Controllo Con Particelle Magnetiche

 

CWe ontrol lo Inspection con particelle particelle magnetiche magnetiche Weldi lding ng

CONTROLLO CON PARTICELLE MAGNETICHE (MT)

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Control lo con particelle particelle magnetiche magnetiche

I• ntr ntrodu oduz zione io neè al a magnetism ma gnetismo lal ca capa paci cità tà di alcu alcuni ni o Il magnetismo

materiali (detti ferromagnetici) di attrarre altri materiali o se stessi

• Icaratterizzato l ca campo m ma agnattraverso etico è di no nleorsue ma linee li nee di flusso:

Linee di campo attorno ad una barra magnetizzata

- In co corr rris ispo pond nden enza za di un polo polo

-

magnetico, escono (o entrano) nel pezzo stesso For orma mano no per perco cors rsii chi chius usii Non ssii iin nter erssecano Segu Seguon ono o il pe perc rcor orso so con con m min inor ore e riluttanza magnetica Hann Hanno o la stes stessa sa inte intens nsitità à

Attrazione tra poli opposti

- di Hanno Haattrazione nno un una a di direz ione ne d dov ovuta uta al le ffor orze ze orezio repulsione tra alle i poli Repulsione tra poli dello stesso segno Istitut o Italiano della S Salda aldatur tura a

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Materiali fe f errom rr oma agne gn eti tici ci

• Un ma mate teri rial ale e è co cons nsid ider erat ato o ferromagnetico se può essere magnetizzato (materiali quali gli acciai al C e bassolegati, alcuni acciai inossidabili, il nickel puro ed il cobalto puro sono ferromagnetici)

Smagnetizzato

• I ma materi teriali ali ferr ferroma omagne gnetic ticii so sono no ssudd uddivis ivisii in domini , nei quali l’orientamento del S campo cam po è lo ste stesso sso pe perr tutt tuttii gli at atomi omi magnetici risultano orientati domin i magnetici • I domini casualmente in condizioni normali ma possono orientarsi secondo la

N

Magnetizzato

medesima direzione in presenza di campi esterni Istitut o Italiano della S Salda aldatur tura a

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Camp mpo o ma m agn gne etico ti co nei mezz mezzi non n on omog om oge enei • Una p pa articolarità dei circuiti che no non n es esis isto tono no magnetici è che circuiti aperti, dovendo essere, in ogni caso, le linee di flusso chiuse. • Nel Nel caso caso di un una a ba barr rra a iin nm mat ater eriiale ale ferromagnetico a sezione costante, sede di un campo longitudinale uniforme di induzione B, caratterizzato dalla presenza di una discontinuità opportunamente orientata si avrà una perturbazione delle linee di flusso:  – flusso disperso  – formazione di polarità libere Istitut o Italiano della S Salda aldatur tura a

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Control lo con particelle particelle magnetiche magnetiche

P•ri rinc ncipi de metod me pa rti lle e ma magn gne etiche tic he Al pipio ezzo o iin ndel e esslam e ètodo applo icacon to un un iin np teanrtice so cell magnetic tico o , ottenuto campo magne mediante un’apposita apparecchiatura • Qual Qualora ora il pe pezz zzo op pres resent entii u una na dis disco cont ntin inui uità tà,, e ess ssa a iinte nterro rromp mperà erà le line linee e di fluss o sulla superficie del pezzo flusso magnetico, creando una fuga di flusso

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P•ri rinc ncipi ipio o del del metod me todo oalcon p pa artice rti cell lle e ma magn gne etiche tic he appl plica icato to alla la Il rivelatore è ap superficie da esaminare • L e particelle ferromagnetiche, ricoperte da un pigmento risultano attratte dalla fuga di flusso localizzata sino a formare un’indicazione in corrispondenza della • discontinuità L’indicazione può esse serre rilevata in presenza delle adeguate condizioni di illuminamento Istitut o Italiano della S Salda aldatur tura a

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Pri rinc ncipi ipi de d el magnetism magnetismo o Condizione dello dello sp az azio io in cui c ui si m anifestano anifestano forze fo rze di origin or igine e magnetica. magnetica.

