1. Miejsce metod magnetyczno-proszkowych pośród badań i
pomiarów weryfikacyjnych
Podstawowymi kryteriami oceny stanu technicznego elementów i zespołów urządzeń
technicznych podczas weryfikacji są zmiany:
- kształtów i wymiarów,
- wzajemnego położenia płaszczyzn i osi,
- jednolitości i zwartości struktury i własności materiału elementów,
- stanu powierzchni elementów (lub stanu powłoki).
Na podstawie tych kryteriów ocenia się stan techniczny elementów za pomocą
odpowiednich metod weryfikacji z zastosowaniem odpowiedniego zestwau narzędzi,
przyżądów i stanowisk kontrolno-pomiarowych. W zależności od rodzaju zużycia i uszkodzeń
elementów i zespołów oraz możliwości technologicznych i ekonomicznych stosuje się
odpowiednie metody weryfikacji i związane z nimi podstawowe rodzaje przyrządów,
aparatury, pomocniczych środków i materiałów eksploatacyjnych itp.
Metody weryfikacji można ogólnie podzielić na następujące grupy:
- oględziny zewnętrzne (organoleptyczne),
- pomiary weryfikacyjne,
- wykrywanie wad materiałowych (defektoskopia),
- próby szczelności.
Podział ten zawiera prawie wszystkie stosowane metody weryfikacji. Z istoty
weryfikacji wynika przydatność dla jej celu jedynie metod pomiarów i badań nieniszczących.
Miejsce badań magnetyczno-proszkowych pośród innych metod defektoskopowych
służących kontroli makroskopowej materiałów zaprezentowano w tabeli 1. Przedstawiono
również krótką ocenę każdej z metod oraz główne zadanie jakiemu służy. Metoda ta jest
powszechnie stosowana w okrętownictwie, zwłaszcza w weryfikacji elementów maszyn i
urządzeń siłownianych (m.in. elementy silników okrętowych).
Tabela 1.
Badanie makroskopowe materiału
Metoda Zadanie Ocena metody
Badania wizualne, oględziny Wykrywanie nieciągłości i Tylko dla obiektów o
wstępne ( gołym okiem lub z niedokładności widocznych na powierzchniach dostępnych z
użyciem lup) powierzchni materiału. zewnątrz.
Metody penetracyjne Pęknięcia i pory rozpoczynające się Stosowane prawie dla wszystkich
na powierzchni. materiałów
Metody magnetyczne i Nieciągłości powierzchniowe i Tylko dla materiałów dających się
magnetyczno  proszkowe leżące blisko pod powierzchnią magnetyzować
Metody indukcyjne (prądów Pory, pęknięcia, żużel pasmowy w Badania zautomatyzowane
wirowych) szczególności na powierzchni.
Pomiary głębokich pęknięć. Badania stali i metali nieżelaznych
Technika mikrofalowa Wykrywanie nieciągłości w W fazie rozwoju
niemetalach, pomiary wilgotności
Metody radiologiczne Wykrywanie nieciągłości w Dla wszystkich materiałów
odlewach i spoinach Wymagana ochrona antyradiacyjna.
Metody ultradz
więkowe Wykrywanie nieciągłości każdego Bardzo dobre do wykrywania
materiału i każdej postaci rozwarstwień
Próby szczelności Wykrywanie przecieków w Metodę dobiera się pod kątem
zbiornikach, rurociągach itd. czułości
Metody termiczne Rozwarstwienia i nieciągłości W nieciągłościach występuje inna
temperatura
Metody elektryczne Sprawdzanie złączy lutowanych w Układy elektrotechniczne
(pomiar oporności elektrycznej) połączeniach elektrycznych
2. Podstawy defektoskopii magnetycznej i elektromagnetycznej
Defektoskopia (elektro)magnetyczna umożliwia wykrywanie pęknięć o szerokości do
0,001 mm. Stosuje się magnetyzację:
- podłuzną,
- poprzeczną (cyrkulacyjną),
- kombinowaną (mieszaną).
Zdolność wykrywania umiejscowionych wad zależy od rodzaju metody (sucha lub
mokra), rodzaju i natężenia prądu oraz rodzaju magnetyzacji. Do wykrywania pęknięć
podłużnych stosuje się magnetyzację poprzeczną (cyrkulacyjną), do pęknięć poprzecznych 
magnetyzację podłużną. Jeżeli nie są znane kierunki pęknięć, stosuje się magnetyzację
kombinowaną.
Na rysunku 1 pokazano głębokość wykrywania wad od rodzaju metody oraz rodzaju i
natężenia prądu. Jak wynika z rysunku, do wykrywania wad powierzchniowych i
podpowierzchniowych stosować należy prąd przemienny, do wad położonych głębiej  prąd
stały.
