자분검사

Magnetic particle inspection
정비사가 파이프라인에서 MPI를 수행하여 "흑백" 방법을 사용하여 응력 부식 균열을 확인합니다.이 그림에는 균열의 징후가 나타나지 않으며, 유일한 흔적은 자기 요크의 "발자국"과 물방울 자국뿐입니다.
MPI에 의해 밝혀진 응력 부식 균열의 징후(작은 검은색 라인의 두 군집)를 나타내는 (다른) 파이프라인의 표면 클로즈업. 일반적으로 보이지 않는 균열은 균열 개구부에 자분들이 모여있기 때문에 검출할 수 있다.맨 아래 눈금에는 센티미터 단위로 번호가 매겨져 있습니다.

MPI(Magnetic Particle Inspection)는 철, 니켈, 코발트 및 그 합금 등의 강자성 재료에서 표면 및 표면 아래 얕은 불연속성을 검출하기 위한 비파괴시험(NDT) 프로세스입니다.이 공정은 부품에 자기장을 넣습니다.이 조각은 직접 또는 간접 자화에 의해 자화될 수 있습니다.직접 자화는 전류가 시험체에 통과하여 재료에 자기장이 형성될 때 발생합니다.간접 자화는 시험 대상물에 전류가 흐르지 않고 외부 전원으로부터 자기장이 인가될 때 발생합니다.자기력 라인은 교류(AC) 또는 직류(DC) 형태일 수 있는 전류의 방향에 수직입니다(정류 AC).

공기는 금속만큼 단위 부피당 자기장을 지원할 수 없기 때문에 재료에 표면 또는 지표면 불연속성이 있으면 자속이 누출됩니다.

누출을 식별하기 위해 건식 또는 습식 서스펜션 상태의 철 입자를 부품에 도포합니다.이들은 플럭스 누출 영역에 끌리며 지표로 알려진 영역을 형성합니다. 지표는 플럭스 누출의 특성, 원인 및 거취를 판단하기 위해 평가됩니다(있는 경우).

사용되는 전류의 종류

자분 검사에는 몇 가지 유형의 전류가 사용됩니다.적절한 전류를 선택하기 위해서는 부품의 형상, 재료, 찾고 있는 불연속성 유형 및 자기장이 부품에 침투해야 하는 거리를 고려해야 합니다.

  • 교류(AC)는 일반적으로 표면 불연속성을 탐지하는 데 사용됩니다.AC를 사용하여 표면 아래 불연속성을 감지하는 것은 피부 효과라고 알려진 것으로 인해 제한됩니다. 여기서 전류가 부품의 표면을 따라 흐릅니다.전류는 초당 50~60 사이클의 극성으로 교대로 흐르기 때문에 테스트 대상 표면을 훨씬 지나 침투하지 않습니다.즉, 자기 영역은 부품에 AC 전류가 침투하는 거리와만 동일하게 정렬됩니다.교류 주파수에 따라 침투 깊이가 결정됩니다.
  • FWDC(Full Wave[clarification needed - discussion] DC)는 AC가 필요한 깊이로 부품을 자화할 수 있을 정도로 깊이 침투할 수 없는 지표면 아래 불연속부를 검출하기 위해 사용됩니다.자기 침투량은 [1]부품을 통과하는 전류량에 따라 달라집니다.또한 DC는 부품을 얼마나 효과적으로 자화할 수 있는지에 대한 측면에서 매우 큰 단면 부품에 대해서도 제한됩니다.
  • 반파DC(HWDC, 맥동DC)는 전면파DC와 비슷하게 동작하지만 표면파괴지시를 검출할 수 있고 FWDC보다 부품에 자기투과가 더 많다.HWDC는 실제로 시험물 입자의 목욕 중 자분 이동을 돕기 때문에 검사 프로세스에 유리하다.입자 이동성에 도움이 되는 것은 반파 펄스 전류 파형입니다.일반적인 매그 펄스 0.5초에서는 HWDC를 사용하여 15개의 전류가 흐릅니다.이를 통해 입자가 자속 누출 영역에 더 많이 접촉할 수 있습니다.

AC전자석은 표면파단지시를 찾기 위해 선호되는 방법이다.지표면 아래 표시를 찾기 위해 전자석을 사용하는 것은 어렵다.AC 전자석은 HWDC, DC 또는 영구 자석보다 표면 표시를 검출하는 데 더 좋은 수단이며, DC의 일부 형태는 지표면 하부의 결함에 더 좋습니다.

