Kỹ thuật từ hóa khi kiểm tra từ tính

Thử nghiệm hạt từ được sử dụng để phát hiện các bất liên tục trên bề mặt và dưới bề mặt nông như vết nứt, đường nối, khớp nguội và tách lớp trong vật liệu sắt từ như sắt, niken, coban và một số hợp kim của chúng. Về nguyên tắc, phương pháp này liên quan đến việc từ hóa một khu vực cần kiểm tra và áp dụng các hạt sắt từ lên bề mặt. Hình dáng các chỉ thị hạt hình thành trên bề mặt ở vị trí từ trường bị thoát ra khỏi vật thể và gây ra từ trường rò rỉ (rò rỉ từ thông) thu hút các hạt sắt. Có nhiều kỹ thuật từ hóa khác nhau khi thực hiện kiểm tra hạt từ tính, tuy nhiên, các kỹ thuật đều được sử dụng để tạo ra từ thông trong chi tiết, độ nhạy tối đa sẽ là các điểm bất liên tục tuyến tính được định hướng vuông góc với các đường sức từ. Để có hiệu quả tối ưu trong việc phát hiện tất cả các loại bất liên tục, mỗi khu vực phải được kiểm tra ít nhất hai lần, với các đường từ thông trong một lần kiểm tra này gần như vuông góc với các đường từ thông trong lần kiểm tra kia. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về các kỹ thuật từ hóa khác nhau để thực hiện kiểm tra hạt từ tính.

Các kỹ thuật từ hóa

Có thể sử dụng một hoặc nhiều trong số năm kỹ thuật từ hóa sau:

1. kỹ thuật sử dụng điện cực (prod)
2. kỹ thuật từ hóa theo chiều dọc
3. kỹ thuật từ hóa vòng
4. kỹ thuật từ hóa sử dụng gông từ
5. kỹ thuật từ hóa đa hướng

Từ hóa sử dụng điện cực

Quy trình từ hóa

Đối với kỹ thuật này, từ hóa được thực hiện bằng các sử dụng điện cực tiếp xúc loại di động (prod) được áp vào bề mặt khu vực cần kiểm tra. Để tránh phát sinh hồ quang, thiết bị phải trang bị một công tắc điều khiển từ xa, có thể được lắp vào tay cầm để cho tắt, bật dòng điện sau khi các điện cực đã được đặt đúng vị trí.

Dòng điện từ hóa

Phải sử dụng dòng điện từ hóa trực tiếp hoặc chỉnh lưu. Dòng điện phải ở mức tối thiểu là 100 amp/in. (4 amp/mm) đến tối đa 125 amp/in. (5 amp/mm) khi áp dụng cho khoảng cách giữa các điện cực khi kiểm tra các vật liệu dày 3/4 inch (19 mm) trở lên. Đối với các vật liệu có độ dày nhỏ hơn 3/4 inch (19 mm), dòng điện phải ở mức 90 amp/in. ( 3 .6 amp/mm) đến 110 amp/in. (4,4 amp/mm) giữa các điện cực.

Khoảng cách đặt các điện cực

Khoảng cách giữa các điện cực không được vượt quá 8 in. (200 mm). Có thể sử dụng khoảng cách ngắn hơn để đáp ứng các giới hạn hình học của khu vực đang được kiểm tra hoặc để tăng độ nhạy, nhưng khoảng cách giữa các que điện cực nhỏ hơn 3 in. (75 mm) thường không thực tế do các hạt có xu hướng bám xung quanh điện cực theo các dải tròn. Các đầu điện cực phải được giữ sạch sẽ và được mài nhẵn. Nếu điện áp mạch hở của nguồn dòng từ hóa lớn hơn 25 V thì nên sử dụng các que có đầu bằng chì, thép hoặc nhôm (thay vì đồng) để tránh đồng bám trên chi tiết đang được kiểm tra.

Từ hóa theo chiều dọc

Quy trình từ hóa

Đối với kỹ thuật này, quá trình từ hóa được thực hiện bằng cách cho dòng điện chạy qua một cuộn dây (hoặc cáp) cố định nhiều vòng được quấn quanh bộ phận hoặc vị trí cần kiểm tra. Điều này tạo ra một từ trường dọc song song với trục của cuộn dây. Nếu sử dụng cuộn dây cố định thì chi tiết kiểm tra phải được đặt gần cạnh của cuộn dây trong quá trình kiểm tra. Cần chú ý hơn khi đường kính trong cuộn dây lớn hơn 10 lần diện tích mặt cắt ngang của chi tiết.

