Inspeção de partícula magnética - Magnetic particle inspection

Um técnico executa MPI em uma tubulação para verificar se há rachaduras por corrosão sob tensão, usando o que é conhecido como método "preto ou branco". Nenhuma indicação de cing aparece nesta foto; as únicas marcas são as "pegadas" do jugo magnético e as marcas de gotejamento.
Um close-up da superfície de um duto (diferente) mostrando indicações de rachadura por corrosão sob tensão (dois grupos de pequenas linhas pretas) reveladas por MPI. Rachaduras que normalmente seriam invisíveis são detectáveis ​​devido ao agrupamento de partículas magnéticas nas aberturas das rachaduras. A escala na parte inferior é numerada em centímetros.

A inspeção de partículas magnéticas ( MPI ) é um processo de teste não destrutivo (NDT) para detectar descontinuidades superficiais e superficiais rasas em materiais ferromagnéticos , como ferro , níquel , cobalto e algumas de suas ligas . O processo coloca um campo magnético na peça. A peça pode ser magnetizada por magnetização direta ou indireta. A magnetização direta ocorre quando a corrente elétrica passa pelo objeto de teste e um campo magnético é formado no material. A magnetização indireta ocorre quando nenhuma corrente elétrica passa pelo objeto de teste, mas um campo magnético é aplicado de uma fonte externa. As linhas magnéticas de força são perpendiculares à direção da corrente elétrica, que pode ser corrente alternada (CA) ou alguma forma de corrente contínua (CC) (CA retificada).

A presença de uma descontinuidade superficial ou subterrânea no material permite que o fluxo magnético vaze, uma vez que o ar não pode suportar tanto campo magnético por unidade de volume quanto os metais.

Para identificar um vazamento, partículas ferrosas, secas ou em suspensão úmida, são aplicadas em uma peça. Eles são atraídos para uma área de vazamento de fluxo e formam o que é conhecido como uma indicação, que é avaliada para determinar sua natureza, causa e curso de ação, se houver.

Tipos de correntes elétricas usadas

Existem vários tipos de correntes elétricas usadas na inspeção de partículas magnéticas. Para que uma corrente adequada seja selecionada, é necessário considerar a geometria da peça, o material, o tipo de descontinuidade que se está buscando e o quanto o campo magnético precisa penetrar na peça.

  • A corrente alternada (CA) é comumente usada para detectar descontinuidades de superfície. O uso de CA para detectar descontinuidades de subsuperfície é limitado devido ao que é conhecido como efeito de pele , onde a corrente corre ao longo da superfície da peça. Como a corrente alterna em polaridade de 50 a 60 ciclos por segundo, ela não penetra muito além da superfície do objeto de teste. Isso significa que os domínios magnéticos só serão alinhados igual à distância de penetração da corrente CA na peça. A frequência da corrente alternada determina a profundidade da penetração.
  • A CC de onda completa (FWDC) é usada para detectar descontinuidades de subsuperfície onde a CA não pode penetrar fundo o suficiente para magnetizar a peça na profundidade necessária. A quantidade de penetração magnética depende da quantidade de corrente que passa pela peça. A CC também é limitada em peças de seção transversal muito grandes em termos de eficácia com que magnetizará a peça.
  • A CC de meia onda (HWDC, CC pulsante ) funciona de forma semelhante à CC de onda completa, mas permite a detecção de indicações de quebra de superfície e tem mais penetração magnética na peça do que FWDC. O HWDC é vantajoso para o processo de inspeção, pois realmente ajuda a mover as partículas magnéticas durante o banho do objeto de teste. O auxílio na mobilidade das partículas é causado pela forma de onda da corrente pulsante de meia onda. Em um pulso magnético típico de 0,5 segundos, há 15 pulsos de corrente usando HWDC. Isso dá à partícula mais oportunidade de entrar em contato com áreas de vazamento de fluxo magnético.

Um eletroímã CA é o método preferido para localizar a indicação de quebra de superfície. O uso de um eletroímã para encontrar indicações de subsuperfície é difícil. Um eletroímã CA é um meio melhor de detectar uma indicação de superfície do que HWDC, CC ou ímã permanente, enquanto alguma forma de CC é melhor para defeitos de subsuperfície.

