IT9021358A1 - Indicatore dell'intensita' di campo nell'ispezione magnetoscopica. - Google Patents

Description

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce in generale a procedimenti di ispezione magnetoscopica (MPI) per trovare difetti metallurgici in componenti di turbine a vapore e più in particolare ad un indicatore dell'intensità di campo per verificare l'intensità e la direzione del campo magnetico prima di effettuare una MPI.

Un procedimento MPI consiste nel magnetizzare una parte da esaminare e quindi spruzzare la parte con piccole particelle magnetiche. Condizione base per eseguire procedimenti MPI è di avere un campo magnetico di intensità sufficiente orientato nella direzione corretta per trovare difetti. La MPI agisce poiché il campo (o flusso) magnetico nella parte in esame viene interrotto in corrispondenza di difetti e discontinuità superficiali. Tale interruzione nel campo dà luogo ad un flusso disperso fuori della superficie del pezzo ai capi del difetto o discontinuità, che cattura particelle magnetiche piccolissime che vengono spruzzare sulla superficie. Cosi la MPI richiede che la parte che viene ispezionata sia magnetica e che venga magnetizzata sino ad un livello che consenta una dispersione di flusso sufficiente attorno ai difetti reali e discontinuità ma non attorno a false indicazioni. La terminologia accettata per ciò è l'intensità di campo . L'intensità di campo deve essere sufficiente per magnetizzare completamente la parte in modo da consentire un flusso disperso attorno ai difetti senza saturare magneticamente zone non difettose.

L’intensità di campo è critica per la MPI per il fatto che se è troppo debole non verranno date delle indicazioni e se è troppo forte si avranno indicazioni false. La direzione di campo è anche importante per il fatto che occorre che venga orientata il più vicino possibile alla perpendicolare alla direzione dei difetti. Per tali motivi, prima di ispezioni MPI, vengono controllate con un indicatore dell'intensità di campo l’intensità e la direzione del campo magnetico.

L'indicatore dell'intensità di campo è una parte importante del procedimento MPT per il fatto che si deve tentare di simulare difetti previsti in diverse direzioni differenti. Questo è necessario per poter valutare contemporaneamente l’intensità e la direzione di campo. Gli indicatori dell'intensità di campo tipici nella ispezione magnetoscopica vengono prodotti unendo diversi pezzi a "forma di torta" di acciaio al carbonio, di solito otto, in modo da formare un cerchio o ottagono. Un sottile pezzo di materiale non magnetico, di solito rame, spesso circa 0,254 mm (0,01.0 pollici) viene quindi unito ad un lato del cerchio. Tutta l’unione viene eseguita mediante brasatura.

Le figure 1 e 2 rappresentano un indicatore tipico dell'intensità di campo del tipo a torta come sopra descritto. La figura 1 illustra un indicatore dell’intensità di campo 10 avente otto parti a torta di acciaio al carbonio 12 che vengono brasate insieme in modo da formare difetti artificiali 14 iri corrispondenza delle giunzioni tra di essi. Le parti a torta montate 12 hanno un diametro massimo di circa 25,4 mm (1 pollice) ed uno spessore di circa 3,18 min (1/8 di pollice). Una coppia di. perni non ferrosi 16 e 18 viene brasata o fissata in altro modu meccanicamente In corrispondenza di punti diametralmente opposti per fissare un'impugnatura non ferrosa 20 di qualsiasi lunghezza addita. Come è mostrato nella figura 2, una piastra di rame 21 che è spessa circa 0,254 mm (0,01 pollici) è collegata ad uria superficie delle parti a torta.

Uno degli inconvenienti dell'indicatore dell'intensità di. campo del tipo a torta è che le giunzioni tra i pezzi di acciaio al carbonio sono relativamente larghe, essendo dell’ordine di. grandezza che va da 0,254 (0,010 pollici) a 0,762 mm (0,030 pollici). Tali larghi difetti artificiali sono facili da magnetizzare e mostrare; tuttavia essi non sono rappresentativi dei difetti reali. Ciò avviene per il fatto che le intensità di campo sufficienti a dare le indicazioni dei pezzi a torta non sono sufficienti a mostrare difetti e cricche reali provocati nel funzionamento. A causa dei problemi associati agli indicatori standard dell’intensità di campo a forma di torta, esiste la necessità di sviluppare un indicatore dell’intensità di campo che rappresenti più fedelmente i difetti reali.