Cường độ từ trường

Dòng điện một chiều hoặc dòng điện chỉnh lưu được sử dụng để từ hóa các bộ phận được kiểm tra bằng kỹ thuật này. Cường độ từ trường cần thiết sẽ được tính dựa trên chiều dài L và đường kính D của chi tiết theo công thức (a) và (b), hoặc được xác định ở (d) và (e), dưới đây. Các bộ phận dài phải được kiểm tra theo các đoạn không vượt quá 18 inch (450 mm) và giá trị độ dài 18 inch (450 mm) sẽ được sử dụng cho chiều dài L trong việc tính toán cường độ từ trường cần thiết. Đối với các chi tiết không phải hình trụ, D là đường chéo lớn nhất của mặt cắt ngang.

(a) Các bộ phận có tỷ lệ L/D lớn hơn hoặc bằng 4.

Dòng điện từ hóa phải nằm trong khoảng 10% giá trị ampe vòng được xác định như sau:

(b) Các bộ phận có tỷ lệ L/D nhỏ hơn 4 nhưng không nhỏ hơn 2

Số ampe vòng từ hóa phải nằm trong khoảng 10 % giá trị ampe vòng được xác định như sau:

Các bộ phận có tỷ lệ L/D nhỏ hơn 2. Kỹ thuật từ hóa sử dụng cuộn dây không được áp dụng

(d) Nếu khu vực được từ hóa vượt quá 9 inch (225 mm) ở hai bên của tâm cuộn dây

Mức độ thích hợp của trường phải được chứng minh bằng cách sử dụng Dải chỉ báo từ thông hoặc QQI/FSI có khuyết tật nhân tạo theo ASME BPVC SEC-V, Mục 7 T-764.

(e) Đối với các bộ phận lớn do kích thước và hình dạng bất thường

Dòng điện từ hóa phải ở mức 1200 ampe vòng đến 4500 ampe vòng. Mức độ của từ trường phải được chứng minh bằng cách sử dụng QQI/FSI có khuyết tật nhân tạo hoặc chỉ báo từ thông hình đồng xu theo ASME BPVC SEC-V, Mục 7 T-764. Không được sử dụng máy đo cường độ từ trường với đầu dò Hiệu ứng Hall khi sử dụng kỹ thuật từ hóa sử dụng cuộn dây.

Dòng điện từ hóa

Dòng điện yêu cầu để đạt được cường độ từ trường từ hóa cần thiết phải được xác định bằng cách chia số ampere-turn thu được ở các bước (a) hoặc (b) cho số vòng dây trong cuộn dây như sau:

Kỹ thuật từ hóa vòng

Kỹ thuật từ hóa trực tiếp

Quy trình từ hóa

Đối với kỹ thuật này, từ hóa được thực hiện bằng cách cho dòng điện chạy qua bộ phận cần kiểm tra. Điều này tạo ra một từ trường hình tròn gần như vuông góc với hướng của dòng điện trong bộ phận.

Dòng điện từ hóa.

Phải sử dụng dòng điện từ hóa một chiều (DC) hoặc chỉnh lưu (chỉnh lưu nửa sóng (HWDC) hoặc chỉnh lưu toàn sóng (FWDC)).

• Dòng điện phải ở mức 300 amp/in. (12 A/mm) đến 800 amp/in. (31 A/mm) tính theo đường kính ngoài.
• Đối với các bộ phận có hình dạng hình học không phải hình tròn, đường chéo mặt cắt ngang lớn nhất trong mặt phẳng vuông góc với dòng điện phải được sử dụng thay cho đường kính ngoài ở trên.
• Nếu không thể đạt được mức dòng điện yêu cầu thì phải sử dụng dòng điện tối đa có thể đạt được và mức độ phù hợp của từ trường phải được chứng minh theo ASME BPVC SEC-V, ĐIỀU 7 T-764.

Kỹ thuật thanh dẫn trung tâm

Quy trình từ hóa

Đối với kỹ thuật này, thanh dẫn trung tâm được sử dụng để kiểm tra bề mặt bên trong của các bộ phận hình trụ, hình vòng nhẫn hoặc tai treo tròn. Kỹ thuật thanh dẫn trung tâm cũng có thể được sử dụng để kiểm tra bề mặt bên ngoài của các vật hình dạng loại này. Khi kiểm tra các ống trụ có đường kính lớn thì thanh dẫn phải được đặt gần bề mặt bên trong của ống trụ. Khi thanh dẫn không nằm ở giữa thì mặt theo chu vi của hình trụ phải được kiểm tra từng phần. Phải sử dụng các phép đo cường độ từ trường theo ASME BPVC SEC-V, ĐIỀU 7 T-764 để xác định phạm vi cung tròn có thể được kiểm tra đối với từng vị trí thanh dẫn hoặc có thể tuân theo các quy tắc Thanh dẫn lệch tâm bên dưới. Các thanh hoặc cáp đi qua lỗ của hình trụ có thể được sử dụng để từ hóa vòng.

