Что такое способ остаточной намагниченности

Магнитопорошковый контроль – простой и наглядный вид НК ферромагнитных материалов

Из всех направлений магнитной дефектоскопии самым популярным по праву считается магнитопорошковый контроль (сокращённо – МПД). Вкратце: на изделие наносят сухой порошок либо суспензию, затем объект намагничивают. В местах несплошности силовые линии магнитного поля выходят на поверхность, образуя полюса на краях дефекта и тем самым притягивая ферромагнитные частицы. В зоне имеющихся несплошностей скапливаются валики магнитных частиц. Так образуется индикаторный рисунок, по которому можно обнаруживать (но не измерять!) поверхностных и подповерхностных (на глубине до 2 мм) дефектов. Магнитопорошковый метод неразрушающего контроля позволяет выявлять трещины, поры, расслоения и инородные включения, недоступные для визуального и измерительного контроля и зачастую закладывается в руководящих НТД в качестве альтернативы цветной дефектоскопии. По сравнению с ней МПД привлекательны меньшими требованиями к шероховатости поверхности (Ra 6,3 мкм, Rz 40 мкм). Для сравнения: перед проведением ПВК необходимо зачистить поверхность до шероховатости Ra 3,2 мкм (20 мкм).

Магнитопорошковый контроль распространён в самых разных отраслях. Вот лишь краткий перечень изделий (конструкций, механизмов, заготовок), которые проверяют при помощи данного вида НК:

• стальные трубы и трубопроводы (в первую очередь – сварные соединения, но встречается также МПД основного металла);
• литые изделия;
• комплектующие грузоподъёмных машин (подвесные крюки, шестерни, узлы лебёдок, талей, цепи и прочее);
• боковые рамы, оси колёсных пар, надрессорных балок и иных деталей грузовых и пассажирских вагонов и локомотивов. Магнитопорошковый метод – один из основных в железнодорожной отрасли;
• клепаные и болтовые соединения несущих металлоконструкций (к примеру, пролётов эстакад);
• бурильные трубы;
• муфты, зубчатые колёса, корпуса сосудов, насосных агрегатов и т.д.

Метод успешно используется на самых ответственных объектах «Газпрома», «Транснефти», «Роснефти», «РЖД», «Росатома» и других крупных предприятий.

Сильные и слабые стороны магнитопорошкового контроля

Способы магнитопорошкового контроля

Другая классификация методов магнитопорошкового контроля основана на таком параметре, как физическое состояние магнитного порошка. По данному критерию также выделяют два способа проведения контроля:

• сухой. Порошок из металлических частиц (например, закиси-окиси железа) наносится, «как есть», без добавления каких-либо растворов и пр. Порошки изготавливают из тщательно просеянной и измельчённой железной окалины, магнетита, никеля, карбонильного железа и пр. Для лучшей заметности материалы могут иметь белый, красный или жёлтый цвет. Сухой метод магнитопорошкового контроля подходит для дефектов поверхностного и подповерхностного типа. Намагничивание выполняется постоянным либо переменным током 300–600А при помощи П-образных электромагнитов. Чтобы нанести индикаторы, удобно использовать резиновые груши, пульверизаторы, подвижные сита и прочие приспособления;
• мокрый. Частицы порошка находятся во взвешенном состоянии – в воде, масле, керосине или специальном концентрате с поверхностно-активными добавками. Наносить можно кистью, погружением, поливом и пр. Мокрый способ эффективен для поиска поверхностных несплошностей.

Виды намагничивания

Главные процедуры магнитопорошкового контроля

МПД проводится в строгом соответствии с технологической инструкцией (картой) и руководящей документацией, актуальной для отрасли и предприятия. К таковой нормативно-технической документации относятся, например, ГОСТ Р 56512-2015, ГОСТ Р ИСО 10893-5-2016 и пр. Помимо самой методики, в НТД содержатся подробные указания о типах и характеристиках недопустимых дефектов.

В традиционном виде магнитопорошковый метод предполагает следующие этапы контроля.