2
Optymalną wartość natężenia pola magnetycznego ustala się w zależności od: rodzaju
materiału, rozmiarów, kształtu i jakości badanego elementu. Dla stali konstrukcyjnej zwykłej
jakości przyjmuje się wartość pola magnetycznego zawartą w przedziale 5000-10000 A/m.
Rys. 1. Zdolność wykrycia wad położonych na różnej głębokości od powierzchni elementu;
I  metoda mokra, prąd przemienny; II  metoda sucha, prąd przemienny; III  metoda mokra,
Prąd stały; IV  metoda sucha prąd stały
Przy defektoskopii elektromagnetycznej stosuje się specjalne stacjonarne lub
przenośne aparaty  defektoskopy elektromagnetyczne. Mogą to być defektoskopy
uniwersalne i specjalizowane (dla jednego typu elementów). W wyposażeniu defektoskopu
elektromagnetycznego znajduje się z reguły urządzenie do rozmagnesowywania  usunięcia
magnetyzmu szczątkowego pozostającego w badanym elemencie po jego kontroli. Proces
rozmagnesowywania jest bardzo ważny, gdyż magnetyzm szczątkowy może zakłócić
prawidłową pracę silnika oraz zmniejszyć trwałość elementu wskótek przyciągania warstw
proszku żelaza lub ferromagnetycznych produktów zużycia. Przyśpiesza to zużycia ścierne
badanego elementu, elementów współpracujących, a w razie otworów olejowych może
nastapić znaczne uszkodzenie. Rozmagnesowywanie przeprowadza się za pomocą
przemiennego pola magnetycznego o stale zmniejszalącej się amplitudzie albo przy użyciu
prądu przemiennego o zmniejszonej częstotliwości. Inny sposób polega na podgrzaniu
przedmiotu powyżej punktu Curie (ok. 700-800 8C) Do kontroli stanu rozmagnesowania
stosuje się różne sposoby w zależności od rodzaju rozmagnesowywanego elementu i
wytycznych producenta silnika. W większości przypadków sprawdzenie polega na kontroli
braku przytrzymywania przez rozmagnesowany element silnika określonych rozmiarów
3
prostokąta wykonanego z niskowęglowej stali lub stwierdzenia braku odchyleń igły
magnetycznej umieszczonej w określonej odległości od elementu.
Kontroli defektoskopią elektromagnetyczną poddawane są wały korbowe, śruby
dwustronne, ściągi, tuleje cylindrowe, sprężyny pomp wtryskowych i wtryskiwaczy.
3. Ujawnianie rozproszonego pola magnetycznego
W magnetycznej metodzie proszkowej pole magnetyczne wokół powierzchniowych i
podpowierzchniowych wad materiałowych ujawnia się za pomocą proszku magnetycznego
,który stanowią drobne ziarenka żelaza, najczęściej magnetytu FeO. Ziarenka magnetytu o
średnicy kilkunastu �m. Stają się dzięki odziaływaniu pola magnetycznego malutkimi
magnesami (rys. 2). Są one przyciągane w okolicy szczeliny, pokrywają ją i tworzą w ten
sposób wskazania świadczące o występowaniu wady .
Rys. 2. Rozproszenie pola magnetycznego
Za pomocą proszków magnetycznych można ujawnić szczeliny powierzchniowe o
szerokości wynoszacej ok.1�m tylko w materiałach ferromagnetycznych.
4. Metody badań
W zależności od sposobu nanoszenia proszku na badany przedmiot rozróżnia się
metody: suchą i mokrą.
Metoda sucha wykorzystywana jest głównie do wykrywania wad powierzchniowych
np. do badania spoin ,dużych odlewów .Zasadniczo przy pomocy tej metody można wykryć
wady o większych rozmiarach. Powierzchnie badanych przedmiotów muszą być suche ,nie
mogą być uszkodzone lub zanieczyszczone smarem, gdyż utrudnia to układanie się proszku
na całej powierzchni.
4
 Metoda mokra proszek żelaza stosowany jest w zawiesinie z olejem mineralnym (o
lepkości 1.2-2 �E w temperaturze 20�C), wodą z dodatkami przeciwkorozyjnymi ,lub naftą z
różnymi dodatkami, które podwyższają jej temperaturę zapłonu. Dodatkowo do cieczy nośnej
dodaje się dodatki zwiększające zdolność zwilżania. Dla polepszenia kontrastu można używać
proszków barwionych lub fluoryzujących. W tym drugim przypadku badany przedmiot
ogląda się w świetle ultrafioletowym
5. Wykrywalność wad
Za pomocą magnetycznej metody proszkowej można wykrywać wady
powierzchniowe lub podpowierzchniowe we wszystkich materiałach ferromagnetycznych.
