La inspección de partículas magnéticas ( MPI ) es un proceso de prueba no destructiva (NDT) para detectar discontinuidades superficiales y del subsuelo superficial en materiales ferromagnéticos como hierro , níquel , cobalto y algunas de sus aleaciones.. El proceso coloca un campo magnético en la pieza. La pieza puede magnetizarse mediante magnetización directa o indirecta. La magnetización directa ocurre cuando la corriente eléctrica pasa a través del objeto de prueba y se forma un campo magnético en el material. La magnetización indirecta ocurre cuando no pasa corriente eléctrica a través del objeto de prueba, pero se aplica un campo magnético desde una fuente externa. Las líneas magnéticas de fuerza son perpendiculares a la dirección de la corriente eléctrica, que puede ser corriente alterna (CA) o alguna forma de corriente continua (CC) (CA rectificada).
La presencia de una discontinuidad superficial o subterránea en el material permite que el flujo magnético se filtre, ya que el aire no puede soportar tanto campo magnético por unidad de volumen como los metales.
Para identificar una fuga, se aplican partículas ferrosas, secas o en suspensión húmeda, a una pieza. Estos se sienten atraídos por un área de fuga de flujo y forman lo que se conoce como una indicación, que se evalúa para determinar su naturaleza, causa y curso de acción, si corresponde.
Tipos de corrientes eléctricas utilizadas
Hay varios tipos de corrientes eléctricas que se utilizan en la inspección de partículas magnéticas. Para seleccionar una corriente adecuada, es necesario tener en cuenta la geometría de la pieza, el material, el tipo de discontinuidad que se busca y hasta dónde debe penetrar el campo magnético en la pieza.
- La corriente alterna (CA) se usa comúnmente para detectar discontinuidades en la superficie. El uso de CA para detectar discontinuidades del subsuelo está limitado debido a lo que se conoce como efecto piel , donde la corriente corre a lo largo de la superficie de la pieza. Debido a que la corriente alterna en polaridad de 50 a 60 ciclos por segundo, no penetra mucho más allá de la superficie del objeto de prueba. Esto significa que los dominios magnéticos solo se alinearán a la distancia de penetración de corriente CA en la pieza. La frecuencia de la corriente alterna determina la profundidad de la penetración.
- La CC de onda completa [ aclaración necesaria - discusión ] (FWDC) se utiliza para detectar discontinuidades del subsuelo donde la CA no puede penetrar lo suficientemente profundo como para magnetizar la pieza a la profundidad necesaria. La cantidad de penetración magnética depende de la cantidad de corriente a través de la pieza. [1] La CC también está limitada en piezas de sección transversal muy grandes en términos de la eficacia con la que magnetizará la pieza.
- La CC de media onda (HWDC, CC pulsante ) funciona de manera similar a la CC de onda completa, pero permite la detección de indicaciones de rotura de la superficie y tiene más penetración magnética en la pieza que FWDC. HWDC es ventajoso para el proceso de inspección, ya que en realidad ayuda a mover las partículas magnéticas durante el baño del objeto de prueba. La ayuda en la movilidad de las partículas es causada por la forma de onda de la corriente pulsante de media onda. En un pulso magnético típico de 0.5 segundos hay 15 pulsos de corriente usando HWDC. Esto le da a la partícula una mayor oportunidad de entrar en contacto con áreas de fuga de flujo magnético.
Un electroimán de CA es el método preferido para encontrar una indicación de rotura de superficie. El uso de un electroimán para encontrar indicaciones subterráneas es difícil. Un electroimán de CA es un mejor medio para detectar una indicación de superficie que HWDC, CC o imán permanente, mientras que alguna forma de CC es mejor para los defectos del subsuelo.
Equipo
- Una máquina MPI horizontal húmeda es la máquina de inspección de producción en masa más utilizada. La máquina tiene una culata de cabeza y cola donde se coloca la pieza para magnetizarla. Entre la cabeza y la cola suele haber una bobina de inducción, que se utiliza para cambiar la orientación del campo magnético en 90 ° desde la cabeza. La mayor parte del equipo está construido para una aplicación específica.
- Los paquetes de energía móviles son fuentes de energía magnetizantes hechas a medida que se utilizan en aplicaciones de envoltura de cables.
