Magnetpulverprovning. Inspecta Academy

Transkript

1 Magnetpulverprovning Inspecta Academy 1

2 Magnetpulverprovning Inspecta Sweden AB 2

3 3 Magnetpulverprovning

4 4 Magnetpulverprovning

5 Magnetpulvermetoden Denna presentation ger en grundläggande kunskap om hur magnetpulvermetoden fungerar, samt vilka viktiga parametar som påverkar resultatet. Magnetpulverprovnings-metoden kan detektera både tillverkningsdefekter i form av stråk, slipsprickor, värmebehandlingssprickor, svetsdefekter samt driftinducerade defekter såsom utmattningssprickor. Metoden är en yt-provningsmetod framförallt för att indikera linjära diskontinuiteter i ferromagnetiska material. 5

6 Läckfält Indikation Läckfält 6

7 Jordens magnetfält Hela jorden är i princip en stor magnet omgiven av sitt magnetiska kraftfält med sin magnetiska sydpol ungefär vid den geografiska nordpolen. Den tänkta avvikelsen är ca 11 så den magnetiska sydpolen ligger i Canada Avikelsen varierar beroende på var man befinner sig på jorden och kan exempelvis utläsas på sjökort. Jordens magnetfält brukar tillskrivas termoelektriska strömmar i jordens inre 7

8 Vad är magnetism? Magnetism är ett fysikaliskt fenomen som ger upphov till ett magnetiskt kraftfält kring vissa material och kring vissa elektriska strömmar. De magnetiska egenskaperna hos ett material beror på den atomära uppbyggnaden. I och runt magnetiska material finns magnetiska flödeslinjer som lämnar eller går in i objektet via de sk magnetiska polerna. Magnetiska flödeslinjer runt en stavmagnet 8

9 Vad är magnetism? Magnetiska flödeslinjer: bildar slutna kretsar kan inte korsa varandra följer minsta motståndets lag har alla samma styrka har en riktning som orsakar antingen attraktion eller repellering Olika poler attraherar Lika poler repellerar 9

10 Ferromagnetiska material Attraheras av ett yttre magnetiskt kraftfält Påverkas i olika grad beroende på sina magnetiska egenskaper Exempel: järn, stål, nickel, kobolt Innehåller ett antal små elementarområden, domäner Domän = små stavmagneter som ligger slumpvis orienterade Yttre magnetisk påverkan får domäner att samverka och lägga sig åt samma håll. Objektet blir då magnetiserat. Hur mycket magnetism som finns kvar när det yttre fältet avlägsnas beror på det specika materialets magnetiska egenskaper Omagnetiskt Magnetiserat 10

11 Typ av material Materiens magnetiska struktur beror på den atomära uppbyggnaden. De kring kärnan kretsande elektronerna bildar slutna banor och ger via sina egna spinnrörelser upphov till magnetiska moment. De diamagnetiska materialen utmärks av att μ är något mindre än 1, exempel: vatten guld och zink De paramagnetiska materialen däremot har ett μ värde runt eller lite större än 1, exempel: aluminium, trä och luft De för oss intressanta materialen, de ferromagnetiska har ett μ värde mycket större än 1 11

12 Magnetfält runt elektrisk ledare Magnetfält Elektrisk ledare Pappskiva Ström 12

13 Strömtyper Växelström Konstant likström Halvvågslikriktad Helvågslikriktad (AC) (HWDC) (FWDC) 13

14 Indikeringspulver Järn, järnoxid Våt-, torrpulver Färgat, Fluorescerande Hög permeabilitet Låg remanens Låg koercitivkraft 14

15 Hur går magnetpulverprovning till? Fina järnfilspånspartiklar antingen svarta eller färgade påföres prov-ytan. Dessa partiklar kommer då att attraheras till det tidigare nämnda läckfältet och där forma en synlig indikation av denna. Indikationen kan synas antingen under vitt ljus eller under UV-ljus beroende på vilken typ av färgämnen som applicerats på järnfilspånen 15

16 Typ och riktning av magnetfält Två olika typer av magnetfält: Längsgående eller longitudinellt magnetfält Magnetiska flödeslinjerna parallellt med längsaxeln eller mellan polerna på magneten som ger magnetfältet. Cirkulärt magnetfält Magnetiska flödeslinjerna cirkulerar runt omkretsen i slutna banor Typ av magnetfält beror på vilken magnetiseringsmetod som används för att alstra magnetfältet 16

17 Vad ser man?? Vilken typ av defekter kan upptäckas i nedanstående exempel och vilken typ av magnetfält alstras? Longitudinal (along the axis) Transverse (perpendicular the axis) 17

18 Utförande av magnetpulverprovning Arbetsgång generellt : 1. Förbehandling, rengöring 2. Magnetisering 3. Påförande av magnetpulver 4. Syning, inspektion 18

19 Förbehandling, rengöring Vid magnetpulverprovning är det mycket viktigt att provytan är korrekt rengjord så att förutsättningar finns för en meningsfull provning. Detta framförallt för att järnfilspånen skall kunna röra sig obehindrat på provytan och kunna attraheras även till små läckfält. Provytan skall vara torr och ren innan provning påbörjas. Föroreningar som olja, fett, glödskal, slagg skall avlägsnas innan provning då dessa kan ge upphov till falska eller icke relevanta indikationer eller i värsta fall maskera relevanta indikationer 19

20 Magnetisering Det erforderliga magnetfältet inuti provobjektet kan alstras på en mängd olika sätt: Skicka en elektrisk ström igenom provobjektet Använda en permanentmagnet eller elektromagnet i kontakt med provobjektet Skicka en ström igenom en spole eller kabel lindad runt provobjekt eller via en central ledare som placeras nära eller inuti provobjektet 20

