Лекция 19 АКУСТИКО-ЭМИССИОННАЯ ДИАГНОСТИКА ОБЪЕКТОВ АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ Методические особенности акустико-эмиссионной диагностики объектов использования атомной энергии Применение АЭ-диагностики на объектах использования атомной энергии. Метод АЭ используется как при эксплуатационном мониторинге, так и периодических технических инспекций объектов использования атомной энергии (ОИАЭ). Его рекомендуется применять в сочетании с другими методами НК и испытаниями материалов конструкций на прочность. Метод АЭ применяют для предупреждения возможного разрушения конструкций и оборудования. На ОИАЭ его рекомендуется использовать в качестве сопровождающего метода контроля при прочностных испытаниях несущих конструкций и гидроиспытаниях сосудов давления, трубопроводов и арматуры специального оборудования. Если в конструкциях или оборудования штатными методами НК обнаружены дефекты, которые могут привести к отказу или аварии на ОИАЭ, АЭ-метод применяется для наблюдения за развитием таких дефектов. Совместно с расчетами на прочность и долговечность данные АЭ-контроля используются для оценки остаточного ресурса оборудования и решения вопроса о возможности его дальнейшей эксплуатации. В этом случае применяются специальные верифицированные методики, утвержденные руководством эксплуатирующей организацией ОИАЭ, надзорными, административными и управляющими органами.

Разработка методики и программы диагностического обследования конструкций и оборудования ОИАЭ. При разработке методики акустико-эмиссионной диагностики необходимо: 1. Проанализировать проектную и конструкторскую документацию, условия и режимы эксплуатации объекта контроля, а также изучить информацию о его техническом состоянии за предыдущее время эксплуатации. На этом этапе по результатам анализа документации и данным о темпах деградации свойств конструкционных материалов определятся слабые места и зоны конструкции, в которых возможно образование и развитие очагов разрушения. 2. Выполнить ранжирование выбранных элементов и оборудования по показателям надежности, риска или иным критериям, которые зависят от предполагаемой дефектности материала ОИАЭ. Для этого используют экспертные оценки, показатели риска и иные характеристики безопасности и надежности конструкции. По результатам ранжирования определяется перечень элементов конструкций, участков трубопроводов и потенциально опасных зон оборудования, которые следует подвергнуть АЭ- испытаниям. 3. Провести расчеты и определить уровень нагружения диагностируемых элементов, который обеспечит акустико-эмиссионную активность потенциально опасных для будущей эксплуатации дефектов. 4. Составить программу или специальный регламент проведения контроля ОИАЭ методом АЭ.

В подготовке программы принимают участие как исполнители-специалисты по АЭ- контролю, так и представители ОИАЭ. При необходимости привлекаются также и независимые эксперты. При разработке программы учитываются условия контроля будет ли это обследование разовым, периодическим с применением переносных измерительных средств, или предполагается постоянное слежение за акустико-эмиссионной активностью контролируемых объектов с использованием стационарных аппаратно-программных комплексов, входящих в состав контрольно-измерительного оборудования ОИАЭ. В программе определяются обязанности участников, перечень организационных и технических мероприятий, необходимых для выполнения контроля, в том числе по метрологическому и техническому обеспечению, а также меры по обеспечению техники безопасности при проведении работ. В частности, определяются действия персонала при возможных авариях и инцидентах в ходе диагностики. В программе работ по АЭ-контролю приводятся следующие сведения: 1.физико-механические свойства материала диагностируемой конструкции; 2. условия и временные режимы нагружения конструкции; 3. параметры шумов, сопровождающих работу объекта; 4. тип и характеристики АЭ-преобразователей, включая данные о сертификате соответствия; 5. схема расположения АЭ-преобразователей, способы их крепления и обеспечения стабильности акустического контакта; 6. схема размещения линий связи и контрольно-измерительной аппаратуры; 7. средства АЭ-контроля и порядок их калибровки; 8. перечень регистрируемых параметров акустической эмиссии; 9. система классификации АЭ-источников по степени опасности; 10. критерии оценки состояния объекта по результатам АЭ-контроля; 11. требования к квалификации персонала для выполнения работ по диагностике.

