Linie FPI (Fluorescent Penetrant Inspection) to systemy wykorzystywane do badań nieniszczących (NDT), stosowane w celu wykrywania defektów powierzchniowych takich jak pęknięcia, porowatość, wżery czy inne nieciągłości w materiałach które mogą wpłynąć na osłabienie konstrukcji. FPI pozwala na wykrycie wad, które mogą być niewidoczne gołym okiem, poprzez zastosowanie specjalnych środków chemicznych (fluorescencyjnych, kolorowych, wywoływaczy czy odpowiednich środków czyszczących) oraz odpowiednich procedur badawczych. Zasada działania opiera się na wnikaniu penetranta w szczeliny i pęknięcia i inne braki powierzchniowe, które następnie są wizualizowane za pomocą lampy UV, ujawniając wady dzięki efektowi fluorescencji. Fluorescencyjne badania penetracyjne są jednym z najbardziej skutecznych i powszechnych metod badań nieniszczących (NDT) stosowanych w przemyśle, a ich zaletą jest wysoka precyzja oraz relatywnie niskie koszty w porównaniu z innymi metodami.
Rodzaje linii FPI można podzielić na te podstawowe kategorie:
- Linie ręczne – Są to podstawowe systemy, gdzie proces aplikacji penetranta, mycia i kontroli jest wykonywany ręcznie przez operatora. Używane są głównie w mniejszych zakładach produkcyjnych, gdzie badania są prowadzone na mniejszą skalę lub w miejscach o ograniczonej liczbie próbek.
- Linie półautomatyczne – W tym przypadku niektóre etapy procesu są zautomatyzowane, np. aplikacja penetranta czy mycie, podczas gdy inne, takie jak inspekcja wizualna, są nadal wykonywane ręcznie. Linie te oferują większą wydajność i powtarzalność niż linie ręczne.
- Linie automatyczne – Cały proces, od przygotowania powierzchni przez aplikację penetranta, usuwanie nadmiaru środka, suszenie, aż po kontrolę, jest w pełni zautomatyzowany. Są one przeznaczone dla dużych zakładów produkcyjnych, gdzie konieczne jest szybkie i dokładne badanie dużych serii próbek. Linie te zapewniają najwyższą powtarzalność i minimalizują ryzyko błędów ludzkich.
- Mobilne linie FPI – Są to przenośne zestawy FPI, które można szybko wdrożyć w różnych lokalizacjach, np. w terenie lub na statkach, co jest kluczowe w sytuacjach, gdzie tradycyjne, stacjonarne linie FPI nie są praktyczne.
- Zrobotyzowane linie FPI – W pełni zautomatyzowane systemy, które oprócz klasycznych etapów inspekcji, mogą wykorzystywać roboty do manipulowania komponentami, co zwiększa wydajność i precyzję oraz zmniejsza potrzebę interwencji ludzkiej.
Zasady działania opierają się na kilku kluczowych etapach. Proces FPI zaczyna się od przygotowania powierzchni. Czystość powierzchni jest kluczowa, ponieważ wszelkie zanieczyszczenia mogą uniemożliwić penetrację środka w defekty. Usuwane są zanieczyszczenia takie jak tłuszcze, rdza czy farba przy pomocy metod chemicznych (np. środków odtłuszczających) lub mechanicznych (np. szlifowanie). Następnie na materiał nakłada się penetrant. Fluorescencyjny penetrant jest nakładany na badany element i wnika w pęknięcia oraz inne nieciągłości powierzchniowe. Środek ten może być aplikowany poprzez natrysk, zanurzenie lub nakładanie pędzlem. Istotne jest, aby penetrant miał odpowiedni czas, by w pełni wniknąć w potencjalne wady. Po odpowiednim czasie penetracji z powierzchni badanej usuwa się nadmiar środka, pozostawiając go jedynie w miejscach, gdzie wniknął w defekty. Proces ten odbywa się najczęściej za pomocą wody lub rozpuszczalników, w zależności od rodzaju użytego penetrantu. Po zakończeniu tej fazy badany element jest suszony. W kolejnym etapie rozpoczyna się nakładanie wywoływacza na badany element. Celem jest zwiększenie kontrastu między defektami a resztą powierzchni. Jest to kluczowy etap, który ułatwia detekcję nieciągłości podczas oglądania pod lampą UV. Po wysuszeniu elementu, inspekcja odbywa się pod lampą UV. Fluorescencyjny penetrant w defektach uwidacznia się jasno, co pozwala na łatwe wykrycie wad nawet jeśli są mikroskopijne.
Penetranty stosowane w FPI dzielą się na różne klasy, zależnie od rodzaju:
- Penetranty wodozmywalne – Są łatwe do usunięcia za pomocą wody i często stosowane w liniach automatycznych.
- Penetranty na bazie rozpuszczalników – Wymagają specjalnych środków chemicznych do usunięcia z powierzchni, ale są bardziej precyzyjne w wykrywaniu małych defektów.
- Penetranty post-emulsyjne – Usuwa się je po aplikacji specjalnym emulgatorem, co zwiększa kontrolę nad procesem usuwania nadmiaru penetranta i zmniejsza ryzyko nadmiernego oczyszczenia wad.
Zastosowania linii FPI:
Linie FPI mają szerokie zastosowanie w wielu sektorach przemysłu, m.in.:
- Lotnictwo – Kontrola krytycznych elementów konstrukcyjnych samolotów, takich jak łopaty turbin, koła zębate, obudowy silników.
- Motoryzacja – Badanie części silników, przekładni czy zawieszenia pod kątem mikropęknięć i innych defektów.
- Energetyka – Kontrola turbin i innych komponentów wysokociśnieniowych.
- Przemysł zbrojeniowy – Badanie broni i pojazdów wojskowych pod kątem wad strukturalnych.
Linie FPI są niezastąpionym narzędziem w wielu sektorach, gdyż umożliwiają wykrycie wad powierzchniowych, które mogłyby nie zostać zauważone innymi metodami badania. Proces ten jest efektywny, precyzyjny i relatywnie szybki, co czyni go nieodłącznym elementem w procesach produkcji i konserwacji, w których bezpieczeństwo i jakość są priorytetem.
