6. Anyagvizsg´ alatok a primerk¨ ori gyakorlatban 152
6.4. Alkalmazott vizsg´ alati m´ odszerek
6.4.3. M´ agnesezhet˝ o poros (m´ agneses) reped´ esvizsg´ alat az Atomer˝ om˝ uben 162
A m´agneses penetr´aci´os vagy m´agnesporos tesztel´es elv´et mutatja be a ”M´agneses vizs-g´alat” c´ım˝u anim´aci´o.
Eml´ekeztet˝o¨ul a m´agnesezhet˝o poros vizsg´alat elve az, hogy ha m´agnesezhet˝o anyag-ban, annak m´agneses permeabilit´as´at´ol elt´er˝o ter¨ulet (anyagfolytonoss´agi hiba, z´arv´any, t¨or´es, reped´es stb.) van, annak hat´as´ara a m´agneses er˝ovonalak ir´anya megv´altozik (l´asd a5.5´abr´at). Ha az er˝ovonalakat l´athat´ov´a tessz¨uk, azok torzul´as´ab´ol k¨ovetkeztetni lehet a hiba elhelyezked´es´ere, alakj´ara ´es m´ereteire (l´asd a 6.10 ´abr´an). Ilyen vizsg´alatot csak ferrom´agneses anyagokon lehet elv´egezni. Atomer˝om˝uvekben nagy sz´amban alkalmaznak olyan alkatr´eszeket, amelyek ferrom´agneses anyagb´ol k´esz¨ulnek.
A vizsg´alat elm´eleti h´atter´et a roncsol´asmentes anyagvizsg´alatokr´ol sz´ol´o fejezetben taglaltuk (l´asd a 5.5), itt a gyakorlati ismeretek k¨ovetkeznek. Az elj´ar´asnak k´et f˝o v´ al-tozata l´etezik:
• a sz´araz poros,
• az emulzi´os (nedves).
Mindkett˝onek megvan a maga el˝onye ´es h´atr´anya. A sz´araz v´altozat egyszer˝ubb
´es a fel¨ulethez k¨ozel es˝o hib´ak eset´eben pontosabb, de elf´ujja a sz´el a port, k´enyes a p´aratartalomra.
Az emulzi´os elj´ar´as kisebb reped´esm´eret eset´eben is nagyobb felismer´esi biztons´agot tesz lehet˝ov´e, s b´ar kev´esb´e pontos, kev´esb´e is k´enyes. Ez´ert ipari k¨or¨ulm´enyek k¨oz¨ott jellemz˝oen ezt a m´odszert alkalmazzuk.
Az emulzi´os vizsg´alati m´odszerb˝ol is k´etf´ele van:
• a sz´ınes (sz´ınkontrasztos),
6.10. ´abra. A m´agneses er˝ovonalak torzulnak a reped´es k¨orny´ek´en: a, egy furat k¨or¨ul [NDT web], b, egy turbina lap´atsor UV m´agnesporos vizsg´alata eset´en, ahol figyelj¨uk meg a l´atv´anyosan megjelen˝o er˝ovonalakat [Kbfiunio web]
• ´es az UV-s.
A sz´ınes elj´ar´as sor´an (ha a fel¨ulet megk´ıv´anja, egy k¨onnyen elt´avol´ıthat´o alapoz´o fes-t´ek felhord´asa ut´an), a felm´agnesezett fel¨uletre sz´ınes, m´agnesezhet˝o emulzi´ot visz¨unk.
Az emulzi´o sz´ınezett (lehet fekete, de piros, vagy narancs is. A l´enyeg, hogy az alap-fest´ekt˝ol nagy kontraszttal el¨uss¨on), m´agnesezhet˝o r´eszecsk´eket tartalmaz, melyek az er˝ovonalak ir´any´aban rendez˝odnek el s ez az elrendez˝od´es egyszer˝uen ´es j´ol megfigyelhe-t˝o. A UV-s vizsg´alat annyiban egyszer˝ubb, hogy nem kell alapfest´eket felhordani, ezzel szemben az emulzi´o fluoreszcens fest´es˝u m´agnesezhet˝o r´eszecsk´eket tartalmaz, melyeket UV f´enyben l´athatunk j´ol.
