Nedestruktivní testování – pomoc při zvládání katastrof i zachraňování památek

Každou minutu někde na světě dojde k zemětřesení. Z půl milionu zemětřesení, ke kterým dochází každý rok, jich asi 100 000 můžete pocítit a asi 100 má za následek značné škody. Tyto události mohou mít hluboký dopad na lidi a také na města, narušit silniční sítě a ohrožovat životně důležitou infrastrukturu, jako jsou přehrady. Mezinárodní agentura pro atomovou energii (MAAE) nedávno rozšířila své služby pro členské země v oblasti nedestruktivního testování otevřením nového školicího střediska a vydáním pokynů zaměřených na budování kapacit v této život

Nedestruktivní testování (NDT) umožňuje uživatelům zkoumat objekty a struktury, aniž je musí rozebírat či jinak destruovat. Používá se k hodnocení integrity průmyslových zařízení, konstrukcí a komponentů, aniž dojde k poškození kontrolované části. Tyto techniky se tradičně používají v letectví, dopravě, u mostních konstrukcí apod. Ukázaly se jako zásadní při hodnocení bezpečnosti infrastruktury, zejména v případě různých katastrof. Například po zemětřesení v Turecku, Sýrii a Ekvádoru v roce 2023 a také po explozi v Bejrútu v roce 2020 hrálo NDT klíčovou roli při hodnocení budov a staveb. Znamenalo pomoc při ochraně civilistů i záchranných týmů v nebezpečných situacích v oblasti konstrukcí, jejichž stabilita nebyla jistá.

Centrum nedestruktivního testování

V reakci na rostoucí poptávku zemí po pomoci vybudovala MAAE v podstatě od nuly, od základů, ve svých laboratořích v rakouském Seibersdorfu centrum NDT, které poskytuje praktický výcvik a podporuje účinné zvládání mimořádných událostí. „Mít možnost rychle přemístit přenosné NDT zařízení na potřebné místo znamená obrovskou pomoc ve včasné pomoci členským státům po katastrofě,“ řekla Tzanka Kokalova-Wheldon, ředitelka divize fyzikálních a chemických věd MAAE. „Nejde jen o zvládání katastrof,“ dodala. „NDT pomáhá také stavebním inženýrům v prevenci a připravenosti a zlepšení pravidelných kontrol při údržbě.„

Pro harmonizaci školení a certifikace inženýrů zveřejnila MAAE „Guidelines on Training Syllabi in NDT for Civil Engineering“. Tato publikace se jako první svého druhu snaží zajistit celosvětovou jednotnost a harmonizaci školicích programů souvisejících s NDT pro stavební inženýry.

Jaká věda je za NDT

Nedestruktivní testování zahrnuje různé techniky, které využívají interakce hmoty se zářením, zvukem, magnetickými poli, elektrickými proudy a testovacími činidly ke kontrole materiálů bez jejich poškození. Nejpoužívanější metody:

Průmyslová radiografie – tradičně využívá rentgenové záření nebo záření gama. Při průchodu materiálem se procházející ionizující záření zeslabuje v závislosti na tloušťce a složení materiálu. Pokud je v materiálu defekt, záření se v tomto místě změní (zeslabí nebo zesílí, v závislosti na materiálu v defektu). Za předmětem se umístí vhodný detektor – v případě klasické (filmové) radiografické metody je to radiografický film. Změna radiografického kontrastu zobrazí vadu a její uložení. Metoda umožňuje získat trvalý obraz vnitřních vad zejména objemových, ale v případě vhodné směrové orientace i plošných. Obvykle se takto kontrolují svary a odlitky. Vzhledem ke své průkaznosti a trvalému záznamu je jednou z nejdůležitějších metod při kontrole zařízení s vysokou mírou nebezpečnosti (například tlakových nádob).

