, které jsou aplikovány ve světovém měřítku. Popsaná problematika detekce a lokalizace korozního napadení na konstrukčních materiálech je experimentálně o nutnosti monitorování je řešení lokalizace pomocí AE. Většina systémů v praxi je zaměřena jen na revizní zkoušky nebo na povýrobní zařízení. Aktuálně jsou ale systémy on-line monitorování, které měří během provozu součásti (over day monitoring). Problémem akustické emise je vazba mezi snímačem a zkoumaným materiálem, kdy vazba je ovlivněna vazebním mediem, který je mezi snímačem a konstrukcí. Může dojít ke změně citlivosti snímače, ale i změně frekvenční charakteristiky. Na začátku každé zkoušky se musí kvalita vazby prověřit metodou Hsu – Nielsenova zdroje (Pen test), kdy se ověří jak se vazba snímače a konstrukcí, ale také daná odezva v materiálu. Mezi další problém patří zpětný odraz akustické vlny od různých překážek jako jsou nosníky, úchyty atd., daný signál z odražené vlny se snímá k danému signál a tím je snížená přesnost měření. Experimentální část diplomové práce proto obsahuje údaje o vlnové aktivitě v degradovaném materiálu, které byly změřeny při korozním napadení. Je zde patrné, že snímače, které byly umístěny na daném materiálu dle uvedeného schématu (viz. Kapitola 6.3.

Rozmístění měřících bodů) sbírali informace o probíhajícím korozním

ději. Korozní napadení je charakterizováno spojitým spektrem událostí a tak nejsou registrovány konkrétní události, ale aktivita na jednotlivých hladinách. Se zkracující se vzdáleností k místu zdroje korozního napadení aktivita countů i počet aktivních hladin roste. Toto bylo zjištěno jak v korozním prostředí NaCl, tak i v ředěné H2SO4, která vyniká svojí agresivitou. Obě nejen časově velmi náročné měření dokázala možnost monitorování zdroje korozního napadení konstrukce. NDT metoda, metoda akustické emise se osvědčila jako průkazné měření při určení zdrojového uzlu emise vln, které jsou emitovány při přeměně krystalické stavby kovu na strukturu oxidu, hydroxidu či síranu.

88

Práce je pilotním řešením monitoringu v oblasti korozního napadení a v oblasti technické praxe může být využita pro inspekci periodickou nebo proporcionální sledování případného poškození konstrukce (mosty). Diplomovou práci lze považovat za základ pro další výzkum dané problematiky.

89

9. LITERATURA [1]

http://www.twi.co.uk/content/ksijm001.html

[2]

http://www.atg.cz/ndt-142&display=PT

[3]

http://www.sievert.in/Weprovide/Liquid%20Penetrant%20Testing.html

[4]

http://www.ndt.net/article/0698/hayes/hayes.htm

[5]

http://www.ndted.org/GeneralResources/MethodSummary/MethodSummary .htm

[6]

http://klabs.org/DEI/References/design_guidelines/test_series/1425msfc.pdf

[7]

Bray, Don E. and Don McBride: “Nondestructive Testing Techniques,” John Wiley & Sons, Inc., 1992.

[8]

http://www.tms.org/pubs/journals/JOM/9811/Kim/Kim-9811.html

[9]

http://www.asnt.org/ndt/primer4.htm

[10

]Wenk, S.A. and R.C. McMaster. Choosing NDT: Applications, Costs and Benefits of Nondestructive Testing in Your Quality Assurance Program. Columbus, OH: American Society for Nondestructive Testing (1987).

[11

]McMaster, R.C. and S.A. Wenk. A Basic Guide for Management's Choice of Nondestructive Tests. Special Technical Publication No. 112. Philadelphia, PA: American Society for Testing and Materials (1951).

[12]

http://www.ndt.net/article/wcndt00/papers/idn629/idn629.htm

[13]

http://www.if.vsb.cz/Studium/FS/Ultrazvukove%20vlny.doc

[14]

Akustická emise [online]. Dostupný z WWW:.

