Inspección por partículas magnéticas

1780’s 1821 1868 1922

Charles- Agustin de Coulomb

Científico Danés Hans Christian

OerstedIngeniero Inglés

Físico Ingles William E. Hoke

“Las fuerzas magnéticas de atracción y repulsión son directamente proporcionales a la fuerza de los polos e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos,“

Al hacer pasar una corriente eléctrica por un alambre, este producía un campo magnético que era percibido por una brújula

publicó un reporte, en el cual se mencionaba la localización de discontinuidades presentes en el cañón de una pistola utilizando un compás magnético, en el que se registro un cierto flujo

observó que partículas metálicas sobre piezas de acero conectadas a tierra, sobre un mandril magnético, que formaban patrones sobre la cara de la pieza, con mayor concentración en grietas en la superficie.

ventajas• Las principales ventajas del método de inspección por partículas

magnéticas son:– Inspección relativamente rápida y de bajo costo,– Equipo relativamente simple, provisto de controles utilizados para ajustar la

corriente y un amperímetro visible para verificar la fuerza de magnetización que ha sido creada para la inspección,

– Equipo portátil y adaptable a muestras pequeñas o grandes,– Se requiere menor limpieza que en líquidos penetrantes,– Se pueden detectar discontinuidades subsuperficiales,– Las indicaciones se forman directamente en la superficie de la muestra,– No se requiere de lecturas electrónicas de calibración o mantenimiento excesivo,– Se obtienen mejores resultados en la detección de discontinuidades llenas de

algún contaminante (como carbón, escoria, etc.) y que no pueden ser detectadas en una inspección por líquidos penetrantes.

desventajas• Las limitaciones del método de inspección por partículas magnéticas son:

– Es aplicable solamente en materiales ferromagnéticos,– Se requiere un suministro de corriente eléctrica,– No se pueden detectar discontinuidades localizadas a grandes profundidades,– La detección de una discontinuidad depende de varios factores,– Su aplicación en el campo es de mayor costo, ya que se necesita suministro de

energía eléctrica,– La rugosidad superficial puede distorsionar el campo,– Se requiere de dos o más magnetizaciones,– Generalmente, es necesario desmagnetizar después de la inspección,– Se pueden generar quemadas en la superficie, al aplicar la técnica de puntas de

contacto.– Aunque las indicaciones son fácilmente observables, la experiencia para su

interpretación y evaluación es necesaria,– Capas de pintura o de algún otro recubrimiento no magnético afectan la sensibilidad

del método.

Generalidades del método de Partículas magnéticas (MT)

adicionalesPartículas magnéticas

Generación de campo magnético

Método

Inspección por partículas

magnéticas

Imanes permanentes

Partículas alargadas

Color de contraste

Electroimanes de corrientes directa

(CD)

Partículas redondas fluorescentes

Electroimanes de corriente alterna

(CA)

Partículas en suspensión

II. Teoría y los principiosintroducción

• Los metales ferromagnéticos son aquellos que están fuertemente atraídos por un imán y puede convertirse fácilmente en magnetos. Los ejemplos incluyen hierro, níquel y cobalto.

Metales paramagnéticos como el acero inoxidable austenítico son muy débilmente atraídos por fuerzas magnéticas y no puede ser magnetizado.

Metales diamagnéticos son ligeramente repelidos por un imán y no puede ser magnetizado. Algunos ejemplos son el bismuto, oro y antimonio.

Sólo los metales ferromagnéticos clasificados como pueden ser efectivamente inspeccionados por MT. A fin de comprender MT, se debe tener una comprensión básica del magnetismo y el electromagnetismo

Figura No. 3: Dominios magnéticos en un material sin magnetizar

Figura No. 4: Dominios magnéticos en un material magnetizado

Video Figura No. 5: Líneas de fuerza y campo magnético en un imán de barra

1.Tienen una dirección definida, salen por el polo norte, entran por el polo sur y continúan así su camino a través del imán, desde el polo sur al polo norte,2.Son continuas y siempre forman una curva o circuito cerrado,3.Las líneas de fuerza magnética, son individuales y jamás se cruzan ni unen entre ellas,4.Su densidad disminuye con el aumento de distancia desde los polos, y5.Siguen caminos de menor resistencia magnética.El espacio dentro y alrededor de un imán, en el cual actúan las líneas de fuerza, se conoce como “Campo Magnético”.