Forma Campo magnetico (H)

Verso

Intensità

Rappresentata con linee di forza. mano destra in modo Regola della indichi mano destra: che il pollice il verso immaginando della corrente,diledisporre linee di la forza hanno la direzione indicata dalle dita; nel caso di spira o solenoide, se le dita indicano il verso della corrente il pollice individua la direzione del campo magnetico. Cond. rettilineo H =

i

Spira

2π r 

 H    =

ni l 

E’ funzione della forza magnetica (H) e delle delle caratteristiche del mezzo Permeabili Perme abilità tà magnetica magnetica relativa relativa Induzione magnetica (B (B))

>1 – materiali materiali ferromag ferromagnetic netici.i.

La permeabilità magnetica tica relativa relativa è funzione delle delle caratteristiche caratteristiche permeabilità magne dei pezzi pezzi e dell’intensità dell’intensità de dell c ampo magnetico magnetico Istitut o Italiano della S Salda aldatur tura a

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Solo in questo caso è applicabile il control lo con applicabile particelle magnetich magnetiche e

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Control lo con particelle particelle magnetiche magnetiche

Proce roc edure di control con trollo lo • I pu pun nti ffo ondame amentali di di un una a procedura di controllo sono:  – Pulitura preliminare delle superfici  – Applicazione (se previsto) di un idoneo mezzo di contrasto  – Applicazione del campo magnetico  –  –  –  –

Applicazione deldelle rivelatore Interpretazione indicazioni Verbalizzazione delle indicazioni Smagnetizzazione del pezzo (se prevista)

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Pulit ul itura ura pre pr elimin lim ina are • Scopo fondamentale di questa ques ta fase fase è garant garantire ire la del l rive rivela latore tore e, mobilità quindi, la de formazione

dell’eventuale fuga di flusso • dunque Le superfici devono risultare pulite ed asciutte prima del controllo oli, , grassi o • ruggine Sostanzedevono quali oli essere rimos rim ossi si perché perché limit limitan ano o l’interazione tra rivelatore e flusso disperso Istitut o Italiano della S Salda aldatur tura a

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 A p p l i c azio  Ap azi o n e del d el c am amp p o m agn ag n eti et i c o campo ma magnetico gnetico può essere indotto nel pezzo con • Il campo numerosi sistemi  – un elettromagnete o magnete permanente a contatto del pezzo  – attraverso una corrente elettrica che percorre il pezzo in prossimità prossimità del pez pezzo, zo, attraversa attraversata ta da  – attraverso una bobina, bobina, posa in corrente elettrica

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Control lo con particelle particelle magnetiche magnetiche

Dire ezione io ne del del c ca ampo mp o ma m agn gne eti tico co •ir Nei pezzi possono essere prodotti capi longitudinali o

•

circolari

La tipologia di campo è fondamentale in funzione della morfologia delle discontinuità

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Control lo con particelle particelle magnetiche magnetiche

Dire ir ezione io ne del del c ca ampo mp o ma m agn gne eti tico co 





È’ necessario necessario po poter ter magn magnetizz etizzare are il pezzo lungo direzioni prin due direz principali cipali , dato che la direzione delle del le d disc isconti ontinui nuità tà è gen general eralmen mente te ig ignot nota a a pr prior iorii Un ango ngolo lo di d i 90° 90° tra le linee di flusso ed il piano della del la d disc iscont ontinu inuità ità è la ccondi ondizion zione e di mag maggio giore re sensibilità, con una tolleranza di circa 30°

Fuga di flusso

Nel casone caso deitecniche gicniche unti, è dunque necessa necessario adottare tare e sequenze di rio adot opportune opportu tegiunti, magnetizzazione Nessuna fuga di flusso