- El yugo magnético es un dispositivo de mano que induce un campo magnético entre dos polos. Las aplicaciones comunes son para uso en exteriores, ubicaciones remotas e inspección de soldaduras . La desventaja de los yugos magnéticos es que solo inducen un campo magnético entre los polos, por lo que las inspecciones a gran escala con el dispositivo pueden llevar mucho tiempo. Para una inspección adecuada, el yugo debe girarse 90 grados en cada área de inspección para detectar discontinuidades horizontales y verticales. La detección del subsuelo mediante un yugo es limitada. Estos sistemas utilizaban polvos magnéticos secos, polvos húmedos o aerosoles.
Desmagnetización de piezas
Una vez magnetizada la pieza, es necesario desmagnetizarla. Esto requiere un equipo especial que funcione de manera opuesta al equipo de magnetización. La magnetización se realiza normalmente con un pulso de alta corriente que alcanza un pico de corriente muy rápidamente y se apaga instantáneamente dejando la pieza magnetizada. Para desmagnetizar una pieza, la corriente o el campo magnético necesario debe ser igual o mayor que la corriente o el campo magnético utilizado para magnetizar la pieza. Luego, la corriente o el campo magnético se reduce lentamente a cero, dejando la pieza desmagnetizada.
- Desmagnetización de CA
- Bobinas desmagnetizadoras de CA de arrastre: en la figura de la derecha se muestran dispositivos alimentados por CA que generan un campo magnético alto donde la pieza se extrae lentamente con la mano o en un transportador. El acto de tirar de la pieza a través y lejos del campo magnético de la bobina ralentiza las caídas del campo magnético en la pieza. Tenga en cuenta que muchas bobinas de desmagnetización de CA tienen ciclos de alimentación de varios segundos, por lo que la pieza debe pasar a través de la bobina y estar a varios pies (metros) de distancia antes de que finalice el ciclo de desmagnetización o la pieza tendrá magnetización residual.
- Desmagnetización en descomposición de CA: está integrada en la mayoría de los equipos MPI monofásicos. Durante el proceso, la pieza se somete a una corriente CA igual o mayor, después de lo cual la corriente se reduce durante un período de tiempo fijo (típicamente 18 segundos) hasta que se alcanza la corriente de salida cero. Como CA está alternando de una polaridad positiva a una negativa, esto dejará los dominios magnéticos de la parte aleatorizados.
- AC demag tiene limitaciones significativas en su capacidad para desmagnetizar una pieza según la geometría y las aleaciones utilizadas.
- Desmagnetización de CC de onda completa inversa: este es un método de desmagnetización que debe incorporarse a la máquina durante la fabricación. Es similar a la caída de CA, excepto que la corriente de CC se detiene a intervalos de medio segundo, durante los cuales la corriente se reduce en una cantidad y su dirección se invierte. Luego, la corriente pasa nuevamente a través de la pieza. El proceso de detener, reducir e invertir la corriente dejará los dominios magnéticos aleatorizados. Este proceso continúa hasta que pasa corriente cero a través de la pieza. El ciclo de desmagnetización de CC inverso normal en equipos modernos debe ser de 18 segundos o más. Este método de demag se desarrolló para superar las limitaciones que presenta el método de demag de AC, donde la geometría de la pieza y ciertas aleaciones impedían que el método de demag de AC funcionara.
- Desmagnetización de CC de media onda (HWDC): este proceso es idéntico a la desmagnetización de CC de onda completa, excepto que la forma de onda es de media onda. Este método de desmagnetización es nuevo en la industria y solo está disponible en un único fabricante. Fue desarrollado para ser un método rentable para desmagnetizar sin necesidad de una fuente de alimentación de diseño de puente de CC de onda completa. Este método solo se encuentra en fuentes de alimentación CA / HWDC monofásicas. La desmagnetización de HWDC es tan efectiva como la CC de onda completa, sin el costo adicional y la complejidad adicional. Por supuesto, se aplican otras limitaciones debido a las pérdidas inductivas cuando se utiliza la forma de onda HWDC en piezas de gran diámetro. Además, la eficacia de HWDC está limitada a más de 410 mm (16 pulg.) De diámetro utilizando una fuente de alimentación de 12 voltios.
