Polskie innowacyjne metody nieniszczącej diagnostyki elementów stalowych - podstawy, zastosowanie, korzyści

Podobne dokumenty
Ocena właściwości magnetoakustycznych próbek stali 13HMF o różnym czasie eksploatacji

Impulsy magnetostrykcyjne informacje podstawowe

Marek Chmielewski, Leszek Piotrowski. Bolesław Augustyniak. Politechnika Gdańska, Wydział FT i MS. NNT sp. z o.o., Gdańsk. ) oraz prostopadłym (σ y

Materiały magnetyczne SMART : budowa, wytwarzanie, badanie właściwości, zastosowanie / Jerzy Kaleta. Wrocław, Spis treści

BADANIA URZĄDZEŃ TECHNICZNYCH ELEMENTEM SYSTEMU BIEŻĄCEJ OCENY ICH STANU TECHNICZNEGO I PROGNOZOWANIA TRWAŁOŚCI

Badanie histerezy magnetycznej

Stan rozwoju metody diagnozowania materiałów z wykorzystaniem efektu emisji magnetoakustycznej

Sylabus kursów MT stopień I: II: i SpecKol Sektory: Przemysłowe Utrzymania ruchu kolei Wersja 02/

Politechnika Gdańska Wydział Mechaniczny Katedra Technologii Materiałów Maszynowych i Spawalnictwa. Rozprawa doktorska

Badanie ultradźwiękowe grubości elementów metalowych defektoskopem ultradźwiękowym

Badania właściwości zmęczeniowych bimetalu stal S355J2- tytan Grade 1

ANALIZA WYKRYWALNOŚCI WAD POŁĄCZEŃ SPAWANYCH METODAMI ULTRADŹWIĘKOWĄ I MPM

Metoda prądów wirowych

Bolesław Augustyniak* 1, Marek Chmielewski 1,2, Piotr Sędek 3, Krzysztof Krasnowski 3

Wyznaczanie przenikalności magnetycznej i krzywej histerezy

Rok akademicki: 2015/2016 Kod: MIM IS-n Punkty ECTS: 5. Kierunek: Inżynieria Materiałowa Specjalność: Inżynieria spajania

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

HTHA - POMIARY ULTRADŹWIĘKOWE. HTHA wysokotemperaturowy atak wodorowy 2018 DEKRA

ELEKTROMAGNETYCZNY MIERNIK GRUBOŚCI WARSTWY NAWĘGLONEJ RUR ZE STALI AUSTENITYCZNYCH

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

Spis treści Bezpośredni pomiar konstrukcji Metodyka pomiaru Zasada działania mierników automatycznych...

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

MATEMATYCZNY MODEL PĘTLI HISTEREZY MAGNETYCZNEJ

Detekcja wad przypowierzchniowych za pomocą pomiaru magnetycznego pola rozproszonego

PL B1. Urządzenie do badania nieciągłości struktury detali ferromagnetycznych na małej przestrzeni badawczej. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL

Zwój nad przewodzącą płytą METODA ROZDZIELENIA ZMIENNYCH

Wyznaczanie przenikalności magnetycznej i krzywej histerezy

PŁASKI STAN NAPRĘŻENIA, PŁASKI STAN ODKSZTAŁCENIA

Laboratorum teledetekcji. Sensory akustyczne. płk dr hab. inż. Mateusz Pasternak

Właściwości optyczne kryształów

Nowy kierunek w diagnostyce technicznej metoda Magnetycznej Pamięci Metalu

Spis treści. Wprowadzenie

Struktura układu pomiarowego drgań mechanicznych

Magnetyczna ocena naprężeń w instalacjach rurociągowych z wykorzystaniem efektu Barkhausena

Badanie czujników pola magnetycznego wykorzystujących zjawisko gigantycznego magnetooporu

Badanie rozkładu pola magnetycznego przewodników z prądem

POMIAR TEMPERATURY CURIE FERROMAGNETYKÓW

Zestaw ćwiczeń laboratoryjnych z Biofizyki dla kierunku Fizjoterapia

PRZETWORNIKI POMIAROWE

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Leon Murawski, Katedra Fizyki Ciała Stałego Wydział Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej

ocena stanu trójnika rurociągu pary świeżej ze stali 13HMF metodą emisji magnetoakustycznej

Wykaz norm. Lex norma badania nieniszczące

O różnych urządzeniach elektrycznych

Mechatronika i inteligentne systemy produkcyjne. Sensory (czujniki)