Equipamento

Uma máquina MPI horizontal úmida com uma bobina de 36 pol. (910 mm)
Usando uma máquina semelhante, um técnico da Marinha dos EUA pulveriza partículas magnéticas em uma peça de teste sob luz ultravioleta.
Uma máquina MPI horizontal molhada automática com uma fonte de alimentação externa, transportador e sistema de desmagnetização. É usado para inspecionar as manivelas do motor.
  • Uma máquina MPI horizontal úmida é a máquina de inspeção de produção em massa mais comumente usada. A máquina possui um cabeçote e cauda onde a peça é colocada para magnetizá-la. Entre a cabeça e a cauda está normalmente uma bobina de indução, que é usada para alterar a orientação do campo magnético em 90 ° a partir da cabeça. A maioria dos equipamentos é construída para uma aplicação específica.
  • Os pacotes de energia móveis são fontes de energia magnetizantes personalizadas usadas em aplicações de enrolamento de fios.
  • O jugo magnético é um dispositivo portátil que induz um campo magnético entre dois pólos. As aplicações comuns são para uso externo, locais remotos e inspeção de solda . A desvantagem das culatras magnéticas é que elas apenas induzem um campo magnético entre os pólos, portanto, as inspeções em grande escala usando o dispositivo podem ser demoradas. Para uma inspeção adequada, o garfo precisa ser girado 90 graus para cada área de inspeção para detectar descontinuidades horizontais e verticais. A detecção de subsuperfície usando um jugo é limitada. Esses sistemas usavam pós magnéticos secos, pós úmidos ou aerossóis.

Desmagnetizando peças

Uma unidade de desmagnetização AC de tração

Após a peça ter sido magnetizada, ela precisa ser desmagnetizada. Isso requer um equipamento especial que funcione de forma oposta ao equipamento de magnetização. A magnetização normalmente é feita com um pulso de alta corrente que atinge um pico de corrente muito rapidamente e desliga instantaneamente deixando a peça magnetizada. Para desmagnetizar uma peça, a corrente ou campo magnético necessário deve ser igual ou maior do que a corrente ou campo magnético usado para magnetizar a peça. A corrente ou campo magnético é então lentamente reduzido a zero, deixando a peça desmagnetizada.

  • Desmagnetização AC
    • Bobinas de desmagnetização CA pull-through: na figura à direita estão os dispositivos alimentados por CA que geram um alto campo magnético onde a peça é lentamente puxada com a mão ou em um transportador. O ato de puxar e afastar a peça do campo magnético da bobina diminui a velocidade do campo magnético da peça. Observe que muitas bobinas de desmagnetização CA têm ciclos de energia de vários segundos, então a peça deve ser passada através da bobina e estar a vários pés (metros) de distância antes que o ciclo de desmagnetização termine ou a peça terá magnetização residual.
    • Desmagnetização por decaimento AC: isso é integrado na maioria dos equipamentos MPI monofásicos. Durante o processo, a peça é submetida a uma corrente CA igual ou maior, após a qual a corrente é reduzida por um período fixo de tempo (normalmente 18 segundos) até que a corrente de saída zero seja atingida. Como AC está alternando de uma polaridade positiva para uma negativa, isso deixará os domínios magnéticos da parte aleatórios.
    • O AC demag tem limitações significativas em sua capacidade de demager uma peça, dependendo da geometria e das ligas usadas.
  • Revertendo a desmagnetização CC de onda completa: este é um método de desmagnetização que deve ser integrado à máquina durante a fabricação. É semelhante ao decaimento CA, exceto que a corrente CC é interrompida em intervalos de meio segundo, durante os quais a corrente é reduzida em uma quantidade e sua direção é invertida. Em seguida, a corrente passa pela peça novamente. O processo de parar, reduzir e reverter a corrente deixará os domínios magnéticos aleatórios. Este processo continua até que a corrente zero passe pela peça. O ciclo normal de reversão de imagem DC em equipamentos modernos deve ser de 18 segundos ou mais. Este método de demag foi desenvolvido para superar as limitações apresentadas pelo método AC demag, onde a geometria da peça e certas ligas impediam o funcionamento do método AC demag.
  • Desmagnetização CC de meia onda (HWDC): este processo é idêntico à desmagnetização CC de onda completa, exceto que a forma de onda é meia onda. Este método de desmagnetização é novo para a indústria e está disponível apenas por um único fabricante. Ele foi desenvolvido para ser um método econômico para desmagnetizar sem a necessidade de uma fonte de alimentação de design de ponte CC de onda completa. Este método só é encontrado em fontes de alimentação CA / HWDC monofásicas. A desmagnetização HWDC é tão eficaz quanto a CC de onda completa, sem o custo extra e a complexidade adicional. Claro, outras limitações se aplicam devido a perdas indutivas ao usar a forma de onda HWDC em peças de grande diâmetro. Além disso, a eficácia do HWDC é limitada além de 410 mm (16 pol.) De diâmetro usando uma fonte de alimentação de 12 volts.