Mindk´et emulzi´o felhordhat´o gyakorlatilag b´armivel: sz´or´as, ecset, v¨od¨or. Az UV elj´ar´as j´ol automatiz´alhat´o, mert bemer´ıt´es ut´an azonnal m´agnesezhet˝o, vizsg´alhat´o a darab. Mivel az emulzi´ok jellemz˝oen v´ızb´azis´uak, egyszer˝uen lemoshat´oak, k¨ornyezeti terhel´es¨uk minim´alis. Az er˝om˝uben el˝oszeretettel haszn´aljuk az UV m´odszert, mert a cs¨ovek k¨ozt ´altal´aban s¨ot´et van, ami ennek a met´odusnak kifejezetten kedvez˝o. S ha m´ar az UV l´amp´anak ´ugyis kell ´aram, akkor m´ar elektrom´agnessel m´agnesez¨unk.
A vizsg´alat korl´atai
Ez a vizsg´alati forma olyan hib´ak felder´ıt´es´ere alkalmas, melyek a fel¨uletre nyitottak, vagy legal´abbis a fel¨ulet k¨ozel´eben helyezkednek el, legfeljebb 3-6 mm m´elys´egben. Ez
f¨ugg az alkalmazott t´erer˝ot˝ol, (mely elektrom´agnes eset´eben nyilv´an az ´aramer˝oss´eggel
´
all ar´anyban), valamint att´ol is, hogy v´altakoz´o, vagy egyen´arammal vizsg´alunk.
Az egyen´aram m´agneses tere m´elyebbre hatol az anyagba, m´elyebben fekv˝o hib´akat is j´ol megmutat, a v´altakoz´o ´aram viszont k¨onnyebben
”kanyarodik”, tagolt, alakos darabok vizsg´alata sor´an jobban alkalmazhat´o.
Vegy¨uk figyelembe, hogy a hiba hossz´anak ´es sz´eless´eg´enek ar´anya befoly´asolja a kimutathat´os´agot! Tapasztalat szerint a sz´eless´egnek legal´abb h´aromszorosa kell hogy legyen a hiba hossza. Legjobb, ha az alkalmazott m´agneses mez˝o er˝ovonalai der´eksz¨oget z´arnak be a reped´es hossztengely´evel. Ez persze nem szokott ¨osszej¨onni, de 45 fokig biztons´aggal kimutathat´oak az indik´aci´ok. Ez´ert a j´aromm´agnest (l´asd a 6.11 ´abr´at)
´
ugy kell felhelyezni, hogy a v´arhat´o reped´esi ir´anyra nagyj´ab´ol mer˝oleges legyen.
6.11. ´abra. J´aromm´agnes (a, r´esz balra) ´es gerjesztett er˝otere (b, r´esz jobbra) [Grimas web]
Ha nem tudjuk meghat´arozni ezt az ir´anyt, akkor k´et, egym´ashoz k´epest der´eksz¨ og-ben v´egzett vizsg´alatot kell v´egrehajtani. Ilyen esetekre szolg´al a 6.12 ´abr´an l´athat´o keresztm´agnes, mely v´altakoz´o kapcsol´assal hol az egyik, hol a m´asik ir´anyt kapcsolja be.
Fest´ek, vagy bevonat – ha nem m´agnesezhet˝o! - maximum 0,075 mm–ig nem befoly´ a-solja a vizsg´alat hat´ekonys´ag´at. Ha a bevonat maga is ferrom´agneses, akkor csak 0,025 mm-ig engedhet˝o meg.Jellemz˝oen hosszir´any´u darabok (tengelyek, rudak) vizsg´alat´ahoz tekercsm´agnesez´est haszn´alnak. Az ´aramj´arta, szigetelt menetekb˝ol ´all´o tekercs gerjesz-tett er˝oter´enek ir´anya, a tengely ir´any´aval megegyezik, ´ıgy a hib´ak v´arhat´o orient´aci´oj´ara mer˝oleges (l´asd a 6.13 ´abr´at).