Polvo de partículas magnéticas
Una partícula común utilizada para detectar grietas es el óxido de hierro , tanto para sistemas secos como húmedos.
- El tamaño de las partículas del sistema húmedo varía desde menos de 0,5 micrómetros hasta 10 micrómetros para su uso con portadores de agua o aceite. Las partículas utilizadas en sistemas húmedos tienen pigmentos aplicados que emiten fluorescencia a 365 nm ( ultravioleta A) y requieren 1000 μW / cm 2 (10 W / m 2 ) en la superficie de la pieza para una inspección adecuada. Si las partículas no tienen la luz correcta aplicada en un cuarto oscuro, las partículas no se pueden detectar / ver. Es una práctica de la industria utilizar gafas / anteojos ultravioleta para filtrar la luz ultravioleta y amplificar el espectro de luz visible (normalmente verde y amarillo) creado por las partículas fluorescentes. Se eligió la fluorescencia verde y amarilla porque el ojo humano reacciona mejor a estos colores.
- Los polvos de partículas secas varían en tamaño de 5 a 170 micrómetros, diseñados para ser vistos en condiciones de luz blanca. Las partículas no están diseñadas para usarse en ambientes húmedos. Los polvos secos se aplican normalmente utilizando aplicadores de polvo de aire accionados manualmente.
- Las partículas aplicadas en aerosol son similares a los sistemas húmedos, que se venden en latas de aerosol premezcladas similares a la laca para el cabello.
Portadores de partículas magnéticas
Es una práctica común de la industria utilizar portadores a base de aceite y agua diseñados específicamente para partículas magnéticas. El queroseno desodorizado y los alcoholes minerales no se han utilizado comúnmente en la industria durante 40 años. [ cuando? ] Es peligroso utilizar queroseno o alcoholes minerales como transportador debido al riesgo de incendio.
Inspección
Los siguientes son pasos generales para inspeccionar en una máquina horizontal húmeda:
- La pieza se limpia de aceite y otros contaminantes.
- Cálculos necesarios realizados para conocer la cantidad de corriente necesaria para magnetizar la pieza. Consulte ASTM E1444 / E1444M para conocer las fórmulas.
- El pulso de magnetización se aplica durante 0,5 segundos, durante los cuales el operador lava la pieza con la partícula, deteniéndose antes de que se complete el pulso magnético. Si no se detiene antes de que finalice el pulso magnético, se borrarán las indicaciones.
- Se aplica luz ultravioleta mientras el operador busca indicios de defectos que estén entre 0 y ± 45 grados de la trayectoria en la que la corriente fluyó a través de la pieza. Las indicaciones solo aparecen de 45 a 90 grados del campo magnético aplicado. La forma más fácil de averiguar rápidamente en qué dirección se está ejecutando el campo magnético es agarrar la pieza con cualquiera de las manos entre las culatas y colocar el pulgar contra la pieza (no envuelva el pulgar alrededor de la pieza) esto se llama regla del pulgar izquierdo o derecho. o regla de agarre de la mano derecha . La dirección en la que los puntos del pulgar nos indican la dirección en la que fluye la corriente, el campo magnético correrá a 90 grados de la ruta actual. En geometría compleja, como un cigüeñal , el operador necesita visualizar la dirección cambiante de la corriente y el campo magnético creado. La corriente comienza en 0 grados, luego de 45 grados a 90 grados y luego vuelve a 45 grados a 0, luego de -45 a -90 a -45 a 0 y esto se repite para cada muñequilla . Por lo tanto, puede llevar mucho tiempo encontrar indicaciones que estén a solo 45 a 90 grados del campo magnético.
- La pieza se acepta o se rechaza, según criterios predefinidos.
- La pieza está desmagnetizada.
- Dependiendo de los requisitos, es posible que sea necesario cambiar la orientación del campo magnético 90 grados para inspeccionar las indicaciones que no se pueden detectar en los pasos 3 a 5. La forma más común de cambiar la orientación del campo magnético es usar un "disparo de bobina". En la figura 1 se puede ver una bobina de 36 pulgadas y luego se repiten los pasos 4, 5 y 6.
