Opis metody
Metoda MPM jest to pasywna metoda kontroli nieniszczącej, oparta na rejestracji i analizie rozkładu własnych magnetycznych pól rozproszonych (WMPR, ang. SMLF - Self Magnetic Leakage Field), powstających w wyrobach i urządzeniach w strefach koncentracji naprężeń (SKN). W trakcie badań MPM wykorzystywane jest naturalne namagnesowanie, które pojawia się w postaci magnetycznej pamięci metalu podczas faktycznych odkształceń, czego następstwem jest zachodzenie zmian strukturalnych w materiale wyrobów i urządzeń. Metoda MPM określa: Na podstawie analizy rozkładu WMPR i ich charakterystyki, możliwe jest określenie najbardziej obciążonego fragmentu konstrukcji lub węzłów podatnych na uszkodzenia. W dalszej kolejności w wytypowanych obszarach przy wspólnym zastosowaniu metody MPM wspólnie z innymi metodami badań nieniszczących możliwe staje się oszacowanie resursu urządzenia czyli jego przydatności do dalszej bezpiecznej eksploatacji. Podstawowe różnice metody MPM i tradycyjnych metod badań nieniszczących:
Wyróżniającą właściwością metody MPM w stosunku do innych metod badań nieniszczących jest to, że poza wykrywaniem już istniejących nieciągłości takich jak pęknięcia, pustki, braki przetopu, lokalizuje wczesną fazę zmęczenia materiału i defekty struktury, odwzorowane przez strefy koncentracji naprężeń (SKN). Strefy koncentracji naprężeń odzwierciedlają związek pomiędzy wadami makro, defektami struktury na poziomie sieci krystalograficznej a obciążeniami danego elementu w trakcie jego eksploatacji. U podstaw fizycznych MPM leżą:
- zjawiska magnetosprężyste i magnetomechaniczne,
- zjawisko tworzenia się i umiejscowienia granic domen magnetycznych na ściankach dyslokacji w strefach koncentracji naprężeń (SKN),
- zjawisko rozproszenia pola magnetycznego na skutek występowania strukturalnych i mechanicznych niejednorodności w warunkach naturalnego namagnesowania się metalu spowodowanego obciążeniami.
- strefy koncentracji naprężeń (SKN) - podstawowe źródła rozwoju uszkodzeń,
- mikro i makro wady nie tylko na powierzchni ale również w głębszych warstwach metalu.
Historia
Rozwój metody MPM rozpoczął się w 1977 roku, kiedy zostało odkryte zjawisko samo-namagnesowywania rur kotłowych w miejscach ich uszkodzeń.
Po przeprowadzeniu wieloletnich badań podstawowych od 1990 roku rozpoczęło się szerokie przemysłowe wdrożenie metody MPM, najpierw w energetyce, a potem w innych gałęziach przemysłu. W tym czasie pojawiły się pierwsze wytyczne i metodyki kontroli, uzgodnione z Gosgortechnadzorem Federacji Rosyjskiej.
Od 1994 roku, profesor Anatoli A. Dubov bierze udział w pracy Międzynarodowego Instytutu Spawalnictwa (MIS). W okresie lat 1994-2007 poddano pod dyskusję i zaakceptowano ponad 39 dokumentów MIS dotyczących metody Magnetycznej Pamięci Metalu. Wtedy A.A. Dubow zaproponował następującą definicję metody MPM : Metoda magnetycznej pamięci metalu jest to pasywna metoda kontroli nieniszczącej oparta na rejestracji i analizie własnego magnetycznego pola rozproszenia (WMPR) elementu.
Poczynając od 2000 roku w MIS-ie w Komisji V ?Kontrola i zapewnienie jakości połączeń spawanych? prowadzone były prace dotyczące przygotowania międzynarodowych norm dotyczących metody magnetycznej pamięci metalu.
W 2003 roku opublikowano narodowe normy Rosji i norma Rosyjskiego Towarzystwa Naukowo-Technicznego Spawalnictwa (RTNTS), a na przełomie lat 2008-2009 na podstawie rosyjskich norm opracowano i opublikowano trzy polskie części normy ISO 24497:
- ISO 24497-1:2009 (E) Kontrola nieniszcząca. Metoda magnetycznej pamięci metalu.
Część 1: Wymagania ogólne,
- ISO 24497-2:2008 (E) Kontrola nieniszcząca. Metoda magnetycznej pamięci metalu.
Część 2: Terminy i określenia,
- ISO 24497-3:2009 (E) Kontrola nieniszcząca. Metoda magnetycznej pamięci metalu.
Część 3: Kontrola złączy spawanych.
