Institute of Fundamental Technological Research

The LDC1000 module[1,2] measurement tool is a commercial inductive converter made by Texas Instruments (TI). It has been designed to measure the distance to a surface from a given point above the surface of conducting materials. However, its design and software make it possible to use the device in many other innovative applications, such as in machine diagnostics (the measurement of shaft torsions and the detection and measurement of unbalance in rotating masses) and in the non-destructive testing (NDT) of continuity, shape and structural flaws. Examples of the application of this converter to flaw crack detection, to the measurement of electrical and magnetic parameters and to distance determination from a point above the surface to the surface of conducting materials, as well as to the estimation of the thickness of a non-conductive layer on a conductive surface, are described in this paper. The LDC1000 converter has been available commercially for a few years and its basic scope of application is expanding all of the time[4,5]. It has also been the subject matter for some PhD theses[6]. The principles for measuring the components of the normalised impedance are explained in the initial part of this paper, which is necessary in order to gain a full understanding of the converter operation. The LDC1000 converter operates in the current resonance region (resonance takes place between the inductive coil and the tested material). From the manifold diagnostic possibilities of the converter, its application in flaw detection will be presented in this paper. Crack detection and conductivity and distance measurements have been carried out and the local circuit inductance has been recorded. Measurements have been conducted with the standard flaw detection probe and the time required for performing repeatability measurements has also been investigated.

Stal martenzytyczna P91 należy do grupy stali stosowanych w energetyce. Komponenty maszyn i wyposażenie wykorzystujące stale z tej grupy (K18 - P 265 i 13 HMF) są użytkowane w eksploatacji przy podwyższonych temperaturach. Stale te są narażone na obciążenia zmęczeniowe cieplne, przyspieszoną korozję, pełzanie dynamiczne i relaksację powodowane procesami zmęczeniowymi. Trudne warunki eksploatacji (temperatura, ciśnienie) wywierają różny wpływ na proces zmian ich parametrów fizycznych. W przypadku większości stali stosowanych w energetyce magneto-indukcyjny pomiar właściwości fizycznych jest dogodną techniką badania próbek, a nawet przy ciągłym diagnozowaniu wycinka instalacji (SHM). Artykuł prezentuje wyniki badań przeprowadzonych dla próbek stalowych P91, P265 i 13 HMF oraz proponuje niskokosztowe rozwiązanie badań nieniszczących (NDT) i monitoringu eksploatacyjnego.

SHM monitoring strukturalny, NDT badania nieniszczące

W artykule przedstawiono możliwości oceny zmian parametrów fizycznych próbek ze stali P91 w oparciu o zmodyfikowane metody badań magneto-indukcyjnych. Badania przeprowadzono urządzeniami minimalizującymi koszty badań nie wpływającymi na dokładność. Zastosowano mostek pomiarowy RLC [8] i sondę pomiarową LDC1000 [9-11]. Przedstawione wstępne wyniki badań potwierdzają przyjęte założenia i wskazują na szeroki zakres zastosowań w przemyśle.

metody magneto indukcyjne, NDT, NDE

Moduł LDC 1000 [1, 2] jest przetwornikiem pomiarowym indukcyjnym produkcji Texas Instruments. W podstawowej wersji został zaprojektowany do pomiaru odległości od powierzchni materiałów przewodzących. Jego konstrukcja i oprogramowanie umożliwiają wiele innowacyjnych zastosowań. Zastosowania można przenieść na diagnostykę maszyn (pomiar skręcenia wałów napędowych, wykrywanie i pomiar niezrównoważenia mas wirujących), a także w obszar badań nieniszczących defektów ciągłości kształtu i struktury. W artykule opisano przykłady zastosowania w defektoskopii pęknięć, w pomiarze parametrów elektrycznych i magnetycznych oraz w pomiarze odległości od powierzchni materiałów przewodzących. Układ LDC 1000 jest dostępny od kilku lat na rynku. Obszar podstawowy jego zastosowania jest ciągle poszerzany [4, 5]. Jest też tematem prac doktorskich [7]. Przedstawione na wstępie zasady pomiaru unormowanych składowych impedancji są wstępem do opisu działania przetwornika LDC. Przetwornik LDC 1000 pracuje w obszarze rezonansu prądu: cewka indukcyjna – materiał badany. Spośród możliwości diagnostycznych układu zaprezentowano jego zastosowanie w wykrywaniu defektów. Przeprowadzono pomiar pęknięć, pomiar przewodności oraz pomiar odległości. Wartościami rejestrowanymi była lokalna indukcja obwodu. Pomiary prowadzono na wzorcach stosowanych w defektoskopii magneto-indukcyjnej. Wykonano badania na powtarzalność czasową pomiaru

NDT, NDE, diagnostyka parametrów i struktury materiału

Stal martenzytyczna P91 należy do grupy stali stosowanych w energetyce. Komponenty maszyn i wyposażenie wykorzystujące stale z tej grupy (K18 - P 265 i 13 HMF) są użytkowane w eksploatacji przy podwyższonych temperaturach. Stale te są narażone na obciążenia zmęczeniowe cieplne, przyspieszoną korozję, pełzanie dynamiczne i relaksację powodowane procesami zmęczeniowymi. Trudne warunki eksploatacji (temperatura, ciśnienie) wywierają różny wpływ na proces zmian ich parametrów fizycznych. W przypadku większości stali stosowanych w energetyce, magneto-indukcyjny pomiar właściwości fizycznych jest dogodną techniką badania próbek, a nawet przy ciągłym diagnozowaniu wycinka instalacji. Artykuł prezentuje wyniki badań przeprowadzonych dla próbek stalowych P91, P265 i 13 HMF oraz proponuje niskokosztowe rozwiązanie monitoringu eksploatacyjnego.

Badania nieniszczące NDT, badania nieniszczące NDE, detekcja zmęczenia, prądy wirowe

Material and magnetic degradation on the edges of electromagnetic silicon steel sheets is usually neglected in designing electro-mechanical equipment. Magnetic changes at the sheet edges are insignificantly small in the case of transformers. In the electric machines they can produce significant losses, amounting to 0.5 % when the losses due to the magneto-elastic and reverse phenomena (Joule and Villari) are taken into account. In this context the paper presents the results of laboratory and simulation studies of the influence of various production technologies on the material structure and magnetic properties at edges of elements for electro-mechanical devices.

magneto-elastic and elasto-magnetic effects, plastic strains, changes of magnetic parameters, changes of magnetic hysteresis loop of electromagnetic steel sheet

The martensitic steel P91 belongs to the group of steels used in power plants. Machine components and equipment constructed with steels from the group (15HM -13CrMo44 (DIN) and 13HMF) are utilized in service at increased temperatures. Such steels are exposed to thermal fatigue loads, accelerated corrosion, dynamic creep and relaxation (ratcheting) due to tension fatigue. The harsh operation conditions (temperature, pressure) have diverse influence on the evolution process of their physical parameters. In case of most steels used in power plants the magneto – inductive measurement of properties is a convenient technique for testing samples when continuosly applied. The paper presents results of tests performed on P91, 15HM and 13 HMF steel samples. A low cost service life monitoring is proposed.