Wady materiałowe, które pozwala wykryć ta metoda dzieli się na wady powierzchniowe, rysy
i wady podpowierzchniowe. Do wad powierzchniowych zalicza się pęknięcia zmęczeniowe,
pęknięcia powstałe w wyniku obróbki cieplnej i mechanicznej (pęknięcia hartownicze i
szlifierskie).
Od powyższych wad należy odróżnić tzw. rysy, czyli powierzchniowe skazy
materiału, cechujące się bardzo małą głębokością i stosunkowo dużą rozwartoścą. Do wad
powierzchniowych zalicz sie wszelkiego rodzaju wtrącenia, pory i pęcherze.
Wmagnetycznej metodzie proszkowej na wykrywalność wad mają wpływ:
- wielkość, kształt i głębokość położenia wady;
- sposób nanoszenia proszku magnetycznego;
- orientacja wady w stosunku do pola magnetycznego;
- kształt, wielkość i jakość badanego przedmiotu.
Największe na wykrywalność wad wywiera siła kierunkowa pola rozproszenia. Siła ta
zwiększa się z rosnącym natężenie pola, najpierw silnie potem przyrost ten słabnie. Dlatego
przy badaniu należy posługiwać się specjalnymi wzorcami, pozwalającymi określić
optymalne namagnesowanie przedmiotu. W magnetycznej metodzie proszkowej występują
wskazania pozorne, tzn. nie związane z wystepowaniem wad, które mogą być spowodowane
przez:
- nagłe zmiany przekroju badanego przedmiotu;
- zastosowanie zbyt wysokiego natężenia prądu;
- nie zastosowanie wstepnego rozmagnesowania;
- rozproszenie pola magnetycznego na ostrych krawedziach.
5
6. Technika prowadzenia badań
Ogólnie na badanie magnetyczną metodą proszkową składają się trzy podstawowe
operacje:
- wytworzenie odpowiedniego strumienia magnetycznego w badanym przedmiocie;
- pokrycie badanej powierzchni proszkiem magnetycznym;
- obserwacja skupień proszku na badanej powierzchni wraz z oceną rodzaju i wielkości
wady.
Przeprowadzenie kontroli wymaga wykonania następujących czynności:
a) przygotowanie powierzchni  części obrabiane należy odtłuścić, z elementów
malowanych powina być usunięta farba, aby zapewnić odpowiedni kontakt
elektryczny przy magnesowaniu prądem lub gdy malowanie pogarsza kontrast; z
powierzchni należy koniecznie usunąć zgorzelinę, zendrę i rdzę;
b) początkowe rozmagnesowanie  czynność ta jest konieczna ze względu na możliwość
powstania tzw. wskazań pozornych, a szczególnie tzw  pisma magnetycznego ;
c) magnesowanie  wybór sposobu magnesowania jest uzależniony od kształtu
przedmiotu oraz usytuowania wad, które należy wykryć, celem wykrycia wad
poprzecznych stosuje się magnesowanie wzdłużne (rys.3),
Rys. 3. Wada poprzeczna i linie pola magnetycznego
a celem wykrycia wad podłużnych stosuje się magnesowanie cyrkulacyjne (kołowe),
co pokazano na rysunku 4;
Rys. 4. Wada podłużna i linie pola magnetycznego
6
d) obserwacja powierzchni przedmiotu  obserwacja powinna być wykonywana przy
odpowiednim oświetlenu, przy czym szczególną uwagę należy zwrócić na okolice
otworów i odsadzeń, więc na miejsca gdzie następuje koncentracja naprężeń w czasie
pracy elementu po czym należy oznaczyć położenie wad;
e) rozmagnesowywanie  przedmioty wykonane z materiałów ferromagnetycznych
zachowują po przerwaniu magnesowania, przez pewien czas magnetyzm szczątkowy ,
sposób usunięcia tego magnetyzmu podano powyżej.
7. Wykorzystanie defektoskopów elektromagnetyczny
W badaniach tą metodą wykorzystuje się zachowanie pola magnetycznego w ciałach
ferromagnetycznych. Jeżeli materiał jest jednorodny to linie pola układają się równolegle,
sytuacja taka ma również miejsce wówczas gdy nieciągłość materiału jest równoległa do linii
sił pola magnetycznego (rys. 4).
