Магнитопорошковый контроль - Magnetic particle inspection

Техник выполняет MPI на трубопровод чтобы проверить коррозионное растрескивание под напряжением используя так называемый «черно-белый» метод. На этом изображении нет никаких признаков растрескивания; единственными отметками являются "следы" магнитного ярма и следы капель.
Крупный план поверхности (другого) трубопровод показывая признаки коррозионное растрескивание под напряжением (два кластера маленьких черных линий), обнаруженные MPI. Трещины, которые обычно были бы невидимыми, можно обнаружить из-за скопления магнитных частиц в отверстиях трещин. Шкала внизу пронумерована в сантиметрах.

Контроль магнитных частиц (MPI) это неразрушающий контроль (NDT) процесс обнаружения поверхностных и неглубоких подповерхностных неоднородностей в ферромагнитные материалы такие как утюг, никель, кобальт, и некоторые из их сплавы. Процесс создает магнитное поле в детали. Изделие можно намагничивать прямым или косвенным намагничиванием. Прямое намагничивание возникает, когда электрический ток проходит через объект контроля и в материале формируется магнитное поле. Косвенное намагничивание возникает, когда через тестируемый объект не проходит электрический ток, а создается магнитное поле от внешнего источника. Магнитные силовые линии перпендикулярны направлению электрического тока, который может быть либо переменный ток (AC) или некоторая форма постоянный ток (DC) (выпрямленный переменный ток).

Наличие поверхностной или подповерхностной неоднородности материала позволяет магнитный поток течь, поскольку воздух не может поддерживать такое же магнитное поле на единицу объема, как металлы.

Чтобы определить утечку, на деталь наносят частицы железа в сухом или влажном виде. Они притягиваются к области утечки магнитного потока и образуют так называемый индикатор, который оценивается для определения его характера, причины и порядка действий, если таковые имеются.

Типы используемых электрических токов

Есть несколько типов электрических токов, используемых в магнитопорошковой инспекции. Чтобы правильно выбрать ток, необходимо учитывать геометрию детали, материал, тип искомой неоднородности и то, как далеко магнитное поле должно проникнуть в деталь.

  • Переменный ток (AC) обычно используется для обнаружения неоднородностей поверхности. Использование переменного тока для обнаружения подземных неоднородностей ограничено из-за того, что известно как скин эффект, где ток проходит по поверхности детали. Поскольку полярность тока меняется с частотой от 50 до 60 циклов в секунду, он не проходит через поверхность тестируемого объекта. Это означает, что магнитные домены будут выровнены только на расстояние, на которое переменный ток проникает в деталь. Частота переменного тока определяет глубину проникновения.
  • Полная волна постоянного тока[требуется разъяснение - обсуждение] (FWDC) используется для обнаружения подповерхностных неоднородностей, когда переменный ток не может проникать достаточно глубоко, чтобы намагнитить деталь на необходимой глубине. Величина магнитного проникновения зависит от силы тока через деталь.[1] Постоянный ток также ограничен для деталей с очень большим поперечным сечением с точки зрения того, насколько эффективно он намагнитит деталь.
  • Полуволна постоянного тока (HWDC, пульсирующий постоянный ток ) работает аналогично двухполупериодному постоянному току, но позволяет обнаруживать признаки разрушения поверхности и имеет большее магнитное проникновение в деталь, чем FWDC. HWDC полезен для процесса контроля, поскольку он действительно помогает перемещать магнитные частицы во время купания объекта испытаний. Подвижность частиц способствует полуволновой пульсирующей форме волны тока. В типичном магнитном импульсе длительностью 0,5 секунды имеется 15 импульсов тока с использованием HWDC. Это дает частицам больше возможностей контактировать с участками утечки магнитного потока.

Электромагнит переменного тока является предпочтительным методом обнаружения повреждений поверхности. Использование электромагнита для поиска подземных указаний затруднительно. Электромагнит переменного тока является лучшим средством для обнаружения поверхностных признаков, чем HWDC, DC или постоянный магнит, в то время как некоторые формы постоянного тока лучше подходят для обнаружения подземных дефектов.