Un altro inconveniente di un indicatore a forma di torta nonché di altri indicatori commerciali è il materiale di cui essi sono costituiti. Essi sono costituiti generalmente da acciaio al carbonio che ha delle proprietà magnetiche notevolmente diverse rispetto a quelle di molti materiali, come per esempio acciai legati, impiegati per componenti di turbina a vapore. L'acciaio al carbonio ha uria permeabilità superiore che consente ad esso di accettare più flusso rispetto ad altri materiali. Di conseguenza è possibile mostrare indicazioni negli indicatori di campo di acciaio al carbonio per intensità di campo che non darebbero indicazioni in acciai legati.

Lo scopo principale della presente invenzione è di realizzare un indicatore dell'intensità di campo impiegato nella ispezione magnetoscopica in cui i difetti reali vengono distinti da difetti falsi

Tenendo conto di quanto sopra la presente invenzione consiste in un indicatore dell'intensità di campo per l'impiego in combinazione con un procedimento di ispezione magnetoscopica che impiega una soluzione di spruzzatura contenente particelle magnetiche e un pezzo di prova magnetizzato, l'indicatore comprendendo uno spessore avente due superfici parallele opposte piane; caratterizzato dal fatto che almeno una serie di indicazioni standard disposte nella stessa direzione viene formata in una delle superfici piane dello spessore, tali indicazioni corrispondendo come dimensioni ai difetti previsti di una parte da controllare, ogni indicazione di almeno una serie essendo un difetto artificiale e tali particelle magnetiche essendo catturate dai difetti artificiali nel pezzo in esame magnetizzato per determinare l'intensità del campo magnetico.

L'invenzione risulterà più facilmente evidente dalla seguente descrizione di una sua forma d'esecuzione preferita, soltanto a titolo d'esempio mostrata nei disegni allegati.

La figura 1 è una vista di sommità di un indicatore noto dell’intensità di campo impiegato per ispezione magnetoscopica; la figura 2 è una vista in elevazione laterale dell'indicatore dell'intensità di campo della figura 1;

la figura 3 è una vista di sommità mostrante lo sviluppo dell'indicatore dell'intensità di campo della presente inverizione;

la figura 4 è una vista dall'alto di una prima forma di esecuzione preferita dell'indicatore dell'intensità di campo secondo la presente invenzione; e

la figura 5 è una vista d'estremità dell'indicatore della intensità di campo della figura 4.

L'ispezione magnetoscopica, come è noto, può essere eseguita su una base ad umido o a secco. Sulla base ad umido, le particelle magnetiche florescenti vengono sospese in un mezzo di trasporto come per esempio olio o acqua e quindi spruzzate su un pezzo in esame che è stato magnetizzato. Una soluzione di spruzzatura commercialmente disponibile è venduta dalla Magnaflux Corporation sotto forma di sospensione per bagno preparata con il nome Magnatiux 14AM. Quando la soluzione viene spruzzata, il campo magnetico si disperderà in punti di discontinuità che catturano le particelle. Tali particelle si possono vedere con una luce nera per indicare la presenza di.difetti,nel pezzo in esame.

Gli indicatori dell'intensità di campo vengono impiegati in generale per scopi di taratura prima della MPI per determinare l’Intensità del campo magnetico.

Per sviluppare un nuovo indicatore si devono prendere in considerazione tutti gli aspetti della MPI e i tipi di difetti e discontinuità che è richiesto di trovare. Le indicazioni,tipiche indotte dal funzionamento sono molto brevi e compatte. Queste sono partieoiannerite difficili da trovare con le intensità di campo di ispezione magnetoseopica tradizionali, determinate con indicatoli a torta poiché la quantità di flusso disperso ai capi del difetto è multo bassa. In condizioni di osservazione ideali, può essere possibile vedere tali indicazioni ma in situazioni reali esse non vengono rivelate. Dall'esperienza con la MPI di componenti di turbine a vapore ritornati dopo un periodo di servizio, sono necessari difetti artificiali piccolissimi su un indicatore dell'intensità di campo. La presente invenzione prende in considerazione le caratteristiche di.difetti e discontinuità reali. Di primaria importanza in tale sviluppo era il fatto di ottenere un indicatore dell'intensità di.

campo con indicazioni standard di dimensioni analoghe alle indicazioni reali che occorre siano rivelate in componenti di turbina. La presente invenzione comprende indicazioni standard di dimensioni simili alle indicazioni reali, le indicazioni standard essendo formate mediante una lavorazione a scarica eleilrica (EDM). Tale metodo produce dei difetti artificiali, piccolissimi, e poco profondi che si accoppiano bene alle ίndicazioni reali ohe occorre siano rivelate in componenti di turbina.

