Metal Magnetic Memory Method MMM - Metoda NDT Autor: Ing. Václav Svoboda, Ing. Zdislav Olmr
Abstrakt: Metoda Magnetické paměti materiálu je NDT metoda založená na měření a analýze rozložení zbytkových magnetických polí v kovových materiálech odrážejících technologickou historii materiálu. Využívá se pro určení SCZ (Stress Concentration Zones), poruch a heterogenity v mikrostruktuře materiálu a svarových spojů.
Magnetická paměť materiálu reprezentuje jev, který nastává v materiálu ve formě zbytkové magnetizace vlivem procesu výroby, tepelného zpracování, ochlazování, tváření, ohýbání, tvarování, lisování, sváření apod. v prostředí zemského magnetického pole a vlivem provozního zatížení. Principem metody je scanování intenzity magnetického pole Hp těsně nad povrchem materiálu pomocí scanovacího zařízení je to vozíček, na kterém jsou upevněny snímací sondy, opatřený kolečky pro snímání vzdálenosti Lx a příslušnou elektronikou pro zesílení a digitalizaci signálů ze sond.
ZÁKLADNÍ (VÝCHOZÍ ) MECHANICKÉ VLASTNOSTI Aplikace konvenčních NDT metod Aplikace metody MPM Mechanické vlastnosti DEGRADACE MATERIÁLU SKUTEĆNÁ REÁLNÁ ŽIVOTNOST KONSTRUKCE URYCHLUJÍCÍ PROCESY ( KOROZE, EROZE...) INKUBAČNÍ DOBA DO VZNIKU TRHLINY čas ŠÍŘENÍ TRHLINY
H,A/m dh/dx,(a/m)/mm MMM 0-240 10 20 Příklad nízkých gradientů FILE0004.magnetogram - depo Kacerov - priklad nizkych gradientu. Podvozek 1. 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 30-260 -280-300 28 26-320 24-340 -360-380 -400 22 20 18-420 -440-460 -480 16 14 12-500 -520-540 -560 10 8 6-580 4-600 -620 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 Lx,mm 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 2 0 230 Hp-1 dh1/dx Hp-2 dh2/dx Hp-3 dh3/dx Hp-4 dh4/dx Hp-5 dh5/dx Hp-6 dh6/dx
H,A/m dh/dx,(a/m)/mm MMM Rozsáhlá zóna koncentrací napětí FILE0007.magnetogram - depo Kacerov - rozsahla zona zvysene koncentrace napeti. Podvozek 1. 800 700 600 500 400 300 200 100 0-100 -200-300 -400-500 -600-700 -800-900 -1000-1100 -1200-1300 -1400-1500 -1600 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 Lx,mm 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 Hp-1 dh1/dx Hp-2 dh2/dx Hp-3 dh3/dx Hp-4 dh4/dx Hp-5 dh5/dx Hp-6 dh6/dx
dh/dx,(a/m)/mm MMM Magnetogram scanování přes opravenou trhlinu FILE0026.magnetogram - Depo kacerov - scanovano pres opravenou trhlinu. Podvozek 2. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 Lx,mm 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 0 dh1/dx dh2/dx dh3/dx dh4/dx dh5/dx dh6/dx
dh/dx,(a/m)/mm MMM FILE0046.magnetogram - depo Hostivar - trhlina a napeti. Podvozek 3. Trhlina detekovaná vysokou zónou koncentrace namáhání 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110115 120 125 130 135 140 145 150 155 160 165 170 175 180 185 190 195 200 205 210 215 220 420 400 380 360 340 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110115 120 125 130 135 140 145 150 155 160 165 170 175 180 185 190 195 200 205 210 215 220 Lx,mm 0 dh1/dx dh2/dx dh3/dx dh4/dx dh5/dx dh6/dx
Detail trhliny MMM
dh/dx,(a/m)/mm MMM Trhlina a velmi výrazná koncentrace namáhání FILE0063.magnetogram - depo Kacerov - trhlina a velmi vyrazna koncentrace napeti. Podvozek 4. 0 0 5 5 10 10 15 15 20 20 25 25 30 30 35 35 40 40 45 45 50 50 55 55 60 60 65 65 70 70 75 75 80 80 85 85 90 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 160 165 170 175 180 185 190 195 200 205 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 160 165 170 175 180 185 190 195 200 205 Lx,mm 460 440 420 400 380 360 340 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 dh1/dx dh2/dx dh3/dx dh4/dx
Detail trhliny
Příklady využití MMM metody Elektrárny, plynovody, naftovody Kovové konstrukce, doprava, letectví Lodě, zdvihací stroje, strojní součásti Metalurgie, vědecká výzkumná činnost
Měření metodou MMM Přístroj pro měření metodou MMM Snímací část se sondami
Měření na potrubí
Magnetogram
SC line čára zobrazující koncentraci napětí
Podélná diagnostika potrubí
Zobrazení SCZ - zóny se zvýšenou koncentrací napětí
Diagnostika potrubí
SC zóna na potrubí
Diagnostika lopatky turbiny
Diagnostika kolejnic
Diagnostika kol kolejových vozidel
Diagnostika hřídele
Kontrola svarů typické rozložení zbytkových napětí Rozložení jednotlivých složek měřeného mag. pole
Prostorové zobrazení průběhů magnetického pole
Příklad inspekce trhliny v materiálu
Diagnostika potrubí uložených v zemi Bezkontaktní magnetometrická diagnostika BDM Lze kontrolovat: Plynovody Ropovody Teplovody Vodovody Obecně: produktovody
Snímání intenzity magnetického pole. - vertikální (osa Y) - axiální, vodorovná podél osy trubice (osa X) - kolmo k ose trubky (osa Z); - gradient dh/dx po délce dx trubka pro všechny výše uvedené složky magnetického pole.