Оборудование

Мокрая горизонтальная машина MPI с катушкой 36 дюймов (910 мм)
Используя аналогичную машину, техник ВМС США распыляет магнитные частицы на тестируемую деталь в ультрафиолетовом свете.
Автоматическая горизонтальная машина MPI для влажной уборки с внешним источником питания, конвейером и системой размагничивания. Он используется для проверки кривошипов двигателя.
  • Горизонтальная машина MPI для влажной уборки является наиболее часто используемой машиной для контроля массового производства. У станка есть головная и задняя бабки, куда помещается деталь для ее намагничивания. Между головкой и задней бабкой обычно находится индукционная катушка, которая используется для изменения ориентации магнитного поля на 90 ° от передней бабки. Большая часть оборудования создана для конкретного применения.
  • Мобильные блоки питания - это специально изготовленные намагничивающие блоки питания, используемые для намотки проводов.
  • Магнитное ярмо - это ручное устройство, которое создает магнитное поле между двумя полюсами. Общие приложения предназначены для использования вне помещений, в удаленных местах и проверка сварного шва. Недостатком магнитных ярмов является то, что они создают только магнитное поле между полюсами, поэтому крупномасштабные проверки с использованием устройства могут занять много времени. Для надлежащей проверки ярмо необходимо повернуть на 90 градусов для каждой области проверки для обнаружения горизонтальных и вертикальных разрывов. Обнаружение подповерхности с помощью ярма ограничено. В этих системах использовались сухие магнитные порошки, влажные порошки или аэрозоли.

Размагничивание деталей

Устройство размагничивания сквозного переменного тока

После того, как деталь намагничена, ее нужно размагнитить. Для этого требуется специальное оборудование, которое работает противоположно намагничивающему оборудованию. Намагничивание обычно осуществляется сильноточным импульсом, который очень быстро достигает пикового тока и мгновенно отключается, оставляя деталь намагниченной. Чтобы размагнитить деталь, ток или магнитное поле должны быть равными или больше, чем ток или магнитное поле, используемое для намагничивания детали. Затем ток или магнитное поле медленно снижается до нуля, оставляя деталь размагниченной.

  • Размагничивание переменного тока
    • Сквозные размагничивающие катушки переменного тока: на рисунке справа показаны устройства с питанием от переменного тока, которые генерируют сильное магнитное поле, когда деталь медленно протягивается рукой или на конвейере. Вытягивание детали через магнитное поле катушки и от нее замедляет падение магнитного поля в детали. Обратите внимание, что у многих катушек размагничивания переменного тока есть циклы включения в несколько секунд, поэтому деталь должна быть пропущена через катушку и находиться на расстоянии нескольких футов (метров) до завершения цикла размагничивания, иначе у детали будет остаточное намагничивание.
    • Размагничивание с затухающим переменным током: это встроено в большинство однофазного оборудования MPI. Во время процесса деталь подвергается воздействию равного или большего переменного тока, после чего ток уменьшается в течение фиксированного периода времени (обычно 18 секунд), пока не будет достигнут нулевой выходной ток. Поскольку переменный ток меняет положительную полярность на отрицательную, магнитные домены детали будут рандомизированы.
    • У AC demag действительно есть существенные ограничения на его способность разбирать детали в зависимости от геометрии и используемых сплавов.
  • Реверсирование двухполупериодного размагничивания постоянным током: это метод размагничивания, который должен быть встроен в машину во время производства. Это похоже на затухание переменного тока, за исключением того, что постоянный ток останавливается с интервалом в полсекунды, в течение которых ток уменьшается на величину и его направление меняется на противоположное. Затем ток снова пропускается через деталь. Процесс остановки, уменьшения и изменения направления тока приведет к рандомизации магнитных доменов. Этот процесс продолжается до тех пор, пока через деталь не пройдет нулевой ток. Обычный цикл размагничивания обратного постоянного тока на современном оборудовании должен составлять 18 секунд или дольше. Этот метод размагничивания был разработан для преодоления ограничений, представленных методом размагничивания на переменном токе, когда геометрия детали и некоторые сплавы не позволяли использовать метод размагничивания на переменном токе.
  • Полуволновое размагничивание постоянным током (HWDC): этот процесс идентичен полуволновому размагничиванию постоянного тока, за исключением того, что форма волны является полуволновой. Этот метод размагничивания является новым для отрасли и доступен только от одного производителя. Он был разработан как экономичный метод размагничивания без необходимости использования двухполупериодного источника питания постоянного тока. Этот метод используется только в однофазных источниках питания переменного / постоянного тока. Размагничивание HWDC так же эффективно, как и двухполупериодный постоянный ток, без дополнительных затрат и дополнительных сложностей. Конечно, существуют и другие ограничения из-за индуктивных потерь при использовании формы сигнала HWDC на деталях большого диаметра. Кроме того, эффективность HWDC ограничена диаметром более 410 мм (16 дюймов) при использовании источника питания на 12 В.

