Procedimiento y dispositivo para la detección de defectos cercanos a la superficie mediante medición de fllujo de dispersión.

Procedimiento para la detección de defectos cercanos a la superficie en una pieza de prueba (150,

250, 350)consistente al menos parcialmente en material ferromagnético, donde un volumen de control de la pieza de prueba esmagnetizado y detectado para el registro de campos de dispersión magnéticos causados por defectos, siendo elvolumen de control magnetizado mediante un campo magnético constante y simultáneamente mediante un campomagnético alterno solapado sobre el campo continuo, caracterizado por el hecho de que se produce un campomagnético alterno con una frecuencia de campo alterno de al menos 1 kHz y de que se produce un movimiento relativoentre la pieza de prueba y el campo magnético continúo que actúa sobre la pieza de prueba y el campo alternosolapado sobre el campo continúo, que tiene un componente de velocidad relativo, que está dirigido hacia la direcciónde las líneas de campo magnéticas del campo constante dentro de la pieza de prueba, siendo el componente de lavelocidad relativa de al menos 0,3 m/s.

Procedimiento y dispositivo para la detección de defectos cercanos a la superficie mediante medición de flujo de dispersión [0001] La invención se refiere a un procedimiento para la detección de defectos cercanos a la superficie en una pieza de prueba consistente al menos parcialmente en material ferromagnético y a un dispositivo adecuado para la realización del procedimiento para la detección de defectos cercanos a la superficie.

Procedimientos de flujo de dispersión magnéticos son un componente importante en el control de producto semielaborado en cuanto a defectos cercanos a la superficie para la supervisión de calidad en el procedimiento de fabricación de los productos. Los procedimientos de flujo de dispersión magnéticos son menos sensibles frente a algunas características molestas de producto semielaborado, como por ejemplo rugosidad de la superficie o capa descascarillada, menos de como por ejemplo el procedimiento de corriente de torbellino o el ensayo ultrasónico. Así resulta una proporción mejor entre señal de uso y señal de interferencia (relación U/I) , lo que permite una identificación de error más fiable.

Con un dispositivo para la detección de defectos cercanos a la superficie mediante medición de flujo de corriente es magnetizado un volumen de control de la pieza de prueba mediante un dispositivo de magnetización y con ayuda de al menos una sonda (sonda de flujo de dispersión) de control sensible al campo magnético para la captación de campos de dispersión magnéticos causados por los defectos.

El flujo magnético producido en la pieza de prueba por un dispositivo de magnetización se reparte esencialmente espacialmente de forma homogénea en el material sin defectos. Las grietas u otros defectos actúan como áreas de resistencia magnética aumentada, de modo que componentes de campo próximos a un defecto se desvían del defecto y se empujan hacia fuera también del metal en la zona cercana a la superficie. Los componentes de campo empujados hacia fuera se detectan en el procedimiento de flujo de dispersión para la acreditación de los defectos. Con una medición de flujo de dispersión es detectable un defecto cercano a la superficie (también llamado defecto de superficie) cuando los componentes de campo empujados de la pieza de prueba llegan hasta la zona de la sonda de control y tienen allí una intensidad de campo suficiente para la detección.

Los defectos de la superficie se pueden clasificar p.ej. según su posición en el material. Hay defectos cercanos a la superficie, que llegan hasta la superficie de la pieza de prueba, entonces por ejemplo grietas que van de la superficie al interior del material o rechupes abiertos hacia la superficie o similares. Estos se puede denominar o "defectos abiertos" o "defectos visibles". Hay sin embargo también defectos, que pueden estar escondidos bajo superficies que aparecen de forma más o menos continua, es decir por ejemplo grietas en la profundidad del material, como fisuras de tensión, o grietas, que en una fase de fabricación llegan por cierto hasta la superficie, en un proceso de laminación sucesivo no fueron cerradas sin embargo nuevamente a través de deformación cercana a la superficie. Estos errores se pueden designar "defectos escondidos", con designados en piezas de prueba de material macizo también "errores fundamentales" y en piezas de prueba tubulares se designan "defectos de pared".