Dlatego należy wytworzyć pole magnetyczne którego linie sił pola magnetycznego
będą prostopadłe do nieciągłości (rys. 3).
Następnym warunkiem koniecznym do powodzenia badania jest uwidocznienie linii
sił pola magnetycznego Dawniej używano do tego celu opiłek żelaza, obecnie udoskonalono
tę metodę tzn. opiłki żelaza tworzą zawiesinę wraz ze specjalną cieczą (aby ułatwić
nakładanie). Mogą to być również luminofory ,,świecące" pod wpływem światła
ultrafioletowego.
Urządzenia do wytwarzania pola magnetycznego:
a) defektoskop stacjonarny;
b) defektoskop przenośny:
-z magnesami stałymi;
-magnesowanie przez bezpośredni przepływ prądu.
WYKRYWANIE NIECI
GA
OSCI DEFEKTOSKOPEM STACJONARNYM
Przykładowy zakres zastosowań:
a) badanie wałka wielowypustowego (rys. 5):
7
Rys. 5. Przykład nieciągłości wykrytych podczas kontroli wałka wielowpustowego
b) badanie śruby korbowodowej (rys.6)
Rys. 6. Przykładowy element (śruba korbowodowa) poddawany
standardowo kontroli magnetyczno-proszkowej
c) badanie wałka stopniowanego (rys.7)
Rys. 7. Przykład lokalizacji nieciągłości na powierzchni wałka wielostopniowego
z wykorzystaniem metod magnetyczno-proszkowych
WYKRYWANIE NIECI
GA
OŚCI DEFEKTOSKOPEM PRZENOŚNYM
Przykładowy zakres zastosowań:
a) z magnesami stałymi:
-badanie płaskownika (rys.8):
8
Rys. 8. Przykład lokalizacji nieciągłości na powierzchni płaskownika
z wykorzystaniem metod magnetyczno-proszkowych
-badanie wad spawalniczych (rys.9)
Rys. 9. Przykład lokalizacji nieciągłości w połączeniach spawanych
z wykorzystaniem metod magnetyczno-proszkowych
b) z magnesowaniem przez bezpośredni przepływ prądu:
-badanie połączenia skurczowego
8. Przykładowe środki wykorzystywane w metodach
magnetyczno-proszkowych dostępne na polskim rynku
CIRCLE SYSTEMS, INC. jest to jedna z największych firm na rynku Ameryki
Północnej i od 30 lat produkuje materiały do metody magnetyczno -proszkowej (MPI).
Jest ona dostawcą dla przemysłu lotniczego Stanów Zjednoczonych, przemysłu
samochodowego (np. General Motors, Ford, Toyota, Honda) oraz przemysłu hutniczego
(produkcja prętów, rur i szyn) CIRCLE SYSTEMS, INC. produkuje pełne zestawy
materiałów odpowiadających normie MIL-STD 1949 do badań: metodą suchą, mokrą, w
aerozolach oraz, co jest unikalne, materiały do badań podwodnych. Specjalizuje się w
zawiesinach na bazie wody używanych w zastępstwie produktów na bazie nafty.
9
Poniżej zaprezentowano dane niektórych materiałów produkowanych przez CIRCLE
SYSTEMS, INC. Na polskim rynku dostępne są cztery rodzaje zawiesin aerozolowych,
łącznie ze środkie CIRCLESAFE 850 A, wyraz
nie widzialnym zarówno w świetle białym jak
i ultrafioletowym. Pojemniki aerozolowe posiadają wymienną końcówkę, dzięki której
nanoszenie zawiesiny nie przedstawia obecnie problemu.
Dzięki specjalnie skonstruowanej dyszy zawiesina rozprowadzana jest w postaci delikatnej
mgiełki, co pozwala na bardziej ekonomiczne i wydajne przeprowadzanie badań.
Do każdej partii materiałów dołączamy certyfikat serii oraz kartę bezpieczeństwa.
Tabela 2.
WYBRANE PRODUKTY CIRCLE SYSTEMS INC. STOSOWANE W MOKREJ METODZIE
MAGNETYCZNO-PROSZKOWEJ
Rozmiar ziarna, SAE
AMS Biuletyn
Produkt Nośnik Kolor główna wartość czułość
*) Techniczny
[�m] **)
MI-GLOW #
olej czarny 0,2 3042B 7 183
106
MI-GLOW #
olej żółto-zielony UV 11 3044C 7 190
118
MI-GLOW #
woda żółto-zielony UV 11 3044C 9 191
218
MI-GLOW #
woda żółto-zielony UV 11 3044C 9 263
718
MI-GLOW #
woda żółto-zielony UV 6 3044C 9 267
778
MI-GLOW #
olej żółto-zielony UV 6 3044C 7 240
800
MI-GLOW #
woda żółto-zielony UV 6 3044C 9 241
810
MI-GLOW #
woda czarny 0,2 3042B 7 265
820
MI-GLOW # czerwony widzialny/
woda 11 3041B 9 273
850 pomarańczowy UV
Tabela 3.
