Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Material diagnostics in power generation and aviation
Course of study:
2019/2020
Code:
MIMT-2-224-s
Faculty of:
Metals Engineering and Industrial Computer Science
Study level:
Second-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Materials Science
Semester:
2
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
dr hab. inż. Kruk Adam (kruczek@agh.edu.pl)
Module summary

Przedmiot umożliwia zapoznanie się z podstawowymi metodami badań nieniszczących i niszczących stosowanymi w diagnostyce materiałów konstrukcyjnych w tym połączeń spajanych z uwzględnieniem podstaw fizycznych metod: penetracyjnej, magnetycznej, radiograficznej oraz ultradźwiękowej.

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence: is able to
M_K001 Potrafi zaprezentować w sposób przejrzysty i zrozumiały wyniki przeprowadzonych badań metodami nieiszczącymi i niszczącymi elementów konstrukcyjnych. IMT2A_K01, IMT2A_K03, IMT2A_K02 Completion of laboratory classes,
Execution of laboratory classes,
Execution of a project,
Report,
Test,
Examination,
Activity during classes
Skills: he can
M_U001 Student posiada umiejętność doboru metod badań nieniszczących do oceny złączy spajanych. Potrafi dokonać analizy wyników badań i przedstawić je w formie sprawozdania. IMT2A_U05, IMT2A_U01, IMT2A_U04 Completion of laboratory classes,
Execution of laboratory classes,
Report,
Examination,
Activity during classes,
Test
Knowledge: he knows and understands
M_W001 Student posiada rozległy zakres podstawowych informacji związanych z metodami badań nieniszczących i niszczących materiałów konstrukcyjnych oraz połączeń spajanych z uwzględnieniem podstaw fizycznych metod magnetycznych, radiograficznych oraz ultradźwiękowych. IMT2A_W02, IMT2A_W03, IMT2A_W04 Completion of laboratory classes,
Execution of laboratory classes,
Execution of a project,
Report,
Test,
Activity during classes,
Examination
M_W002 Student ma wiedzę o podstawowych zagadnieniach związanych z zastosowaniem metod radiologicznych w badaniach materiałów i połączeń spajanych. Posiada umiejętność doboru techniki badania. Zna sposób przeprowadzenia badań jak również posiada umiejętność interpretowania ich wyników. IMT2A_W02, IMT2A_W03, IMT2A_W04 Completion of laboratory classes,
Execution of laboratory classes,
Execution of a project,
Report,
Test,
Activity during classes,
Examination
M_W003 Student ma wiedzę o metodach wytwarzania fal ultradźwiękowych ich propagacji w różnych ośrodkach i oddziaływaniu z wadami materiałowymi. IMT2A_W03, IMT2A_W04 Completion of laboratory classes,
Execution of laboratory classes,
Execution of a project,
Report,
Test,
Activity during classes,
Examination
M_W004 Student posiada podstawową znajomość niektórych aspektów zastosowania metod magnetycznych i indukcyjnych w badaniach materiałów oraz wykrywania wad materiałowych i niezgodności złączy spajanych. IMT2A_W03, IMT2A_W01, IMT2A_W04 Completion of laboratory classes,
Execution of laboratory classes,
Execution of a project,
Test,
Activity during classes,
Examination
M_W005 Student ma wiedzę o celach diagnostyki technicznej części ciśnieniowej kotłów energetycznych, turbin parowych i gazowych oraz elementów konstrukcyjnych statków powietrznych. Ma wiedzę na temat narzędzi stosowanych w diagnostyce technicznej. IMT2A_W03, IMT2A_W04 Completion of laboratory classes,
Execution of laboratory classes,
Report,
Test,
Activity during classes,
Examination
Number of hours for each form of classes:
Sum (hours)
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
56 28 0 15 13 0 0 0 0 0 0 0
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Social competence
M_K001 Potrafi zaprezentować w sposób przejrzysty i zrozumiały wyniki przeprowadzonych badań metodami nieiszczącymi i niszczącymi elementów konstrukcyjnych. - - + + - - - - - - -
Skills
M_U001 Student posiada umiejętność doboru metod badań nieniszczących do oceny złączy spajanych. Potrafi dokonać analizy wyników badań i przedstawić je w formie sprawozdania. + - + + - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Student posiada rozległy zakres podstawowych informacji związanych z metodami badań nieniszczących i niszczących materiałów konstrukcyjnych oraz połączeń spajanych z uwzględnieniem podstaw fizycznych metod magnetycznych, radiograficznych oraz ultradźwiękowych. + - + + - - - - - - -
M_W002 Student ma wiedzę o podstawowych zagadnieniach związanych z zastosowaniem metod radiologicznych w badaniach materiałów i połączeń spajanych. Posiada umiejętność doboru techniki badania. Zna sposób przeprowadzenia badań jak również posiada umiejętność interpretowania ich wyników. + - + + - - - - - - -
M_W003 Student ma wiedzę o metodach wytwarzania fal ultradźwiękowych ich propagacji w różnych ośrodkach i oddziaływaniu z wadami materiałowymi. + - - + - - - - - - -
M_W004 Student posiada podstawową znajomość niektórych aspektów zastosowania metod magnetycznych i indukcyjnych w badaniach materiałów oraz wykrywania wad materiałowych i niezgodności złączy spajanych. + - + + - - - - - - -
M_W005 Student ma wiedzę o celach diagnostyki technicznej części ciśnieniowej kotłów energetycznych, turbin parowych i gazowych oraz elementów konstrukcyjnych statków powietrznych. Ma wiedzę na temat narzędzi stosowanych w diagnostyce technicznej. + - + + - - - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 137 h
Module ECTS credits 5 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 56 h
Preparation for classes 20 h
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 29 h
Realization of independently performed tasks 25 h
Examination or Final test 2 h
Contact hours 5 h
Module content
Lectures (28h):
  1. Podstawowe cele i narzędzia w diagnostyki technicznej.