Video Figura No. 1: Campo magnético de la Tierra

Polaridad

Campo magnético

"magnetógrafo"

las líneas de fuerza se conocen como líneas de "Flujo magnético." las Líneas de flujo magnético seguirán caminos ininterrumpidos que no se cruzan entre sí. Cada línea de fuerza forma un bucle cerrado que fluye a través y alrededor del imán.

Ley del magnetismo

• Polos magnéticos diferentes se atraen • Polos magnéticos semejantes se repelen

Densidad de flujo (B)

• “El numero de líneas de fuerza por unidad área” La unidad de área a que se refiere es un trozo tomado perpendicularmente a las líneas de fuerza. Densidad de flujo se mide en Gauss o Tesla, el Tesla es la unidad actual.

Fuerza de magnetización (H)

• El número total de líneas de fuerza que constituyen un campo magnético determina la intensidad de la fuerza de atracción o repulsión que puede ser ejercida por el imán y es conocida como la "fuerza magnética",

Permeabilidad magnética (μ)

• Cuando una fuerza magnética se aplica a los materiales, los dominios tienden a alinearse con el campo magnético de manera

• La facilidad con que los dominios se alinean se llama “permeabilidad”

Permeabilidad magnética

μ = permeabilidad magnética B = densidad de flujoH = fuerza de magnetización aplicada

material Composición aproximada % Fe

Permeabilidad inicial (B=20, gauss)

Permeabilidad máxima

Densidad de saturación de flujo (B, gauss)

Acero laminado en frio

98.5 180 2,000 21,000Hierro 99.91 200 5,000 21,500Hierro purificado 99.95 5,000 180,000 21,500

Permeabilidad relativa

= permeabilidad del entorno = permeabilidad absoluta = permeabilidad relativa

reluctancia magnética (R)

• La reluctancia de un material nos indica si éste deja establecer las líneas de fuerza en mayor o menor grado. Los materiales no ferromagnéticos, como el aire, poseen una reluctancia muy elevada.

• El flujo magnético siempre sigue el camino de menor resistencia magnética.

1. La longitud del circuito magnético (λ)2. El área de sección transversal del circuito magnético (A)3. La permeabilidad del circuito magnético (μ)

Saturación magnética

• Histéresisdescribe cómo la densidad de flujo (B) en un material magnético varía a medida que el campo magnético (H) es variada. Una representación gráfica de cómo aumenta la densidad de flujo con un incremento en el campo magnético se muestra en la Figura

Dirección del campo electromagnético

• Videos de dirección de campo magnético

Detección de discontinuidadescampos distorsionados

Las líneas de fuerza en el campo interno de un material magnetizado que tienden a distribuirse uniformemente a través del material, siempre que el material es homogéneo. La presencia de una discontinuidad presenta una interrupción en el campo y un aumento de la resistencia. Las líneas de fuerza prefieren el camino de menor resistencia y por lo tanto, se redistribuye en el material por flexión alrededor de la discontinuidad. El campo se convierte en "distorsionado" por la discontinuidad.

Video de distorsión de campo

Los campos de fuga

Video salto campo magnético

Discontinuidades

Figura No. 15: Discontinuidad subsuperficial

Figura No. 16: Discontinuidad superficial

Hacer visible el campo de fuga

Control de la magnetización• Algunos aspectos de la

geometría de la pieza también puede producir pérdida de flujo.

• la fuerza aplicada de magnetización, determinará la fuerza del campo de fuga

Fuerza de un campo de fugaLa distorsión o fuerza de un campo de fuga, producido por una discontinuidad, depende de varios factores indicados a continuación:

• 1.- El número de las líneas de fuerza; éste factor es afectado por varias características de la propia discontinuidad:a) El ancho de la discontinuidad (la distancia entre sus polos);b) La longitud de la discontinuidad;c) La profundidad de la discontinuidad;d) La forma de la discontinuidad;e) La orientación de la discontinuidad. La discontinuidad debe estar

orientada a 90°, y hasta 45°, con respecto a la dirección del flujo magnético.