Analiza namagnesowania w badaniach technicznych materiałów ferromagnetycznych

PL B1. INSTYTUT PODSTAWOWYCH PROBLEMÓW TECHNIKI POLSKIEJ AKADEMII NAUK, Warszawa, PL BUP 11/

LABORATORIUM INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

BADANIE WPŁYWU NA SPAWALNOŚĆ, NIE USUWANYCH FARB GRUNTOWYCH

Spis treści. Wykaz ważniejszych oznaczeń. Przedmowa 15. Wprowadzenie Ruch falowy w ośrodku płynnym Pola akustyczne źródeł rzeczywistych

Katedra Fizyki Ciała Stałego Uniwersytetu Łódzkiego. Ćwiczenie 3 Badanie przemiany fazowej w materiałach magnetycznych

MAGNETO Sp. z o.o. Możliwości wykorzystania taśm nanokrystalicznych oraz amorficznych

4. Ultradźwięki Instrukcja

Katedra Elektrotechniki Teoretycznej i Informatyki

Zastosowanie nowoczesnych technik badań ultradźwiękowych podczas modernizacji bloków energetycznych w PGE GiEK S.A. Oddział Elektrowni Bełchatów

Własności magnetyczne materii

Prądy wirowe. Spis treści. 1. cel ćwiczenia 2. opis układu pomiarowego 3. zadania. Załączniki. 1. Prądy wirowe-wprowadzenie

Zestaw ćwiczeń laboratoryjnych z Biofizyki dla kierunku elektroradiologia w roku akademickim 2017/2018.

JUMO MAERA S25. Sonda do pomiaru poziomu. Zastosowanie. Opis skrócony. Korzyści dla Klienta. Właściwości. Karta katalogowa 40.

Zestaw ćwiczeń laboratoryjnych z Biofizyki dla kierunku Elektroradiologia w roku akademickim 2016/2017.

Efekt Halla. Cel ćwiczenia. Wstęp. Celem ćwiczenia jest zbadanie efektu Halla. Siła Loretza

Przedmiotowy system oceniania

Konstrukcje spawane : połączenia / Kazimierz Ferenc, Jarosław Ferenc. Wydanie 3, 1 dodruk (PWN). Warszawa, Spis treści

Wytrzymałość Materiałów

Ćwiczenie: "Silnik prądu stałego"

( F ) I. Zagadnienia. II. Zadania

Konstrukcje spawane Połączenia

Badanie transformatora

OCENA STANU TECHNICZNEGO RUROCIĄGÓW WYSOKOPĘŻNYCH - DOBÓR KRYTERIÓW

Przetworniki ciśnienia typu MBS 1250 do ciężkich warunków przemysłowych

Lekcja 59. Histereza magnetyczna

BADANIA STRUKTURY MATERIAŁÓW. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Problematyka wpływu pól p l magnetycznych pojazdów w trakcyjnych na urządzenia. srk. Seminarium IK- Warszawa r.

( L ) I. Zagadnienia. II. Zadania

MATERIAŁOZNAWSTWO vs WYTRZYMAŁOŚĆ MATERIAŁÓW

Badania złączy spawanych ze stali martenzytycznej metodą prądów wirowych

Magnetyczny Rezonans Jądrowy (NMR)

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Ziemskie pole magnetyczne

Przetworniki ciśnienia typu MBS 1200 do zastosowań przemysłowych

ROZPRAWA DOKTORSKA. Ocena stanu tworzywa metodami magnetycznymi POLITECHNIKA ŚLĄSKA

Temat 2 (2 godziny) : Próba statyczna ściskania metali

Dwunaste Seminarium NIENISZCZĄCE BADANIA MATERIAŁÓW Zakopane, marca 2006

PUBLIKACJA INFORMACYJNA NR 18/I WYTYCZNE PROWADZENIA BADAŃ NIENISZCZĄCYCH PODWODNEJ CZĘŚCI RUCHOMYCH JEDNOSTEK GÓRNICTWA MORSKIEGO

MATERIAŁY I KONSTRUKCJE INTELIGENTNE Laboratorium. Ćwiczenie 2

TERMITOWA SPAWALNOŚĆ BAINITYCZNYCH STALI SZYNOWYCH (NA PRZYKŁADZIE CRB1400, PROFIL 60E1/2)

PRZEGLĄD WYBRANYCH METOD BADAŃ NIENISZCZĄCYCH I MOŻLIWOŚCI ICH ZASTOSOWANIA W DIAGNOSTYCE NAWIERZCHNI BETONOWYCH

MATERIAŁY MAGNETYCZNIE MIĘKKIE. BADANIA WYBRANYCH WŁASNOŚCI MAGNETYCZNYCH

Aplikacje Systemów. Nawigacja inercyjna. Gdańsk, 2016

Cena netto (zł) za osobę. Czas trwania. Kod. Nazwa szkolenia Zakres tematyczny. Terminy

RÓWNANIA MAXWELLA. Czy pole magnetyczne może stać się źródłem pola elektrycznego? Czy pole elektryczne może stać się źródłem pola magnetycznego?