Dòng điện từ hóa

Cường độ từ trường yêu cầu phải bằng cường độ được xác định trong từ hóa vòng tiếp xúc trực tiếp đối với thanh dẫn trung tâm 1 sợi. Từ trường sẽ tăng tỷ lệ thuận với số lần dây dẫn trung tâm đi qua chi tiết rỗng. Ví dụ: nếu cần 6000 A để kiểm tra một chi tiết bằng thanh dẫn trung tâm đơn thì cần 3000 A khi sử dụng 2 dây cáp xuyên qua và cần 1200 A nếu sử dụng 5 dây dẫn (Tham khảo T-754.2.1). Khi sử dụng kỹ thuật dây dẫn trung tâm, cường độ phù hợp của từ trường phải được xác minh bằng cách sử dụng Các chỉ báo từ trường phù hợp với ASME BPVC SEC-V, ĐIỀU 7 T-764.

Thanh dẫn trung tâm lệch tâm

Khi thanh dẫn đi qua bên trong được đặt sát vào thành bên trong của chi tiết, cường độ dòng điện sẽ được tính toán như khi sử dụng kỹ thuật Từ hóa vòng tiếp xúc trực tiếp, ngoại trừ đường kính dùng để tính toán dòng điện phải bằng tổng đường kính của dây dẫn và hai lần độ dày thành vật liệu. Khoảng cách dọc theo chu vi chi tiết (bên ngoài) được từ hóa để kiểm tra được lấy bằng bốn lần đường kính của dây dẫn trung tâm, như minh họa trong Hình T-754.2.2. Toàn bộ chu vi phải được kiểm tra bằng cách xoay phần trên dây dẫn, cho phép từ trường chồng lên nhau khoảng 10%.

Kỹ thuật sử dụng gông từ

Đối với kỹ thuật này, phải sử dụng các gông điện từ dòng điện xoay chiều hoặc một chiều hoặc các gông nam châm vĩnh cửu. Kỹ thuật tạo ra từ trường dọc trong đối tượng thử nghiệm hoặc trong một khu vực giới hạn của đối tượng thử nghiệm bằng cách sử dụng một gông cầm tay. Gông là các mảnh vật liệu từ tính hình chữ U ở dạng rắn hoặc các mảnh xung quanh được quấn một cuộn dây mang dòng điện từ hóa.

Kỹ thuật từ hóa đa hướng

Quy trình từ hóa

Đối với kỹ thuật này, từ hóa được thực hiện bằng các bộ nguồn có cường độ dòng điện cao vận hành tối đa ba mạch độc lập được cấp điện lần lượt. Tác dụng của các dòng từ hóa luân phiên này là tạo ra từ hóa tổng thể của bộ phận theo nhiều hướng. Từ trường vòng hoặc dọc có thể được tạo ra theo cách kết hợp sử dụng các kỹ thuật khác nhau được mô tả trong kỹ thuật từ hóa dọc và vòng đã đề cập ở trên.

Cường độ từ trường

Phương pháp này sử dụng dòng điện chỉnh lưu toàn sóng ba pha để từ hóa đối tượng thử nghiệm. Tính đầy đủ của từ trường phải được chứng minh bằng cách sử dụng các mẫu QQI/FSI hoặc Chỉ báo từ trường hình đồng xu theo BPVC SEC-V, ĐIỀU 7 T-764. Không được sử dụng máy đo cường độ từ trường với đầu dò hiệu ứng Hall để đo mức độ thích hợp của từ trường đối với kỹ thuật từ hóa đa hướng. Phải có từ trường thích hợp theo ít nhất hai hướng gần vuông góc và cường độ trường phải cân bằng sao cho từ trường mạnh theo một hướng không lấn át từ trường theo hướng kia. Đối với những khu vực không thể chứng minh được cường độ trường thích hợp, phải sử dụng các kỹ thuật hạt từ bổ sung để đạt được phạm vi bao phủ theo hai hướng.