Magnetic methods in diagnosis of machines and infrastructural objects - a survey

• Autorzy: Gontarz S. , Radkowski S.

Warianty tytułu

PL

Metody magnetyczne w diagnostyce maszyn i obiektów infrastruktury - przegląd

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In contemporary diagnostics non-destructive testing plays increasingly important role in diagnosis of state of technical objects. Thanks to its continuous evolution there emerge new techniques which are based on innovative ideas. Apart from evolution of such state-of-the-art techniques as video-thermography, it is the group of methods based on magnetic phenomena that deserves particular attention. Against the background of non-destructive diagnostic methods (NDT), the paper presents magnetic methods along with their division into active ones, i.e. the method relying on the Barkhausen effect, and the passive ones, i.e. the magnetic memory method. The physical phenomena on which the above methods rely are presented and discussed. These include: magneto-elasticity, magneto-restriction, magnetic field dispersion caused by structural and mechanical non-homogeneities, Barkhausen's noise, etc. The paper also presents the concept of development of a passive magnetic method and its use for analysis of technical condition of all types of objects made of magnetic materials. While relying on earlier analyses and the experiment, the paper presents Villary effect and the possibility of using it for acquisition of useful diagnostic information on early stages of development of dangerous conditions and defects.

PL

Nieniszczące badania w diagnozowaniu stanu obiektów technicznych odgrywają coraz większą rolę we współczesnej diagnostyce. Następuje ich ciągły rozwój, dzięki któremu pojawiają się nowe techniki opierające się na nowatorskich pomysłach. Oprócz ewolucji takich nowoczesnych technik jak wideotermografia na szczególną uwagę zasługuje grupa metod opierających się na zjawiskach magnetycznych. W publikacji, na tle istniejących nieniszczących metod diagnostycznych, zostały przedstawione oraz dokonano podziału metod magnetycznych na aktywne tj. metoda opierająca się na efekcie Barkhausena jak i metody pasywne tj. metoda pamięci magnetycznej. Przedstawiono i omówiono zjawiska fizyczne, na których bazują wymienione metody; są nimi: zjawisko magnetosprężystości i magnetostrykcji, zjawisko rozproszenia pola magnetycznego wywołane strukturalnymi i mechanicznymi niejednorodnościami, szumy Barkhausena, itp. Przedstawiono również koncepcję rozwoju pasywnej metody magnetycznej i wykorzystanie jej do analizy stanu technicznego dowolnych obiektów wykonanych z materiałów magnetycznych. Opierając się na przeprowadzonych analizach i eksperymencie, w pracy przedstawiono efekt Villary'ego i możliwość jego zastosowania do pozyskanie użytecznej informacji diagnostycznej o wczesnych fazach rozwoju niebezpiecznych stanów i uszkodzeń.

Słowa kluczowe

EN

internal stress; non-homogeneity of structure; passive diagnostics methods; active diagnostics methods; non-destructive diagnostic methods; Villary effect

PL

naprężenie wewnętrzne; niejednorodność struktury; metoda diagnostyczna pasywna; metoda diagnostyczna aktywna; diagnostyczna metoda nieniszcząca; efekt Villariego

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Diagnostyki Technicznej
• Czasopismo: Diagnostyka
• Rocznik: 2011
• Tom: nr 1(57)
• Strony: 3--11
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Gontarz S.

autor

Radkowski S.

• Institute of Automotive Engineering, Warsaw University of Technology, ul. Narbutta 84, 02-524 Warsaw,

