طی چندین دهه در فرانسه، اروپا و در سراسر جهان، آزمون آکوستیک امیشن برای تست مخازن تحت فشار استفاده شده‌است. این روش، امکان نظارت کلی و سریع بر سازه‌های بزرگ را فراهم می‌کند. همچنین زمان اورهال و خاموش شدن سیستم را تا حد زیادی به حداقل می‌رساند. به منظور کاهش تأثیر وجود مخازن بزرگ ذخیره گاز بر محیط زیست و به حداقل رساندن سطح خطر، پروژه‌هایی از این نوع در معرض محدودیت‌های جدیدی قرار دارند.
مخازن ذخیره گاز، استوانه‌ای یا کروی، توسط یک شیب خاکریزی پوشیده‌می‌شوند یا در یک محفظه پر از ماسه قرار می‌گیرند. حال مسئله ای که برای کنترل دورهای آنها مطرح می‌شود، این است که سطح این نوع از مخازن برای بازرسی در دسترس نیست. به عنوان یک اقدام سودمند، آزمون آکوستیک امیشن میتواند مشکل دسترسی جهت کنترل دورهای را مرتفع نماید.
تجربه گزارش شده در این مقاله تمام مراحل اجرای آکوستیک امیشن در یک پروژه صنعتی بزرگ از این نوع را نشان می‌دهد:
ساخت 4 مخزن ذخیره گاز کروی هر کدام 4000 متر مکعب، واقع در تونس که از زمان طراحی تجهیزات تحت فشار، محدودیت‌های مربوط به عدم دسترسی را در نظر گرفته‌اند. در واقع، راه حل استفاده از موجبرها بود که امکان نظارت بر مناطق غیرقابل دسترس را به دلیل وجود خاکریز فراهم می‌کرد. از آزمایش‌های آزمایشگاهی تا آزمایش‌های نهایی پس از دفن کردن، این فناوری مورد تایید است. با در نظر گرفتن اینکه نزدیک به 400 سنسور آکوستیک امیشن برای کنترل این 4 مخزن مورد نیاز بود میتوان این پروژه را یکی از بزرگترین پروژه‌های موفق صنعتی در جهان نامید.
مراحل اجرای این پروژه بزرگ در ادامه به شرح زیر می‌باشد :
- پروژه ساخت مرکز توزیع گاز در لاگولت، حومه تونس، برای کل منطقه اهمیت زیادی دارد. در واقع میتوان به طور ایمن برای چندین دهه از ظرفیت ذخیره سازی بزرگ اطمینان حاصل کرد. با نگرانی برای برآوردن الزامات ایمنی فعلی، پیمانکار تصمیم گرفت 4 مخزن کروی را در محفظه پر از ماسه بسازد. همانطور که شکل زیر نشان می‌دهد.
شکل 1: طرح کلی یک مخزن کروی 4000 متر مکعبی – نمای کلی 4 مخزن
آکوستیک امیشن، یک روش آزمایش غیرمخرب مبتنی بر تشخیص و تجزیه و تحلیل امواج الاستیک گذرا ناشی از تنش اعمال‌شده به سازه است. و نیاز به استفاده از سنسورهایی در رابطه فیزیکی با دیواره برای تست مخازن دارد. در این حالت به دلیل اینکه سطح هر مخزن کروی عمدتاً غیر قابل دسترس است (فقط قسمت زیر دامنه قابل دسترسی است)، راه حل فنی استفاده از موجبرها انتخاب شد. این موجبرها، میله‌های فلزی هستند که دیواره مخزن کروی را به صورت صوتی به سنسور متصل می‌کنند. سپس می‌توانند به خارج از خاکریز منتقل شوند.
- برای تعیین تعداد موجبرهایی که باید در هر مخزن کروی استفاده شود، اندازه‌گیری‌های تضعیف امواج صوتی بر روی یک صفحه فولادی مشابه مخزن‌های کروی (همان درجه، ضخامت یکسان) که با همان پوشش مقاوم در برابر خوردگی پوشانده‌شده، انجام شده‌است.