장비.

36인치(910mm) 코일이 있는 습식 수평 MPI 기계
비슷한 기계를 이용해 미 해군 기술자가 자외선을 받아 시험 부품에 자분을 분사한다.
외부 전원 공급 장치, 컨베이어 및 소자 시스템을 갖춘 자동 습식 수평 MPI 기계.엔진 크랭크를 검사하는 데 사용됩니다.

습식 수평 MPI 기계는 가장 일반적으로 사용되는 양산 검사 기계입니다.기계에는 부품을 자화할 수 있는 헤드 및 테일 스톡이 있습니다.헤드 스톡과 테일 스톡 사이에는 일반적으로 유도 코일이 있으며, 이 코일은 헤드 스톡에서 자기장의 방향을 90° 변경하는 데 사용됩니다.대부분의 기기는 특정 용도에 맞게 구축되어 있습니다.

모바일 전원 팩은 와이어 랩에 사용되는 맞춤형 자화 전원 장치입니다.

자기 요크는 두 극 사이에 자기장을 유도하는 휴대용 장치입니다.일반적인 용도는 실외용, 원격 위치 및 용접 검사입니다.자기 요크의 드로백은 극 사이에 자기장만 유도하기 때문에 장치를 사용하는 대규모 검사에는 시간이 걸릴 수 있습니다.적절한 검사를 위해 모든 검사 영역에 대해 요크를 90도 회전하여 수평 및 수직 불연속성을 감지해야 합니다.요크를 사용한 지표면 검출은 제한됩니다.이러한 시스템은 건조한 자성 분말, 습식 분말 또는 에어로졸을 사용했습니다.

소자 부품

풀스루 AC 소자 장치

부품이 자화된 후에는 소자되어야 합니다.이를 위해서는 자화 장비의 반대 방향으로 작동하는 특수 장비가 필요합니다.일반적으로 자화는 매우 빠르게 피크 전류에 도달하고 부품이 자화된 상태로 즉시 꺼지는 고전류 펄스로 이루어집니다.부품을 소자하려면 필요한 전류 또는 자기장이 부품을 자화하는 데 사용되는 전류 또는 자기장과 같거나 같아야 합니다.그러면 전류 또는 자기장이 서서히 0으로 감소하여 부품이 소자된 상태로 남습니다.잔류 자성을 기록하는 일반적인 방법은 가우스 [2]미터를 사용하는 것입니다.

  • AC 소자
    • 풀스루 AC 소자 코일(오른쪽 그림 참조)은 높은 자기장을 발생시키는 AC 전원 장치로, 부품이 손으로 또는 컨베이어에서 천천히 당겨집니다.부품을 코일의 자기장을 통과하여 떼어내는 동작은 부품의 자기장을 떨어뜨립니다.대부분의 AC 소자 코일은 몇 초의 전원 사이클을 가지므로 소자 사이클이 종료되기 전에 부품을 코일에 통과시켜 몇 피트(미터) 떨어져 있어야 합니다.그렇지 않으면 부품에 잔류 자화가 발생합니다.
    • AC 감쇠 소자: 대부분의 단상 MPI 기기에 내장되어 있습니다.프로세스 중에 부품에 동등 이상의 AC 전류가 인가되며, 그 후 출력 전류가 0에 도달할 때까지 일정한 시간(일반적으로 18초)에 걸쳐 전류가 감소합니다.AC가 양의 극성에서 음의 극성으로 번갈아 가면서 부품의 자기 영역을 랜덤하게 유지합니다.
    • AC 디매그에는 기하학 및 사용되는 합금에 따라 부품의 디매그 능력에 상당한 제한이 있습니다.
  • 반전 완전파 DC 소자 : 제조 시 기계에 내장해야 하는 소자 방법입니다.DC 전류가 0.5초 간격으로 정지하고 전류가 일정량 감소하여 방향이 반전된다는 점을 제외하면 AC 붕괴와 유사합니다.그런 다음 다시 부품을 통해 전류가 흐릅니다.전류를 정지, 감소 및 반전하는 과정은 자기 영역을 랜덤하게 유지합니다.이 프로세스는 0 전류가 부품을 통과할 때까지 계속됩니다.최신 기기의 DC 역방향 디매그 사이클은 통상 18초 이상이어야 합니다.이 디매그 방법은 부품 기하학 및 특정 합금이 AC 디매그 방법의 작동을 방해하는 AC 디매그 방법에 의해 제시된 한계를 극복하기 위해 개발되었습니다.
  • 반파 DC 소자(HWDC): 이 프로세스는 파형이 반파라는 점을 제외하고 전파 DC 소자와 동일합니다.이 소자 방법은 업계에서는 처음이며 단일 제조업체에서만 사용할 수 있습니다.이 방법은 전파 DC 브리지 설계 전원 없이 소자할 수 있는 비용 효율적인 방법으로 개발되었습니다.이 방법은 단상 AC/HWDC 전원장치에서만 사용할 수 있습니다.HWDC의 소자 기능은 추가 비용이나 복잡함 없이 전파 DC와 마찬가지로 효과적입니다.물론 대직경 부품에서 HWDC 파형을 사용할 경우 유도 손실로 인해 다른 제한이 적용됩니다.또한 HWDC의 효율은 12볼트 전원장치를 사용하면 직경 410mm(16인치)를 초과할 수 없습니다.