Los procedimientos de control de flujo de dispersión o dispositivos de control son desglosados en procedimientos o dispositivos con magnetización de campo eléctrico constante (control de flujo de dispersión DC) y procedimientos o dispositivos con magnetización de campo alterno (control de flujo de dispersión AC) .

Los procedimientos con magnetización de campo eléctrico constante se utilizan en el control de tubos, registrándose tanto errores externos, es decir errores en el lado externo del tubo, como también errores internos, es decir, errores en el lado interior tubular. Se usa aquí una ventaja esencial de la magnetización del campo eléctrico constante, es decir, la profundidad de penetración grande, de modo que también pueden registrarse errores internos. Por el contrario, en defectos que discurren de manera muy estrecha y/o oblicua se logran a menudo sólo resultados de control insatisfactorios.

Una ventaja esencial de procedimientos de flujo de dispersión con magnetización de campo alterno es la resolución muy alta para errores más pequeños en la superficie exterior, es decir para errores abiertos. Por lo tanto la magnetización de campo alterno se aplica generalmente entonces, cuando son probados sólo errores situados fuera, lo que es por ejemplo frecuentemente el caso de material macizo como tochos cilíndricos, tochos cuadrados o barra de acero. Es desventajoso, que a través de la poca profundidad de penetración del campo alterno frecuentemente no se reconozcan de forma satisfactoria o a menudo de ninguna manera los (errores escondidos) .

El documento DE 10 2004 035 174 B4 describe un procedimiento y un dispositivo para el control antidestructivo de tubos de acero ferromagnéticos mediante flujo de dispersión, donde el tubo (la pieza de prueba) se magnetiza mediante campo eléctrico constante. Para permitir una mejor atribución de error entre superficie externa tubular y superficie interna tubular, se registra la amplitud que se modifica en la dirección vertical del componente del campo horizontal del flujo de dispersión magnético por una parte en una distancia cercana a la superficies de la superficie externa tubular y por otra parte en intervalo situado a gran distancia y las señales detectadas se ponen en relación entre sí mediante formación diferencial, detectándose también la amplitud del componente del campo vertical del flujo de dispersión magnético adicionalmente y se pone en relación con la amplitud cercana a la superficies y/o a la amplitud del componente del campo horizontal situada a gran distancia de este.

El documento DE 10 2006 019 128 A1 describe un aparato de medida de flujo de dispersión para la detección de defectos cercanos a la superficie y distanciados de la superficie en piezas de prueba ferromagnéticas mediante medición de flujo de corriente, donde la pieza de prueba también se magnetiza por un campo magnético constante. A fin de lograr que los errores escondidos debajo de la superficie del material de la pieza de prueba se puedan detectar mejor mediante la observación directa del flujo de dispersión, sin que se reduzca la sensibilidad respecto a errores cercanos a la superficie, en el lado de la sonda de control está prevista una combinación de al menos una bobina o sonda situada de manera plana y al menos una bobina o sonda orientada de manera vertical.

El artículo especializado "magnetic Fields of surface flaws with combind magnetization of products" de A. 1. Pashagin, V. E. Shcherbinin y S. A. Donskoi en: Soviet Jornal of Nondestructive Testing USA, vol. 19, Nr. 2, febrero 1983 (1983-02) pp. 144 hasta 150, describe un procedimiento y un dispositivo para la detección de defectos cercanos a la superficie en piezas de prueba magnetizables, donde se escanea un volumen de control de la pieza de prueba mediante un campo eléctrico magnético constante y simultáneamente se magnetiza mediante un campo magnético alterno traspasado al campo eléctrico constante y se registra un volumen de control de la pieza de prueba para el registro de campos de dispersión magnéticos causados por defectos. La pieza de prueba es llevada de manera fija a un imán, que produce el campo eléctrico constante. Otra disposición magnética produce un campo magnético alterno con frecuencias de campo alterno de la zona entre 0, 5 kHz y 5 kHz. El electroimán para la producción del campo alterno se mueve junto al convertidor para el registro de campos de dispersión mueve sobre la superficie de la pieza de prueba fija.