6.12. ´abra. Keresztm´agnes (
”n´egyl´ab´u”) [Grimas web]
6.13. ´abra. Tekercsm´agnes ´es gerjesztett er˝otere [Tudasbazis web]
Pr´obatestek
A t´erer˝o ir´any´at ´es megfelel˝o nagys´ag´at, legegyszer˝ubben Berthold-t´arcs´aval ´ allap´ıthat-juk meg. ez a kis seg´edeszk¨oz a legn´epszer˝ubb ellen˝orz˝otest a m´agneses vizsg´al´oi gyakor-latban. Tokozott, n´egy szeletb˝ol ´all´o k¨ort´arcsa, mely a felm´agnesezett vizsg´alati fel¨uletre helyezve, egy l´ep´esben megmutatja, kimutatja nek¨unk mindk´et fontos jellemz˝ot (l´asd a 6.14 ´abr´at).
T¨obbf´ele folyad´ek k¨oz¨ott v´alogathatunk, melyeknek bizonyos jellemz˝oi elt´ernek egy-m´ast´ol. Az MTU t´arcs´aval (l´asd a 6.15 ´abr´at) ellen˝orizhetj¨uk, hogy ha p´eld´aul ala-csonyabb h˝om´ers´ekleten szeretn´enk vizsg´alni a megszokottn´al, az adott vizsg´al´ofolyad´ek fagy´aspontja megfelel˝o-e, vagy ´eppen viszonylag magas h˝om´ers´ekleten alkalmazhat´o-e egy m´asik. A t´arcsa megfelel˝o h˝om´ers´ekletre h˝ut´es´evel, meleg´ıt´es´evel egyszer˝uen
meg-´
allap´ıthatjuk. Ez a pr´obatest egy´ebk´ent penetr´aci´os vizsg´al´ofolyad´ekok ellen˝orz´es´ere is
6.14. ´abra. Berthold-t´arcsa: figyelj¨uk meg a z¨olden ragyog´o indik´aci´ot [Helling Gmbh web]
alkalmas.
6.15. ´abra. MTU t´arcsa: balra term´eszetes f´enyben, ez´ert a reped´esek nem l´athat´oak ([Grimas web]); jobbra UV f´enyben, ami miatt a reped´esek ragyog´o z¨old indik´aci´oja kit˝un˝oen megfigyelhet˝o ([ELECTRO-SPECT TESTING INC. web])
Egy speci´alis darab, a Ketos t´arcsa (l´asd a 6.16 ´abr´at). A rajzon (a 6.16 ´abra, bal oldali k´ep) l´athatjuk, hogy 12 furatot helyeztek el a k¨ozponti furat k¨or¨ul, k¨ul¨onb¨oz˝o t´ a-vols´agokban. A furatok ´atm´er˝oje – az egyszer˝us´eg kedv´e´ert - 0,07” (1,78 mm). Ha ´aramot folyatunk ´at egy szigetelt vezet˝ovel a k¨ozponti furaton, a kis furatok indik´aci´oja megjele-nik a t´arcsa k¨uls˝o fel¨ulet´en (a 6.16´abra, jobb oldali k´ep). Min´el k¨ozelebb van a kis furat a pal´asthoz, ann´al er˝osebben f´enylik az indik´aci´o. Seg´ıts´eg´evel meg´allap´ıthatjuk, hogy milyen m´elys´egig mutathat´o ki egy hiba, az adott param´eterekkel. ´Igy meg´allap´ıthatjuk a vizsg´al´o folyad´ek megfelel˝os´eg´et a k´erd´eses feladathoz.
Atomer˝om˝uvi alkalmaz´as
A m´agneses reped´esvizsg´alat ´es a fest´ekbehatol´asos reped´esvizsg´alat (penetr´aci´o) ter¨ ule-tei k¨oz¨ott vannak ´atfed´esek. Vannak azonban olyan vizsg´alatok, melyek eset´eben csak a m´agnes lehet megold´as, mert a felsz´ın k¨ozel´eben elhelyezked˝o hib´ak val´osz´ın˝uek. Egyik
6.16. ´abra. Ketos t´arcsa: a baloldali k´epen a t´arcsa term´eszetes f´enyben ([TCP-online]), m´ıg a jobboldali k´epen a t´arcsa UV f´enyben l´athat´o (figyelj¨uk meg a furatok ´es a t´ ar-csapal´ast t´avols´ag´anak f¨uggv´eny´eben egyre elmos´od´obb indik´aci´okat) [SlovCert]
legl´atv´anyosabb vizsg´alat a turbina vizsg´alata. A h´az oszt´os´ıkj´an v´egzett vizsg´alattal a furatok fesz¨ults´eggy˝ujt˝o hat´asa miatt keletkez˝o reped´eseket keress¨uk (l´asd a 6.17´abr´at).
