Wykorzystanie innowacyjnych magnetycznych metod diagnostyki szansą na skuteczną detekcję degradacji materiałów konstrukcyjnych

​​

Postępująca podczas eksploatacji w energetyce w warunkach wysokiej temperatury i zmiennych naprężeń zmiana mikrostruktury stali systematycznie obniża jej właściwości mechaniczne. Zagadnienie opracowania skutecznej i nieniszczącej metody detekcji tego typu zmian mikrostruktury wydaje się nadal nierozwiązane, a sprawa ta jest szczególnie ważna ze względu na oczywistą potrzebę oceny stanu elementów kotłów krajowych urządzeń energetycznych, które dawno przekroczyły zakładany przez konstruktorów czas ich eksploatacji.

Zmiana mikrostruktury typowych stali żarowytrzymałych kojarzona jest jednoznacznie ze zmianami ich właściwości magnetycznych. Ten „związek” jest wykorzystywany w oferowanych przez NNT 2 nieniszczących metodach detekcji stopnia zaawansowania procesu degradacji stali eksploatowanych w energetyce. Pierwsza bazuje na efekcie emisji magnetoakustycznej (EMA) i może być użyta tylko dla materiałów ferromagnetycznycho niezerowej magnetostrykcji. Takie właściwości posiadają jednak właściwie wszystkie stale używane w krajowej energetyce. Druga metoda wykorzystuje prądy wirowe (PW) i może być z kolei stosowana dla detekcji procesu degradacji w stalach formalnie niemagnetycznych (austenity). Te stale były i są nadal stosowane w energetyce krajów zachodnich (w przegrzewaczach pary) i – zgodnie z wiedzą autora – są proponowane do użycia także w naszych kotłach energetycznych.

Czy właściwe jest użycie w tytule tego tekstu słowa innowacyjne? Mam nadzieję, że Czytelnik zgodzi się z taką oceną po zapoznaniu się z przedstawionymi niżej właściwościami i przykładami wykorzystania obu tych metod. Cel tego opracowania stanowi właśnie przekazanie podstawowych informacji o zasadach działania układów pomiarowych oraz zilustrowanie przykładami wykorzystania tych metod.

EMISJA MAGNETOAKUSTYCZNA EMA

Efekt emisji magnetoakustycznej (EMA) skojarzony jest ze skokowym ruchem granic domen (GD) magnetycznych typu 90°¹. Hipotetyczny obraz struktury domenowej pokazano na rys. 1. Na obrazie z mikroskopu skaningowego stali 10H2M (ferrytyczno-perlityczna) naniesiono obszary domeny magnetyczne) namagnesowane do nasycenia. Wektory magnetyzacji wewnątrz domen są zaznaczone jako białe strzałki. W strefie granicy ziarna występują tzw. domeny domykające, namagnesowane w kierunku prostopadłym do namagnesowania domen w...