자분말

균열 탐지에 사용되는 일반적인 입자는 건조 시스템과 습식 시스템 모두에서 산화철입니다.

  • 습식 시스템 입자 크기는 0.5마이크로미터 미만에서 10마이크로미터까지이며, 물 또는 오일 운반선과 함께 사용할 수 있습니다.습식 시스템에 사용되는 입자는 적절한 검사를 위해 부품 표면에 1000μW2/cm2(10W/m)가 필요한 365nm(자외선 A)의 형광 색소를 도포합니다.입자가 암실에서 올바른 빛을 받지 않으면 입자를 감지/보일 수 없습니다.UV 고글/안경을 사용하여 자외선을 필터링하고 형광 입자에 의해 생성되는 가시광선 스펙트럼(일반적으로 녹색과 노란색)을 증폭하는 것이 업계의 관례입니다.녹색과 노란색 형광을 선택한 이유는 인간의 눈이 이러한 색에 가장 잘 반응하기 때문이다.
미 해군 기술자가 젖은 자분자를 바른 후 볼트에 자외선을 받아 균열 여부를 검사합니다.
  • 건조 입자 분말은 크기가 5마이크로미터에서 170마이크로미터까지 다양하며, 백색광 조건에서 볼 수 있도록 설계되었습니다.입자는 습한 환경에서 사용하도록 설계되지 않았습니다.건조 분말은 일반적으로 수동 공기 분말 도포기를 사용합니다.
  • 에어로졸 도포 입자는 헤어 스프레이와 유사한 사전 혼합 에어로졸 캔에 담겨 판매되는 습식 시스템과 유사합니다.

자분 캐리어

자분에는 특별히 설계된 오일 및 수성 소재 캐리어를 사용하는 것이 일반적인 업계 관행입니다.탈취된 등유와 미네랄 스피릿은 40년 [when?]동안 업계에서 일반적으로 사용되지 않았다.등유나 광주를 운반체로 사용하는 것은 화재의 위험이 있으므로 위험합니다.

감사

젖은 수평 기계에서 검사하는 일반적인 단계는 다음과 같습니다.

  1. 부품에서 오일 및 기타 오염 물질을 청소합니다.
  2. 부품을 자화하는 데 필요한 전류량을 알기 위해 필요한 계산을 수행했습니다.공식은 ASTM E1444/E1444M을 참조하십시오.
  3. 자화 펄스는 0.5초 동안 인가되며, 이 시간 동안 작업자는 자기 펄스가 완성되기 전에 파트를 입자로 세척하고 정지합니다.자기 펄스가 종료되기 전에 정지하지 않으면 표시등이 지워집니다.
  4. 작업자가 부품을 통해 전류가 흐르는 경로에서 0 ~ ±45도의 결함 표시를 찾는 동안 자외선이 적용됩니다.표시는 적용된 자기장의 45~90도만 나타납니다.자기장이 어느 방향으로 흐르고 있는지를 빠르게 파악하는 가장 쉬운 방법은 엄지손가락을 부품에 대고 헤드 스톡 사이에 있는 부품을 잡는 것입니다(손가락으로 부품을 감싸지 마십시오).이것을 왼손 또는 오른손의 엄지손가락 규칙 또는 오른손의 그립 규칙이라고 부릅니다.엄지손가락이 가리키는 방향은 전류가 흐르는 방향이며, 자기장은 전류 경로에서 90도로 흐릅니다.크랭크축과 같은 복잡한 기하학에서 작업자는 생성되는 전류 및 자기장의 변화하는 방향을 시각화할 필요가 있습니다.전류가 0도에서 시작된 후 45도에서 90도로 다시 45도에서 0도로 돌아간 다음 -45도에서 -90도에서 -45에서 0으로 전환되며, 각 크랭크 핀에 대해 이 과정이 반복됩니다.따라서 자기장으로부터 45~90도 밖에 떨어져 있지 않은 표시를 찾는 데 시간이 걸릴 수 있습니다.
  5. 부품이 사전 정의된 기준에 따라 승인되거나 거부됩니다.
  6. 부품이 소자되어 있다.
  7. 요건에 따라서는 3단계부터 5단계까지 검출할 수 없는 징후를 확인하기 위해 자기장의 방향을 90도 변경해야 할 수 있습니다.자기장 방향을 변경하는 가장 일반적인 방법은 "코일 샷"을 사용하는 것입니다.그림 1에서 36인치 코일을 볼 수 있으며 4, 5, 6단계를 반복합니다.