6 4 5 3 8 2 1 - silniční kolo, a 2 systém měřící vzdálenost, 3 - držák skeneru Typ 11/12, 4 - snímač typu 11/12, 5 - rukojeť: 6 - držák měřicího zařízení, 7 - skládací stojan, 8 - univerzální hlavy. 7 1
Chcete-li provést BMD potrubí, můžeme použít dva typy senzorů. Jeden snímač typu 11 může měřit všechny tři složky magnetického pole podél jednoho potrubí. Dalším snímačem typu 11/12 můžete měřit všechny tří složky magnetického pole současně na dvou třech nebo čtyřech potrubích v závislosti na jejich průměru (Dy) Snímač typu 11 Snímač typu 11-12
Výsledek části měření potrubí D530. V grafu rozložení pole Hp pro všechny tři složky (vertikální, axiální, kolmé) jsou viditelné lokální změny v magnetickém poli s maximálním sklonem v oblasti SCZ (viz spodní část magnetogramu).
Oblast rozložení Hp při bezkontaktní magnetické kontrole potrubí D520x7 mm. V oblasti KNmax odhalila montážní spoj a rozsáhlou korozi kovových potrubí.
Sост=6,5мм Sост=4,5мм
1) 2) Výsledky scanování MMM kontaktní metodou na potrubí D1020mm přípojka D300mm. 1 - rozložení magnetického pole Hp a jeho gradient dh /dx podél koutového svaru. 2 - zářez až 3 mm v rohu svaru, který se shoduje se zónou maximální koncentrace napětí SCZ.
1) МЕТОД МАГНИТНОЙ ПАМЯТИ МЕТАЛЛА (метод МПМ) 2) 3) Obr.1. Výsledky scanování MMM na potrubí D1020mm Obr.2. Rozložení magnetického pole Hp gradientu dh/dx podél povrchupotrubí. Sekce s biokorozí. Obr.3. Fotografie, ukazující na přítomnost skvrn biokoroze.
Diagnostika potrubí uložených v zemi Praktické provádění inspekce potrubí uloženého v zemi
Místo nad potrubím s výskytem anomálního signálu
Lx,мм 64500 64000 63500 63000 62500 62000 61500 61000 60500 60000 59500 59000 64500 64000 63500 63000 62500 62000 61500 61000 60500 60000 59500 59000 Hр,A/м 460 440 420 400 380 360 340 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140 dh/dx,(a/м)/мм 1,1 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0-0,1-0,2-0,3-0,4-0,5-0,6-0,7-0,8-0,9-1 -1,1-1,2-1,3-1,4-1,5-1,6-1,7-1,8 Typický záznam signálu v závislosti na vzdálenosti
Mechanický defekt v místě anomálie
Důlkový defekt korozního typu
Podélný defekt na potrubí trhlina
Závěr: Metoda magnetické paměti materiálu (MPM) má široké oblasti použití, ale i dílčí omezení, vlivem vysoké citlivosti. K limitujícím faktorům patří: nemagnetické materiály, uměle zmagnetované kovy, přítomnost cizích magnetických materiálů v těsné blízkosti kontrolovaného objektu, přítomnost externího magnetického pole nebo elektrického svařování do vzdálenosti 1 m.
Mezi hlavní výhody této metody patří: rychlost měření opakovatelnost měření není třeba úprava povrchu měřeného materiálu inspekce je možná za provozu včasná diagnostika únavového poškození vibrace nemají vliv na měření Celkově lze kvalitu inspekce významně zvýšit doplněním a porovnáním výsledků s jinými metodami.
Děkuji Vám za pozornost