La figura 3 rappresetil'a un indicatore a "spessore" in cui le lacche hanno una profondità di 0,051 inni (0,002 pollici). Nell 'arrivare alla presente invenzione, si produssero spessore prototipo in cui. la profondità delle tacche veniva variata tra uno spessore e l’altro, 0,051, 0,1.27 e 0,254 mm (0,002, 0,005, 0,010 pollici.) ma mantenuta costante su ogni spessore. Le lunghezze delle tacche furono scelte basandosi su livelli e dimensioni di rilevamenti tipici, che si possono facilmente incontrare.

I tre indicatori a spessore furono valutati magnetizzando un rotore in modo diretto ("head shot"), cioè facendo passare della corrente direttamente attraverso il rotore, avvolgendogli intorno una bobina e impiegando un giogo elettromagnetico. Per lo "head shot" e l'avvolgimento a bobina venne impiegata una corrente continua raddrizzata ad onda intera. Per il giogo si impiegarono correnti alternate e continue. La distanza dei bracci del giogo era di circa 8 pollici (20,23 cm).

Per iniziare il controllo, tutti i tre indicatori a spessore vennero spruzzati con una sospensione in bagno preparata con Magnaflux 14AM prima dell'applicazione di qualsiasi campo. Sugli indicatori 0,127 e 0,254 mrn (0,005 e 0,010), le indicazioni erano visibili. Ciò sembrava essere provocato dal fatto che le particelle venivano tenute meccanicamente dalle tacche. Sull'indicatore 0,051 (0,002) senza applicazione del campo magnetico si potevano vedere soltanto le indicazioni lunghe 2,38 e 3,18 min (3/32 e 1/8). L'effetto di trattenuta meccanica era così forte sugli indicatori 0,127 e 0,254 mm (0,005 e 0,010) che venne deciso di preferire la profondità minore.

La figura 3 illustra le indicazioni sotto forma di tacche orizzontali che hanno una lunghezza che va da 0,397 inni a 3,175 min (da 1/64 a 1/8 pollici). Ogni tacca è distanziata verticalmente di. 1,588 mm (1/16 di pollice) e distanziata longitudinalmente in modo che l’inizio di ogni tacca sia di 3,175 mm (0,125 pollici) distanziata rispetto al segno di 2,238 mm (3/32 pollici). Le dimensioni complessive dello spessore sono una lunghezza di 25,4 mm (1 pollice) e una larghezza di 1,27 mm (1/2 pollice).

La trattenuta meccanica sull’indicatore di 0,051 rnm (0,02 pollici) era molto minore che non sugli altri ma durante le prime serie di prove si scoprì che ancora si verificava sino ad una misura indesiderabile. La pulizia e la demagnetizzazione non potevano eliminare completamente la trattenuta meccanica. Per superare la trattenuta meccanica la superficie contenente le tacche fu rivestita con un sottile foglio di plastica. Il foglio di plastica deve essere molto sottile con uno spessore dell'ordine di grandezza da 0,00636 a 0,0254 mm {da 0,00025 a 0,001 pollici) per fornire le migliori caratteristiche dello indicatore. Per superare la tendenza della plastica a staccarsi, gli indicatori vengono spruzzati preferibelmente con una lacca chiara per fornire il rivestimento necessario.

Quando si verificò lo spessore rivestito si ottennero dei risultati favorevoli. Quando venne applicato un campo di ispezione magnetoscopica di intensità corretta, si poterono vedere facilmente le indicazioni.

Quando il campo venne interrotto, le indicazioni furono mantenute in posizione per un breve tempo e quindi tolte dall'indicatore. Tale comportamento è molto adatto per un indicatore dell'intensità di campo per il. fatto che consente una regolazione corretta della intensità del campo magnetico senza una sovramagnetizzazione delle parti.