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Inte ntensità nsità del del campo campo magne magnetico tico • Affi Affinc nché hé poss possa a ave averr luo luogo go una una fug fuga a di di flu fluss sso o pro provo voca cata ta da un difetto dife tto,, è necessa necessaria ria una suf suffic ficie iente nte differe di fferenz nza a di perme pe rmea abili bilità tà fra quella lla del del dife di fetto tto (che si può supporre abbi abbia a permeabil perme abilità itàque eguale egua le a quella quel la dell'aria dell'aria)) e la permeabil permea bilità ità de dell mate materiale riale fe ferro rroma magnetico gnetico circos cir costante tante::  – in funzione delle dimensioni del difetto e della sensibilità del mezzo rivelatore usato, la forza magnetica deve essere comunque tale da creare un numero di linee di forza, deviate dal difetto, sufficiente a formare una segnalazione chiara; perme rmea abilit bilità à troppo eleva elevata ta del materiale ferromagnetico può  – essere una pe controproducente, soprattutto in presenza di difetti molto piccoli; perme rmea abilità troppo bassa bassa, legata a fenomeni di saturazione,  – una pe annulla annull a la diff differenze erenze di di permeabilit permeabilità à tra mezz mezzo o ed aria

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Tipo di campo campo magne magnetico tico e profondità profon dità del del difetto • Il me meto todo do ma magn gnet etos osco copi pico co of offr fre e le le mig miglilior orii possibilità possib ilità di rivelazio rivelazione ne per d difetti ifetti che affiorano alla superficie o che sono immediatamente sotto la superficie.  – Oltre a una certa dis distanza tanza (comunque non superiore super iore ad alcu alcuni ni millime millimetri) tri) la pos possibilit sibilità à di rilevare dei difetti diventa praticamente illusoria, salvo che per difetti di dimensioni sensibili e di orientamento particolarmente favorevole.  – Risulta significativo in partic particolar olar modo il tipo di magnetizzazione (continuo o alternato), che

Alternata

influenza la distribuzione della corrente sulla base del cosiddetto effetto pelle.

Monofase raddrizzata

• Il tipo di campo magnetico è fun unzzione del metodo di magnetizzazione e in particolare del tipo di corrente. Trifase raddrizzata Istitut o Italiano della S Salda aldatur tura a

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Magnetizz gnetizzazione io ne lon longi gitud tudinale inale con bobin bob ina a

Bobina fissa

• La superfi su perfici cie e del del pez p ezzo zo è posta in prossim prossimità ità del della la part parte e intern interna a della bobina • La b bo obina g gen ene era un un cca ampo magnetico longitudinale diretto in direzione parallela al proprio asse Bobina Bob ina mob mobile ile

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Magne gn eti tiz zzazione io ne longi lon gitu tudi dinale nale con co n ma m agne gn eti permanenti permanenti o elettromagneti • Magneti permanent permanentii ed elettromagneti (gioghi) sono i sistemi siste mi p più iù utili utilizzati, zzati, specie nel caso di giunti saldati • Le line nee e di campo fluiscono da un polo all’altro • I po polili sono sono posi posizio zionati nati in m modo odo da orientare le linee perpendicolarmente rispetto alla direzione della discontinuità

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Magne gn etiz ti zzazione io ne ci circ rcol ola are Campo magnetico

Corrente elettrica

• E’ po poss ssib ibilile e ot otte tene nere re una una magnetizza zio ione nedi c irco cir colare lare per magnetizza passaggio diretto corrente nel

pezzo in esame • Pos Possibi sibilili meto metodi di di magnetiz magnetizzaz zazione ione fiss i o bancali fissi sono le teste di bancali puntali elettrici • Un te terzo rzo modo modo per per ottener ottenere e campi campi circola cir colari ri èssa laatecnic tec a cosidde cosiddetta tta a barra pa pass nte nt enica Istitut o Italiano della S Salda aldatur tura a