[15]

KOPEC, Bernard, et al. Nedestruktivní zkoušení a materiálů a konstrukcí. 2008. Brno : AKADEMICKÉ NAKLADATELSTVÍ CERM®, s.r.o. Brno, 2008. 571 s. ISBN 978-80-7204-591-4.

[16]

PREDITEST. Akustická emise [online]. [cit. 2009-01-10]. Dostupný z WWW: .

[17]

Akustická emise [online]. Dostupný z WWW:.

[18]

MM Průmyslové spektrum, MM publishing, s.r.o.. Diagnostika metodou

akustické emise [online]. Rubrika Trendy / Měření, 2002 [cit. 2009-01-10].

90

Dostupný z WWW: . [19]

Bílek, V.; Pazdera, L.; Topolář , L.: Studium vývoje mikrotrhlin během tuhnutí a zrání betonu prostřednictvím akustické emise, in: in: 6. konference Technologie betonu, Technologie, provádění a kontrola betonových konstrukcí, 11. 4. 2007, ed. by Pardubice: CBS, s. 72-76, ISBN: 978-80-903807-4-5

[20]

PŘIBÁŇ, M. -- ŽEMLIČKA, F. -- HORA, P. Risk Based Inspection (RBI) moderní efektivní přístup k zajištění bezpečnosti. [online]. 2003. URL: http://www.cdm.cas.cz/publications/hora/ph_chisa2003.pdf.

[21]

TLAČBABA, J. Charakter zdroje AE při korozní degradaci a jeho lokalizace. Bakalářská práce. Mendelu Brno, 2009.

[22]

BLAHÁČEK M.: Lokalizace zdrojů akustické emise pomocí umělých neuronových sítí, Disertační práce, ČVUT Praha, 1999

[23]

VENKATESH V., HOUGHTON J.R.: Neural Network Approach to Acoustic Emission Source Location, Journal of Acoustic Emission, Vol.14, 1996

[24]

PETRÁŠ J.: Detekce a lokalizace akustické emise na konstrukcích, Disertační práce, VUT Brno, 2004

[25]

CROSS N. O., LOUSHIN L. K., THOMPSON J. L.: Acoustic Emission Testing of Pressure Vessels for Petroleum Rafinerie and Chemical Plants, ASTM STP 505 – Acoustic emission, 1972

[26]

SCOTT I. G.: Basic acoustic emission, Gordon and Breach Science Publishers, 1 991

[27]

KYUNG-YOUNG JHANG, WEON-HEUM LEE, DAL-JUNG KIM: 2-D AE Source Localization on Material with Uknow Propagation Velocity of AE Wave, Progress in Acoustic Emission IX, 1998

[28]

YAMADA H., MIZUTANI Y., NISHNINO H., TAKEMOTO M., ONO K.: Lamb wave source location of impact on anisotropic plates, 24rd European Conference on AET, Paris, 2000

[29]

TAKEMOTO M., UCHIDA F., SATO T., MIZUTANI Y., NISHNINO H., YAMAZAKI S.: J, Jpn. Corrosion Eng., Vol 48, 1999

[30]

Nedestruktivní zkoušení – Terminologie – Termíny používané při zkoušení akustickou emisí, ČSN EN 1330-9, 2000

91

[31]

VENKATESH V.: Acoustic Emision Source Location with Three Sensor Arrays usány Arrivial Time Difference and Neural Network Methods, M.S. Thesis, Cookenville, 1992

[32]

BARON J.A., YING S.P.: Acoustic Emision Source Location, Nondestructive Testing Handbook, Vol. 5, ASNT, Columbus 1987

[33]

ROY A., BARAT P., KUMAR S. De: Ultrasonics, Vol.33, 1995

[34]

SILVERMAN D. C.: Corrosion, Vol.50, 1994

[35]