Разработанная и утвержденная программа является основным документом для проведения работ на ОИАЭ. Ростехнадзор России может потребовать изменения программы работ по диагностики ОИАЭ на любой стадии исполнения. Классификация источников акустической эмиссии. Идентифицированные в процессе диагностики источники АЭ-сигналов классифицируют по степени опасности в соответствие с рекомендациями нормативных документов. Для характеристики источников используют суммарный счет АЭ, амплитуда импульсов, амплитудное распределение, энергетические параметры АЭ-импульсов, скорость счета, активность, а также концентрацию источников. Учитываются также параметры нагружения объекта и длительность его эксплуатации. Прежде всего, согласно рекомендациям, среди обнаруженных выделяют две группы источников. К первой относят источники, которые в силу своих характеристик позволяют сделать однозначный вывод, что диагностируемая конструкция содержит дефекты, опасные для ее дальнейшей эксплуатации. Такие дефекты могут привести к инциденту или аварии на ОИАЭ за время эксплуатации до следующей плановой инспекции. Ко второй группе относят источники, параметры которых позволяют сделать заключение, что диагностируемая конструкция не содержит дефектов, опасных для ее эксплуатации. Далее проводится более детальная классификация, в соответствие с которой обнаруженные источники АЭ относят к одному из четырех классов: источник I класса пассивный источник; источник II класса активный источник; источник III класса критически активный источник; источник IV класса катастрофически активный источник. В зависимости от класса установленных источников различны и действия персонала, проводящего диагностику. Соответствующие рекомендации приведены в табл. 3.

Таблица 3. Рекомендуемые действия при обнаружении источников различного класса Класс источника Рекомендуемые действия Источник I класса (пассивный) Зарегистрировать источник и сделать документированную запись для архивирования и анализа динамики его последующего развития Источник II класса (активный) Зарегистрировать источник, сделать документированную запись, следить за развитием источника в процессе контроля и изменением состояния диагностируемого объекта; в отчетных документах записать рекомендации по проведению дополнительного обследования с использованием других методов НК или указать перечень иных мероприятий для компенсации обнаруженного дефицита безопасности Источник III класса (критически активный) Зарегистрировать источник, сделать документированную запись, следить за развитием источника в процессе контроля и изменением состояния диагностируемого объекта; предпринять меры для возможного снижения нагрузки или выполнения других превентивных мероприятий для предупреждения и смягчения последствий возможных отказов и инцидентов, связанных с возможным развитием дефекта Источник IV класса (катастрофически активный) Немедленно уменьшить нагрузку до минимально возможного значения либо значения, при котором класс источника АЭ снизится до уровня II или I; после сброса нагрузки провести осмотр диагностируемого объекта и, при необходимости, выполнить контроль другими методами НК

Если анализ данных контроля не позволяет сделать однозначное заключение о степени опасности обнаруженных источников АЭ, рекомендуется провести дополнительные испытания с применением штатных, предусмотренных регламентом эксплуатации ОИАЭ, методов неразрушающего контроля. При обнаружении источников акустической эмиссии высокого класса и локации их месторасположения проводят дополнительный контроль одним или несколькими методами неразрушающего контроля, например методами ультразвуковой дефектоскопии, рентгенографии и др. Такой порядок обязателен при диагностике объектов, эксплуатирующихся длительное время. Окончательное решение о степени опасности обнаруженных с помощью АЭ-метода и дополнительных видов НК дефектов принимается после проведения расчетов на прочность с применением методов механики разрушения с учетом расположения, размеров и ориентации этих дефектов. Оформление результатов диагностического обследования. По результатам работ оформляют отчет или техническую справку о выполнении программы диагностического обследования ОИАЭ. В отчете приводят: 1. программу работ; 2. сведения о сертификации используемых средств АЭ-контроля; 3. метрологическом обеспечении измерений; 4. программах обработки данных; 5. сведения об общей и специальной квалификации (аттестации) персонала, непосредственно выполнявшего работы по диагностики на ОИАЭ; 6. сведения о технических мероприятиях, выполненных на этапе подготовки и проведения АЭ-диагностики; 7. результаты контроля в виде актов, протоколов испытаний и заключений о состоянии диагностируемого объекта. При необходимости в отчет включают данные других методов НК.