Politechnika Lubelska Wydział Elektrotechniki i Informatyki Katedra Urządzeń Elektrycznych i Techniki Wysokich Napięć. Dr hab.

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

BADANIE PRZETWORNIKÓW SIŁY. 1.1 Cel badania przetwornika tensometrycznego

Narzędzia pomiarowe Wzorce Parametrami wzorca są:

Zastrzeżony znak handlowy Copyright Institut Dr. Foerster Koercyjne natężenie pola Hcj

POMIAR NATĘŻENIA PRZEPŁYWU

Fala EM w izotropowym ośrodku absorbującym

Układ aktywnej redukcji hałasu przenikającego przez przegrodę w postaci płyty mosiężnej

Badanie drutów miedzianych w standardzie norm europejskich

Transkrypt:

Innowacyjne Techniki Badań Nieniszczących Polskie innowacyjne metody nieniszczącej diagnostyki elementów stalowych - podstawy, zastosowanie, korzyści dr hab. Bolesław Augustyniak Prezes Zarządu NNT Sp. z o.o. IK Warszawa 7.02.2017

Innowacyjne Techniki Badań Nieniszczących AGENDA Obszary działania Podstawy proponowanych metod (ABC) Przykłady zastosowań Podsumowanie 2

Obszary działania NNT Diagnostyka stanu elementów stalowych z wykorzystaniem efektów magnetycznych Produkcja aparatury Szkolenia Diagnostyka Doradztwo i ekspertyzy 3

Badania NISZCZĄCE pobranie próbki badania w laboratorium Badania NIENISZCZĄCE na obiekcie -> nieciągłości Innowacyjne magnetyczne BN dużo punktów pomiarowych bardzo niskie koszty badania Uo E T ->właściwości mechaniczne ->mikrostruktura H - naprężenia - degradacja - nieciągłości

Innowacyjne Techniki Badań Nieniszczących Cele badania i wykorzystane zjawiska fizyczne 1. Naprężenie 2. Degradacja 3. Nieciągłości efekt Barkhausena (EB) emisja magneto-akustyczna (EMA) prądy wirowe (PW) magnetyczne pole rozproszone (MPR) impulsy magnetostrykcyjne (IM) 5

Proces magnesowania Fe-Si stal krzemowa, efekt Kerra http://www.wondermagnet.co m/dev/images/dipole1.jpg Magnesowanie = ruch granic domen (GD) i obroty magnetyzacji Histereza B(H) : kotwiczenie i odkotwiczenie GD od defektów struktury > efekt Barkhausena (EB) i emisja magnetoakustyczna (EMA) 6

Struktura magnetyczna stali perlitycznej M. G. Hetherington at all, High-voltage Lorentz electron microscopy studies of domain structures and magnetization process in pearlitic steel ; Phil. Mag. B, 56, (5), (1987) 561-577

Skokowy ruch granicy domenowej (GD) 1 2 3 skok indukcji DB impuls fali elektromagnetycznej skokowy ruch GD efekt Barkhausena

1919 Efekt Barkhausena cewka magnesująca Cewka detekcyjna Próbka ferromagnetyka Skokowy ruch granicy domenowej -- > skokowa zmiana indukcji magnetycznej B - > indukuje się impuls napięcia w cewce detekcyjnej -> szum Barkhausena http://www.ien.it/~durin/bk_intro.html#freq B (T)

ABC podstaw fizycznych Proces magnesowania (5) Emisja magnetoakustyczna EMA Histereza odkształcenia magnetostrykcyjnego kotwiczenie granic typu 90 o przez defekty U EMA 100 d dh dh dt Skokowy ruch granicy typu 90 o generuje impuls akustyczny dźwięku. Sumaryczny efekt emisja magnetoakustyczna (EMA) Detekcja EMA przetwornik piezoelektryczny

Proces magnesowania efekt EB i EMA EB ruch 180 oraz 90 deg DW MAE ruch głównie 90 deg DW

