به نام خدا تست ذرات مغناطیسی
فهرست مطالب
کاربردعمومی تست ذرات مغناطیسی
جهت دهی میدان مغناطیسی
نوع جریان مغناطیسی شده
میزان جریان مغناطیس کننده
ذرات مغناطیسی
روند عملیات در تست ذرات مغناطیسی
تجهیزات
کاربردعمومی تست ذرات مغناطیسی
تست ذرات مغناطیسی یک روش غیر مخرب برای شناسایی ناپیوستگی های سطحی و یا نزدیک به سطح در مواد مغناطیسی است.
N
S
IRON POWDER
S
N
N
S
IRON POWDER
CRACK
CRACK
این روش بر پایه این اصل است که خطوط نیروی مغناطیسی در یک ماده فرومغناطیس توسط ناپیوستگی های موجود در ماده، مانند یک ناپیوستگی و یا تغییرابعادی سریع، دچار تخریب خواهند شد.
نیازمندی های اساسی این روش
قطعه بایستی قابلیت مغناطیسی شدن داشته باشد.(فرو مغناطیس باشد)
ذرات مغناطیسی در زمانی که ماده مغناطیسی است، می بایست اعمال شوندو زمان ن لازم برای شکل دادن خطوط میدان به آنها داده شود.
هرگونه تجمع ذرات مغناطیسی می بایست مشاهده و تفسیر گردد.
شدت جریان مناسب اعمال شود.
جهت دهی میدان مغناطیسی
جهت دهی میدان مغناطیسی اثر زیادی بر اعتبار و کارآیی تست دارد. اگر تست بر یک قطعه تنها با استفاده از یک میدان مغناطیسی تک جهته صورت گیرد، ممکن است ناپیوستگی هایی موجود باشند که تشخیص داده نشوند. زیرا بر طول مسیر شار قرار گرفته اند.
بهترین نتیجه زمانی بدست می آید که میدان مغناطیسی به صورت عمودی بر طول ناپیوستگی های موجود قرار گرفته باشد.
مغناطیسی کردن دایره ای
یک میدان مغناطیسی می تواند از طریق عبور جریان الکتریکی در طول یک هادی تولید شود. به این روش مغناطیسی کردن دایره ای اطلاق می شود.
اکثر تست های ذرات مغناطیسی برای تولید میدان مغناطیسی درون قطعه از این اصل استفاده می کنند.
اگر مغناطیسی کردن دایره ای برای تشخیص ناپیوستگی های طولی موجود در سطح داخلی قسمت گودی مورد استفاده قرار گیرد(لوله) تکنیک اندک متفاوتی مورد نیاز است زیرا زمانی که جریان به صورت مستقیم از قطعه عبور می کند درون حفره، مغناطیسی نمی شود.
در ابتدا یک هادی در طول سوراخ و یا حفره قطعه گود قرار می گیرد سپس جریان در طول هادی عبور داده می شود و میدان های مغناطیسی دایرهای بر هر دو سطح داخلی و خارجی قطعه القا می شوند.
مغناطیسی کردن طولی
بعضی اوقات ناپیوستگی ها به نحوی قرار دارند که موازی شار مغناطیسی دایره ای موجود در قطعه می شوند. تشخیص چنین ناپیوستگی هایی نیازمند روش های نسبتاً متفاوتی است. هادی به صورت سیم پیچ در می آید و قطعه ای که باید مورد آزمایش قرار بگیرد درون سیم پیچ قرار می گیرد به نحوی که هسته سلنوئید می گردد.این امر یک میدان مغناطیسی طولی تا انتهای قطعه تولید می کند.
به این تکنیک مغناطیسی شدگی طولی و یا دو قطبی اطلاق می شود. با وجود مغناطیسی شدگی طولی، ممکن است بتوان ناپیوستگی هایی که به صورت متقاطع بر محور طولی قطعه قرار می گیرند را آشکار ساخت.
مغناطیسی کردن موضعی
برای قطعات بزرگ دو نوع تجهیزات پایه ای وجود دارد که می تواند یک میدان مغناطیسی در یک ناحیه موضعی تولید کند. هر دو نوع می توانند به عنوان روش های قابل حمل برای بازرسی در محل استفاده شوند.
به اولین تکنیک مغناطیسی کردن پراد اطلاق می شود. در این روش قطعه می تواند بوسیله عبور جریان در طول قطعه توسط اتصالات یا پراد دستی، به صورت موضعی مغناطیسی شود. جریان، میدان های مغناطیسی دایره ای و موضعی در ناحیه ای بین نقاط اتصال ایجاد می کند.
به روش دوم که به طور گسترده ای برای بازرسی موضعی جوش استفاده می شود، روش یوک اطلاق می شود. در این روش ناحیه مورد نظر با قطعه اتصال دارد و سیم پیچ انرژی دار می شود و میدان مغناطیسی سلنوئید در قطعه بین نقاط اتصال متمرکز می شود. تجهیزات می توانند نسبتاً کوچک و سبک باشند.