Objetivo y solución [0012] Es una tarea de la invención proporcionar un procedimiento para la detección de defectos cercanos a la superficie mediante medición de flujo de corriente así como un dispositivo correspondiente, que permitan, detectar con alta sensibilidad tanto errores abiertos hacia la superficie, así como también errores escondidos.

Para la solución de esta tarea la invención proporciona un procedimiento con las características de la reivindicación 1 y un dispositivo con las características de la reivindicación 9. En las reivindicaciones dependientes son indicados perfeccionamientos ventajosos.

Con un procedimiento para la detección de defectos cercanos a la superficie en una pieza de prueba consistente al menos parcialmente en material ferromagnético se magnetiza un volumen de control de la pieza de prueba... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la detección de defectos cercanos a la superficie en una pieza de prueba (150, 250, 350) consistente al menos parcialmente en material ferromagnético, donde un volumen de control de la pieza de prueba es magnetizado y detectado para el registro de campos de dispersión magnéticos causados por defectos, siendo el volumen de control magnetizado mediante un campo magnético constante y simultáneamente mediante un campo magnético alterno solapado sobre el campo continuo, caracterizado por el hecho de que se produce un campo magnético alterno con una frecuencia de campo alterno de al menos 1 kHz y de que se produce un movimiento relativo entre la pieza de prueba y el campo magnético continúo que actúa sobre la pieza de prueba y el campo alterno solapado sobre el campo continúo, que tiene un componente de velocidad relativo, que está dirigido hacia la dirección de las líneas de campo magnéticas del campo constante dentro de la pieza de prueba, siendo el componente de la velocidad relativa de al menos 0, 3 m/s.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, estando el componente medido de la velocidad relativa en dirección de las líneas de campo del campo constante en el área de 1 m/s hasta 5 m/s.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, donde la frecuencia de campo alterno está entre 3 kHz y 12 kHz.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, pudiendo ser acoplados el campo continuo y el campo alterno en el volumen de control de tal manera que el flujo de inducción producido por el campo continuo y el flujo de inducción producido por el campo alterno tienen esencialmente la misma orientación.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, estando acoplado el campo magnético constante de tal manera en la pieza de prueba, que las líneas de campo del campo magnético constante discurren dentro de la pieza de prueba por secciones aproximadamente en dirección perimetral y/o esencialmente en vertical respecto a un eje longitudinal de la pieza de prueba, siendo alcanzado el movimiento relativo preferiblemente a través de una rotación relativa entre la pieza de prueba (150, 250) y una unidad de magnetización del campo constante.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, donde la intensidad de campo magnético HDC del campo constante en el volumen de control comprende al menos la mitad del tamaño, particularmente al menos el mismo tamaño que la intensidad de campo magnético HAC del campo alterno y/o no más de 20 veces la intensidad de campo magnético del campo alterno, estando preferiblemente una relación de intensidad de campo HDC/HAC entre la intensidad de campo magnético HDC del campo constante y la intensidad de campo magnético HAC del campo alterno entre 1 y 5.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, donde la intensidad de campo magnético HDC del campo constante comprende aprox. 10% y aprox. 95% de la intensidad de campo de saturación del material de muestra en el volumen de control, preferiblemente entre aprox. 70% y aprox. 85% de la intensidad de campo de saturación y/o donde una suma de la intensidades de campo LH=HAC +HDC de la intensidad de campo magnético HDC del campo constante y

de la intensidad de campo magnético HAC del campo alterno comprende aprox. entre 10% y aprox. 100% de la intensidad de campo de saturación del material de la pieza de prueba en el volumen de control, preferiblemente entre aprox. 70% y aprox. 85% de la intensidad de campo de saturación.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, donde los campos de dispersión magnéticos se registran con ayuda de al menos una sonda de flujo de dispersión sensible al campo magnético y se explica una evaluación de señales de sondas de las sondas de flujo de dispersión para la evaluación de señales de flujo de dispersión, siendo evaluada particularmente una amplitud de señal de sondas para la caracterización de defectos.