6.17. ´abra. A Paksi Atomer˝om˝u egyik turbinah´az´anak m´agnesezhet˝o poros vizsg´alata:
2013 ˝osz´eig szerencs´ere nem tal´altak indik´aci´ot [Bacskai P. foto 2]
A m´agneses vizsg´alatokhoz a szakismereteken ´es gyakorlaton k´ıv¨ul, nem ´art egy kis berendez´esismeret sem! Ha nem tudjuk mit is vizsg´alunk, s nem
”l´atjuk bele” az er˝ ovo-nalakt, hamar al´aszaladhatunk egy-egy mell´efog´asnak! A turbin´an´al maradva, ´erdekes
vizsg´alat a fel´uj´ıtott turbina lap´atok vizsg´alata (l´asd a 6.18 ´abr´at). A felsz´ort kop´as´all´o r´eteg pereme, mint indik´aci´o jelenik meg, de ebben az esetben csak a geometriai hat´as
´
erv´enyes¨ul. Ugyanakkor egy rutintalan koll´ega hajlamos els´apadni a felt´art
”hiba” m´ e-ret´et l´atva. A kezd˝o anyagvizsg´al´ot k¨onnyen megt´eveszti a k¨ul¨onb¨oz˝o anyagmin˝os´egek (sz´or´assal felhordott kop´as´all´o r´eteg ´es a lap´at alapanyaga) k¨oz¨otti hat´aron megjelen˝o indik´aci´o. Ez persze der¨ults´eget kelt a rutinos szakemberek k¨or´eben, de a seg´ıts´eg¨ukkel
´ıgy szerzett tapasztalat, b˝oven ellens´ulyozza azt a bajusz alatti mosolyt!
6.18. ´abra. Turbina lap´at m´agnesez´ese [Bacskai P. foto 2]
Erdekess´´ egk´ent eml´ıten´em meg a ”vasfolyad´ekot”, ami egy olyan folyad´ek, amelyben kb. 10 nanom´eter (0,00001 mm) m´eret˝u magnetitr´eszecsk´eket szuszpend´altak. A finom eloszl´as r´ev´en folyad´ekk´ent viselkedik, de m´agneses er˝o hat´as´ara megv´altoztatja tulaj-dons´agait. Anyagvizsg´alati c´elokra t¨ort´en˝o alkalmaz´asa eleddig nem t¨ort´ent meg, de a folyad´ek Ferrofluid (l´asd a 6.19 ´abr´at) n´even kereskedelmi forgalomban is kaphat´o, s a feln¨ovekv˝o anyagvizsg´al´o gener´aci´ora v´ar egy l´atv´anyos ´es k¨ul¨onleges vizsg´alati elj´ar´as kidolgoz´asa ezzel a k¨ul¨onleges anyaggal.
6.4.4. Ultrahangos vizsg´ alatok az Atomer˝ om˝ uben
Eml´ekeztet˝o gyan´ant, az ultrahangos vizsg´alat elv´et mutatja be az ”Ultrahangos vizsg´ a-lat” c´ım˝u anim´aci´o.
6.19. ´abra. Ferrofluid [University of Queensland web]
Az ultrahangos vizsg´alat alapjait nem t´argyaljuk itt, mivel egy kor´abbi fejezetben m´ar ismertett¨uk e vizsg´alatot (l´asd a 5.18 ´abr´at), ´ıgy itt csak az atomer˝om˝uvi alkalmaz´asra a f´azisvez´erelt g´epi ultrahangos vizsg´alatra koncentr´alunk.
A f´azisvez´erelt ultrahangos fej t¨obb k¨ul¨on´all´o piezoelektromos krist´alyt tartalmaz, m´atrixba rendezve. A krist´alyok b´armelyike egyedileg vez´erelhet˝o, ´ıgy azok sz´am´ıt´og´ ep-pel vez´erelt egyedi - pl. egym´ashoz k´epest k´esleltetett - megsz´olaltat´as´aval, tetsz˝oleges alak´u hull´amfrontot hozhatunk l´etre (l´asd a 6.20 ´abr´at).