1. Подготовка. Нужно изучить технологическую карту, выбрать индикаторные материалы, аппаратуру, убедиться в надлежащем метрологическом обеспечении. Определиться со схемой и способом намагничивания, типом и величиной тока. Проследить за тем, что зона контроля (по 20 мм околошовной стороны с каждой стороны сварного шва) зачищена. Проверить шероховатость при помощи аттестованных образцов или профилографов (профилометров). При необходимости разделить периметр на участки на 300-500 мм или обозначить начало отсчёта и закрепить мерительный пояс. Непосредственно перед контролем протереть поверхность чистой сухой ветошью и убедиться, что на ОК нет остатков ворса и иных препятствий для магнитного порошка. Если будет использоваться суспензия на водной основе, ОК предварительно нужно просушить. Работоспособность намагничивающего устройства и магнитного порошка проверяется по аттестованным контрольным образцам. Для получения более контрастного индикаторного рисунка на поверхность можно нанести белую фоновую краску (толщина слоя — до 20 мкм).
2. Намагничивание. Для выявления поверхностных дефектов требуется переменный либо импульсный ток. Постоянный и выпрямленный ток эффективен как для поверхностных, так и для подповерхностных слоёв (на глубине в пределах 2 мм). Чтобы не допустить локального нагревания и возникновения прожогов при СПП, намагничивание рекомендовано проводить в прерывистом режиме «ток-пауза» (5-6 циклов длительностью 0,1-3 с, продолжительность пауз — от 1 до 5 с). Намагничивание производят поочерёдно в двух взаимно перпендикулярных направлениях, регулируя межполюсное расстояние в диапазоне 70-250 мм. Чтобы обеспечить 100% контроль всей зоны, важно не забыть про зону невыявляемости — до 20 мм вблизи полюсов.
3. Нанесение индикатора. Он должен покрывать всю исследуемую зону, включая труднодоступные ниши, глухие отверстия, пазы и пр. При использовании аэрозольных баллонов нужно следить за тем, чтобы расстояние между соплом и поверхностью составляло 200–300 мм. Перед проведением осмотра нужно дать излишкам суспензии стечь с ОК.
4. Осмотр. Этот этап магнитопорошкового контроля выполняется после стекания излишков индикатора. Выявленные несплошности тщательно осматривают при помощи оптических инструментов и приборов. В стационарных установках применяются автоматизированные системы расшифровки индикаторных рисунков. При ручном проведении дефектоскопии протяжённость и координаты несплошностей замеряют линейками, угольниками и кронциркулями из немагнитных материалов. По характеру индикаторного следа можно определить тип дефекта. Тонкие удлинённые линии указывают на плоскостные дефекты, округлые рисунки – на объёмные поры, включения и раковины. Если осаждение порошка не имеет чётких контуров, это служит косвенным признаком подповерхностных несплошностей. В зависимости от требований к чувствительности подбирается комбинированное освещение рабочей зоны с использованием разрядных и галогенных ламп. Для защиты от бликов предпочтительны светильники с рассеивателями и отражателями. Обязательна возможность регулировки интенсивности освещения. При работе с люминесцентными индикаторами задействуются источники ультрафиолетового излучения 2000 мкВт/кв. см и выше с длиной волны 315–400 нм.
5. Регистрация результатов магнитопорошкового контроля. Прежде всего, вносят соответствующие записи в протокол (заключение или акт) и журнал. К описанию и схематическому изображению могут прилагаться дефектограммы – фотографию или слепок (отпечаток на клейкой ленте) индикаторного рисунка. Места выявленных дефектов могут также отображаться на эскизе ОК. Файлы могут быть переданы на ПК и продублированы на USB-носителе. Если того требует инструкция, на годные участки и выявленные дефекты наносят маркировку – непосредственно по поверхности объекта.
6. Размагничивание. Остаточную намагниченность нужно убирать, так как она может спровоцировать скопление продуктов износа, мешает корректной работе электроаппаратуры и негативно влияет на последующую обработку изделия.

Оборудование и расходники для магнитопорошкового метода контроля

Прежде всего, не обойтись без индикаторных материалов – порошков, суспензий, готовых аэрозолей, магнитогуммированных паст и пр. Последние представляют собой затвердевающую консистентную смесь из ферромагнитного порошка, пластификаторов и вспомогательных добавок. Изготавливаются на основе хлоркаучука и полимеров. Предназначаются для труднодоступных участков.

Для магнитопорошкового метода контроля используются порошки естественного (чёрного либо красно-коричневого) цвета, а также окрашенные в более контрастные тона – жёлтый, красный, белый и пр. Отдельная категория – люминесцирующие материалы для получения более чётких и ярких индикаторных рисунков.