Le figure 4 e 5 rappresentano una forma d'esecuzione preferita di un indicatore dell'intensità di campo 22 che comprende uno spessore rettangolare 24 avente due superfici parallele opposte piane 26 e 28. Quando si sono controllati gli indicatori a spessore come è descritto con riferimento alla figura 3, gli indicatori erano fatti di acciaio molto sottile. A causa di ciò essi erano difficili da manipolare e posizionare sui pezzi in esame. Cosi secondo la forma di esecuzione preferita delle figure 4 e 5, lo spessore 24 ha una dimensione più spessa in modo da poter essere disposto in un sopporto (non mostrato). Una coppia di fori 30 e 32 è formata longitudinalmente nelle pareti d'estremità opposte dello spessore 24 per ricevere un sopporto generainiente del tipo illustrato nella figura 1.

I difetti artificiali vengono illustrati sotto forma di una molteplicità di serie di indicazioni standard. La serie (34) comprende tre tacche orizzontali parallele di lunghezza variabile ma della stessa profondità di 0,051 min (0,002 pollici) e della stessa larghezza di 0,038 mm (0,001.5 pollici). Le lunghezze di tacca sono 0,397, 0,794 e 1,588 mm (1/64, 1/32 e 1/16 pollici). La geometria delle tacche è considerata critica per ottenere delle letture adeguate e precise dell'intensità di. campo magnetico. Lo spessore di rivestimento è anche critico e deve essere molto sottile e costituito da un materiale non magnetico per permettere di magnetizzare correttamente le indicazioni.

Una seconda serie 36 di indicazioni standard, tre tacche della stessa dimensione come nella prima serie 34 ma disposte ad un angolo di 45° rispetto alla prima serie. Una terza serie 38 è disposta a 45° rispetto alla seconda serie 36 e a 90° rispetto alla prima serie 34.

Per mettere in pratica la presente invenzione occorre che sia prevista ogni volta soltanto una delle serie; tuttavia benché la prima serie possa generare un'indicazione dell'intensità di campo in una direzione. il dispositivo dovrebbe essere spostato per Indicare 1’intensità di campo in altre direzione. Cosi, realizzando una molteplicità di serie che sono orientate in direzioni differenti, si possono misurare una alla volta una molteplicità di direzioni di campo.

Le tacche di ogni serie forniscono difetti artificiali che sono molto piccoli e assomigliano ai tipi reali di indicazioni che occorre siano rivelate in componenti di turbina a vapore. Le indicazioni fornite in esse sono sostanzialmente più piccole di quelle che si trovano negli indicatori tradizionali di intensità di campo come per esempio l'indicatore a torta illustrato nella figura 3. Le dimensioni delle tacche sono tali che esse simulano magneticamente le indicazioni reali. Tale simulazione rende possibile determinare l’intensità e la direzione di campo per ottenere uria MPT della massima sensibilità.

Il posizionamento dell'indicatore dell'intensità di campo 22 sulla superficie della parte è analogamente critico. Occorre che l’indicatore di campo sia disposto in diretto contatto con la superficie per una misura corretta dell'intensità del campo magnetico. Con il sopporto incorporato nella struttura dello indicatore esso può essere tenuto contro la superficie in posizioni volute. Altri indicatori del tipo a foglio sottile richiedono l’incollaggio o la nastratura sulla superficie, ciò che può essere difficile se la parte è sporca.

Nell’indicatore a spessore qui descritto, il rivestimento delle tacche è importante. E' necessario essere sicuri che le Lacche non trattengono meccanicamente le particelle magnetiche. Se il rivestimento è troppo spesso, il flusso disperso proveniente dalle tacche non sarà sufficiente a catturare correttamente le particelle magnetiche. Occorre che gii spessori del rivestimento siano mantenuti ad un minimo dell'ordine di grandezza di 0,013 a 0,254 min (da 0,005 a 0,001). E’ anche importante che il rivestimento sia non magnetico e sopporti qualsiasi solvente o veicolo impiegato durante la MPT.

In un'altra forma d'esecuzione l'indicatore a spessore è rivestito con uno stral.o sottile chimicamente inerte. Una vernice del tipo epossidico con pigmenti non magnetici potrebbe costituire lo strato.