6.20. ´abra. F´azisvez´erelt fej gerjesztett hull´amfrontja [Heavy Engineering Research Association web]
Egyetlen fej alkalmas lehet a 0 fokt´ol 70 fokig terjed˝o, vagy ak´ar m´eg nagyobb sz¨og˝u vizsg´alatra is, b´armilyen – teh´at nem csak f¨ugg˝oleges, vagy v´ızszintes - ir´any´ıtotts´aggal (6.21 ´es 6.22 ´abr´ak).
Ezek a lehet˝os´egek teszi fokozottan alkalmass´a automatiz´alt vizsg´alatok elv´egz´es´ e-hez. Ilyen vizsg´alatokat v´egz¨unk rendszeresen a reaktortart´alyon ´es annak csatlakoz´o csonkjain. Az ultrahangos vizsg´al´ofejeket fogas´ıvekre r¨ogz´ıtett kocsi viszi ´es koordin´ata
6.21. ´abra. A sokr´et˝uen haszn´alhat´o f´azisvez´erelt fejek f˝obb hull´amk´epz´esi lehet˝os´egei (balr´ol jobbra:) nincs k´esleltet´es, tetsz´es szerinti sz¨og, f´okusz´al´as, f´okusz´al´as tetsz´es sze-rinti sz¨ogben [Olympus web]
6.22. ´abra. Dinamikus f´okusz´al´as [Olympus web]
jelad´oval biztos´ıtja az ism´etelt vizsg´alatok poz´ıci´o helyess´eg´et. Az eredm´enyek ¨ osszeha-sonl´ıt´asa lehet˝ov´e teszi a vizsg´alati helyek v´altoz´asainak pontos k¨ovet´es´et. A digit´alis rendszernek k¨osz¨onhet˝oen a k´epek r¨ogz´ıt´ese is magas sz´ınvonalon oldhat´o meg.
A vizsg´alat felbont´asa nyilv´an az alkalmazott fejben l´ev˝o egyedi krist´alyok sz´am´at´ol (is) f¨ugg. Ezek 16 ´es 256 k¨oz¨otti elemsz´am´u, szab´alyos elrendez´esben vannak, mely nem csak n´egyzet, vagy t´eglalap, de ak´ar k¨or, vagy ellipszis is lehet. Az ´altal´aban haszn´alt vizsg´alati frekvenci´ak 1 ´es 10 MHz k¨oz´e esnek.
A f´azisvez´erelt fejek eredeti, orvosi c´el´u alkalmaz´as´at hamarosan k¨ovette az ipari fel-haszn´al´as. Seg´ıtette az elterjed´est, hogy k¨ul¨onb¨oz˝o akusztikai tulajdons´agokkal
rendelke-z˝o anyagokhoz remek¨ul adapt´alhat´o, hiszen a digit´alis vez´erl´essel a gerjesztett hull´amok minden jellemz˝oje optim´alisan ´all´ıthat´o be, nagy pontoss´ag´u vizsg´alat v´egrehajt´as´ara alkalmass´a t´eve ezzel a berendez´est (l´asd a 6.23 ´abr´at).
6.23. ´abra. F´azisvez´erelt varratvizsg´alat digit´alisan r¨ogz´ıtett k´epe. A sz´ınek a reflexi´o m´elys´eg´et jel¨olik [PA foto]
Sz´amunkra ez az´ert fontos, mert a reaktortart´aly platt´ırozott anyaga, a csatlakoz´o csonkok sz´enac´el, illetve a f˝okeringtet˝o vezet´ekek csatlakoz´o tranziens varratai mind mind k¨ul¨onb¨oz˝o jellemz˝oket k¨ovetelnek meg (l´asd a 6.24 ´abr´at).
6.24. ´abra. F´azisvez´erelt ultrahangos vizsg´al´ofej ´es a tart´alyvizsg´al´o manipul´ator (a k´ep a Karbantart´asi Gyakorl´o K¨ozpontban k´esz¨ult)