COWLEY P. H., KING S. D., RANDALL N.: An apparaturs and method for locating source of acoustic emission in a materiál, European Patent Application 0 482 750 A1, 1991

[36]

RUČKA O .: Lokalizace akustickou emisí, Diplomová práce, VŠB-TU Ostrava, 2002

[37]

ZVOLSKÝ M.: Snímání akustického signálu, Diplomová práce, MZLU Brno, 2005

[38]

Sytém akustické emise DAKEL XEDO-Daemon, manuál, Dakel Praha

92

10. SEZNAM OBRÁZKŮ Obr. 1 Laserový ultrazvukový C-scan obrazy letadlových celků. Obr. 2 Kapilární test Obr.3 Magnetické částice Obr. 4 Detekce trhlin Obr. 5 Funkce ultrazvuku Obr. 6 Vířivé proudy Obr. 7 Rentgen Obr. 8 Hodnocené parametry signálu AE Obr. 9 Apolloniova konstrukce Obr. 10 Jednorozměrná lokalizace Obr. 11 Konstrukce hyperboly pomocí indexu Obr. 12 Plošná lokalizace pomocí hyperbol Obr. 13 2-D lokalizace použití tří snímačů Obr. 14 Rozmístění snímačů Obr. 15 Příklady Lambda vln a jejich 65kHz složek na UD-CFRP desce jako funkci šíření směrem Θ Obr.16 Příklady Lambda vln (nahoře) a jejich AO-složek (dole) vzniklé zlomením tuhy na pozici č.2 a naměřené čtyřmi snímači AE na (0o4/45°4/9004/-45°4)s CFRP desce Obr. 17 Obvodové vibrační módy Obr. 18 Schéma vibračního módu F(1,1) a bodu ϕ Obr. 19 Detekované signály válcových vln pro různé pozice ϕ zdroje Obr. 20 Poměr amplitud F(1,1) a L(0,1)jako funkce zkušební pozice ϕ Obr. 21 Analyzátor akustické emise Dakel Xedo Obr. 22 Blokové schéma měřící kanálové jednotky Obr. 23 Blokové schéma jednotky napětí Obr. 24 Blokové schéma analyzátoru Dakel Obr. 25 Měřící body Obr. 26 Ukázka pentestu Obr. 27 Tužka na pentest Obr. 28 Zkoumané vzorky 93

Obr. 29 Zkoumané vzorky Obr. 30 Exponované vzorky Obr. 31 Měření zkoumaných vzorků Obr. 32 Dialogové okno programu Daemon pro konfiguraci měřícího kanálu Obr. 33 Struktura adresářů dat při měření Obr. 34 Zkoumaný vzorek ve vodě Obr. 35 Zkoumaný vzorek po přidání soli Obr. 36 Zkoumaný vzorek pouze na vzduchu Obr. 37 Snímače Obr. 38 Ocelová deska Obr. 39 Slot 03 pozice 4 Obr. 40 4 hladina slot 03 Obr. 41 Slot 04 pozice 2 Obr. 42 4 hladina slot 04 Obr. 43 Slot 01 pozice 5 Obr. 44 4 hladina slot 01 Obr. 45 slot 02 pozice 1 Obr. 46 4 hladina slot 02 Obr. 47 Soubor snímačů Obr. 48 Zasažená část materiálu Obr. 49 Slot 3 pozice 4 Obr. 50 Slot 4 pozice 2 Obr. 51 Slot 1 pozice 5 Obr. 52 AE v bodě (slot 2 pozice 1)

94

11. SEZNAM TABULEK Tab. 1 Kategorie metod nedestruktivního zkoušení Tab. 2 Cíle nedestruktivní zkušební metody Tab. 3 Rychlost šíření ultrazvuku v různých materiálech Tab. 4 Porovnání různých algoritmů na hledání časových diferencí ∆t Tab.5 Lokalizace na základě znalosti útlumu α

95

MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA DIPLOMOVÁ PRÁCE

Recommend Documents