Ultrazvukové testování - princip metody využívá toho, že pevné materiály (kovové i nekovové) jsou dobrými vodiči zvukových vln. Ultrazvukové vlny vyslané do materiálu se odrážejí od každého rozhraní, a tedy i od vnitřních vad (nehomogenit). Čím vyšší je frekvence vlnění, tím menší vady je možno detekovat. Pro zkoušení se využívají frekvence od 0,5 MHz do 25 MHz. Ultrazvuková metoda umožňuje zjistit přítomnost vnitřních vad materiálu i ve velké hloubce pod povrchem. Má největší dosah ze všech NDT metod. Užívá se především pro zkoušení tvářených polotovarů (plechy, výkovky, tyče, ...), svarů a odlitků, i u nekovových materiálů, plastů a kompozitů. Výhodou je možnost automatizace procesu kontroly, především u polotovarů jednoduchého tvaru (trubky, plechy, tyče apod.). Kromě vnitřních vad typu trhlin, dvojitosti, dutin apod. je možno zjišťovat i vady povrchové. Mezi další výhody patří např. okamžité zobrazení výsledků zkoušky.

Kapalinová penetrace – na očištěný, odmaštěný a vysušený zkoušený povrch se nanese kapalina vhodných vlastností – penetrant. Po určitou dobu se ponechá působit, vniká do případných necelistvostí. Po ukončení penetračního času se přebytek penetrantu ze zkoušeného povrchu odstraní a nanese tzv. vývojka. Vývojka působí jako absorbent („piják“), nasává penetrant, který vnikl do necelistvostí a zároveň vytváří kontrastní pozadí. Při následné inspekci jsou posuzovány dvojrozměrné indikace zjištěných necelistvostí. Metoda umožňuje zjistit povrchové vady pouhým zrakem neviditelné. Detekční schopnost metody začíná při šířce vady jednotek tisícin milimetru. Je jednoduchá, nenáročná, v základních aplikacích málo finančně nákladná. PT metodou jsou zjišťovány povrchové vady typu trhlin, prasklin, pórů, vměstků, přeložek, zavalenin apod. Metoda je použitelná pro téměř všechny druhy běžně využívaných materiálů (oceli, slitiny Al, Ni, Cu, Ti, sklo, keramika, plasty,atd.).

Magnetická metoda – vhodným zmagnetováním feromagnetického materiálu dojde k jeho magnetickému nasycení. Případná vada v materiálu má jiné magnetické vlastnosti – většinou bývá nemagnetická (vzduch v trhlině, struska, plyn v póru). V místě vady dochází k deformaci magnetického pole, jeho siločáry vystupují nad povrch. Vzniká tzv. rozptylový magnetický tok, který je nositelem informace o místní změně magnetických vlastností. Na povrch materiálu se nanáší jemný feromagnetický prášek, jenž se magneticky přichytí na povrch, avšak pouze v místě rozptylového toku. Prášek na povrchu vytváří indikaci zobrazující reliéf rozptylového toku způsobeného vadou. Hodnotí se vizuálně na základě barevného nebo jasového kontrastu. Detekční schopnost metody začíná při šířce vady jednotek tisícin milimetru. MT je nejpoužívanější metodou nedestruktivního zkoušení materiálu (NDT). Vzhledem ke své relativní jednoduchosti a nenáročnosti na provádění je jednou z nejdůležitějších metod i při servisu provozovaných zařízení. Zjišťuje povrchové a podpovrchové vady typu trhlin, prasklin, pórů, vměstků apod. feromagnetických materiálů. Pro jiné materiály než feromagnetické nelze použít.

Metoda vířivých proudů (Eddy current testing) – užívá elektromagnetickou indukci k detekci vad v kovových materiálech. Cívky sondy generují magnetické pole, které indukuje elektrické proudy v testovaném materiálu. Pokud se v materiálu vyskytne vada, způsobí změnu těchto proudů, což lze detekovat a analyzovat.

Mosty, tunely, přehrady a budovy jsou vystaveny nejen stárnutí, či zhoršování kondice v důsledku environmentálního stresu, ale i extrémním událostem, jako je zemětřesení. NDT se již dlouho široce používá ke kontrole leteckých konstrukcí, lopatek turbín a tlakových nádob.

Tím, že NDT umožňuje odborníkům kontrolovat předměty, aniž by se poškodily, významně přispívá i do oblasti kulturního dědictví. Techniky NDT umožňují analyzovat vnitřní struktury neocenitelných artefaktů, soch a historických struktur bez jejich rozebrání či poškození, což pomáhá při restaurování a konzervaci.

Zdroj: From Disaster Recovery to Saving Cultural Heritage: IAEA Boosts Assistance to Countries in Non-Destructive Testing | IAEA