Metoda MPM została wdrożona lub wypróbowana w przedsiębiorstwach w kilkudziesięciu krajach Świata ? m.in. są to: Australia, Angola, Argentyna, Białoruś, Bułgaria, Chiny, Czarnogóra, Czechy, Finlandia, Izrael, Indie, Irak, Iran, Kanada, Kazachstan, Kolumbia, Korea Południowa, Litwa, Łotwa, Macedonia, Malezja, Mołdawia, Mongolia, Niemcy, Polska, RPA, Serbia, Ukraina, USA, Węgry.
W związku z ciągłym rozwojem metody MPM w Polsce i na świecie istnieje bardzo duża ilość materiałów dotyczących metody. Oprócz dużej ilości artykułów naukowych znaleźć można opracowania na temat wykorzystania zalet metody w przemyśle na konkretnych przykładach.
Obszar zastosowania
Metoda MPM stosowana jest powszechnie we wszystkich gałęziach przemysłu. Stosuje się ją do kontroli wszelkich obiektów przemysłowych jak i do kontroli wszelkich elementów z metali ferromagnetycznych lub paramagnetycznych, w tym ze stali austenistycznej. Ze względu na swoje zalety metoda MPM bardzo dobrze wpisuje się w proces oceny stanu technicznego maszyn i urządzeń eksploatowanych. Metoda MPM ma także zastosowanie do badań rurociągów zakopanych (BMD- Bezkontaktowa Magnetyczna Diagnostyka):
Metoda MPM jest stosowana jako:
- kontrola jakości metalu i połączeń spawanych,
- lokalizacja Stref Koncentracji Naprężeń (SKN),
- kontrola jakości obróbki cieplnej metali,
- kontrola wyrobów podczas produkcji i eksploatacji,
- kontrola materiałów ferromagnetycznych i paramagnetycznych w tym stali austenitycznej,
- 100 % kontrola jakości wyrobów przemysłu maszynowego ? w tym sortowania,
- badania własności mechanicznych metalu w warunkach laboratoryjnych,
- monitorowania stałego bądź okresowego konstrukcji takich jak hale, mosty itp.,
- ocena stanu technicznego obiektów i elementów.
Za pomocą metody MPM możemy badać:
- rurociągi, w tym rurociągi podziemne,
- konstrukcje stalowe,
- zbiorniki ciśnieniowe,
- turbiny i ich osprzęt,
- dźwigi, suwnice, windy,
- mechanizmy wirujące wraz z oprzyrządowaniem (łopatki, elementy kierujące, tarcze, kadłuby, zawory, opaski generatorów),
- elementy kotłów - walczaki, rury ekranowe, rurociągi pary świeżej - wtórnej, zawieszenie kotła, przegrzewacze, itd.,
- obiekty transportu kolejowego - szyny, elementy wózków, wagony, cysterny,
- instalacje poddane procesom pełzania materiału lub chorobie wodorowej i wiele innych.
- możliwość oszacowania stanu naprężeniowo-deformacyjnego rurociągu bez jego odkopywania,
- do szczegółowych badań nieniszczących odkopywane są fragmenty rurociągu wytypowane w badaniu MPM BMD,
- możliwość oceny stanu technicznego rurociągu, oraz oceny szybkości degradacji podczas cyklicznych badań.
Zalety metody
MPM jest jedyną metodą kontroli nieniszczącej, pozwalającą w krótkim czasie określać z dokładnością do 1 mm stref koncentracji naprężeń (SKN).
Do największych zalet metody MPM możemy zaliczyć:
- ujawnienie stref koncentracji naprężeń jako głównych źródeł uszkodzeń jeszcze przed wystąpieniem uszkodzenia prowadzącego do awarii,
- wykrywanie wad w połączeniach spawanych i materiale rodzimym elementu, odkuwkach i odlewach,
- możliwość prognozowania rozwoju defektu,
- wczesna diagnostyka uszkodzenia oraz oszacowanie stanu jakościowego elementu,
- redukcja kosztów materialnych przy użyciu MPM w kombinacji z konwencjonalnymi metodami NDT (nie jest wymagane oczyszczanie, ani jakiekolwiek inne przygotowywanie kontrolowanej powierzchni, ponadto w krótkim czasie istnieje możliwość przebadania dużej powierzchni obiektu),
- nie wymagane jest żadne dodatkowe sztuczne namagnesowanie, ponieważ MPM wykorzystuje naturalne namagnesowanie, uformowane podczas wykonywania lub eksploatacji wyrobu w warunkach rzeczywistej pracy.
Podstawowe korzyści wynikające z wdrożenia metody MPM do diagnostyki:
- Spadek awaryjności - redukcja kosztów związanych z likwidacją awarii
- Wzrost bezpieczeństwa