Порошок с магнитными частицами

Обычная частица, используемая для обнаружения трещин, - это оксид железа, как для сухих, так и для влажных систем.

  • Размер частиц влажной системы составляет от менее 0,5 микрометра до 10 микрометров для использования с водными или масляными носителями. На частицы, используемые во влажных системах, нанесены пигменты, флуоресцирующие на 365 нм (ультрафиолетовый А) требуется 1000 мкВт / см2 (10 Вт / м2) на поверхности детали для надлежащего осмотра. Если частицы не имеют правильного освещения в темная комната частицы нельзя обнаружить / увидеть. Промышленной практикой является использование УФ-очков / очков для фильтрации УФ-света и усиления видимого спектра света (обычно зеленого и желтого), создаваемого флуоресцирующими частицами. Была выбрана зеленая и желтая флуоресценция, потому что человеческий глаз лучше всего реагирует на эти цвета.
После нанесения влажных магнитных частиц техник ВМС США проверяет болт на наличие трещин в ультрафиолетовом свете.
  • Порошки с сухими частицами имеют размер от 5 до 170 микрометров и предназначены для работы в условиях белого света. Частицы не предназначены для использования во влажной среде. Сухие порошки обычно наносятся с помощью ручных пневматических аппликаторов.
  • Нанесенные аэрозолем частицы подобны влажным системам, которые продаются в предварительно смешанных аэрозольных баллончиках, похожих на лак для волос.

Носители магнитных частиц

Обычной отраслевой практикой является использование специально разработанных носителей на масляной и водной основе для магнитных частиц. Керосин дезодорированный и минеральные духи не использовались в промышленности 40 лет. Использование керосина или уайт-спирита в качестве носителя опасно из-за опасности возгорания.

Осмотр

Ниже приведены общие этапы проверки на мокрой горизонтальной машине:

  1. Деталь очищена от масла и других загрязнений.
  2. Необходимые расчеты, необходимые для определения силы тока, необходимого для намагничивания детали. Обратитесь ASTM E1444 / E1444M для формул.
  3. Импульс намагничивания применяется в течение 0,5 секунды, в течение которых оператор промывает деталь частицей, останавливаясь до того, как закончится магнитный импульс. Если не остановить до окончания магнитного импульса, показания будут смыты.
  4. УФ-свет применяется, пока оператор ищет признаки дефектов, которые находятся под углом от 0 до ± 45 градусов от пути, по которому ток проходит через деталь. Показания появляются только под углом 45–90 градусов приложенного магнитного поля. Самый простой способ быстро определить, в каком направлении движется магнитное поле, - это захватить деталь любой рукой между головными ложами, приложив большой палец к детали (не оборачивайте большой палец вокруг детали). Это называется правилом для левого или правого большого пальца. или правило захвата правой рукой. Направление, на которое указывает большой палец, говорит нам о направлении тока, магнитное поле будет проходить под углом 90 градусов от пути тока. На сложной геометрии, как коленчатый вал, оператору необходимо визуализировать изменение направления создаваемого тока и магнитного поля. Ток начинается с 0 градусов, затем от 45 градусов до 90 градусов обратно до 45 градусов до 0, затем от -45 до -90 до -45 до 0, и это повторяется для каждого шатун. Таким образом, поиск показаний, находящихся всего на 45–90 градусов от магнитного поля, может занять много времени.
  5. Деталь либо принимается, либо отклоняется на основании заранее определенных критериев.
  6. Деталь размагничивается.
  7. В зависимости от требований, может потребоваться изменить ориентацию магнитного поля на 90 градусов, чтобы проверить признаки, которые не могут быть обнаружены на этапах 3–5. Наиболее распространенный способ изменения ориентации магнитного поля - использовать «выстрел из катушки». На рис. 1 можно увидеть 36-дюймовую катушку, затем шаги 4, 5 и 6 повторяются.