21 Longitudinellt magnetfält alstrat med elektromagnet eller permanentmagnet Permanentmagneter och framför allt elektromagneter matade med växelström används för att skapa ett längsgående magnetfält. De magnetiska flödeslinjerna kommer att gå mellan polerna på magneten. I standarder såsom SS EN-1290 föreskrivs användningen av växelströmsok pga dess större känslighet för ytdefekter 21

22 Magnetisering med ok, täckning d 25 22

23 Påförande av magnetpulver Våta metoden Järnfilspånen är uppslammade i en bärarvätska Högre känslighet i och med att spånen får en ökad rörlighet Skall används när så är möjligt Torra metoden Järnfilspånen blåses ut över provytan Används företrädesvis på varma objekt Exempel: provning av rotsträngar i vissa fall när under-ytan-defekter eftersöks 23

24 Inspektion, syning Att kunna tolka vad som orsakar MT-indikationerna Upplevs av många som svåraste delen Provningstekniker utvärderar inte riskerna med indikationerna utan tolkar enbart det man ser enligt i standarder/föreskrifter fastlagda acceptanskriteria Indikationer skall tolkas som - relevanta - icke-relevanta eller - falska Icke relevanta indikation från svetgeometri Relevanta sprick indikationer från en våldsam borr-process 24

25 Varför är färgat MT-pulver oftast svart och fluorescerande pulver gulgrönt? Färgat MT-pulver är vanligtvis svart beroende på att detta ger en väldigt hög kontrast mot vit eller ljus bakgrund Fluorescerande penetrant är vanligtvis gulgrön beroende på att ögats färgreceptorer reagerar kraftigast mot denna våglängd runt 550 nm, speciellt mot en mörk bakgrund 25

26 Violett Blå Grön Gul Orange Röd UV-ljus 365 nm Ultraviolett ljus Fluorescerande pt 550 nm Synligt ljus Infrarött ljus nm 26

27 Syning, inspektion Falsk indikation: En indikation som normalt orsakas av dålig förberedande rengöring och eller slipning, men som inte är orsakade av magnetiska läckfält Icke relevant indikation: En indikation som orsakas av faktiska förhållande på provytan men som inte är orsakade av defekter såsom: splines, nithål, presspassningar, övergångar mellan magnetiskt och omagnetiskt material och liknande som hör till konstruktionen. Som icke relevanta indikationer räknas även magnetisk skrift och indikationer till följd av för hög fältstyrka Relevant indikation: En indikation som orsakas av verkliga fel, som sprickor, bindfel, kallflytningar, veck, (porer) och dylikt 27

28 Syning, inspektion Efter magnetisering och påförande av magnetpulver skall eventuella indikationer tolkas Beroende på typ av indikationer skall man dela upp dessa i: falska indikationer icke relevanta indikationer relevanta indikationer 28

29 29 Lyftkrok med driftinducerad spricka

30 30 Kugghjul med driftinducerad spricka

31 31 Drivaxel med värmebehandlingssprickor

32 32 Axel med driftinducerade sprickor

33 33 Bult med driftinducerad spricka

34 34 Vevaxel med sprickor runt oljehål

35 Avmagnetisering Ibland krävs att eventuellt kvarvarande restmagnetism avlägsnas Restmagnetism varierar med magnetiseringsmetod och strömtyp Möjliga skäl för avmagnetisering: Kan påverka svetsprocessen (blåsverkan) Kan påverka efterföljande maskinbearbetning Kan påverka olika typer av instrument om provat objekt placeras för nära Föroreningar såsom metallspånor kan attraheras till provobjekt såsom vev- och kamaxlar och därmed förorsaka skador och i värsta fall haverier. 35

36 Avmagnetisering Alla avmagnetiseringsmetoder går ut på att få de inordnade domänerna att lägga sig slumpvis igen. Det finns ett antal olika sätt att åstadkomma detta: Upphettning till den så kallade Curietemp.punkten (Fe=770 C) Ström med växlande riktning och avtagande styrka, normalt används växelström. Generellt gäller att avmagnetisering skall ske med samma strömtyp som har använts vid magnetisering. Likström ger viss djupinträngning, vilket växelström inte ger Slå ur magnetismen ( ej att rekommendera ) Magnetiserad Avmagnetiserad 36

37 Fördelar med magnetpulver En av de känsligaste metoderna för att detektera vid ytan belägna linjära defekter Skall användas om möjligt vid yt-provning enligt PED s tillverkningstandarder Kan upptäcka både yt- och lite-under-ytan-defekter Normalt kan objekt med oregelbunden form enkelt kontrolleras Förbehandling ej lika kritisk som vid PT-provning, då det hela bygger på att alstra läckfält vilket bildas även om defekterna är fyllda med föroreningar Snabb metod och indikationerna är omedelbart synliga på provytan Billig metod jämfört med de flesta andra OFP-metoder för att indikera vid ytan belägna linjära defekter Utrustningen är normalt portabel och kan enkelt användas i fält 37

38 Nackdelar med magnetpulverprovning Fungerar endast på ferromagnetiska material Inspektion av stora sammansatta objekt kan kräva demontering och bruk av specialbyggd utrustning I vissa fall krävs borttagning av ytbeläggning för att erhålla önskad känslighet (beläggning över 50 μm minskar känsligheten) Begränsad möjlighet att detektera under-ytan-defekter Kräver någon form av likström under alla förhållanden Kräver ofta efterföljande rengöring och avmagnetisering Kräver att magnetfält träffar mer eller mindre vinkelrätt mot defekt för maximal känslighet Kräver minst två magnetiseringsriktningar 38

39 39