Co ma wspólnego trzeszczenie drewnianych belek w kopalniach z zaawansowaną analizą sygnałów dźwiękowych pochodzących z gazociągów? W gruncie rzeczy chodzi o to samo – to wskazówka, której prawidłowa interpretacja może uchronić przed awarią lub wypadkiem.

Metoda emisji akustycznej jest nieniszczącą metodą oceny stanu technicznego konstrukcji, wykorzystującą analizę sygnału akustycznego (fali sprężystej) generowanego przez aktywne procesy destrukcyjne (np. rozwój pęknięć, korozja, odkształcenia plastyczne itp.) zachodzące w materiale badanej konstrukcji.

Sygnał ten można obrazowo porównać do trzeszczenia drewnianej belki poddanej nadmiernemu obciążeniu, co jest zjawiskiem od wieków stosowanym w praktyce np. w kopalniach, gdzie trzeszczenie drewnianych stempli informuje o nadmiernych ruchach górotworu. Jest to metoda pasywna: nie emituje żadnego sygnału do obiektu, rejestruje tylko sygnał naturalnie emitowany przez badany obiekt.

Sygnał ten rejestrowany jest za pomocą czujników piezoelektrycznych, mocowanych magnetycznie do powierzchni obiektu, po czym jest obrabiany (wzmacniany i filtrowany – celem odrzucenia emisji tła, jak np. praca urządzeń, przepływ płynu lub gazu, ruch drogowy) z użyciem specjalistycznych urządzeń i oprogramowania, a następnie podlega analizie wykwalifikowanego personelu badawczego.

Ponieważ fale akustyczne rozchodzą się od źródła w danym ośrodku z taką samą prędkością we wszystkich kierunkach, rejestracja sygnału z kilku punktów (w przypadku gazociągu co najmniej dwóch) pozwala na określenie lokalizacji wady z dokładnością nawet do kilku centymetrów.

Analiza sygnału (częstotliwość, charakter zmian amplitudy sygnału) pozwala doświadczonemu operatorowi na oszacowanie rodzaju i stopnia krytyczności zidentyfikowanych zjawisk destrukcyjnych.

Zaletą metody jest brak ingerencji w konstrukcję, prowadzenie badań w normalnych warunkach pracy (pod obciążeniem), dokładna lokalizacja wad, jednoczesne monitorowanie całego badanego obiektu (nie tylko jego fragmentów).

Wadą metody w klasycznym wydaniu (normowanym wg PN-EN i ISO*), w przypadku zastosowania do badań gazociągów, jest jej ograniczony zasięg (ze względu na intensywne tłumienie sygnału akustycznego przez izolację gazociągu i grunt). W rezultacie wymagana jest instalacja czujników co kilkadziesiąt metrów (prace odkrywkowe) oraz konieczność podniesienia ciśnienia w gazociągu dla intensyfikacji zachodzących w materiale procesów destrukcyjnych (co nie zawsze jest możliwe).

Aktualnie prowadzone są prace badawcze nad rozwojem metody (głównie w zakresie urządzeń i oprogramowania analitycznego), pozwalającym na identyfikację procesów destrukcyjnych bez potrzeby podnoszenia ciśnienia, przy jednoczesnym zwiększeniu praktycznego zasięgu w gazociągach podziemnych.

* PN-EN ISO 9712:2012 „Badania nieniszczące. Kwalifikacja i certyfikacja personelu NDT”
   PN-EN 1330-9:2009 „Badania nieniszczące. Terminologia”
   PN-EN 13554:2011 „Badania nieniszczące. Emisja akustyczna. Zasady ogólne”. 


Źródła:

[1] Vallen Systeme GmbH „AMSY-6 System Description”, kwiecień 2017 r.

[2] Sprawozdanie z badania metoda emisji akustycznej urządzenia technicznego – podziemny stalowy rurociąg przesyłowy gazu [metan - CH4],  Kociołki k. Kozienic, czerwiec 2019 r.