Použití metody akustické emise sloužící jako náhrada hydrostatické tlakové zkoušky

Použití metody akustické emise sloužící jako náhrada hydrostatické tlakové zkoušky pro stabilní a přepravitelné tlakové nádoby a svazky

Společnost TÜV SÜD Czech je v současné době jedinou v České republice, která nabízí metodu snímání akustických emisí (zkratka AT, někdy uváděna AE případně AET), akreditovanou cestou dle ISO/IEC 17020 pro NDT zkoušení tlakových zařízení pro nádoby dle:

• Směrnice PED pro tlaková zařízení 2014/68/EU
• TPED směrnice 2010/35/EU pro přepravitelná tlaková zařízení
• Dohoda ADR o mezinárodní silniční přepravě nebezpečných věcí ADR
• podle harmonizovaných norem podle standardizovaných postupů

Zkoušky akustické emise mohou být prováděny na tlakových zařízeních stabilních nebo přepravitelných, a to za splnění určitých podmínek, za provozu zařízení, což je efektivnější a méně nákladné než tradiční metody a zároveň výrazně zkracuje dobu kontroly, tzn. jak časovou tak i finanční náročnost.

U nás má největší uplatnění především v oblasti kontroly tlakových nádob (zkratka TN) a systémů na nejrůznější technické plyny. 

Konkrétně se to týká přepravitelných TN vyrobených ve shodě se směrnicí TPED (SMĚRNICE EVROPSKÉHO PARLAMENTU A RADY 2010/35/EU o přepravitelných tlakových zařízeních), kde předpis ADR (mezinárodní dohoda o silniční přepravě nebezpečných věcí) umožňuje nahradit hydrostatické tlakové zkoušky bezešvých ocelových lahví odpovídajícím postupem (podle normy EN ISO 16148:2016) metodou AE.

Další uplatnění se týká kontroly a revizí tlakových nádob a svazků stabilních, vyrobených dle PED (SMĚRNICE EVROPSKÉHO PARLAMENTU A RADY 2014/68/EU pro stabilní TN) u kterých se při revizi TN, postupuje ve shodě s zákonem č. 250/2021 Sb., o bezpečnosti práce v souvislosti s provozem vyhrazených technických zařízení, dle Nařízení vlády č. 192/2022 Sb. která stanovuje požadavky na bezpečnost vyhrazených technických tlakových zařízení, jež definuje revize a zkoušky, a další požadavky, postupem dle ČSN 69 0012, která stanovuje provozní pravidla, a která nám dovoluje náhradu hydrostatické tlakové zkoušky metodou akustické emise dle bodu 6.10.3.7 pro TN u nichž nelze z vážných technických a provozních důvodů provést tlakovou zkoušku podle 6.10.1 a 6.10.2 a nevznikne ohrožení bezpečnosti a zdraví osob. Postupem AT dle ČSN EN 17391, metodou AE.

Popis metody AE:

Obdobně jako u detekce seismických vln jde o pasivní metodu měření toho, co se za určitých podmínek děje v objemu materiálu. Pracujeme ovšem s daleko menšími tělesy. Při zatěžování materiálů vnitřními nebo vnějšími silami vznikají elastické napěťové vlny. Lze je označit také jako akustické, byť jsou pro lidské ucho neslyšitelné. Jejich frekvenční pásmo leží mezi cca 20 kHz a 1 MHz (převážně kolem 10⁴ Hz). Vlny se šíří tělesem, na jehož povrchu jsou při testování umístěny speciální piezoelektrické snímače připojené k počítači, kde jsou přijaté signály zpracovávány prahovými a amplitudovými analyzátory, a  jejich vyhodnocení nám slouží ke zjišťování a lokalizaci závad obecně u tlakových zařízení, strojů, průmyslových konstrukcí, komponentů a objektů.

Princip, popis a průběh zkoušky

Zkouška AE spočívá v monitorování AE během testu zásobníku pomocí media. Mediem, kterým se tlakování při pneumatickém testu provádí, je u menších zásobníků (do 13 m3) plyn, uskladňovaný ve zkoušeném zásobníku, u větších zásobníků je to inertní plyn, případně vlastní medium. Na základě vyhodnocení signálů AE je možno klasifikovat stav zásobníku z hlediska jeho integrity a schopnosti jeho provozu v období do dalšího přezkoušení.

Zkušební tlak je 1,1 - 1,2 násobek maxima skutečného pracovního přetlaku v období cca do 1 roku před zkouškou AE. 

Kontrola AE je založena na principu existence tzv. Kaiserova jevu:
„Při opakovaném zatěžování zkoušené konstrukce nevzniká v materiálu akustická emise až do hodnot předcházejícího maxima zatížení, pokud mezi těmito dvěma zatíženími nedošlo k přerozdělení zatížení vlivem šíření trhlin v materiálu, nebo pokud nedošlo ke strukturálním změnám způsobeným jinými mechanismy".

Pokud tedy došlo v době do cca 1 roku před zkouškou AE k šíření vad při skutečném pracovním přetlaku, je růst těchto vad zjištěn zkouškou AE při zkušebním přetlaku vyšším, než je maximum skutečného pracovního přetlaku v období do 1 roku před touto zkouškou.

Nárůst tlaku v zásobníku musí být rovnoměrný, maximální rychlost nárůstu tlaku je cca 30-50 kPa/min. Požadovaná rychlost nárůstu tlaku se udržuje manuální regulací.

V průběhu celého tlakování pracuje systém pro monitorování AE v automatickém režimu „Monitorování". Parametry detekovaných emisních událostí jsou ukládány na paměťové medium systému. V průběhu tlakování může operátor dle vlastní volby sledovat vývoj emisních charakteristik (grafy jsou zobrazovány na monitoru) v reálném čase (on-line). Pokud v průběhu zkoušky chování emisních charakteristik signalizuje podezření na možný růst vady, je nutno tlakování zastavit a provést kompletní analýzu dat. Na základě jejího výsledku operátor rozhodne o pokračování nebo ukončení zkoušky. Tím je zajištěna bezpečnost v průběhu tlakové zkoušky.

Vyhodnocení kontroly je možné provést okamžitě po jejím ukončení, závisí na časových možnostech inspektora a klienta.