표준

국제 표준화 기구(ISO)
  • ISO 3059, 비파괴 테스트 - 침투제 테스트 및 자분 테스트 - 보기 조건
  • ISO 9934-1, 비파괴 시험 - 자분 시험 - 제1부: 일반 원칙
  • ISO 9934-2, 비파괴 시험 - 자분 시험 - 제2부: 검출 매체
  • ISO 9934-3, 비파괴 시험 - 자분 시험 - Part 3: 장비
  • ISO 10893-5, 강관의 비파괴 시험. 표면결함검출을 위한 이음매 없는 용접 강자성관 자분검사
  • ISO 17638, 용접부의 비파괴 테스트 - 자분 테스트
  • ISO 23278, 용접의 비파괴 테스트 - 용접의 자분 테스트 - 허용 수준
유럽 표준화 위원회(CEN)
  • EN 1330-7, 비파괴 시험 - 용어 - 제7부: 자분 시험에 사용되는 용어
  • EN 1369, Founding - 자분 검사
  • EN 10228-1, 단강의 비파괴 시험 - 제1부: 자분 검사
미국시험재료학회(ASTM)
  • ASTM E1444/E1444M 자분 시험 표준 프랙티스
  • ASTM A 275/A 275M 단조강 자분탐상 시험방법
  • ASTM A456 대형 크랭크축 단조 자분 검사 규격
  • ASTM E543 비파괴 시험을 수행하는 기관 평가를 위한 실무 표준 규격
  • ASTM E 709 자분 시험 가이드
  • ASTM E 1316 비파괴검사 용어
  • ASTM E 2297 UV-A 및 가시광선원 사용 표준 가이드 및 액체 침투제 및 자분법에서 사용되는 미터기
캐나다 표준 협회(CSA)
  • CSA W59
자동차 기술자 협회(SAE)
  • AMS 2641 자분 검사 차량
  • AMS 3040 자분, 비형광, 건조법
  • AMS 3041 자분, 비형광, 습식 방법, 오일 차량, 즉시 사용 가능
  • AMS 3042 자분, 비형광, 습식법, 건식분말
  • AMS 3043 자분, 비형광, 습식 방법, 오일 차량, 에어로졸 포장
  • AMS 3044 자분, 형광, 습식 방법, 건조 분말
  • AMS 3045 자분, 형광, 습식 방법, 오일 차량, 즉시 사용 가능
  • AMS 3046 자분, 형광, 습식 방법, 오일 차량, 에어로졸 패키지 5
  • AMS 5062 강철, 저탄소 바, 단조, 튜브, 시트, 스트립 및 플레이트 0.25 탄소, 최대
  • AMS 5355 인베스트먼트 캐스팅
  • AMS I-83387 검사 프로세스, 자기 고무
  • AMS-STD-2175 수성 자분검사용 AS 4792 수냉제 주조, 분류 및 검사 AS5282 자분검사 AS5371 자분검사용 노치심 표준
미국 군사 규격
  • A-A-59230 유체, 자분 검사, 서스펜션

레퍼런스

  1. ^ Betz, C. E. (1985), Principles of Magnetic Particle Testing (PDF), American Society for Nondestructive Testing, p. 234, ISBN 978-0-318-21485-6, archived from the original (PDF) on 2011-07-14, retrieved 2010-03-02.
  2. ^ The Graduate Engineer. "What Is MPI (Magnetic Particle Inspection)?". TheGraduateEngineer.com. The Graduate Engineer. Retrieved 16 November 2021.

추가 정보

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외부 링크