Examen de partículas magnéticas (MT)

El examen de partículas magnéticas (MT) es un método muy popular y de bajo costo para realizar un examen no destructivo (NDE) de material ferromagnético. Ferromagnético se define en ASME Sección V como “un término aplicado a materiales que pueden ser magnetizados o fuertemente atraídos por un campo magnético”. MT es un método NDE que comprueba las discontinuidades de la superficie, pero también puede revelar discontinuidades ligeramente por debajo de la superficie.

Cómo funciona el examen de partículas magnéticas

Cuando el material ferromagnético (generalmente hierro o acero) no tiene defectos, transferirá líneas de flujo magnético (campo) a través del material sin ninguna interrupción.

Examen de partículas magnéticas (MT)

Pero cuando hay una grieta u otra discontinuidad, el flujo magnético se escapa del material. A medida que se filtra, el flujo magnético (campo magnético) recogerá partículas ferromagnéticas (polvo de hierro), haciendo que el tamaño y la forma de la discontinuidad sean fácilmente visibles.

Sin embargo, el flujo magnético solo se escapará del material si la discontinuidad es generalmente perpendicular a su flujo. Si la discontinuidad, como una grieta, es paralela a las líneas de flujo magnético, no habrá fugas y, por lo tanto, no se observará ninguna indicación. Para resolver este problema, cada área debe examinarse dos veces. El segundo examen debe ser perpendicular al primero para que se detecten discontinuidades en cualquier dirección. El examinador debe asegurarse de que se mantenga una superposición suficiente de áreas de flujo magnético durante todo el proceso de examen para que no se pierdan las discontinuidades.

Historia del examen de partículas magnéticas

El magnetismo se utilizó por primera vez en 1868 para comprobar si había defectos en el cañón de los cañones. Los cañones de los cañones se magnetizaron primero y luego se movió una brújula magnética a lo largo del cañón. Si hubiera una discontinuidad, el flujo magnético se filtraría y haría que la aguja de la brújula se moviera. Los defectos se pueden localizar fácilmente con esta técnica.

A principios de la década de 1920, William Hoke notó que las rectificaciones metálicas de las piezas de acero duro (sostenidas por un mandril magnético mientras se rectificaban) formaban patrones que seguían las grietas en la superficie de las piezas que estaba mecanizando. También encontró que al aplicar polvo ferromagnético fino a las piezas, había una acumulación de polvo en las discontinuidades que formaban una indicación más visible.

En la década de 1930, MT estaba reemplazando rápidamente el método de aceite y merlán de NDE (líquido penetrante [PT]) en la industria ferroviaria. Fue más rápido y no dejó atrás el polvo blanco que requería limpieza. Después de una evaluación de MT, solo quedó polvo de hierro, que podría desprenderse fácilmente de la pieza o salir despedido.

Técnicas de partículas magnéticas (MT)

Hay muchas técnicas diferentes y combinaciones de técnicas de MT. El  Código de Recipientes a Presión y Calderas de ASME,  Sección V, Artículo 7, reconoce cinco técnicas diferentes de magnetización:

  1. Técnica de prod
  2. Técnica de magnetización longitudinal
  3. Técnica de magnetización circular
  4. Técnica de yugo
  5. Técnica de magnetización multidireccional

Hay dos medios de examen ferromagnéticos diferentes: partículas secas y partículas húmedas. Ambas formas pueden ser fluorescentes o no fluorescentes (visible, contraste de color) y vienen en una variedad de colores para contrastar con el material probado.

Método MT más utilizado

Dos de los métodos más utilizados son el sistema horizontal estacionario, que utiliza técnicas de magnetización longitudinal y circular, y la técnica de yugo muy portátil. 

Un sistema de examen de partículas magnéticas estacionario configurado para la magnetización longitudinal y circular utilizando partículas fluorescentes húmedas.

Los sistemas estacionarios se utilizan generalmente para piezas más pequeñas, como cigüeñales y vástagos de válvulas. A menudo se encuentran en interiores, alrededor de talleres mecánicos e instalaciones de tratamiento térmico. Por lo general, tienen un cabezal y un contrapunto. Las piezas se pueden sujetar entre las existencias para magnetización. También hay una bobina colocada alrededor de la pieza para magnetizarla en dirección perpendicular. Los sistemas horizontales estacionarios utilizan la técnica de partículas húmedas con un tanque de circulación debajo del equipo. Las partículas húmedas fluyen sobre la parte examinada y drenan al tanque de circulación. Las partículas húmedas tienen más movilidad al fluir en un líquido que las partículas secas. Esta movilidad ayuda a la sensibilidad al permitir que las partículas se muevan fácilmente a las discontinuidades. Las partículas fluorescentes se utilizan comúnmente con sistemas horizontales estacionarios porque el funcionamiento en interiores facilita el oscurecimiento del área;La luz ultravioleta (negra) requerida se puede utilizar para evaluar las piezas. Ambos exámenes con método húmedo tienen aproximadamente la misma sensibilidad, pero en condiciones de iluminación correctas, las indicaciones fluorescentes son mucho más fáciles de ver. Este tipo de sistema estacionario puede costar $ 15,000 o más.

Examen de partículas magnéticas (MT)

Comprobación de la costura longitudinal externa de una caldera en servicio con
examen de partículas magnéticas utilizando un yugo de CA con polvo seco.