    Podstawowe cele diagnostyki technicznej części ciśnieniowej kotłów energetycznych, turbin parowych i gazowych oraz wybranych elementów konstrukcyjnych statków powietrznych. Narzędzia stosowane w diagnostyce technicznej.

  2. Podstawowe cele i narzędzia w diagnostyki technicznej.

    Podstawowe cele diagnostyki technicznej części ciśnieniowej kotłów energetycznych, turbin parowych i gazowych oraz elementów konstrukcyjnych statków powietrznych. Narzędzia stosowane w diagnostyce technicznej.

  3. Sposób postępowania w ocenie stanu elementów konstrukcyjnych.

    Sposób postępowania w ocenie elementów części ciśnieniowej kotłów. Sposób wyboru reprezentatywnych miejsc do badań materiałowych oraz wybór metod badań do oceny stanu materiału. Wady materiałów konstrukcyjnych oraz podział niezgodności połączeń spajanych

  4. Metoda wizualna (VT) i metoda penetracyjna (PT).

    Metody badań nieniszczących stosowane w diagnostyce materiałowej w energetyce i lotnictwie. Metoda wizualna (VT) w tym badania endoskopowe z użyciem fiberoskopów, stosowane do oględzin niedostępnych powierzchni wewnętrznych. Metoda penetracyjna (PT) w badaniach konstrukcji stalowych i części maszyn stosowana do wykrywania pęknięć powierzchniowych.

  5. Badania radiograficzne (RT).

    Badania radiograficzne (RT) w tym rentgenowskie i gammagraficzne – podstawy fizyczne i techniki badań.

  6. Badania ultradźwiękowe (UT).

    Badania ultradźwiękowe (UT) stosowane do wykrywania wad wewnętrznych w materiale i złączach spawanych oraz do określenia położenia i wielkości pęknięć. Pomiar rzeczywistej grubości ścianki elementów konstrukcyjnych metodą ultradźwiękową. Wytwarzanie i odbiór fal ultradźwiękowych. Rodzaje fal, prędkość rozchodzenia się fal, zjawiska na granicy ośrodków o różnych impedancjach akustycznych. Pole ultradźwiękowe głowicy, pole bliskie i pole dalekie, osłabianie fal. Sprzęt do badań ultradźwiękowych, głowice ultradźwiękowe.

  7. Sprzęt do badań ultradźwiękowych (UT).

    Defektoskopy analogowe i nowoczesne defektoskopy cyfrowe, wzorce, parametry układu defektoskop-głowica. Metody badań ultradźwiękowych w wykrywaniu wad, kontaktowa metoda echa, metoda przejścia. Metoda TOFD w badaniu złączy doczołowych. Cyfrowe przetwarzanie i analiza sygnału w badaniach ultradźwiękowych.

  8. Metoda emisji akustycznej (EA). Metodą prądów wirowych (ET).

    Fale powierzchniowe Rayleigha i fale płytowe Lamba, emisja akustyczna (AE) i jej zastosowanie w diagnostyce elementów konstrukcyjnych. Badania materiałów i elementów konstrukcyjnych metodą prądów wirowych (ET). Zastosowanie szumów Barkhausena do oceny stanu naprężeń w elementach konstrukcyjnych. Metoda spadku potencjału i jej zastosowanie do oceny głębokości pęknięć.