Estándares
- ISO 3059, Ensayos no destructivos - Ensayos de penetrantes y ensayos de partículas magnéticas - Condiciones de visualización
- ISO 9934-1 Ensayos no destructivos. Ensayos de partículas magnéticas. Parte 1: Principios generales.
- ISO 9934-2, Ensayos no destructivos. Ensayos de partículas magnéticas. Parte 2: Medios de detección.
- ISO 9934-3 Ensayos no destructivos. Ensayos de partículas magnéticas. Parte 3: Equipo.
- ISO 10893-5, Ensayos no destructivos de tubos de acero. Inspección de partículas magnéticas de tubos de acero ferromagnéticos soldados y sin costura para la detección de imperfecciones superficiales
- ISO 17638, Ensayos no destructivos de soldaduras. Ensayos de partículas magnéticas.
- ISO 23278, Ensayos no destructivos de soldaduras. Ensayos de partículas magnéticas de soldaduras. Niveles de aceptación.
- EN 1330-7, Ensayos no destructivos. Terminología. Parte 7: Términos utilizados en los ensayos de partículas magnéticas.
- EN 1369, Fundación - Inspección por partículas magnéticas.
- EN 10228-1 Ensayos no destructivos de piezas forjadas de acero.Parte 1: Inspección por partículas magnéticas.
- Práctica estándar ASTM E1444 / E1444M para pruebas de partículas magnéticas
- Método de prueba ASTM A 275 / A 275M para el examen de partículas magnéticas de forjas de acero
- Especificación ASTM A456 para la inspección de partículas magnéticas de piezas forjadas de cigüeñales grandes
- Especificación estándar de práctica ASTM E543 para agencias de evaluación que realizan pruebas no destructivas
- Guía ASTM E 709 para el examen de pruebas de partículas magnéticas
- Terminología ASTM E 1316 para exámenes no destructivos
- ASTM E 2297 Guía estándar para el uso de fuentes y medidores de luz visible y UV-A utilizados en los métodos de partículas magnéticas y penetrantes líquidos
- CSA W59
- Vehículo de inspección de partículas magnéticas AMS 2641
- Partículas magnéticas AMS 3040, no fluorescentes, método seco
- AMS 3041 Partículas magnéticas, no fluorescentes, método húmedo, vehículo de aceite, listo para usar
- AMS 3042 Partículas magnéticas, no fluorescentes, método húmedo, polvo seco
- AMS 3043 Partículas magnéticas, no fluorescentes, método húmedo, vehículo de aceite, envasado en aerosol
- AMS 3044 Partículas magnéticas, fluorescente, método húmedo, polvo seco
- AMS 3045 Partículas magnéticas, fluorescente, método húmedo, vehículo de aceite, listo para usar
- AMS 3046 Partículas magnéticas, fluorescente, método húmedo, vehículo de aceite, empaquetado en aerosol5
- AMS 5062 Acero, barras con bajo contenido de carbono, forjas, tubos, láminas, tiras y planchas de carbono 0,25, máximo
- Fundiciones de inversión AMS 5355
- AMS I-83387 Proceso de inspección, caucho magnético
- AMS-STD-2175 Fundiciones, clasificación e inspección de AS 4792 Agentes acondicionadores de agua para inspección de partículas magnéticas acuosas AS 5282 Anillo de acero para herramientas Estándar para inspección de partículas magnéticas Normas de referencia AS5371 Cuñas con muescas para inspección de partículas magnéticas
- AA-59230 Fluido, Inspección de partículas magnéticas, Suspensión
Referencias
- ^ Betz, CE (1985), Principios de las pruebas de partículas magnéticas (PDF) , Sociedad estadounidense de pruebas no destructivas , p. 234, ISBN 978-0-318-21485-6, archivado desde el original (PDF) el 14 de julio de 2011 , consultado el 2 de marzo de 2010 .
Otras lecturas
- "Prueba de partículas magnéticas y penetrantes líquidos en el nivel 2" (PDF) (PDF). Agencia Internacional de Energía Atómica. 2000.
enlaces externos
- Video sobre inspección de partículas magnéticas , Universidad de Ciencias Aplicadas de Karlsruhe