Стандарты

Международная организация по стандартизации (ISO)
  • ISO 3059, Неразрушающий контроль - Пенетрантный контроль и испытание магнитными частицами - Условия просмотра
  • ISO 9934-1, Неразрушающий контроль - Испытание магнитными частицами - Часть 1: Общие принципы
  • ISO 9934-2, Неразрушающий контроль - Испытание магнитными частицами - Часть 2: Среда обнаружения
  • ISO 9934-3, Неразрушающий контроль - Испытание магнитными частицами - Часть 3: Оборудование
  • ISO 10893-5, Неразрушающий контроль стальных труб. Магнитопорошковый контроль бесшовных и сварных труб из ферромагнитной стали для выявления поверхностных дефектов
  • ISO 17638, Неразрушающий контроль сварных швов - Контроль магнитных частиц
  • ISO 23278, Неразрушающий контроль сварных швов - Магнитопорошковый контроль сварных швов - Уровни приемки
Европейский комитет по стандартизации (CEN)
  • EN 1330-7, Неразрушающий контроль - Терминология - Часть 7: Термины, используемые при испытании магнитных частиц
  • EN 1369, Основание - Магнитопорошковый контроль
  • EN 10228-1, Неразрушающий контроль стальных поковок - Часть 1: Магнитопорошковый контроль
Американское общество испытаний и материалов (ASTM)
  • ASTM E1444 / E1444M Стандартная практика для испытания магнитных частиц
  • ASTM A 275 / A 275M Метод испытаний для исследования стальных поковок магнитными частицами
  • Спецификация ASTM A456 для контроля магнитных частиц в поковках большого коленчатого вала
  • ASTM E543 Стандартная спецификация практики для оценочных агентств, выполняющих неразрушающий контроль
  • Руководство ASTM E 709 по испытанию на магнитные частицы
  • Терминология ASTM E 1316 для неразрушающего контроля
  • Стандартное руководство ASTM E 2297 по использованию источников и измерителей УФ-А и видимого света, используемых в методах проникающих жидкостей и магнитных частиц
Канадская ассоциация стандартов (CSA)
  • CSA W59
Общество Автомобильных Инженеров (SAE)
  • Автомобиль для магнитопорошковой диагностики AMS 2641
  • AMS 3040 Магнитные частицы, нефлуоресцентные, сухой метод
  • AMS 3041 Магнитные частицы, нефлуоресцентные, мокрый метод, масляный носитель, готовый к использованию
  • AMS 3042 Магнитные частицы, нефлуоресцентные, мокрый метод, сухой порошок
  • AMS 3043 Магнитные частицы, нефлуоресцентные, мокрый метод, масляный транспорт, аэрозольная упаковка
  • AMS 3044 Магнитные частицы, флуоресцентный, мокрый метод, сухой порошок
  • AMS 3045 Магнитные частицы, флуоресцентные, мокрый метод, масляный носитель, готовый к использованию
  • AMS 3046 Магнитные частицы, флуоресцентные, мокрый метод, масляный транспорт, аэрозольная упаковка5
  • Сталь AMS 5062, низкоуглеродистые стержни, поковки, трубы, листы, полосы и пластины Углерод 0,25, максимум
  • Отливки по выплавляемым моделям AMS 5355
  • Процесс проверки AMS I-83387, магнитная резина
  • AMS-STD-2175 Отливки, классификация и проверка средств кондиционирования воды AS 4792 для контроля магнитных частиц в воде Стандарт на кольца из инструментальной стали AS 5282 для контроля магнитных частиц Стандартные стандарты AS5371 Прокладки с зубьями для контроля магнитных частиц
Военный стандарт США
  • A-A-59230 Жидкость, контроль магнитных частиц, суспензия

использованная литература

  1. ^ Бец, К. Э. (1985), Принципы испытания магнитными частицами (PDF), Американское общество неразрушающего контроля, п. 234, г. ISBN  978-0-318-21485-6, заархивировано из оригинал (PDF) на 2011-07-14, получено 2010-03-02.

дальнейшее чтение

внешние ссылки