  9. Metoda magnetyczno – proszkowa (MT) oraz metoda magnetycznej pamięci metalu (MPM).

    Metoda magnetyczno – proszkowa (MT) – podstawy fizyczne i technika badania. Metoda magnetycznej pamięci metalu (MPM) oparta na rejestracji i analizie rozkładu własnych magnetycznych pól rozproszonych (WMPR), powstających w wyrobach i urządzeniach w strefach koncentracji naprężeń.

  10. Termografia (IRT).

    Termografia (IRT) i jej wykorzystanie w diagnostyce urządzeń w energetyce i lotnictwie. Pomiary termowizyjne urządzeń i procesów przemysłowych.

  11. Nieniszczące badania struktury materiałów konstrukcyjnych.

    Badania struktury wraz z pomiarem twardości urządzeniem przenośnym, stosowane do oceny stanu materiału, jego stopnia wyczerpania (degradacji) i określania przydatności do dalszej pracy. Nieniszczące badania struktury metodą replik matrycowych.

  12. Badania niszczące w diagnostyce materiałów.

    Badania niszczące w diagnostyce technicznej: badań własności wytrzymałościowych w temperaturze pokojowej i podwyższonej, badań udarności w celu wyznaczenia progu kruchości, długotrwałych prób pełzania do zerwania bez pomiaru wydłużenia w czasie trwania próby, prób pełzania z pomiarem wydłużenia w czasie trwania próby, skróconych prób pełzania, badań struktury i twardości na zgładach metalograficznych próbek.

  13. Sposób oceny stanu elementów konstrukcyjnych.

    Sposób oceny stanu elementów części ciśnieniowych kotłów pracujących w podwyższonej temperaturze na podstawie zespołu wyników badań uzyskanych metodami nieniszczącymi i niszczącymi.

  14. Metody oceny trwałości resztkowej materiałów konstrukcyjnych.

    Definicje trwałości. Metody oceny trwałości resztkowej oparte na badaniach materiałów po eksploatacji elementów pracujących w warunkach pełzania (Te > Tg) Ocena trwałości resztkowej na podstawie badań struktury i prób pełzania.

Laboratory classes (15h):
  1. Nieniszczące badania struktury materiałów.

    Nieniszczące badania struktury metodą replik matrycowych. Wykonanie replik matrycowych na wybranych elementach konstrukcyjnych oraz ich obserwacja na mikroskopach LM i SEM. Analiza uzyskanych wyników badań.

  2. Metoda radiograficzna (RT).

    Przeprowadzenie oceny radiogramów złączy spawanych pod kątem występowania niezgodności spawalniczych oraz analiza uzyskanych wyników.

  3. Metoda penetracyjna (PT) oraz magnetyczno-proszkowa (MT).

    Przeprowadzenie prób metodą penetracyjną oraz metodą magnetyczno-proszkową na spawanych złączach doczołowych oraz analiza wyników badań.

  4. Metoda ultradźwiękowa (UT).

    Budowa i zasada działania defektoskopu ultradźwiękowego. Głowice i ich parametry. Pomiar prędkości fali w różnych materiałach. Pomiary osłabienia fali w różnych materiałach. Odbicie, współczynnik odbicia, załamanie i transformacja fal. Cyfrowa analiza sygnału ultradźwiękowego. Wykrywanie wewnętrznych niezgodności materiałowych w połączeniach spajanych oraz analiza uzyskanych wyników badań.

  5. Termografia (IRT).

    Termografia (IRT) i jej wykorzystanie w diagnostyce urządzeń w energetyce i lotnictwie. Badanie rozkładu temperatury w elementach konstrukcyjnych.

Project classes (13h):
  1. Projekt: Zastosowanie metod emisji akustycznej (AE) i badań wizualnych (VT) w diagnostyce obiektów technicznych w energetyce i lotnictwie

    Projekt ma na celu dobranie metod diagnostycznych do oceny stanu powierzchni i detekcji uszkodzeń po długoczasowej eksploatacji oraz do monitorowania stanu technicznego wybranych obiektów technicznych takich jak: rurociągi, przegrzewacze pary, zbiorniki sprężonego gazu, silniki spalinowe, łopatki turbin, konstrukcje żelbetowe, suwnice itp. z uwzględnieniem metody emisja akustyczna i badań wizualnych.