9. Dispositivo para para la detección de defectos cercanos a la superficie en una pieza de prueba (150, 250, 350) consistente al menos parcialmente en material ferromagnético con: un dispositivo de magnetización para la magnetización de un volumen de control de la pieza de prueba y al menos una sonda de control sensible al campo magnético (110A, 110B, 210, 310) , para el registro de campos de dispersión magnéticos causados por defectos, comprendiendo el dispositivo de magnetización una unidad de magnetización de campo constante para la producción de un campo magnético constante y una unidad de magnetización de campo alterno para la producción de un campo alterno solapado sobre el campo constante en el volumen de control, caracterizado por el hecho de que se dimensiona una fuente de tensión alterna del dispositivo de magnetización del campo alterno para producir tensión alterna con una frecuencia de al menos 1 kHz y por que están previstos dispositivos para la producción de un movimiento relativo entre la pieza de prueba (150, 250, 350) y el campo magnético constante que actúa sobre la pieza de prueba, donde el movimiento relativo tiene un componente de velocidad relativo que está esencialmente orientado hacia la dirección de las líneas de campo magnéticas del campo constante dentro de la pieza de prueba, donde este componente de la velocidad relativa comprende al menos 0, 3 m/s, de modo que el dispositivo para la realización del procedimiento se configura según las reivindicaciones 1 hasta 8.

10. Dispositivo según la reivindicación 9, donde el dispositivo de magnetización presenta al menos un dispositivo de bobinas de campo alterno-campo continuo (235, 435A, 435B) , que está conectado o es connectable simultáneamente a una fuente de tensión alterna y a una fuente de tensión continua, o donde el dispositivo de magnetización presenta al

menos un dispositivo de bobinas de tensión alterna (145A, 145B, 345A, 345B) conectado a una fuente de tensión alterna (140A, 140B, 340) y al menos un dispositivo de bobina de corriente continua (135A, 135B, 335) separado del dispositivo de bobina de tensión alterna y conectado a una fuente de tensión continua (130A, 130B, 330) .

11. Dispositivo según una de las reivindicaciones 9 o 10, donde el dispositivo de magnetización presenta al menos un yugo de magnetización (120A, 120B, 220) con un núcleo de yugo, sobre el que está enrollado un dispositivo de bobinas de corriente alterna y un dispositivo de bobina de corriente continua, estando formado un yugo de magnetización preferiblemente como un yugo de magnetización esencialmente en forma de U, cuyo extremos libres sirven como pieza polar y están dispuestos esencialmente de forma radial respecto a la superficie de la pieza de prueba, estando dispuestas las piezas polares particularmente aproximadamente de forma simétrica en ambos lados de una sonda de control asociada (110A, 110B, 210, 310) .

12. Dispositivo según una de las reivindicaciones 9 hasta 11, donde la unidad de magnetización de campo constante comprende una fuente de corriente alterna (440B) y un rectificador (449) conectado a la fuente de corriente alterna (449) , estando dispuesto preferiblemente entre la fuente de corriente alterna (440B) y el rectificador (449) un transmisor inductivo (445B) sin contacto que trabaja de forma inductiva.

13. Dispositivo según una de las reivindicaciones 9 hasta 12, donde está dimensionada una fuente de corriente alterna de la unidad de magnetización para producir tensiones alternas en la zona de 3 kHz hasta 12 kHz y/o potencias de 20 corriente de hasta varios amperio, particularmente hasta a 20 amperios o más.

14. Dispositivo según una de las reivindicaciones 9 hasta 13, caracterizado por el hecho de que el movimiento relativo comprende una rotación relativa entre la pieza de prueba y una unidad de magnetización de campo constante, donde particularmente los medios de magnetización de campo constante se fijan a un cabezal de rotación de tal manera que movible alrededor de la pieza de prueba (150) .

15. Dispositivo según una de las reivindicaciones 9 hasta 14, caracterizado por un dispositivo de evaluación para la elaboración de señales de sondas de al menos una sonda de control sensible al campo magnético (110A, 110B, 210, 310) , donde el dispositivo de evaluación está instalado para evaluar heterogeneidades del flujo magnético registradas por la sonda de control y trabajar en señales de error, siendo evaluada particularmente una amplitud de error de la señal de error para la caracterización de defectos.