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 Ap  A p p arec ar ecc c h i atu at u r e Tip Ti p i c h e

Calamite (costituite da materiale ad alta retentività magnetica) a forma di C

Funzionamento Magneti permanenti

Fattori che possono comprometterne il funzionamento

Sistema magnetico Urti Forti campi magnetici esterni Permanenza per lungo tempo a poli liberi Permanenza a temperature sensibilmente superiori rispetto a quella ambiente

Nucleo di ferro dolce (a bassa forza coercitiva) sul quale è avvolto on conduttore percorso percorso da corrente

Elettromagneti

Funzionamento Alimentazione

Sistema magnetico A corrente continua, fornita da accumulatori o da trasformatori/raddrizza trasformatori/raddrizzatori tori A corrente alternata, direttamente dalla rete elettrica o da trasformatori

Un trasformatore fornisce corrente a due puntali che vengono posti a contatto diretto col metallo

Funzionamento Trasformatori (Puntali) Alimentazione Nota

Sistema elettrico A corrente continua (a bassa tensione e raddrizzata a semionda) A corrente alternata (a bassa tensione) Garantire buon contatto elettrico tra pezzo e puntali per evitare scintillamenti.

trasformatori di grosse dimensioni  Apparecchiature a trasformatori dimensioni adatte per impieghi impieghi in serie su pezzi pezzi isolati

Funzionamento Magnetoscopi a bancali

Alimentazione

elettrico lettrico (magnetiz (magnetizzazione zazione trasversale) Testate: sistema e Bobina: sistema ma magnetico gnetico (mag (magnetizzazione netizzazione longitudinale longitudinale))

Corrente alternata Continua raddrizzata a semionda Continua raddrizzata a onda intera Trifase raddrizzata Istitut o Italiano della S Salda aldatur tura a

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 Ap  A p p l i c azio azi o n e del d el r i v elat el ato ore

• Il m meto etodo do MT MT iimpi mpiega ega riv rivela elatori tori secchi o in sospensione (umidi) • sono Nel ccaso aso dei dei riv rivela elatori tori ssecc ecchi, hi, gl gli i ste stessi ssiper applicati sulla superficie mentre gli umidi si adopera un mezzo liquido che li trascina sulla superficie

riv elatori secchi sono molto pratici, per • I rive quanto abbiano alcune limitazioni

• I riv rive elatori in sospe sosp ensi nsione one risultano mediamente mediame nte più sensib sensibili ili ed applic applicabili abili in ogni posizione

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R• ive ivSiettra latori secc se cchi hiroma ratt tta a di po polv lver erii fer ferro magn gnet etic iche he disponibili in un’ampia gamma di colorazioni

• Di pr prin inci cipi pio, o, si sce celg lgon ono o lle e colorazioni in grado di garantire le condizioni di ma massimo ssimo contrasto rispetto alla superficie in esame • Va spruzzato cont nte emp mporanea oraneamente mente alla co magnetizza magn etizzazion zione e del pezz pezzo o per

evitare che lache polvere cada dal pezzo prima sia attratta in corrispondenza delle zone ove vi è flus flusso so di disp spers erso. o.

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Rive iv elato latori ri umid um idii Sono normalmente a contr contra asto di colore o fluorescenti 



Ilgeneralmente mezzo di sospensione è leggero, un idrocarburo anche se esistono rivelatori in acqua



Ilinvece rivelatore in sospensione va spruzzato sempreliquida immediata mediatamente mente prima prim a o ne n ell lle e pr prim ime e im fasi magnetizzazione stessa, ondedella evitare che lo scorrimento del

liquido provocato dalla violenza del getto possa cancellare le indicazioni

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Cri rite teri ri di sce sc elta de dell riv r ive elator latore e Piana Posizione della

Polveri secche Polveri in sospension sospensione e

saldatura

Vertic Ve rtic ale o sop ratesta

Polveri in sospension sospensione e Difetti Dife tti fin i e superficiali sup erficiali Fattori di scelta