دیگر طبیعت مطلوب این تکنیک این است که مانند روش پراد، جریان الکتریکی به قطعه منتقل نمی شود بنابراین هیچگونه احتمالی برای سوختن قطعه وجود ندارد.
نوع جریان مغناطیسی شده
جریان متناوب یا مستقیم ممکن است برای مغناطیسی کردن قطعات بکار روند. معمولاً توانی با آمپراژ بالا و ولتاژ پایین اعمال می شود.
جریان متناب
جریان مستقیم
جریان متناب
تنها سطح فلز توسط جریان متناوب (AC) مغناطیسی می شود. این روش برای موقعیت یابی ناپیوستگی هایی که تا سطح گسترش یافته اند، مانند ترک ها، موثر است ولی ناپیوستگی های عمیق تر و یا ذوب ناقص تشخیص داده نمی شوند.
جریان متناوب زمانی که ارزیابی زیر سطحی ضروری نیست ممکن است مورد استفاده قرار گیرد.
جریان مستقیم
جریان مستقیم (DC) میدان مغناطیسی تولید می کند که درون قطعه نفوذ کرده در نتیجه برای تشخیص ناپیوستگی های زیر لایه ای نسبت به جریان متناوب، حساس تر خواهد بود.
میزان جریان مغناطیس کننده
مغناطیس کننده باید به میزان کافی قدرت داشته باشد که همه ناپیوستگی های قابل تشخیص که ممکن است کارآیی قطعه در حال کار را تحت تاثیر قرار دهد، نمایان سازد.
بازه آمپراژ حدودی برای روش های مغناطیس کننده مختلف به شرح زیر است:
مغناطیسی کردن طولی
3000 تا 10000 آمپر دور، وابسته به سیم پیچ و قطر قطعه
مغناطیسی کردن دایره ای کلی
100 تا 1000 آمپر برای هر اینچ از قطر قطعه
مغناطیسی کردن پراد
90 تا 125 آمپر برای هر اینچ از فضای بین پراد، وابسته به ضخامت فلز
مغناطیسی کردن یوک
جریان مغناطیسی کردن باید به اندازه ای باشد که بتواند یک ورق 40 lb(18kg) با مغناطیسی کردن DC بلند کند.
ذرات مغناطیسی
ذرات مغناطیسی با رنگ و درخشش متفاوت در دسترس هستند. یک نوع مناسب می تواند برای تامین بیشترین حساسیت چشمی برای هرگونه شرایط تست خاص، انتخاب گردد.
روش خشک
روش تر
روش خشک
در این تکنیک ذرات مغناطیسی که به صورت ریز تقسیم بندی شده اند، در پودر خشکی پوشش می یابند و سپس به رنگ های مختلفی آماده می شوند تا با زمینه، کنتراست مشخصی تولید نمایند. آنها به طور پیوسته ای توسط یک اتومایزر و یا یک تفنگ اسپری به قطعه اعمال می شوند. پودر خشک بیش از همه بر سطوح زبر رضایت بخش است. این روش در مواضع بالاسری و عمودی چندان قابل استفاده نیست.
پودر باید با سرعت کم اعمال شود تا تنها با نیروی فعال کننده بتواند ذرات را به ناحیه مورد نظر جهت دهد. این امر موجب می شود ذرات به نحوی که موقعیت نشتی شار را نشان می دهند الگودهی شوند، پودر اضافی می بایست با فشار کم هوا زدوده شود.
روش تر
این ذرات در ابعاد کوچکتری نسبت به ذرات خشک بوده و می بایست در حمام مایعی با ترکیبات نفتی پایین تعلیق شوند. تست ذرات مغناطیسی تر برای کشف درزهای سطحی بر سطوح هموار مناسب تر می باشد و حساسیت بیشتری به ترک های ریز دارد. بالعکس نسبت به روش خشک کمتر می توانند درزهای زیر لایه ای را نمایان سازند.
در حین بازرسی با استفاده از تکنیک تر، محلول ذرات مغناطیسی بر ناحیه محلی مورد نظر جاری یا اسپری می شوند و یا قطعه در مخزنی که حاوی حمام مایع است، فرو برده می شود. هرچه اندازه ذرات کوچکتر باشد،حساسیت تست بیشتر می شود. ناپیوستگی های بسیار ریز را نشان دهند و باعث بازرسی سریع سطوح تیره و نامنظم میشوند.
روند عملیات
روند عملیات در تست ذرات مغناطیسی شامل زمان بندی و کاربرد ذرات و جریان مغناطیس کننده می باشد. دو روند پایه ای پیوسته و پسماند معمولاً استفاده می شوند.
مغناطیسی کردن پیوسته
مغناطیسی کردن پسماند
مغناطیسی کردن پیوسته
این روش با ذرات تر یا خشک برای اکثریت کاربردها استفاده می شود. روند عملیات برای تکنیک های مغناطیسی کردن تر و خشک متفاوت است. تکنیک تر عبارت است از: حمام دادن قطعه با ذرات تا منبع بسیار زیادی از ذرات تعلیق شده بر سطح فراهم سازد.
همزمان جریان مغناطیسی کننده برقرار می شود. مدت زمان اعمال جریان مغناطیسی کننده معمولاً 5/0 ثانیه است.