  2. Ćwiczenia zaliczeniowe
  3. Projekt: Zastosowanie metody prądów wirowych (ET), Efekt Barkhausena (EB) oraz metoda magnetycznej pamięci metalu (MPM) w diagnostyce elementów konstr

    Dobór metod diagnostycznych wybranych elementów konstrukcyjnych do identyfikacji stanu naprężeń w elementach konstrukcyjnych oraz zmian mikrostruktury w wyniku eksploatacji z uwzględnieniem wykorzystania metody prądów wirowych, efektu Barkhausena oraz magnetycznej pamięci metalu.

Additional information
Teaching methods and techniques:
  • Lectures: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Laboratory classes: W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci samodzielnie rozwiązują zadany problem praktyczny, dobierając odpowiednie narzędzia. Prowadzący stymuluje grupę do refleksji nad problemem, tak by otrzymane wyniki miały wysoką wartość merytoryczną.
  • Project classes: Studenci wykonują zadany projekt samodzielnie, bez większej ingerencji prowadzącego. Ma to wykształcić poczucie odpowiedzialności za pracę w grupie oraz odpowiedzialności za podejmowane decyzje.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Podaje Prowadzący na pierwszych zajęciach w semestrze

Participation rules in classes:
  • Lectures:
    – Attendance is mandatory: No
    – Participation rules in classes: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Laboratory classes:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci wykonują ćwiczenia laboratoryjne zgodnie z materiałami udostępnionymi przez prowadzącego. Student jest zobowiązany do przygotowania się w przedmiocie wykonywanego ćwiczenia, co może zostać zweryfikowane kolokwium w formie ustnej lub pisemnej. Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie zaprezentowania rozwiązania postawionego problemu. Zaliczenie modułu jest możliwe po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych.
  • Project classes:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci wykonują prace praktyczne mające na celu uzyskanie kompetencji zakładanych przez syllabus. Ocenie podlega sposób wykonania projektu oraz efekt końcowy.
Method of calculating the final grade:

Ocena końcowa = ocena z laboratorium*0,3 + ocena z projektu*0,3 + ocena z egzaminu*0,4

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

Podaje Prowadzący na pierwszych zajęciach w semestrze

Prerequisites and additional requirements:

Brak

Recommended literature and teaching resources:

Antoni Śliwiński, ”Ultradźwięki i ich zastosowanie”, WNT, Warszawa 1993.
Julian Deputat, „Badania ultradźwiękowe”, IMŻ Gliwice 1979.
Anna Lewińska-Romicka „Badania nieniszczące Podstawy defektoskopii”, Wyd. Naukowo-Techniczne , Warszawa 2001.
Normy PN-EN 444, PN-EN 1435, PN-EN 970, PN-EN 1714
PN-EN 12952-4, Obliczenie oczekiwanej trwałości podczas dalszej eksploatacji, PKN grudzień 2002 r.
Orłowski Zenon, „Diagnostyka w Życiu Turbin Parowych”, WNT Warszawa 2001
Adam Hernas, Janusz Dobrzański, „Trwałość i niszczenie elementów kotłów i turbin parowych”, Wyd. I. 2004 r.

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

Wybrane publikacje:
1. A.Kruk: Badania nieniszczące, Rozdział w oprac. Metaloznawstwo : wybrane zagadnienia, pod red. Jerzego Pacyny. Kraków: AGH Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, 2005, s. 39–62
2. A.Blum, A.Kruk, T.Łata: Analiza falkowa i jej zastosowanie do identyfikacji wad w blachach wieloletnio eksploatowanych konstrukcji mostowych, XXII Sympozjum mechaniki eksperymentalnej ciała stałego imienia prof. Jacka Stupnickiego, Jachranka, 18–21 października 2006. Warszawa : Instytut Techniki Lotniczej i Mechaniki Stosowanej Politechniki Warszawskiej, 2006, s. 149–154.
3. A.Kruk: Zastosowanie analizy widmowej sygnałów ultradźwiękowych i sygnałów emisji akustycznej w badaniach nieniszczących blach kostrukcji mostowych. Rozdział w monografii: Pęknięcia lamelarne: praca zbiorowa pod red. Artura BLUMA i Tadeusza Niezgodzińskiego Radom : Wydawnictwo Instytutu Technologii Eksploatacji – PIB, 2007, s. 107‒153.
4. A.Kruk, G.Michta, A.Blum: Analiza metalograficzna i akustyczna stali konstrukcyjnej z wtrąceniami niemetalicznymi, Energetka, 11, 701 (2012), s. 711–714

http://www.bpp.agh.edu.pl/

Additional information:

None