Infine l'indicatore a spessore della presente invenzione può essere costituito dallo stesso materiale da verificare e non formato necessariamente da acciaio ad elevato tenore di carbonio. Impiegando lo stesso materiale come parte che viene verificata, si possono eliminare problemi relativi a differenze di permeabilità tra l'indicatore e il pezzo in esame.

Un altro aspetto della presente invenzione è di realizzare un metodo per formare difetti artificiali in un indicatore della intensità di campo. Il metodo consiste nel formare almeno una serie di tacche parallele mediante lavorazione a scarica elettrica. Le tacche di ogni serie sono preferibilmente della stessa larghezza e profondità e hanno lunghezze varibili. Inoltre nella forma di esecuzione preferita quando viene impiegata più di.

una serie, le tacche di ogni serie sono disposte in direzioni diverse. Numerose varianti e modifiche della struttura qui descritta verranno in mente agli esperti della tecnica. Si comprende tuttavia che la presente descrizione si riferisce alle forine di esecuzione preferite dell'invenzione che sono soltanto per scopi illustrativi e non devono essere interpretate come limiti dell'invenzione. Tutte le modifiche che non si allontanano dallo spirito dell'invenzione vanno intese come incluse entro l'ambito delle rivendicazioni allegate.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1. Indicatore dell'intensità di campo per l'impiego in combinazione con un procedimento di ispezione magnetoscopica impiegante una soluzione di spruzzatura contenente particelle magnetiche e un pezzo in esame magnetizzato, l'indicatore comprendendo : uno spessore (24) avente due superfici parallele opposte piane (26, 28); caratterizzato dal fatto che almeno una serie (34, 36 e 38) di indicazioni standard disposte nella stessa direzione è formata in una delle superfici piane (26, 28) dello spessore (24), tali indicazioni corrispondendo come dimensioni ai difetti previsti di una parte da esaminare, ogni indicazione di almeno una serie essendo un difetto artificiale (14) e tali particelle magnetiche essendo catturate dal difetti artificiali nel pezzo in esame magnetizzato per determinare l'intensità del campo magnetico.
2. 2. Indicatore dell’intensità di campo secondo la riv. .1, caratterizzato dal fatto che le indicazioni standard di almeno una serie comprendono una molteplicità di tacche parallele formate in una superficie piana dello spessore e aventi sostanzialmente la stessa profondità e larghezza e una lunghezza differente.
3. 3. Indicatore dell'intensità di campo secondo la riv. 2, caratterizzato dal fatto che una prima serie di tacche parallele è disposta orizzontalmente su una superficie dello spessore, una seconda serie di taccile parallele è formata nella superficie piana dello spessore, e ad angolo rispetto alle tacche parallele della prima serie ed una terza serie di tacche parallele è formata nella superficie dello spessore, ad angolo rispetto alle tacche parallele della prima e seconda serie.
4. 4. Indicatore dell'intensità di campo secondo la riv. 1, caratterizzato dal fatto che un sottile rivestimento spruzzato che copre una superficie dello spessore ha tale serie di indicazioni standard formate su di esso e dal fatto che sono previsti dei mezzi per impedire alle indicazioni standard di trattenere meccanicamente le particelle magnetiche spruzzate nel procedimento di ispezione magnetoscopica.
5. 5. Indicatore dell'intensità di campo secondo la riv. 4, caratterizzato dal fatto che il sottile rivestimento è inerte riguardo al mezzo di sospensione tipico, per esempio una vernice. resina epossidica, avente uno spessore che va da circa 0,013 min a 0,025 min (0,005 a 0,001 pollici).
6. 6. Indicatore dell'intensità di campo secondo la rìv. 5, caratterizzato dal fatto che il rivestimento di lacca è non magnetico .
7. 7. Indicatore dell'intensità di campo secondo la riv. 1, in cui lo spessore comprende due pareti d’estremità opposte, caratterizzato dal fatto che una coppia di fori di montaggio è formata rispettivamente nelle due pareti d'estremità opposte per ricevere un sopporto.
8. 8. Indicatore dell'intensità di campo secondo la riv. 3, caratterizzato dal fatto che le tacche parallele di ogni serie comprendono una prima, una seconda ed una terza tacca, la prima tacca essendo lunga circa 0,397 mm (1/64 di pollice), la seconda tacca essendo lunga circa 0,794 mm (1/32 pollice) e la terza tacca essendo lunga circa 1/16 di pollice (1,588 mm).