Na Natu tura ra e posizione dei difetti

RIVELA TORE FLUORESCENTE RIVELATORE FLUORESCENTE IN SOSPENSIONE DI ACQUA

Polveri in sospension sospensione e

Difetti grandi e subsuperficiali

Polveri secche Rugoso

Polveri a grano grosso (secche) Stato superficiale

Liscio

RIVELA TORE FLUORESCENTE RIVELATORE FLUORESCENTE IN SOSPENSIONE DI KEROSENOIL

Polvere in sospension sospensione e Umido

Polveri in sospension sospensione e Istitut o Italiano della S Salda aldatur tura a

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POLVERE NERA IN KEROS K EROSENOIL ENOIL E LACCA DI CONTRASTO

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Int nte erpreta rp retaz zione io ne dell delle e indi in dicaz cazio ioni ni • Dopo Dopo l’l’ap appl plic icaz azio ione ne d del el ri rive vela lato tore re ssii possono interpretare le indicazioni:

 –  False ind indicaz icazion ioni: i: dovute ad accumuli di rivelatore, che si deposita entro scanalature, negli angoli o nelle rugosità superf sup erfici iciali. ali. E’ suf suffic ficien iente te ssoff offiar iare e leggermente o sciacquare moderatamente perché per ché sc scomp ompaia aiano. no.  –  Indicaz ndicazioni ioni spuri spurie e: pi più ù di diff ffic icili ili da da riconoscere, provengono effettivamente da variazioni di campo magnetico, le quali non sono provocate comunque da difetti, ma da particolari situazioni (eccessiva magnetizzazione, forma dl pezzo, variazion vari azionii di perm permeabilit eabilità à magne magnetica) tica)

Rivelatore umido fluorescente

Cortesia Sulzer 

Indicazionii provoc pro vocate ate da imp imperfe erfez zio ioni: ni: ,  –  Indicazion a loro volta classificabili in accettabili o non accettabili Istitut o Italiano della S Salda aldatur tura a

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Ganci ncio o di sol solle leva vame mento nto - cricche cric che dovute dovu te all’e ll’ eserci serciz zio

Rivelatore umido fluorescente

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Ruota uot a denta dentata ta - cricch cri cche e da eserci serciz zio

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 All b ero  A er o - c r i c c h e d da a tr t r at attt am amen entt o t er erm mico

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 All b ero  A er o - c r i c c h e d da a eser es erc c i zio zi o

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 All b ero  A er o - c r i c c h e d da a eser es erc c i zio zi o

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Bullone Bullo neria ria di grandi dimension dimensionii - cricche cricch e da eserciz sercizio io

Rivel Ri velato atore re umid umido o fluo fluores resce cente nte Istitut o Italiano della S Salda aldatur tura a

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 All b ero  A er o a go gomiti - cricche d da a eser es erc c i zio zi o

Rivel Ri velat atore ore umido umido fluor fluores esce cent nte e Istitut o Italiano della S Salda aldatur tura a

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Incollatura

Rive Ri vela lato tore re secc secco o a ccon ontr tras asto to di colore Istitut o Italiano della S Salda aldatur tura a

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Cri ricc cche he in ZTA ZTA

Rive Ri vela lato tore re secc secco o a ccon ontr tras asto to di colore Istitut o Italiano della S Salda aldatur tura a

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Cri ricc cche he in zona on a fusa fu sa e in ZTA

Rive Rivela lato tore re secc secco o a cont contra rast sto o di colo colore re Istitut o Italiano della S Salda aldatur tura a

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Smagnetizzazione • I pezzi pezzi ssot otto topo post stii a con contr troll ollo o MT poss posson ono o talvo talvoltlta a prese present ntar are e livelli di induz ind uzion ione e magnetica magnetica resid residua ua in grado di interferire

con successive lavorazioni o le condizioni di esercizio del componente • Ad esempio:  – Operazioni di saldatura  – Lavorazioni di macchina  – Posizionamento di sensori sensibili alla presenza di campi magnetici  – Aumento della severità delle condizioni di usura nel di taluni organi meccanici, a causa della mutua attrazione tracaso l’organo e particelle ferromagnetiche