• 2.- La condición de la superficie.

• 3.- La fuerza del flujo magnético generado, el cual es controlado por el amperaje utilizado para generar el campo magnético.

La fuerza del campo de fuga determina directamente el número de partículas magnéticas que pueden ser atraídas para formar una indicación.

Corriente Directa (DC)

Video corriente directa

Corriente Alterna (AC)

Video corriente alterna

La mitad de la rectificación de onda

La amplitud de la corriente eléctrica será de aproximadamente el 35%

Rectificación de onda completa

La amplitud de la corriente eléctrica será de aproximadamente el 70%

energía Eléctrica

• La potencia desarrollada en un circuito eléctrico se mide en vatios (W) y es el producto de la tensión aplicada (V) y la corriente resultante (I):

Watts = V x I

• La densidad de flujo alcanzado con el electromagnetismo es proporcional a la corriente que fluye.

La influencia de la corriente alterna y corriente continua,

• Penetración “efecto piel” (CA) (mayor frecuencia, menor profundidad” 3mm.

• (CD) propagándose por todo el espesor del material.

• Se requiere mayor amperaje para formar la densidad de flujo suficiente en CD que en CA.

• CA produce menos calor por que requiere menor amperaje.

• CA puede vibrar las particular para desplazarlas hacia el área de pérdida de flujo.

Selección de partículas• Partículas secas alargadas (mayor tamaño)

mejoran el contraste pero mas difíciles de moverse hacia los defectos (requieren ser sopladas). Se alinean con las líneas de flujo

• Partículas secar redondeadas, mayor movilidad para desplazarse a las áreas de pérdida de flujo.

• Partículas en suspensión liquida, mayor movilidad ideales para detección de irregularidades en áreas pequeñas.

Visualización de partículas

Partículas fluorescentesFondos de contraste

Partículas de color contrastante

Partículas secas Vs humedasVentajas:• Excelente para detectar discontinuidades subsuperficiales • Fácil de usar en la inspección de objetos grandes con equipo portátil • Adecuado para la inspección de materiales con superficie rugosa • Las partículas tienen una alta resistencia al calor, por lo que pueden usarse a altas temperaturas, de hasta

315°C. • Fácil de usar en inspecciones en campo con equipo portátil • Buena movilidad cuando es usado con CA o CDRMO. • No es tan “sucio” como el método húmedo • El equipo utilizado es menos costoso

Desventajas:• No es tan sensible como el método húmedo para grietas poco profundas y muy finas • No es fácil cubrir toda la superficie adecuadamente, especialmente de piezas con forma irregular o grandes • Más lento que el método húmedo para la inspección de una gran cantidad de piezas pequeñas • No es fácil de utilizar para tiempos de inspección cortos, con la técnica de “disparos” en el método continuo • Difícil de adaptar a sistemas de inspección mecanizados

desmagnetización

Antes y durante la pruebaLa magnetización anterior puede eliminar o reducir la magnetización actual

Después de la pruebaInterferencia con equipos

Por temperatura o por un desmagnetizado 720 ° C (1296 ° F) a 800 ° C (1440 ° F). Puntos de Curie

Campo magnético circular

2 videos de comportamiento de campo y generación de campo circular en barra

Magnetización por corriente eléctrica a través de la pieza entre cabezales

Campo magnético circular

2 videos de comportamiento de campo y generación de campo circular en tubo

Magnetización por corriente eléctrica por un conductor central

Figura No. 28: Posición del conductor central

Campo magnético circular

Figura No. 24: Puntas de contacto con manerales individuales

Figura No. 25: Puntas de contacto con manerales duales o dobles

Campo magnético longitudinal

Video campo magnético longitudinal

Campo magnético longitudinal

Campo magnético inducido por yugo electromagnético

Equipos de inspección portatiles

Figura No. 82: Bobinas portátiles

Figura No. 83: Unidades portátiles

Figura No. 36: Yugo electromagnético

Equipos de inspección fijos

Equipos de inspección móviles

Indicadores de flujo de Dirección

Figura No. 48: Indicador de campo magnético tipo pastel

Figura No. 49: Indicador de campo magnético Berthold