Bibliografia

• [1]. Huang M., Jiang L., Liaw P., Brooks C., Seeley R., Klarstrom D., Using Acoustic Emission in Fatigue and Fracture Materials Research, JOM (vol. 50, no. 11) Nov. 1998.
• [2]. Sharkey A., Chandroth G., Sharkey N., Acoustic Emission, Cylinder Pressure and Vibration: A Multisensor Approach to Robust Fault Diagnosis, Proceedings of the IEEEINNS-ENNS International Joint Conference on Neural Networks, 2000. IJCNN 2000, pp:223 - 228 vol. 6.
• [3]. Proverbio E., Acoustic emission for detecting corrosion of rebar and prestressing steel in prestressed concrete structures, 2nd Workshop of COST on NTD Assessment and New Systems in Prestressed Concrete Structures, Kielce 2005, pp: 63-74.
• [4]. NDT Database & e-Journal of Nondestructive Testing: http://www.ndt.net
• [5]. Radkowski S., Szczurowski K., „Badanie wpływu stanu naprężeń na proces propagacji fali naprężeniowej w strukturach sprężonych. „Diagnostyka” vol. 31; 2004 str. 89-94.
• [6]. Radkowski S., Szczurowski K.: (2005 B) Wykorzystanie demodulacji sygnału wibroakustycznego w diagnozowaniu stanu struktur sprężonych. Diagnostyka Vol. 36. str.25-32.
• [7]. M.O. Si-Chaib, H. Djelouah, T. Boutkedjirt, Propagation of ultrasonic waves in materials under bending forces, NDT & E Int. 38 (2005) 283-289.
• [8]. A quality control method for shotcrete strength by pneumatic pin penetration test. Iwaki, K. / Hirama, A. / Mitani, K. / Kaise, S. / Nakagawa, K. , NDT and E International, 34 (6), p.395-402, Sep 2001.
• [9]. Comparison between thermographic techniques for frescoes NDT Carlomagno, G.M. / Meola, C. , NDT and E International, 35 (8), p.559-565, Dec 2002.
• [10]. R. L. Hu, A.K. Soh, G. P. Zheng, Y. Ni, Micromagnetic modeling studies on the effects of stress on magnetization reversal and dynamic hysteresis, J. Magn. Magn. Mater. (2005).
• [11]. Józef Błachnio, Efekt Barkhausena w diagnostyce elementów maszyn, Biblioteka problemów eksploatacji, Warszawa 2009.
• [12]. Sawade G., Krause H.J., Inspection of Prestressed Concrete Members Rusing the Magnetic Leakage Flux Measurment Metod-Estimation of Detection Limit, Advances in Construction Materials 2007, part VII, pages 639-649.
• [13]. Oka M., Yakushiji T., Tsuchida Y., Enokizono M., Non-destructive Evaluation of Fatigue Damage in the Stainless Steel by Using Electromagnetic Method, E-Journal of Advanced Maintenance Vol.1(2009) 77-82, Japan Society of Maintenology.
• [14]. H A. I. Pashagin1 and N. P. Benklevskaya, Magnetic-powder testing of components using magnetic indicator packages, Russian Journal of Nondestructive Testing, Volume 36, Number 9 / September, 2000, 640-646.
• [15]. G. Y. Tian, S. Rangarajan, A. Sophian, Stress Measurement using novel eddy current probe, in: Proceedings of the BINDT Annual Conference, Torquay, UK, 2004.
• [16]. D. H. L. Nga, J. P. Jakubovicsa, C. B. Scrubya and G.A.D. Briggs, Effect of stress on magneto-acoustic emission from mild steel and nickel, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Volumes 104-107, Part 1, 2 February 1992, Pages 355-356.
• [17]. M. Lindgren, and T. Lepistö, Relation between residual stress and Barkhausen noise in a duplex steel, NDT & E International, Volume 36, Issue 5, 1 July 2003, Pages 279-288.
• [18]. A. Dubov, Principal features of metal magnetic memory method and inspection tools as compared to known magnetic ndt methods, in: Proceedings of the 16th Annual World Conference on Non-Destructive Testing, Montreal, Canada, 30 August–3 September, 2004.
• [19]. Szymon Gontarz, Stanisław Radkowski: Use of passive magnetic method for condition monitoring. Proceedings of the 3rd World Congress on Engineering Asset Management and Intelligent Maintenance Systems Conference (WCEAM-IMS 2008), 27-30, October, 2008, Beijing, China, str. 543-552 (CD-ROM).
• [20]. Szymon Gontarz, Stanisław Radkowski, Jin-Sheng DU: Use of passive magnetic method for stress assessment, Proceedings of ICRMS2009: International Conference on Reliability Maintainability and Safety Chengdu, China July 21-25, 2009.
• [21]. Szymon Gontarz, Stanisław Radkowski: Impact of different factors on relationship between stress and eigenmagnetic field in steel specimen. NDT & E International - submitted for publication - October 2009.