آزمون آکوستیک امیشن در هنگام بارگذاری سازه‌های فلزی
همانطور که در بخش اول به آن پرداختیم، یک جنبه بسیار مهم آکوستیک امیشن این است که خود ماده سیگنال‌هایی را تولید می‌کند که باید توسط سنسورهای پیزوالکتریک شناسایی شوند. بنابراین، آکوستیک امیشن تکنیکی است که آن دسته از ناپیوستگی‌ها و عیوبی را که از نظر صوتی فعال یا در حال توسعه هستند در وضعیت تنش اعمال‌شده و شرایط تجهیزات آزمایش‌شده در طول دوره آزمایش تشخیص می‌دهد. این بدان معنی است که برخلاف سایر تکنیک‌های آزمایش غیرمخرب (NDT)، آکوستیک امیشن برروی عیوب فعال تمرکز می‌کند. همچنین می‌تواند برای یکپارچگی سازه تحت بارهای خاص حیاتی باشد.
مکانیسم‌هایی که می‌توانند منجربه انتشار صوتی شوند عبارتنداز: ایجاد و رشد ترک ناشی از خستگی، تغییرشکل پلاستیک، خزش، شکستگی و جداشدگی اجزاء، ترک‌خوردگی ناشی از استرس، خستگی ناشی از خوردگی و غیره. بنابراین، برای آزمایش موفقیت‌آمیز آکوستیک امیشن مخزن باید بگونه‌ای تحت فشار قرار گیرد یا بطورکلی در شرایط مناسب باشد تا هرگونه نقص موجود را فعال کند. مخازن تحت فشار کروی را معمولاً از فولاد می‌سازند. بطور معمول، فولاد، هنگامیکه تحت تنش قرار می‌گیرد، شروع به انتشار آکوستیک امیشن در حدود 60 درصد تنش تسلیم خود می‌کند (شکل 1). رفتار سایر فلزات نیز مشابه همین است.
شکل 1: فشار اعمال شده و تنش ایجاد شده در جسم
در طول آزمایش آکوستیک امیشن، با افزایش تدریجی بارگذاری و تنش، بدلیل تمرکز تنش، حالت تنش در این نواحی زودتر از بقیه به تنش تسلیم می‌رسد. که نشان می‌دهد این مناطق در تنش‌های کمتر نسبت به بخش‌های سالم زودتر از نظر صوتی فعال خواهند بود. هر چه ضریب تمرکز تنش بیشتر باشد، انتشار زودتر رخ می‌دهد.
اثرات کایزر و فلیسیتی
تست پروف بر اساس دو مفهوم مهم در آزمون آکوستیک امیشن است. یک وضعیت تنش آنها و دوم وجود نقص. اینها اثرات کایزر و فلیسیتی (Kaiser and the Felicity) هستند. اثر کایزر عدم وجود آکوستیک امیشن قابل تشخیص در سطح حساسیت ثابت است تا زمانی که از سطوح تنش اعمال‌شده قبلی فراتر رود (شکل 2). اثرات فلیسیتی وجود آکوستیک امیشن قابل تشخیص در یک سطح حساسیت ثابت در سطوح تنش کمتر از آنچه قبلا اعمال‌شده بود است. نسبت Felicity به عنوان باری که در آن انتشار آکوستیک امیشن قابل تشخیص است به حداکثر بار اعمال‌شده قبلی تعریف می‌شود. بنابراین، اثرکایزر دارای نسبت Felicity 1 خواهد بود و بنابراین می‌تواند به عنوان یک مورد خاص از اثر Felicity در نظر گرفته‌شود. اینها نشانه‌ای از بحرانی بودن عیوب موجود در سازه است. نسبت Felicity پایین نشان دهنده یک نقص مهم در ساختار است.
علاوه براین نیز میتوان به کمک آن نوع عیوب فعال را نیز تعیین کرد. بعنوان مثال، تست پروف سازه می‌تواند عیوب تولید و حین کار را مشخص کند. در حالی که آزمایش در بارهای عملیاتی تنها عیوبی را فعال می‌کند که در حین کار ایجاد شده‌اند. هنگام تعیین حداکثر بار آزمایشی برای یک مخزن قبل از آزمایش، باید اثر کایزر را در نظر گرفت. حداکثر بار در طول آزمایش باید به حداکثر باری که مخزن در یک بازه زمانی از پیش تعیین‌شده تجربه کرده‌است برسد یا از آن فراتر رود. اگر از زمان آخرین بار سنگینی (سیال درون مخزن) که مخزن تجربه کرده آسیبی در حین سرویس رخ بدهد، سازه در بارهای کمتر نیز دچار تنش خواهدشد.
شکل 2: اثرات Kaiser و Felicity در نمودار AE در مقابل بار
کدهای آزمایش ظروف فلزی به بالاترین بار در طول آزمایش حین خدمت نیاز دارند تا بیش از حداکثر باری باشد که مخزن در 12 ماه گذشته تجربه کرده‌است. فشار بیش ازحد 5 تا 10 درصد حداکثر بار اعمال‌شده برروی مخزن در 12 ماه گذشته(سالیانه) موردنیاز است تا عیوب حین سرویس فعال شود و وجود اثر کایزر مشخص شود.
به طور خلاصه، توالی بارگذاری و حداکثر بار آزمایشی به محدوده آزمایش آکوستیک امیشن به شرح زیر بستگی دارد. برای شناسایی :
- آسیب‌های ناشی از سرویس، تنش آزمایشی مورد نیاز حداقل 110-105 درصد بالاتر از حداکثر تنش مخازن در طول 12 ماه گذشته (سالیانه) است. (یا بالاتر از حداکثر تنش عملیاتی موردانتظار آینده)
- عیوب قابل توجه، چه منشأ سرویس یا تولید، تنش تست مورد نیاز 98٪ فشار هیدروتست اولیه است.
- جداگانه آسیب‌های ناشی از سرویس و عیوب قابل توجه ساخت، تنش تست مورد نیاز 98٪ فشار هیدروتست اصلی است، اما مشخصات فشار متفاوت است. تجزیه و تحلیل در دو سطح مختلف انجام می‌شود.
سخن آخر
آزمون آکوستیک امیشن یک تکنیک NDT جهانی است که امکان بازرسی 100% سازه از جمله جوش ها و مواد پایه را در طی یک بار اعمال فشار فراهم می‌کند. در طول آزمایش آکوستیک امیشن، عیوب در ساختار در مراحل اولیه، قبل از اینکه به مرحله خطر و حیاتی نزدیک شود، شناسایی می‌شود. بنابراین امکان انجام اقدامات اولیه را فراهم می‌کند و ایمنی کارخانه را بطور قابل توجهی افزایش می‌دهد، زیرا مخازن تحت فشار در بعضی موارد حاوی مواد خطرناک هستند.
