РД 03-299-99

     

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ ГОСРОГТЕХНАДЗОРА РОССИИ

     

ТРЕБОВАНИЯ К АКУСТИКО-ЭМИССИОННОЙ АППАРАТУРЕ,
ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ОПАСНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ОБЪЕКТОВ*

     

Дата введения 1999-10-01

* ПОДГОТОВЛЕНЫ Самарским филиалом АООТ "Оргэнергонефть" и Российским научным центром "Курчатовский институт" при участии специалистов Госгортехнадзора России.

Редакционная комиссия: А.А.Шаталов, Н.А.Хапонен, В.А.Баранов, Ю.А.Семенов, И.П.Песоцкий, Г.М.Селезнев.

УТВЕРЖДЕНЫ постановлением Госгортехнадзора России от 15.07.99 N 52.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Аппаратура (аппаратные средства) акустической эмиссии (АЭ) представляет собой акустико-электронные устройства, которые используются при выполнении акустико-эмиссионного неразрушающего контроля процесса образования, наличия и процесса развития дефектов в контролируемом объекте. Метод акустической эмиссии относится к акустическому виду контроля и является пассивным методом в соответствии со схемой получения информации. Это определяет структуру аппаратуры, основными задачами которой являются прием и идентификация сигналов АЭ, их усиление, обработка, выделение и определение значений параметров сигналов, регистрация и предоставление информации.

Акустико-эмиссионный процесс при пластической деформации и разрушении материалов является стохастическим импульсным процессом. Трение и истечение рабочего тела сопровождается непрерывной АЭ. Вид АЭ определяет приемы обработки сигналов, выделяемые параметры и структуру приборов.

Характерной особенностью аппаратуры АЭ является необходимость работы в относительно большом динамическом диапазоне, что обусловлено важностью обнаружения единичных сигналов АЭ малой амплитуды, а также необходимостью регистрировать сигналы АЭ при ускоренном развитии трещин, для которых характерны интенсивный поток импульсов относительно больших амплитуд. Динамический диапазон сигналов АЭ при выполнении контроля может достигать 100 дБ и более.

Технические средства АЭ-метода являются средствами контроля объектов и определения значений параметров сигналов АЭ. Они имеют параметры и технические характеристики, которые должны быть определены для каждой системы (прибора) АЭ в процессе сертификационных испытаний.

2. НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ДОКУМЕНТА

2.1. Настоящий документ предназначен для руководства при определении технических характеристик и параметров аппаратуры АЭ в процессе испытаний. Данный документ определяет методы и средства определения параметров и технических характеристик аппаратуры АЭ в процессе испытаний. Документ следует использовать при первичных и периодических испытаниях аппаратуры АЭ или после устранения отказа в работе аппаратуры.

2.2. В случае если в технической документации на прибор АЭ изготовитель предусмотрел определение значений параметров прибора, должна быть использована методика изготовителя совместно с методами, описанными в данном документе.

2.3. Методики контроля и определения значений параметров и технических характеристик блоков или компонентов приборов АЭ и результаты выполненных операций должны быть оформлены документально.

2.4. В современных АЭ-системах для управления сбором, накоплением, представлением и анализом данных используются процессоры (мини- или микрокомпьютеры) и периферийные устройства. Применяемые вычислительные блоки системы АЭ рассматриваются как самостоятельные блоки - неспециальная часть аппаратуры АЭ. В этой связи при аттестации АЭ-систем, включающих ЭВМ, следует использовать рекомендации изготовителя вычислительной техники и периферийных устройств. Документ не регламентирует испытания ЭВМ и ее периферии.

3. КЛАССИФИКАЦИЯ СРЕДСТВ АКУСТИКО-ЭМИССИОННОГО КОНТРОЛЯ

3.1. Средства АЭ-контроля по их сложности разделяются на приборы и системы. Приборы АЭ подразделяются на:

3.1.1. Одноканальные.

3.1.2. Двухканальные.

3.1.3. Четырехканальные.

3.1.4. Многоканальные.

Системы АЭ - многоканальные сложные устройства, представляющие собой совокупность аппаратных средств, вычислительных устройств и специализированного программного обеспечения и включающие как специализированные процессоры, так и универсальные ЭВМ.

3.2. По месту использования аппаратных средств они делятся на:

3.2.1. Лабораторные.

3.2.2. Полевые.

3.3. По способу использования подразделяются на:

3.3.1. Стационарные.

3.3.2. Мобильные (установленные на технических средствах перемещения).

3.3.3. Переносные.

3.4. По области применения подразделяются на:

3.4.1. Универсальные.

3.4.2. Специализированные.

3.5. По классу аппаратные средства АЭ-контроля разделяются на четыре класса, в соответствии с объемом получаемой при АЭ-контроле информации.

3.5.1. Аппаратура I класса обеспечивает выделение, обработку, представление и классификацию источников АЭ в полном соответствии с Правилами организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов (РД 03-131-97). К аппаратуре I класса относятся универсальные АЭ-системы.

3.5.2. Аппаратура II класса - аппаратура, которая не обеспечивает выделение, обработку, представление и классификацию источников АЭ по одному или нескольким, но не более чем 25% параметров, указанных в Правилах организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов (РД 03-131-97). К аппаратуре II класса относятся приборы АЭ широкого применения.

3.5.3. Аппаратура III класса - аппаратура, которая не обеспечивает выделение, обработку, представление и классификацию источников АЭ по 25-50% параметров, указанных в Правилах организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов (РД 03-131-97). К аппаратуре III класса относятся специализированные приборы АЭ.