Pó de partícula magnética

Uma partícula comum usada para detectar rachaduras é o óxido de ferro , tanto para sistemas secos quanto úmidos.

  • As partículas do sistema úmido variam em tamanho de menos de 0,5 micrômetros a 10 micrômetros para uso com água ou óleo. As partículas usadas em sistemas úmidos têm pigmentos aplicados que fluorescem a 365 nm ( ultravioleta A), exigindo 1000 μW / cm 2 (10 W / m 2 ) na superfície da peça para inspeção adequada. Se as partículas não tiverem a luz correta aplicada em uma câmara escura, as partículas não poderão ser detectadas / vistas. É prática da indústria usar óculos / óculos de proteção UV para filtrar a luz UV e amplificar o espectro de luz visível (normalmente verde e amarelo) criado pelas partículas fluorescentes. A fluorescência verde e amarela foi escolhida, porque o olho humano reage melhor a essas cores.
Depois de aplicar partículas magnéticas úmidas, um técnico da marinha dos EUA examina um parafuso em busca de rachaduras sob luz ultravioleta.
  • Os pós de partículas secas variam em tamanho de 5 a 170 micrômetros, projetados para serem vistos em condições de luz branca. As partículas não são projetadas para serem usadas em ambientes úmidos. Os pós secos são normalmente aplicados usando aplicadores de pó de ar operados manualmente.
  • As partículas aplicadas por aerossol são semelhantes aos sistemas úmidos, vendidos em latas de aerossol pré-misturadas semelhantes a spray para cabelo.

Portadores de partículas magnéticas

É prática comum da indústria usar transportadores à base de óleo e água projetados especificamente para partículas magnéticas. Querosene desodorizado e álcool mineral não são comumente usados ​​na indústria há 40 anos. É perigoso usar querosene ou álcool mineral como meio de transporte devido ao risco de incêndio.

Inspeção

A seguir estão as etapas gerais para a inspeção em uma máquina horizontal molhada:

  1. Parte é limpa de óleo e outros contaminantes.
  2. Cálculos necessários feitos para saber a quantidade de corrente necessária para magnetizar a peça. Consulte ASTM E1444 / E1444M para fórmulas.
  3. O pulso de magnetização é aplicado por 0,5 segundos, durante o qual o operador lava a peça com a partícula, parando antes que o pulso magnético seja concluído. A falha em parar antes do final do pulso magnético eliminará as indicações.
  4. A luz ultravioleta é aplicada enquanto o operador procura por indicações de defeitos que estão de 0 a ± 45 graus do caminho em que a corrente flui através da peça. As indicações aparecem apenas 45 a 90 graus do campo magnético aplicado. A maneira mais fácil de descobrir rapidamente de que maneira o campo magnético está funcionando é agarrar a peça com qualquer uma das mãos entre os estoques da cabeça, colocando o polegar contra a peça (não enrole o polegar na peça). Isso é chamado de regra do polegar esquerdo ou direito ou regra de aperto da mão direita . A direção apontada pelo polegar nos informa em que direção a corrente está fluindo, o campo magnético estará correndo a 90 graus do caminho da corrente. Em geometria complexa, como um virabrequim , o operador precisa visualizar a mudança de direção da corrente e do campo magnético criado. A corrente começa em 0 graus, em seguida, 45 graus a 90 graus, volta para 45 graus a 0, em seguida, -45 a -90 a -45 a 0 e isso é repetido para cada pino de manivela . Portanto, pode ser demorado encontrar indicações que estão a apenas 45 a 90 graus do campo magnético.
  5. A parte é aceita ou rejeitada, com base em critérios predefinidos.
  6. A peça é desmagnetizada.
  7. Dependendo dos requisitos, a orientação do campo magnético pode precisar ser alterada 90 graus para inspecionar as indicações que não podem ser detectadas nas etapas 3 a 5. A maneira mais comum de alterar a orientação do campo magnético é usar um "disparo de bobina". Na Fig. 1, uma bobina de 36 polegadas pode ser vista e as etapas 4, 5 e 6 são repetidas.