از اندازه‌گیری های میرایی سیگنال و با در نظر گرفتن طول موجبرهای مورد نیاز برای اعماق مختلف، پیکربندی مورد نیاز سنسورها جهت نظارت 100 درصدی دیواره هر مخزن کروی مشخص گردید.
شکل 2: آزمایشات آزمایشگاهی بر روی یک صفحه در یک محفظه پر از ماسه – نتیجه اندازه‌گیری های میرایی
در نهایت، 98 سنسور در هر مخزن کروی جایگذاری شد که 74 سنسور نیاز به استفاده از موجبر داشتند. طول موجبرها از 1 متر تا 10 متر متغیر است.
انجام تست آکوستیک امیشن همزمان با تست هیدرواستاتیک اولیه
آزمایشات هیدرواستاتیک اولیه هر مخزن کروی همزمان با داده‌برداری آکوستیکی دنبال شد. برای این عملیات، موجبرها در پیکربندی نهایی خود نبودند. تنها قسمت اول هر موجبر به مخزن کروی جوش داده شد. قبل از آن، هر جوش برای اطمینان از کیفیت اتصال مکانیکی و عدم وجود نقصی که میتواند عملکرد انتقال امواج صوتی را کاهش دهد، بررسی شد.
شکل 3: نصب و بررسی حساسیت سنسورها توسط یک اپراتور واجد شرایط – AE System VALLEN AMSY-5 104 channels
شکل 4: نتایج یک آزمایش هیدرواستاتیک اولیه
- آزمایش هیدرواستاتیک اولیه با موفقیت انجام شد، مرحله بعدی اتصال نهایی موجبرها است، که این مرحله نیاز به تخصص و روش شناسی دارد، زیرا شامل جوشکاری، حفاظت و ایمن سازی موجبرها می‌شود.
برای تأیید این امر، پیوستگی صوتی بین دیواره مخزن کروی و انتهای موجبر با استفاده از یک دستگاه اندازه‌گیری قابل حمل مطابق یک روش خاص تأیید می‌شود. این اندازه‌گیری مبتنی بر تشخیص منابع Hsu-Nielsen است که بر روی دیواره مخزن کروی ایجاد می‌شود.
شکل 5: تکنسین برای قرار دادن سنسورها
شکل 6: نتایج به‌دست‌آمده با استفاده از سیستم AE در پیکربندی نهایی آن (سنسورهایی که در انتهای موجبرها قرار می‌گیرند) سمت چپ: کلاهک پایین سمت راست: جوش واقع در بالای دامنه
نتیجه گیری
با توجه به محدودیت‌های جدید محیطی برای چندین سال، مخازن بزرگ گاز یا سایر مواد خطرناک باید محافظت شوند. معمولاً توسط محفظه‌هایی که داخل آنها قرار می‌گیرند دیواره مقاوم این نوع تجهیزات دیگر برای بازرسی‌های دورهای قابل دسترسی نیست. به عنوان یک اقدام جبرانی برای مشکل دسترسی، آکوستیک امیشن راه حل اصلی است. زیرا امکان تشخیص 100٪ را در طول آزمایش‌های فشار هیدرواستاتیک یا پنوماتیک، که در هر دوره صلاحیت مجدد انجام می‌شود را فراهم می‌کند.
این پروژه به دلیل اندازه آن قابل توجه است. زیرا این 4 مخزن ذخیره کروی 4000 مترمکعبی هر کدام نیازمند اجرای نزدیک به 400 کانال اندازه‌گیری آکوستیک امیشن هستند. توجه به این نکته ضروری است که برای تست مخازن کروی، آکوستیک امیشن به عنوان پیشنهادی دیگر برای کنترل در طول آزمایش های هیدرواستاتیک اولیه برای صحه بر آزمایش بوده است. این فناوری میتواند بدون موانع عمده برای پروژه های صنعتی از این نوع و یا به طور گسترده تر برای نظارت بر هر گونه سازه غیرقابل دسترسی استفاده شود.