3.5.4. Аппаратура IV класса - аппаратура, которая не обеспечивает вьщеление, обработку, представление и классификацию источников АЭ по более чем 50% параметров, указанных в Правилах организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов (РД 03-131-97). К аппаратуре IV класса относятся узкоспециализированные приборы АЭ.

Все перечисленные в данном документе требования относятся к аппаратуре I и II класса.

4. СОСТАВ АППАРАТУРЫ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ

В состав аппаратуры АЭ входят, как правило, следующие блоки:

преобразователи АЭ (ПАЭ);

предварительные и основные усилители;

средства идентификации и обработки сигналов, включая пороговые устройства, устройства выделения и измерений параметров сигналов АЭ, устройства регистрации и представления информации;

средства измерения вспомогательных параметров;

контроллеры.

В состав аппаратуры АЭ по согласованию с заказчиком могут входить также ЭВМ, устройства крепления акустических преобразователей, кабельные линии, датчики регистрации вспомогательных физических величин и другое оборудование, с учетом особенностей использования. Требования к преобразователям АЭ и методы их калибровки приведены в Требованиях к преобразователям акустической эмиссии, применяемым для контроля опасных производственных объектов (РД 03-300-99).

5. ПАРАМЕТРЫ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АППАРАТУРЫ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ

Технические данные, характеризующие работу аппаратуры АЭ, подразделяются на основные (параметры и технические характеристики) и общие (параметры и технические характеристики).

Основные параметры и технические характеристики аппаратуры АЭ - это технические данные, важные для оценки состояния контролируемого объекта, которые находят наиболее частое и адекватное использование в практике АЭ-контроля. Все остальные технические данные относятся к разряду общих. Основные параметры и технические характеристики аппаратуры АЭ должны быть представлены в паспорте на аппаратуру и являются объектом аттестации.

5.1. Основные параметры и технические характеристики

К основным параметрам и техническим характеристикам аппаратуры АЭ относятся:

5.1.1. Напряжение собственных шумов усилительного тракта .

5.1.2. Динамический диапазон усилительного тракта.

5.1.3. Диапазон рабочих частот.

5.1.4. Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ).

5.1.5. Максимальная скорость обработки импульсов АЭ.

5.1.6. Число каналов аппаратуры.

5.1.7. Перечень измеряемых параметров сигнала АЭ.

5.1.8. Перечень устанавливаемых параметров аппаратуры АЭ.

5.2. Общие параметры и технические характеристики

5.2.1. Напряжение электрического питания.

5.2.2. Потребляемая мощность.

5.2.3. Климатические и технические условия работы аппаратуры (влажность, температура и др.).

5.2.4. Масса аппаратуры.

5.2.5. Габаритные размеры аппаратуры и отдельных блоков.

5.2.6. Число блоков аппаратуры.

6. ТРЕБОВАНИЯ К ПАРАМЕТРАМ И ТЕХНИЧЕСКИМ ХАРАКТЕРИСТИКАМ АППАРАТУРЫ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ (АЭ)

К параметрам и техническим характеристикам аппаратуры АЭ, используемой для контроля объектов, подконтрольных Госгортехнадзору России, предъявляются следующие требования:

6.1. Эффективное значение напряжения собственных шумов усилительного тракта (в режиме короткого замыкания его входа), приведенное к входу усилительного тракта, не должно превышать 5 мкВ.

6.2. Динамический диапазон измерения амплитуды сигнала АЭ должен быть не менее 60 дБ.

6.3. Диапазон рабочих частот аппаратуры должен входить в диапазон 10,0 кГц-1,0 МГц. Максимальные отклонения частот среза не должны превышать 10% номинальных значений частот среза.

Ослабление за пределами рабочего диапазона при расстройке относительно частот среза на октаву (в 2 раза) по каждому каналу АЭ-аппаратуры должно быть, как правило, не менее 30 дБ. Неравномерность амплитудно-частотной характеристики не должна превышать ±3 дБ.

6.4. Погрешность измерения амплитуды сигнала АЭ не должна превышать ±2 дБ при измерении на среднегеометрической частоте рабочего диапазона частот.

6.5. Диапазон регулировки порогового напряжения, приведенного к входу, 20-80 дБ (относительно 1 мкВ на входе усилительного тракта), разрешение 1 дБ.

6.6. Наряду с фиксированным порогом допускается применение "плавающего порога". Превышение уровня порога над среднеквадратичным значением уровня шума должно регулироваться в пределах 10-20 дБ.

6.7. В аппаратуре должен быть блок расчета энергии (энергетических параметров) импульсов АЭ.

6.8. Устанавливаемые временные параметры аппаратуры (интервал контроля максимального значения импульса АЭ, длительности импульса, окончания импульса) 50 мкс - 65 мс.

6.9. Наличие в аппаратуре световой и (или) звуковой сигнализации, которая включается при превышении установленного порога.

6.10. При регистрации времени поступления сигнала АЭ разрешение не более 1 мкс.

6.11. Диапазон измерения длительности сигнала не менее 65 мс, разрешение не более 1 мкс.

6.12. Диапазон измерения числа выбросов (в импульсе) не менее 65000, разрешение 1.

6.13. Диапазон измерения времени нарастания сигнала (достижения максимального значения) не менее 65 мс, разрешение не более 1 мкс.

6.14. Скорость обработки импульсов АЭ при работе в одноканальном режиме не менее 1000 1/с.

6.15. Аппаратура должна обеспечивать регистрацию и архивирование первичных параметров сигналов АЭ и их зависимостей на срок не менее 10 лет.