Zasada badania konstrukcji z wykorzystaniem efektu Barkhausena EB oraz emisji magneto-akustycznej EMA A A fale elektromagnetyczne B fale akustyczne 1 czujnik EMA 2 czujnik EB 3 sprzężenie akustyczne 4 elektromagnes jarzmowy

Innowacyjne Techniki Badań Nieniszczących Badanie naprężeń efekt Barkhausena 13

Innowacyjne Techniki Badań Nieniszczących Aparat do pomiaru natężenia EB typ MEB2C 7 5 6 4 1- ferryt, 2 cewka detekcyjna, 3 magnes, 4 cewka magnesująca, 5 cewka kontrolna, 6 sprężyna, 7 - obudowa 1 2 3 14

Innowacyjne Techniki Badań Nieniszczących Aparat do pomiaru natężenia EB typ MEB2D 1- antena ferrytowa 2 cewka detekcyjna 3 magnesy 4 cewka magnesująca 5 sprężyny 6 - obudowa 15

Nowe możliwości Badanie naprężeń sondą EB z wirującym polem magnetycznym 16

Innowacyjne Techniki Badań Nieniszczących Składniki naprężenia w polikrysztale s I makroskopowe, długo zasięgowe s II mikroskopowe o zasięgu wewnątrz ziarna s III submikroskopowe o zasięgu wokół defektów struktury (dyslokacje, wydzielenia)

Wpływ naprężeń na strukturę domenową, magnesowanie i EB Naprężenie wprowadzają anizotropię struktury domenowej Naprężenia ściskające utrudniają magnesowanie Naprężenia rozciągające ułatwiają magnesowanie WNIOSEK: natężenie EB mierzone w danym kierunku zależy od stanu naprężeń: wzrasta dla rozciągania i maleje dla ściskania 18

Wpływ odkształceń jednoosiowych na EB Uc napięcie skuteczne, Un szybkość zliczania impulsów, Rc, Rn całki z natężenia

Funkcje kalibracji pierwotne i odwrotne (normalizowane) X IntUb( ) IntUb( 0)

Int Ub Wyznaczanie stanu naprężenia dla stali izotropowej szukanie ekstremów rozkładu kątowego -> składowe główne naprężenia Składowe Xma i Xmi eps [ 1E-3] 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0-0,2-0,4-0,6-0,8-1,0 eps = A1 exp (B1*X) - A2 exp (-B2*X) + C -1,2 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 X Int Ubma Int Ubmi X IntUb IntUb f ( X 1 ma f ( X 2 mi ) ) E s1 2 1 E s 2 1 2 1 2 2 1

Wyznaczanie stanu naprężenia dla stali anizotropowej Interpolowane zależności (X) dla kątów f od 0 0 do 90 0 X IntUb IntUb f ( X ) Rozkłady kątowe EB : 1- średnia z wielu rozkładów na płycie bez spoiny (odniesienie) 2 wartość zmierzona na płycie w danym punkcie, s s 1 2 F F 1 2 x x, y x,, y y,,

Naprężenia w złączu doczołowym x [mm] 140 120 100 80 60 40 20 0-25.0 0-100 -25.0-25.0-25.0 0-50.0-50.0-75.0-75.0 25.0 0-25.0 25.0-75.0-100 50.0 25.0 75.0-125 100-175 200 225 125 250 150-150 275 175 300-75.0-75.0-75.0 s y [MPa] 0 100 200 300 400 y [mm]

Pełna informacja o stanie naprężeńmapa wektorowa składowych głównych 24

Pomiar naprężeń w łopatkach wirnika

Ropociąg s[ MPa ] 100 0-100 300 os ob 330 0 30 L5 60-200 -100 0 270 240 120 90 100 210 180 150

Płyta stalowa po walcowaniu prostującym 27

28

Porównanie EB z innymi metodami pomiaru naprężenia 29

Mamy uznanie dla metody przez PRS 30

Innowacyjne Techniki Badań Nieniszczących metoda NNT pomiaru naprężeń z efektem EB zalety i korzyści: nie wymaga pracochłonnego przygotowania powierzchni - pomiar możliwy jest poprzez powłoki malarskie i lakiernicze, bardzo krótki czas badania (kilka sekund), charakteryzuje się dużą rozdzielczością w MPa, pozwala na tworzenie map naprężeń, umożliwia badanie elementów zakrzywionych. 31

Innowacyjne Techniki Badań Nieniszczących Detekcja degradacji - emisja magneto-akustyczna EMA (ferromagnetyki) - prądy wirowe PW (austenity) 32