Padrões

Organização Internacional de Padronização (ISO)
  • ISO 3059, teste não destrutivo - teste de penetração e teste de partícula magnética - condições de visualização
  • ISO 9934-1, Teste não destrutivo - Teste de partícula magnética - Parte 1: Princípios gerais
  • ISO 9934-2, Teste não destrutivo - Teste de partícula magnética - Parte 2: Meio de detecção
  • ISO 9934-3, Teste não destrutivo - Teste de partícula magnética - Parte 3: Equipamento
  • ISO 10893-5, Ensaios não destrutivos de tubos de aço. Inspeção de partícula magnética de tubos de aço ferromagnético soldados e sem costura para a detecção de imperfeições de superfície
  • ISO 17638, Teste não destrutivo de soldas - Teste de partícula magnética
  • ISO 23278, Teste não destrutivo de soldas - Teste de partícula magnética de soldas - Níveis de aceitação
Comitê Europeu de Normalização (CEN)
  • EN 1330-7, Ensaios não destrutivos - Terminologia - Parte 7: Termos usados ​​em ensaios de partículas magnéticas
  • EN 1369, Fundação - inspeção de partículas magnéticas
  • EN 10228-1, Ensaios não destrutivos de peças forjadas de aço - Parte 1: Inspeção por partícula magnética
Sociedade Americana de Testes e Materiais (ASTM)
  • Prática padrão ASTM E1444 / E1444M para teste de partículas magnéticas
  • Método de teste ASTM A 275 / A 275M para exame de partículas magnéticas de peças forjadas de aço
  • Especificação ASTM A456 para Inspeção de Partículas Magnéticas de Grandes Forjados de Virabrequim
  • ASTM E543 Prática Especificação Padrão para Avaliação de Agências que Realizam Testes Não Destrutivos
  • Guia ASTM E 709 para Exame de Teste de Partículas Magnéticas
  • Terminologia ASTM E 1316 para exames não destrutivos
  • Guia padrão ASTM E 2297 para uso de fontes e medidores de luz UV-A e visível usados ​​nos métodos de penetrante líquido e partículas magnéticas
Canadian Standards Association (CSA)
  • CSA W59
Sociedade de Engenheiros Automotivos (SAE)
  • Veículo de inspeção de partículas magnéticas AMS 2641
  • Partículas magnéticas AMS 3040, não fluorescentes, método seco
  • Partículas magnéticas AMS 3041, não fluorescentes, método úmido, veículo a óleo, pronto para uso
  • Partículas magnéticas AMS 3042, não fluorescentes, método úmido, pó seco
  • Partículas magnéticas AMS 3043, não fluorescentes, método úmido, veículo de óleo, aerossol embalado
  • Partículas magnéticas AMS 3044, fluorescente, método úmido, pó seco
  • Partículas magnéticas AMS 3045, fluorescente, método úmido, veículo a óleo, pronto para uso
  • Partículas magnéticas AMS 3046, fluorescente, método úmido, veículo de óleo, aerossol embalado 5
  • AMS 5062 Aço, Barras de Baixo Carbono, Forjados, Tubulação, Folha, Tira e Placa 0,25 Carbono, Máximo
  • Fundições de investimento AMS 5355
  • Processo de inspeção AMS I-83387, borracha magnética
  • AMS-STD-2175 Fundições, classificação e inspeção de AS 4792 Agentes de condicionamento de água para inspeção de partículas magnéticas aquosas AS 5282 Padrão de anel de aço ferramenta para inspeção de partículas magnéticas Padrões de referência AS5371 Calços entalhados para inspeção de partículas magnéticas
Padrão Militar dos Estados Unidos
  • Fluido AA-59230, Inspeção de Partículas Magnéticas, Suspensão

Referências

Leitura adicional

links externos