روش نشتی شار مغناطیسی: مقایسه میدان مغناطیسی قوی در برابر میدان مغناطیسی ضعیف
دهه هاست که روش نشتی شار مغناطیسی magnetic flux leakage testing یا MFL در زمینه تست غیرمخرب nondestructive testing (NDT) و در صنایع و فیلدهای مختلف کاری مورد استفاده قرار می گیرد.
مزایای اصلی روش نشتی شار مغناطیسی عبارتند از:
- کارایی بالای در هنگام تست بدون تماس و از طریق فاصله هوایی و یا از روی پوشش محافظ، زنگ زدگی، روغن و غیره
- میزان و کیفیت داده‌های جمع‌آوری‌شده در طول فرآیند داده برداری
- پردازش اطلاعات پیشرفته؛
- تفسیر پیشرفته داده ها از طریق نرم‌افزارها قدرتمند
- مشارکت حداقلی اپراتور یا متصدی.
تجهیزات دستگاه MFL
برای کاربردهای مختلف در صنایع ، تجهیزات متنوعی برای دستگاه MFL طراحی شده‌اند. معمولاً این ابزارها برای ارزیابی کابل‌های فولادی، مخازن ذخیره‌سازی و خطوط لوله در نظر گرفته می‌شوند. شایان ذکر است که علی‌رغم تفاوت‌های قابل‌توجه در طراحی، بسته به عملکرد آن‌ها، همه این ابزارها از یک سیستم مغناطیسی (magnetic system) تشکیل شده اند که این سیستم مغناطیسی، شار مغناطیسی را در جسم (کابل یا طناب) تحت آزمایش ایجاد می‌کند. زمانی که هیچ خوردگی یا عیبی در جسم وجود نداشته باشد، نشتی شار مغناطیسی عملاً یکنواخت است ولی در صورت وجود عیب خطوط میدان به هم ریخته و یکنواختی خورد را از دست می دهند به عبارت دیگر نشتی میدان مغناطیسی بوجود می آید.
تغییر شار مغناطیسی
اگر کابل موردبررسی شامل عیوب موضعی یا کاهش سطح مقطع باشد، شار مغناطیسی تغییر می‌کند. این تغییر یا به عبارت بهتر تحریف توسط سنسورهای مغناطیسی حساس (magnetosensitive sensors ) ، مانند سنسورهای اثر هال (Hall generators) و یا کویل‌های حساس (sensing coils) که در نزدیکی سطح جسم قرار دارند، تشخیص داده می‌شوند. داده‌های حاصل از بررسی‌های صورت گرفته جمع‌آوری و پردازش شده و توسط یک واحد الکترونیکی یا کامپیوتر نمایش داده می‌شوند.
در بیشتر ابزارهای MLF برای اشباع مغناطیسی ناحیه تحت آزمایش از میدان مغناطیسی قوی (Strong magnetization) استفاده می‌شود. بدین منظور از جریان های متناوب و قوی یا جریان متناوب آهن ربای دائم (permanent magnets) و یوک های سنگین (heavy yokes) استفاده می‌شود. البته این استفاده سبب طراحی یک ابزار سنگین و بزرگ می‌شود که به عقیده بسیاری از کاربران یک ضعف است.
دلایل استفاده از ایجاد میدان مغناطیسی قوی
اما سؤال اینجاست که پس چرا ایجاد میدان مغناطیسی قوی ضروری است. آیا سیستم مغناطیسی می‌تواند ضعیف‌تر و درنتیجه کوچک‌تر و سبک‌تر باشد ؟
دو دلیل برای ایجاد میدان مغناطیسی قوی به کار می‌رود:
- خصوصیات مغناطیسی جسم مورد آزمایش ممکن است به دلیل شرایط عملیاتی ، اثر مکانیکی و حرارتی و غیره متفاوت باشد و تغییر در وضعیت مغناطیسی ممکن است باعث خطا در بازخوانی داده‌ها شود. ایجاد میدان مغناطیسی قوی، خواص مغناطیسی را یکنواخت می‌کند و بنابراین قابلیت اطمینان در بازرسی و دقت اندازه‌گیری را بهبود می‌بخشد.
- نشتی شار مغناطیسی یکنواخت درون جسم حساسیت بیشتری به خوردگی های بیرونی و داخلی دارد.
ایجاد میدان مغناطیسی ضعیف (Weak magnetization)
میدان مغناطیسی ضعیف (Weak magnetization) ممکن است میدان مغناطیسی یکنواختی ایجاد نکند ، بنابراین ابزارهایی که از این اصل استفاده می‌کنند در مقایسه با دستگاه‌هایی که تحت ایجاد میدان مغناطیسی قوی عمل می‌کنند عملکرد بدتری دارند.
این ابزارهای مغناطیسی ضعیف‌تر ، به‌ویژه نسبت به ناپیوستگی‌های داخلی ، حساسیت کمتری دارند. بازخوانی داده‌ها حاصل از اجرای متوالی متفاوت است ، یعنی تکرارپذیری اندازه‌گیری ضعیف است. حتی استفاده از سنسورهای با حساسیت بالاتر و افزایش ضریب تقویت (gain factor) ممکن است باعث بهبود عملکرد بازرسی نشود. علاوه بر این ، نتایج آزمایش به شرایط مغناطیسی قبلی جسم بستگی دارد.
به‌عنوان‌مثال ، نقاط و لکه‌های مغناطیسی (magnetic spots ) که هنگام قرار گرفتن هد مغناطیسی ابزار MFL بر روی یک شی‌ء به وجود می آیند ممکن است توسط ابزار ایجاد میدان مغناطیسی ضعیف شناسایی‌شده و به عنوان ناپیوستگی تعبیر شوند. تنش مکانیکی و عدم یکنواختی مغناطیسی همراه آن نیز بر میزان خوانایی تأثیر می‌گذارد.