EMA -Detekcja degradacji po eksploatacji Ua [ V ] 8 7 6 5 4 3 1 s0 2 s9 3 s4-3 -2-1 0 1 2 3 3 1 2 Ug [ V ] Stal 10H2M, przegrzewacz pary

Int (Ua) [au] 12 11 10 9 8 7 6 5 Całka z obwiedni Zmiana natężenia EMA po deformacji plastycznej i przyśpieszonym pełzaniu Plastic deformation Creep 0 2 4 6 8 10 [%] P91 13HMF S3 def. plast NE, S5 pełz. NE, S1 pełz. 76 th,s4 pełz. 144 th T = 500 o C, s= 180 MPa

Detekcja degradacji w rurociągach pary - EMA

EMA rurociągu pary Chwilowe natężenie EMA w funkcji napięcia generatora prądu (połowa cyklu magnesowania) zarejestrowane we wskazanych obszarach Całki z natężenia EMA wyznaczone we wskazanych obszarach

Innowacyjne Techniki Badań Nieniszczących Detekcja degradacji - emisja magneto-akustyczna EMA (ferromagnetyki) - prądy wirowe PW (austenity) 37

Prądy wirowe U3 U2 Uo = <U4> 38

Sygnał wyjściowy miernika ECTv1

Badanie rozkładu PW na powierzchni wycinków rur przegrzewacza po eksploatacji (stal 321) A B C D E F Rozkład kątowy PW dla stanu dostawy (N) Przyrosty sygnału PW względem stanu próbki N dla 6-ciu próbek eksploatowanych. Wykres w funkcji temperatury eksploatacji (T) oraz przewidywanego resztkowego czasu eksploatacji (t) Przykładowe rozkłady kątowe PW dla próbek po eksploatacji

Badanie przegrzewaczy ze stali austenitycznych (PW) miernikiem ECTv3

Innowacyjne Techniki Badań Nieniszczących Detekcja degradacji metodami NNT zalety i korzyści: nadają się do łatwej aplikacji w środowisku przemysłowym, EMA daje informację z całej objętości badanego materiału, są rozwiązaniem pionierskim w skali światowej. 42

Innowacyjne Techniki Badań Nieniszczących Detekcja nieciągłości - pomiar magnetycznego pola rozproszonego MPR - impulsy magnetostrykcyjne 43

Wyciek pola magnetycznego

Badanie nieciągłości w okolicy spoin rurociągu (MPR)

Badanie nieciągłości w złączu spawanym b Rozkład składowej stycznej Bx nad złączem spawanym magnesowanym w kierunku osi x Rozkład składowej stycznej Bx nad spoiną złączem spawanym magnesowanym w kierunku osi x

Badanie nieciągłości w spoinie złącza spawanego Radiogram obszaru złącza z wadą typu łańcucha pęcherzy Mapa rozkładu składowej Bx (styczna do powierzchni w kierunku prostopadłym do osi spoiny w obszarze grani spoiny z wadami wewnętrznymi typu łańcucha pęcherzy

Impulsy magnetostrykcyjne 48

Sygnał echa IM dla rury z wadami (długość L = 15 m) Detekcja bezkontaktowa wad w rurach metodą impulsów magnetostrykcyjnych (IM)

Innowacyjne Techniki Badań Nieniszczących Detekcja nieciągłości metodami NNT zalety i korzyści: są w wielu przypadkach szybsze i łatwiejsze do zastosowania niż UT i XRD, dedykowane są szczególnie do zastosowań, gdzie potrzebne jest skanowanie większych obiektów np. rurociągi, szyny, płyty pozwalają na wyznaczenie charakterystyki geometrycznej wykrytych nieciągłości 50

Innowacyjne Techniki Badań Nieniszczących PODSUMOWANIE Nasze metody umożliwiają przejście od wykrywania nieciągłości do przewidywania, gdzie mogą wystąpić, co przekłada się na: poprawę efektywności kosztowej, minimalizowanie ryzyka awarii, poprawę bezpieczeństwa osób i mienia, wydłużenie czasu eksploatacji urządzeń i konstrukcji, wydłużenie czasokresów pomiędzy remontami postojowymi. 51

Innowacyjne Techniki Badań Nieniszczących Dziękuję za uwagę zapraszam do współpracy i na konferencję DMIUT 52

Innowacyjne Techniki Badań Nieniszczących trwałość i niezawodność materiałów i urządzeń technicznych zużycie eksploatacyjne, procesy degradacji i niszczenia materiałów diagnostyka stanu materiałów i obiektów w gospodarce morskiej, energetyce i transporcie, diagnostyka komputerowa. DMIUT 2017 53