La técnica de yugo MT es el método más portátil y de menor costo y, por lo tanto, el método más popular. Un kit de yugo típico costaría alrededor de $ 750. La mayoría de los yugos pueden funcionar en modos de corriente alterna (CA) o corriente continua (CC). DC proporciona la mayor penetración y se recomienda si es necesario detectar discontinuidades en el subsuelo. Se recomienda AC si la superficie es rugosa, porque AC le da a las partículas más movilidad que DC. Un yugo tiene una bobina eléctrica en la unidad que crea un campo magnético longitudinal que se transfiere a través de las patas a la parte examinada. La técnica del yugo es fácil de usar con un entrenamiento mínimo. Se puede utilizar en interiores, exteriores, interiores de recipientes y tanques, y en todas las posiciones. Antes de su uso, el poder de magnetización del yugo electromagnético debe haber sido verificado durante el último año.Un yugo de CA debe tener una potencia de elevación de al menos 10 lb y un yugo de CC de al menos 40 lb.

Pasos para MT

A continuación se ilustran los pasos básicos para usar con la técnica de yugo de polvo seco, no fluorescente. Antes del inicio del examen, todos los equipos y medidores deben calibrarse de acuerdo con el Artículo 7 de la Sección V de ASME.

Examen de partículas magnéticas (MT)

El Artículo 7 de la Sección V de ASME requiere que el método de partículas magnéticas visibles (contraste de color) se evalúe con una intensidad de luz mínima de 100 pie-candelas en la superficie de la pieza. La cantidad adecuada de luz debe verificarse utilizando algún tipo de fotómetro calibrado y ser presenciado y aceptado por el inspector. Si se utilizan partículas magnéticas fluorescentes, una luz negra debe alcanzar un mínimo de 1000 microvatios por centímetro cuadrado en la superficie examinada. Si se utilizan fuentes de luz de longitud de onda alternativa para proporcionar luz ultravioleta, causando fluorescencia en las partículas, se deberá calificar de acuerdo con la Sección V de ASME, Artículo 7, Apéndice IV.

Examen de partículas magnéticas (MT)

Ejemplos típicos de inspecciones requeridas por el código ASME

En los códigos de construcción ASME, el examen de partículas magnéticas o el examen de líquidos penetrantes se especifican muchas veces para detectar la posibilidad de defectos en la superficie. Si el material no es magnético, la única opción es el examen con líquido penetrante. Sin embargo, si el material es ferromagnético, generalmente se usa el examen de partículas magnéticas. Algunos ejemplos típicos de inspecciones requeridas por el Código ASME incluyen, pero no se limitan a:

  • Piezas fundidas para defectos superficiales
  • Placas para laminaciones en juntas de esquina cuando el borde de una placa está expuesto y no se fusiona en la junta soldada
  • Soldaduras de tapón de orificio de giro de la cabeza
  • Acumulación de metal de soldadura en placas
  • Áreas donde se han eliminado los defectos antes de la reparación de la soldadura

Una vez que las calderas y los recipientes a presión están en servicio, la MT puede ser un método de examen ampliamente utilizado. El  Código de Inspección de la Junta Nacional  (NBIC) especifica que se puede usar MT para la inspección de artículos tales como:

  • Superficies internas y externas de calderas y recipientes a presión.
  • Recipientes en servicio de amoníaco líquido
  • Componentes sometidos a daño por fuego
  • Calderas de locomotoras e históricas
  • Secadoras Yankee
  • Tanques de carga
  • Buques en servicio de gas LP
  • Reparaciones de soldadura y alteraciones de elementos de retención de presión

Ventajas y desventajas de utilizar el examen de partículas magnéticas

Ventajas:

  • Puede detectar indicaciones tanto superficiales como cercanas a la superficie.
     
  • La preparación de la superficie no es tan crítica en comparación con otros métodos NDE. La mayoría de los contaminantes superficiales no obstaculizarán la detección de una discontinuidad.
     
  • Un método de examen relativamente rápido.
     
  • Las indicaciones son visibles directamente en la superficie.
     
  • De bajo costo en comparación con muchos otros métodos de ECM.
     
  • Un método de NDE portátil, especialmente cuando se usa con equipo de yugo a batería.
     
  • La limpieza posterior generalmente no es necesaria.
     
  • Una técnica relativamente segura; materiales generalmente no combustibles o peligrosos.
     
  • Las indicaciones pueden mostrar el tamaño relativo y la forma de la discontinuidad.
     
  • Fácil de usar y requiere una mínima formación.

Desventajas:

  • Los materiales no ferrosos, como el aluminio, el magnesio o la mayoría de los aceros inoxidables, no se pueden inspeccionar.
     
  • El examen de piezas grandes puede requerir el uso de equipos con requisitos especiales de energía.
     
  • Puede requerir la eliminación de revestimiento o enchapado para lograr la sensibilidad deseada.
     
  • Capacidades limitadas de detección de discontinuidades del subsuelo.
     
  • A menudo es necesaria la posdesmagnetización.
     
  • La alineación entre el flujo magnético y las indicaciones es importante.
     
  • Cada parte debe examinarse en dos direcciones diferentes.
     
  • Solo se pueden examinar pequeñas secciones o partes pequeñas a la vez.

En conclusión, el examen de partículas magnéticas puede ser un método de examen no destructivo útil durante las inspecciones de nuevas construcciones y en servicio. Solo se puede utilizar en materiales ferromagnéticos; por lo tanto, no es el mejor método para todas las aplicaciones. Para inspecciones rápidas y de bajo costo, MT es a menudo el mejor método de NDE para detectar discontinuidades superficiales y ligeramente subsuperficiales.