Badania magnetyczno-proszkowe

Badania magnetyczno-proszkowe (MT) jest bardzo popularną, stosunkowo niedrogą metodą wykonywania badań nieniszczących (NDT) materiałów ferromagnetycznych. Ferromagnetyk jest zdefiniowany w sekcji V ASME jako „termin stosowany do materiałów, które mogą być namagnesowane lub silnie przyciągane przez pole magnetyczne". MT to metoda NDT, którą stosuje się do wykrywania nieciągłości powierzchni, ale może również ujawnić nieciągłości blisko pod powierzchnią.

Na czym polega badanie MT?
Kiedy materiał ferromagnetyczny (zwykle żelazo lub stal) jest wolny od wad, będzie przenosił linie strumienia magnetycznego (pola) przez materiał bez żadnych przerw i zakłóceń.

RYS.

W przypadku gdy występuje wada lub inna nieciągłość, strumień magnetyczny "wycieka" z materiału. W miarę wycieku strumień magnetyczny (pole magnetyczne) zbiera cząstki ferromagnetyczne (sproszkowane żelazo), dzięki czemu rozmiar i kształt nieciągłości są łatwo widoczne.

Techniki badania

Zgodnie z normą PN-EN ISO 9934-1 techniki badań magnetyczno-proszkowych można podzielić na.

Ze względu na technikę magnesowania:

- technikę przepływu prądowego,

- technikę przepływu magnetycznego,

- techniki wielokierunkowe (kombinowane).

Ze względu na technikę obserwacji, w których skład wchodzą:

- technika barwna (niefluorescencyjna)- obserwacja w świetle białym,

- technika fluorescencyjna- obserwacja w świetle UV-A.

W obu przypadkach muszą zostać zachowane odpowiednie wymagania odnośnie warunków obserwacji wskazań (warunki oświetlenia powierzchni badanej).

Ze względu na technikę wykrywania:

- technikę suchą- stosuje się specjalny proszek z cząsteczkami ferromagnetycznymi,

- technikę mokrą- proszek magnetyczny zawieszony jest w cieczy, najczęściej w nafcie, wodzie lub oleju.

Rodzaje magnesowania:

W badaniach magnetyczno-proszkowych stosuje się magnesowanie stałym i zmiennym polem magnetycznym.

Stałe pole magnetyczne

Stałe pole magnetyczne może być uzyskane przez zastosowanie magnesów trwałych, zastosowanie prądu stałego lub wyprostowanego pełnookresowego (FWDC). Magnesowanie obiektu stałym polem magnetycznym powoduje przepływ strumienia magnetycznego w całej objętości materiału, zgodnie z prawem przepływu magnetycznego. W przypadku skomplikowanych obiektów (np. wału z odsadzeniem), istnieje możliwość niedostatecznego namagnesowania obszarów o ostrym przejściu, natomiast lepiej uwidocznione są wady podpowierzchniowe.

Zmienne pole magnetyczne

Zmienne pole magnetyczne uzyskuje się stosując prąd przemienny, który, w zależności od rodzaju obiektu i zastosowania, może być prostowany połówkowo (HWDC), impulsowy lub udarowy.

Magnesowanie obiektu zmiennym polem powoduje przepływ strumienia magnetycznego tylko w warstwie powierzchniowej o grubości ok. 2 mm. Efekt ten nazywany jest zjawiskiem naskórkowości. Głębokość wnikania strumienia magnetycznego zależy od częstotliwości prądu magnesowania oraz przenikalności magnetycznej i przewodności elektrycznej materiału. Zmienne pole magnetyczne lepiej od pola stałego magnesuje powierzchnie o złożonym kształcie, dlatego idealnie nadaje się do badania np. krawędzie kęsów hutniczych czy gwinty, natomiast nieciągłości leżące ok. 0,5 mm pod powierzchnią nie będą skutecznie wykrywane [8].

Urządzenia do badań MT

Dwie z najczęściej stosowanych urządzeń do badań magnetyczno-proszkowych to ławy magnetyczne MPI wykorzystujące techniki magnesowania wzdłużnego i kołowego oraz jarzma magnetyczne.

Systemy stacjonarne - ławy magnetyczne MPI są zwykle używane do mniejszych części, takich jak wały korbowe, trzpienie zaworów, osie ...itp. Zwykle mają wrzeciono i konik. Części można mocować między kolbami w celu namagnesowania. Ważnym elementem jest również cewka umieszczona wokół części, aby namagnesować ją w kierunku prostopadłym. Ławy magnetyczne MPI wykorzystują technikę cząstek mokrych ze zbiornikiem cyrkulacyjnym pod urządzeniem. Mokre cząsteczki opływają badaną część i spływają do zbiornika cyrkulacyjnego. Mokre cząstki mają większą ruchliwość płynącą w cieczy niż suche cząstki. Ta mobilność zwiększa czułość, umożliwiając cząstkom łatwe przemieszczanie się do nieciągłości. Cząsteczki fluorescencyjne są powszechnie stosowane w stacjonarnych ławach magnetycznych MPI, ponieważ praca w pomieszczeniach ułatwia zaciemnienie obszaru; wymagane światło ultrafioletowe (czarne) może być następnie użyte do oceny części. Oba badania metodą mokrą mają mniej więcej taką samą czułość, ale przy prawidłowym oświetleniu wskazania fluorescencyjne są znacznie lepiej widoczne.

Najczęściej w badaniach MT wykorzystany jest przenośny defektoskop magnetyczny – jarzmo magnetyczne.  Większość jarzm może pracować w trybie prądu przemiennego (AC) lub prądu stałego (DC). DC zapewnia największą penetrację i jest zalecany, jeśli konieczne jest wykrycie nieciągłości podpowierzchniowych. AC jest zalecane, jeśli powierzchnia jest szorstka, ponieważ AC zapewnia cząsteczkom większą mobilność niż DC. Jarzmo posiada w aparacie cewkę elektryczną wytwarzającą podłużne pole magnetyczne, które poprzez nóżki przenosi się do badanej części. Badania MT z wykorzystaniem jarzma magnetycznego może być stosowana w pomieszczeniach, na zewnątrz, wewnątrz statków i zbiorników oraz we wszystkich pozycjach. Moc magnesowania jarzma elektromagnetycznego powinna zostać sprawdzona corocznie.