Порошок не должен неприятно пахнуть, а химический состав не должен быть токсичным. Выявляющую способность периодически проверяют при помощи профильных СИ и контрольных образцов с искусственными или естественными дефектами (трещинами, пропилами, отверстиями).

Что касается аппаратуры, то для магнитопорошкового контроля предусмотрены следующие виды оборудования:

• дефектоскопы. Бывают стационарные и переносные, универсальные и специализированные (к примеру, галтелей малого радиуса). В отдельную группу можно выделить автоматизированные системы МПД на производствах, где собственно дефектоскоп – лишь один из модулей, а поиск и распознавание дефектов осуществляет специальная система;
• намагничивающие устройства (соленоиды, электромагниты, «ярмо»), постоянные магниты и размагничивающие устройства;
• средства измерения магнитных полей напряжённости и индукции (магнитометры, ферритометры и гауссметры);
• ультрафиолетовые светильники и приборы для проверки уровня освещённости;
• контрольные образцы – для оценки качества порошков, концентратов, паст и суспензий, калибровки и настройки дефектоскопов (в первую очередь, МО-4);
• магнитные индикаторные полоски;
• ASTM-колбы для оценки концентрации взвешенных магнитных частиц в жидких растворах;
• приспособления для осмотра индикаторных следов – лупы, микроскопы, зеркала и т.д.

Требования к дефектоскопам для магнитопорошкового контроля содержатся в ГОСТ Р 53700-2009. При выборе модели учитывают поддержку способов СОН и/или СПП, напряжение питания, минимальное и предельную величину намагничивающего тока, его вид, плавность регулировки и т.д.

В качестве альтернативы дефектоскопам используются более компактные портативные электромагниты и соленоиды. Дополнительно к ним рекомендовано применять блок регулирования тока.

Обучение и аттестация специалистов магнитопорошкового контроля

Программы подготовки включают в себя теоретические и практические занятия по металловедению, видам и способам намагничивания, технологическим процедурам МПД, изучению материалов и средств проведения дефектоскопии. Для дефектоскопии на объектах, подведомственных Ростехнадзору, требуется аттестация персонала на I, II и III уровня в соответствии с СДАНК-02-2021 или СНК ОПО РОНКТД-02-2021 (в зависимости от того, в какой Системе НК нужно подтвердить компетенцию, чтобы зайти на объект заказчика).

Источник

ПАЛЕОМАГНИТНЫЙ МЕТОД

ПАЛЕОМАГНИТНЫЙ МЕТОД — ме­тод изу­че­ния ес­те­ст­вен­ной ос­та­точ­ной на­маг­ни­чен­но­сти гор­ных по­род, а так­же ар­хео­ло­гических объ­ек­тов с це­лью да­ти­ро­ва­ния гео­ло­гических ком­плек­сов и па­мят­ни­ков ар­хео­ло­гии, их воз­рас­тной кор­ре­ля­ции, а так­же ре­кон­ст­рук­ций по­ло­же­ния кон­ти­нен­тов, кон­ти­нен­таль­ных бло­ков и ли­то­сфер­ных плит; по­зво­ля­ет вос­ста­нав­ли­вать ис­то­рию гео­маг­нит­но­го по­ля.

Ос­но­ван на сле­дую­щих пред­по­ло­же­ни­ях: 1) гор­ная по­ро­да или объ­ект ар­хео­ло­гии при­об­ре­та­ет на­маг­ни­чен­ность по на­прав­ле­нию маг­нит­но­го по­ля Зем­ли, имев­ше­го­ся в мо­мент их об­ра­зо­ва­ния; 2) эта на­маг­ни­чен­ность со­хра­ня­ет­ся в даль­ней­шем без су­ще­ст­вен­ных из­ме­не­ний; 3) гео­маг­нит­ное по­ле, ос­ред­нён­ное за про­ме­жут­ки вре­ме­ни по­ряд­ка 100 тыс. лет, яв­ля­ет­ся по­лем маг­нит­но­го ди­по­ля, по­ме­щён­но­го в центр Зем­ли и ори­ен­ти­ро­ван­но­го по её оси вра­ще­ния.