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Smagnetizzazione • La smagnetizzazione, quando prevista, deve essere considerata parte integrante della procedura di controllo

• La smag smagnet netiz izza zazio zione ne non non elim elimin ina a comp complet letam amen ente te l’in l’induz duzio ione ne residua ma la abbassa ad un valore ritenuto tollerabile magne gnetici tici risultano comunque orientati, ma • I singoli domini ma la loro loro risu risulta ltant nte e è nulla nulla

Magnetizzato Smagnetizzato Istitut o Italiano della S Salda aldatur tura a

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Tecniche di smagnetizzazione FLUSSO

TEMPO

CORRENTE

   A    C    I    T    E    N    G    A    M    '    A    T    I    L    I    B    A    E    M    R    E    P

100

   O    P    M    E    T

300

500

700

900

TEMPERATURA

Curva di smagnetizzazione

Andamento della permeabilità magnetica con la temperatura

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UNI EN 1290 “ cont co ntro roll llo o magnetosco magnetos copi pico co de d ell lle e saldature” Superficie da esaminare

Assenza di olio, grasso, spruzzi di saldatura, ecc. Spessore massimo delle verniciature non 50 mm

CONDIZIONI PRELIMINARI

Condizioni di illuminamento

magnetiche: Particelle fluorescenti: Luce Luce d dii Wo Wood od - min 1000 W/cm 2 max x 20 lx Illuminamento ambientale - ma Contrasto di colore:

-

-

500 0 lx Illuminamento ambientale - min 50 Corrente di Corrente Al  A l t ern er n ata at a magnetizzazione kA /m , verificabile Compresa tra 2 kA/m e 6 kA/m tramite: MAGNETIZZAZIONE Intensità Intens ità del Pezzo campione Sonda di Hall campo Opportuni calcoli magnetico Metodi basati su principi consolidati (es, -

-

formule empiriche)

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U•NILaEN Elarg Nrghe 1hezz 2zza 91a de “ livell lilla velli ierfi di dfici icie acc acce eova tt tta a ione” iovene” la della ssup uper e di prov pr a zdeve de iinc nclu lude dere re il m met etal allo lo fuso fuso d dii sa sald ldat atur ura a •

ed il materiale base adiacente fino ad una distanza di 10 mm da ciascun lato. Tutte Tutte lle e in indic dicazi azioni oni adi adiace acenti nti fra lor loro o ssitua ituate te a ad d un una a di dista stanza nza min minore ore del della la dimensione mag maggiore giore dell’indicazione più piccola devo devono no esse essere re valutate come un’indicazione singola continua.

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UNI EN 12062

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Codii c e ASME s ez V ar Cod ar t .7 (ASTM E 709 709))

Assenza di olio, grasso, spruzzi di saldatura, ecc. Spessore minimo delle verniciature tale da non influenzare il controllo

Superficie da esaminare

Temperatura dei pezzi pezzi tale da non alterare le proprietà delle particelle.

CONDIZIONI PRELIMINARI

Particelle fluorescenti: Luce di di Wood Wood - min 1000 μW/cm2 Illuminamento Illuminament o ambientale : max 20lx

-

Condizioni di

-

illuminamento

Contrasto di colore: Illumina Illu minament mento o ambientale ambientale - min 500 lx

-

i= 100 125 d per per S > 19 mm; mm; i= 90 110 d per S< 19 mm; (S=spessore ; d=spaziatura fra puntali) ÷

Puntali

MAGNETIZZA ZIONE

i ⋅ n = 35.000 se (L/D)≥4 ; (L / D ) + 2

Longitudinale

÷

i ⋅ n = 45.000 se 2