WYBRANE PRODUKTY CIRCLE SYSTEMS INC. STOSOWANE W SUCHEJ METODZIE
MAGNETYCZNO-PROSZKOWEJ
Rozmiar ziarna, SAE Zakres
AMS
główna wartość
Produkt Kolor czułość stosowania
*)
[�m] **) [�C]
DUSTING POWDER # 61 szary 70 3040A 7 427
DUSTING POWDER # 63 jasnoczerwony 70 3040A 7 120
DUSTING POWDER #
jasnożółty 70 3040A 7 427
66A
10
DUSTING POWDER # 68 ciemnoniebieski 70 3040A 7 427
widzialny różowy/
DUSTING POWDER # 73 70 3040A 7 120
pomarańczowy UV
widzialny zielony/
DUSTING POWDER # 75 70 3040A 7 120
żółto-zielony UV
Tabela 4.
WYBRANE PRODUKTY AEROZOLOWE CIRCLE SYSTEMS INC. STOSOWANE W METODZIE
MAGNETYCZNO-PROSZKOWEJ
SAE
AMS
Produkt Kolor Nośnik czułość
*)
**)
CIRCLESAFE # 778 A żółto-zielony UV woda 3044C 9
CIRCLESAFE # 820 A czarny woda 3042B 9
widzialny czerwony/
CIRCLESAFE # 850 A woda 3041B 9
pomarańczowy UV
MI-GLOW # 800 A żółto-zielony UV olej 3045B 7
*) Standardy AMS 3040-3046 formułują podstawowe wymagania dla materiałów w dokumentach dotyczących
badań magnetyczno proszkowych, łącznie z ASTM E-709; ASTM E-1444; ASME Boiler and Pressure Vessel
Codes i innymi wojskowymi, państwowymi lub komercyjnymi warunkami technicznymi dotyczącymi lotnictwa.
**) czułość optyczna jest trochę niższa w zawiesinie olejowej ze względu na efekt fluorescencyjny nośnika
9. Wnioski
W opracowaniu ukazano zagadnienia związane z weryfikacją elementów maszyn
metodami magnetyczno-proszkowymi. Ukazano istotę, zakres, cel i sposób zastosowania tych
metod. Przedstawiono przykładowe dostępne na polskim rynku zestawy przeznaczone do
defektoskopii magnetycznej.
Znajomość podstaw procesów występujących podczas weryfikacji jest przydatna dla
inżynierów mechaników eksploatatorów jako, że pozwala na należytą ocenę, klasyfikacje i
właściwe wnioskowanie w procesach eksploatacji i remontów maszyn podczas kontroli stanu
odpowiednimi metodami defektoskopowymi.
Należy podkreślić, że podczas demontażu i montażu elementów maszyn w procesie
remontu lub kontroli okresowej stanu technicznego urządzenia, z uwagi na duże ciężary
elementów i narzędzi montażowych należy dla bezpieczeństwa osób przeprowadzających
remont zachować ostrożność i stosować się do przepisów BHP oraz zaleceń producenta
maszyny (DTR, instrukcje czy też biuletyny).
11
10. Literatura
1. Angres J.: Nieniszczące metody kontroli złącz spawanych. Wydawnictwo Śląsk 1973.
2. Domanus i inni.: Niewidzialny detektyw. Wiedza Powszechna, Warszawa 1966.
3. Heptner H., Stroppe H.: Magnetyczne i indukcyjne badania metali.
Wydawnictwo Śląsk 1972.
4. Pawłowski Z.: Badania nieniszczące. ODK SIMP, Warszawa 1975.
5. Piaseczny L.: Technologia napraw okrętowych silników spalinowych.
Wydawnictwo Morskie, Gdańsk 1992.
6. Praca zbiorowa. Ilustrowana encyklopedia dla wszystkich  Fizyka. WNT, Warszawa 1987.
7. Ścieszka F. S.: Trendy i metody monitorowania stanu urządzeń technicznych. Problemy
Eksploatacji 4(27)/97, Wydawnictwo Instytutu Technologii Eksploatacji, Radom 1997.
8. WSM Szczecin. Defektoskopia magnetyczna i indukcyjna. Instrukcja do ćwiczeń
laboratoryjnych z materiałoznawstwa  część teoretyczna.
12