Ес­те­ст­вен­ная ос­та­точ­ная на­маг­ни­чен­ность бы­ва­ет раз­ных ти­пов (тер­мо­ос­та­точ­ная, хи­мическая, ори­ен­та­ци­он­ная и др.); наи­бо­лее ве­ли­ка и ста­биль­на тер­мо­ос­та­точ­ная на­маг­ни­чен­ность, ко­то­рую при­об­ре­та­ет го­ря­чий, но ос­ты­ваю­щий фер­ро­маг­не­тик в мо­мент пе­ре­хо­да его температуры че­рез Кю­ри точ­ку. Тер­мо­ос­та­точ­ную на­маг­ни­чен­ность при­об­ре­та­ют, например, фер­ри­ты в ос­ты­ваю­щих ла­вах ли­бо из­де­лия из гли­ны, обож­жён­ные до температуры вы­ше точ­ки Кю­ри.

При прак­тическом при­ме­не­нии палеомагнитного метода про­бы гор­ных по­род или ар­хео­ло­гических объ­ек­тов, ото­бран­ные та­ким об­ра­зом, что­бы ори­ен­ти­ров­ка их сто­рон бы­ла из­вест­на от­но­си­тель­но век­то­ра на­пря­жён­но­сти современного гео­маг­нит­но­го по­ля в точ­ке от­бо­ра, на­прав­ля­ют­ся в ла­бо­ра­то­рию, где под­вер­га­ют­ся маг­нит­ной чи­ст­ке — тем­пе­ра­тур­ной или пе­ре­мен­ным маг­нит­ным по­лем, цель ко­то­рой — вы­де­ле­ние пер­вич­ной ос­та­точ­ной на­маг­ни­чен­но­сти. За­тем об­раз­цы ис­сле­ду­ют­ся с по­мо­щью маг­ни­то­мет­ров; ча­ще при­ме­ня­ет­ся рок-ге­не­ра­тор, по­зво­ляю­щий из­ме­рять ве­ли­чи­ну и на­прав­ле­ние век­то­ра ес­тественной ос­та­точ­ной на­маг­ни­чен­но­сти да­же сла­бо­маг­нит­ных об­раз­цов, ко­то­рые, как пра­ви­ло, ис­поль­зу­ют­ся при па­лео­маг­нит­ных ис­сле­до­ва­ни­ях.

При об­ра­бот­ке по­лу­чен­ных из­ме­ре­ний про­из­во­дит­ся рас­чёт по­ло­же­ния древ­не­го ди­поль­но­го гео­маг­нит­но­го по­ля в современной сис­те­ме ко­ор­ди­нат — вир­ту­аль­но­го по­лю­са. По на­прав­ле­нию го­ри­зон­таль­ной со­став­ляю­щей век­то­ра ос­та­точ­ной на­маг­ни­чен­но­сти ус­та­нав­ли­ва­ет­ся на­прав­ле­ние маг­нит­но­го ме­ри­диа­на, а по на­кло­ну это­го век­то­ра к вер­ти­ка­ли в мес­те взя­тия по­ро­ды — па­лео­маг­нит­ная ши­ро­та (уда­лён­ность от маг­нит­но­го эк­ва­то­ра). В си­лу мно­же­ст­ва про­во­ди­мых из­ме­ре­ний век­то­ра древ­не­го гео­маг­нит­но­го по­ля для оп­ре­де­ле­ния сред­не­го по­ло­же­ния по­лю­са и по­вы­ше­ния дос­то­вер­но­сти ре­зуль­та­тов ис­поль­зу­ет­ся т. н. ста­ти­сти­ка Фи­ше­ра.

В ар­хео­ло­гии палеомагнитный метод, на­зы­вае­мый так­же ар­хео­маг­нит­ным ме­то­дом, при­ме­ня­ет­ся для да­ти­ро­ва­ния в основном гли­но­бит­ных со­ору­же­ний (пе­чи, очаж­ные ямы и т. п.), почв и не­по­тре­во­жен­ных из­де­лий из гли­ны. На­чи­ная с 1970-х годов ме­тод ис­поль­зо­вал­ся для оп­ре­де­ле­ния воз­рас­та ар­хео­ло­гических па­мят­ни­ков от не­оли­та до Сред­не­ве­ко­вья; с конца XX века ча­ще при­ме­ня­ет­ся для да­ти­ро­ва­ния куль­ту­ро­со­дер­жа­щих от­ло­же­ний па­мят­ни­ков ран­не­го па­лео­ли­та.

Источник