با تکنیک خشک، ذرات زمانی که با سطح قطعه تماس می یابند، تحرک را از دست می دهند. بنابراین ضروری است که ذرات هنوز بوسیله هوا جابجا شوند و آزاد باشند که نشتی میدان ها را نشان دهند.
مغناطیسی کردن پسماند
در این تکنیک پس از اینکه جریان مغناطیس کننده قطع می شود ذرات اعمال می شوند. تنها زمانی می تواند استفاده شود که قطعه جوشکاری شده مورد آزمایش از قدرت نگهداری میدان نسبتاً بالایی برخوردار باشد به نحوی که میدان مغناطیسی پسماند برای تمرکز دادن و نگه داشتن ذرات در ناپیوستگی ها کافی باشد.
تجهیزات برای مغناطیسی کردن پسماند باید به نحوی طراحی شوند که یک جریان مغناطیسی کننده استوار با شکست سریع فراهم نمایند.
تجهیزات
تست ذرات مغناطیسی نسبتاً ساده است و شامل امکاناتی برای برقراری میدان های مغناطیسی با قدرت و جهت مناسب وپودرهای دانه ریزی فلزات یا اکسیدهای فلزی می باشند.
عوامل زیر باید در هنگام انتخاب نوع تجهیزات برای یک تست باید در نظر گرفته شوند
نوع جریان مغناطیس کننده
اندازه قطعه
هدف خاص تست و یا نوع عیوب پیش بینی شده
ذرات آزمایشی که مورد استفاده قرار می گیرد.
تجهیزات قابل حمل یا ثابت
ناحیه ای که باید آزمایش شود و موقعیت آن در قطعه
تعداد قطعاتی که باید آزمایش شوند.
نشانه های مربوطه
نشانه های پودر ذرات مغناطیسی باید ارزیابی شوند تا مطابقت آنها با استاندارد کنترل کننده قضاوت شود. ناپیوستگی های خاص الگوهای پودر مشخصه ای از خود نشان می دهند که می توانند توسط یک اپراتور ماهر شناسایی شوند.
مزایا، محدودیت ها :
حساسیت بالا برای ترک های ریز
آشکار سازی ترک های زیر سطحی(نزدیک به سطح)
فقط برای مواد فرو مغناطیس
مغناطیسی کردن باید در چند جهت باشد.
سطح باید عاری از رنگ یا لایه غیر مغناطیس دیگر باشد.
کاربرد تست ذرات مغناطیسی در جوشکاری
جوشهای کامل شده باید در حین ساخت و پیشرفت تولید، در معرض بازرسی چشمی و آزمون غیر مخرب قرار گیرند. آخرین مرحله آزمون غیر مخرب معمولاً پیش از 48 ساعت پس از تکمیل جوشهای مورد آزمایش انجام نمی گیرند.
در صورت انجام عملیات حرارتی پس از جوشکاری، تست مخرب ذرات مغناطیسی معمولاً پس از پایان همه عملیات های حرارتی انجام می شود. همه جوش ها می بایست به طور کامل به صورت چشمی بازرسی شوند.
دستورالعمل تست ذرات مورد نظر باید مطابق استانداردها و کدهای تعیین شده، ثبت شوند. اپراتورها باید مدرک تجربه و آموزش رسمی داشته باشند و ترجیحاً مطابق یک طرح اعتباری متمایز و مورد قبول جامعه باشند.
اپراتورها می بایست در توصیف کیفیت جوش گزارش هایی ارائه دهند. گزارش ها باید به وضوح جوش های پذیرفته شده و رد شده را تفکیک نمایند و شماره جوشی که جهت تامین استانداردهای مورد نظر نیاز به تعمیر دارد، نیز بایستی بیان شود.
گزارشهای بازرسی می بایست فرآیندهای استفاده شده شامل همه پارامترهای ضروری برای یک ارزیابی مناسب را تعیین نمایند.
بعضی ناپیوستگی های معمول که درقطعه جوشکاری شده توسط این روش قابل رویتند:
ترک سطحی
ترک زیر سطحی
ذوب ناقص
وجود پسماند و خلل و فرج
نفوذ ناقص اتصال
ورقه ورقه شدن
درزها
بریدگی کناره جوش
تفسیر نشانه های ناپیوستگی ها
زمانی که بازرسی ذرات مغناطیسی استفاده می شود معمولاً کد یا استانداردی وجود دارد که هم روش و هم معیارهای پذیرش- رد را اداره و کنترل می نماید. اکثریت استانداردها بیشترین اندازه یک ناپیوستگی و کمترین فاصله بین آنها برای پذیرش ناپیوستگی ها را بیان می کند.
بعضی استانداردها مثل کدهای جوشکاری سازه های ANSI/AWS D1.1 همچنین نیازمند این است که ناپیوستگی ها از یک فاصله مینیمم از لبه جوش قرار گرفته باشند.
منابع
DNV LIFTING APPLIANCES 1994
ASME SEC. VIII DIV 1 APP.6
ASTM E 709
ASTM E 125