ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТИПА ДЕФЕКТА ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ПРОВЕДЕНИЯ АКУСТИКО-ЭМИССИОННОГО КОНТРОЛЯ

​АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается метод определения типа дефекта после проведения акустико-эмиссионного контроля. Автор анализирует сигналы, полученные при проведения акустико-эмиссионного контроля, выделяя в них критерии, способные определить тип дефекта. Также представлена блок-схема программы, позволяющая автоматически определить тип дефекта по введенным критериям, определёнными автором.

Ключевые слова: акустическая эмиссия, трубопровод, дефект, техническое диагностирование.

Трубопроводные системы, сосуды и аппараты, применяемые в нефтегазовой и нефтехимической отрасли на текущий момент, эксплуатируются в течении не одного десятка лет. С каждым годом риск возникновения аварии увеличивается. Для предотвращения аварийных ситуаций периодически производится контроль неразрушающими методами и техническая диагностика.

Однако для контроля технического состояния нефтегазового и нефтехимического оборудования, имеющего большие габаритные размеры, наиболее эффективно применение автоматизированных систем непрерывной диагностики (мониторинга). Такие системы основаны на анализе данных, получаемых с множества датчиков, установленных на объекте контроля, позволяют точно определить момент наступления аварийных ситуаций.

Наиболее эффективными методами неразрушающего контроля для непрерывного мониторинга состояния оборудования являются пассивные методы контроля, к которым в том числе и относится метод акустической эмиссии.

Текущая система анализа сигналов акустической эмиссии заключается в определении класса опасности, но не определении типа дефекта. Для решения данной проблемы необходимо определить критерии, способные разделить сигналы разные виды дефектов. Такими критериями были выбраны длительность сигнала, максимальная плотность сигнала и частота, на которую приходится эта плотность.

В ходе исследования были рассмотрены сигналы от трех видов дефектов: трещина, коррозия и расслоение. Для каждого исследуемого сигнала были определены численные значения для каждого из выбранных критериев. Результаты исследований представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Результаты исследования сигналов акустической эмиссии

Представим результаты исследования в виде множества точек в трехмерном пространстве, где ось абсцисс будет представлять длительность сигнала в миллисекундах, ось ординат – максимальная спектральная плотность энергии в микроваттах, а ось аппликат – частота максимума спектральной плотности энергии в килогерцах. (рис.1).

Рисунок 1. Визуальное представление результатов исследования

Все полученные точки разделяются на три кластера, каждая точка которой однозначно определяет типа дефекта: трещина, коррозия или расслоение. Остальная часть пространства однозначна не определена. Для однозначного определения этого пространства воспользуемся методом «ближайшего соседа», заключающегося в том, что объест классифицируется ближайшем его соседом, определенным ранее.

Для определения «ближайшего соседа» воспользуемся евклидовой метрикой, согласно которой расстояние между двумя точками с координатами ( и ( определяется по формуле (1):

                                         (1)

Таким образом необходимо произвести 12 расчетов для каждой новой точки. Для ускорения процесса определения дефекта была разработана программа на языке Basic, которая получает на входе: длительность, максимальную плотность энергии и частоту, на которую приходится этот максимум, а на выходе выдает тип дефекта. (рис.2)

Рисунок 2. Блок-схема разработанной программы

Для проверки данной программы были заданы сигналы, представленные в таблице 2.

Таблица 2.

Сигналы для проверки работоспособности программы

Численные эксперименты показали, что каждый тип сигнала распознается точно, при этом время работы программы не превысило 1 секунды.

Таким образом выделены критерии, позволяющие отличить разные типы дефектов по сигналам акустической эмиссии, на основе чего разработана программа, позволяющая быстро и точно определять тип дефекта в практических условиях.

Список литературы:

1. Правила организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов: постановление Госгортехнадзора России от 09.06.03 № 77[Электронный ресурс] // URL: https://docs.cntd.ru/document/901865927 (дата обращения: 23.05.2022)