در بسیاری از خرابی‌های ناگهانی اخیر مشخص شده است که یک عیب میکرو می‌تواند منجر به حوادث جبران ناپذیری گردد. بنابراین به کارگیری روش تشخیص عیب ساختاری اجتناب ناپذیر است. آکوستیک امیشن تکنیکی است که موج الاستیکی که در اثر ایجاد عیب در مقیاس میکرو تولید می‌شود را ردیابی می‌کند و پدیده شکست را آنالیز می‌کند. این آزمون به عنوان روشی سنتی برای پیشگویی شکست و ریزش سنگ در معادن شناخته می‌شود ولی بیشترین توجهات به آن از زمانی که جهت تست فشار در موشک Polaris در آمریکا مورد استفاده قرار گرفت معطوف گردید. بعد ها این آزمون به عنوان یک تست غیر مخرب جهت بازرسی مخازن و پایش وضعیت سازه گسترش و شناخته شد. در سال های اخیر کاربرد این آزمون از فلزات و مهندسی مکانیک به سمت مهندسی ساختمان و شیمی نیز گسترش یافته است.

برخی از کاربردهای تکنیک آزمون آکوستیک امیشن در جدول زیر معرفی شده است :

زمانی که یک نیروی خارجی بر جسم جامد وارد می‌شود، ماده تغییر شکل می‌دهد. این نیرو با توجه به جسم و ابعاد ماده می‌تواند منجر به تغییر شکل الاستیک یا پلاستیک گردد. وقتی یک جسم جامد تغییر شکل داده یا ترک بخورد بیشتر انرژی کرنشی را مصرف نموده است. لذا باقیمانده انرژی خود را به صورت حرارت یا صدا نشان می‌دهد. پدیده ای که به صورت صوت و در اثر آزاد شدن انرژی ذخیره شده در ماده ایجاد می‌شود آکوستیک امیشن است که در واقع همان پدیده‌ای است که اغلب به عنوان فریاد مواد تحت تنش از آن یاد می‌شود.

تشکیل آکوستیک امیشن (AE) در اثر آزاد شدن انرژی کرنشی

صوت که پدیده آزاد شدن انرژی در هواست در اصل در اثر ترک موج الاستیک در ماده تولید شده و منتشر می‌شود. این پدیده شبیه به یک زلزله است. در واقع از آکوستیک امیشن میتوان به عنوان یک میکرو زلزله در مواد جامد یاد کرد. به صورت خلاصه آکوستیک امیشن به عنوان یک پدیده که در آن انرژی انباشته شده در جسم جامد به دلیل تغییر شکل یا ایجاد ترک منجر به ایجاد موج الاستیک می‌گردد تعریف می‌گردد. امواج آکوستیک امیشن معمولا توسط سنسورهایی که در سطح ماده متصل می‌گردد ردیابی می‌شود.

تشکیل و ردیابی امواج آکوستیک امیشن (AE)

شکست بلافاصله اتفاق نمی افتد بلکه به طور کلی در مقیاس میکرو آزاد شده و پس از تجمع تدریجی ترک ها، شکست ظاهر می‌شود. با استفاده از آزمون آکوستیک امیشن می‌توان با پایش و بررسی سازه‌ها، تشکیل هرنوع ترک را ردیابی نموده و مانع از گسترش ترک و خرابی‌های وسیع گردید.

کاربرد آزمون آکوستیک امیشن (AE)

آزمون اولتراسونیک و آکوستیک امیشن بر اساس استفاده از امواج الاستیک استوار است ولی نقطه تفاوت اصلی آنها در آن است که در آزمون اولتراسونیک موج بازگشتی از عیب (ترک) ردیابی می‌شود. ولی در آزمون آکوستیک امیشن عیب (ترک) با موج ایجاد شده تنشی از خود عیب شناسایی می‌شود.

مقایسه آزمون UT(a) و AE(b)

منابع مختلفی میتواند ایجاد کننده سیگنال آکوستیک امیشن باشد. ترک، تغییر شکل و تغییر فاز، لغزش نابجایی‌ها و نشتی میتواند منبع سیگنال آکوستیک امیشن باشد.

منابع تشکیل AE – (a) ترک (b) تغییر شکل (c) لغزش (d) نشتی

دو نوع آکوستیک امیشن در فلزات وجود دارد:

  • نوع اول : موج صوت با فرکانس بالا که در نوک ترک وقتی که ماده تا بیش از 75% تنش تسلیم خود تحت تنش قرارگیرد، منتشر می‌شود.
  • نوع دوم : موج صوت با فرکانس بالا که در اثر گسیختگی در ماده در حین رشد ترک تحت شرایط نرمال عملکردی منتشر می‌شود.

انواع موج آکوستیک امیشن (AE) در فلزات

نوع یک : آکوستیک امیشن به عنوان یک روش جهت پایش وضعیت و مانیتورینگ در سازه های تحت فشار و حرارت جهت ردیابی رشد ترک در تنش های بالاتر از سطح تنش های نرمال استفاده می‌کند. به عنوان مثال مخازن کروی تحت فشار LPG که تا 110% فشار ماکزیمم کاری که در 12 ماه گذشته به آن وارد شده است، تحت بارگذاری قرار می‌گیرد.

نوع دو : آکوستیک امیشن ، جهت مانیتور آنلاین برای ردیابی ترک ها و عیوب شناخته شده/نشده مورد استفاده قرار می‌گیرد مانند ترک های خستگی در سازه های حرارتی.

AEاولیه و ثانویه

اولیه ثانویه
رشد ترک اصطکاک سطوح ترک
تغییرشکل پلاستیک شکست ناخالصی ها در منطقه تغییرشکل
رشد ترک خستگی شکست لایه های خوردگی

منبع آکوستیک امیشن را می‌توان به دو گروه منبع متالوژیکی و منبع مکانیکی هم تقسیم بندی نمود:

انتشار آکوستیک ناشی از تغییر دینامیکی موضعی در ساختار مواد به دلیل ایجاد شکستگی و یا فرآیندهای تغییر شکل که اتفاق می‌افتد. انتشار آکوستیک مکانیکی – انتشار صوتی ناشی از یک ضربه، نشتی، اصطکاک یا سایر منابع با منشاء مکانیکی.

پایش آنلاین و کنترل از راه دور پل معلق

ارزیابی یکپارچه مخازن تحت فشار

پایش وضعیت و ارزیابی یکپارچه ستون پل بتونی

پایش از راه دور ریزش کوه

شناسایی و ارزیابی مشخصات شکست در نمونه های بتنی

پایش هواپیما حین تست سازه

ردیابی خوردگی و نشتی در کف مخازن

ردیابی نشتی در شیرها

print