Чувствительность магнитопорошкового контроля деталей способом приложенного поля выше потому что

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

Магнитопорошковый метод неразрушающего контроля: особенности

Согласно ГОСТ Р 56512-2015 «Контроль неразрушающий. Магнитопорошковый метод. Типовые технологические процессы», магнитопорошковый контроль (МПК) – метод контроля объектов, полуфабрикатов, узлов конструкций, изготовленных из магнитомягких и магнитотвердых сталей (ферромагнетиков).

Способы контроля – приложение магнитного поля и анализ остаточной намагниченности анализируемого объекта. В процессе магнитопорошкового контроля дополнительно используются магнитные индикаторы – особые порошки.

Почему МПК?

Востребованность и распространенность МПК обусловлена несколькими факторами, в том числе:

• простотой контрольных мероприятий;
• достаточно высокой точностью результатов;
• возможностью выявить микроскопические трещины, усталость сталей, прочие дефекты, не всегда поддающиеся визуальной диагностике.

Цели и задачи магнитопорошкового контроля

Магнитопорошковый метод неразрушающего контроля применяется для оценки состояния следующих объектов:

• полуфабрикаты;
• детали, узлы, элементы конструкций;
• клепаные, болтовые соединения;
• машины, механизмы;
• изделия из ферромагнитных (ферримагнитных) материалов.

МПК может проводиться не только в производственных условиях, но и в процессе ремонта, эксплуатации объектов контроля.

Дефекты (поверхностные и подповерхностные), поддающиеся выявлению посредством магнитопорошкового метода контроля:

• трещины (деформационные, закалочные, усталостные и т. п.);
• флокены, закаты;
• сварные дефекты (трещины, различные включения) и т. п.

Так, цели и задачи магнитопорошкового контроля сводятся к выявлению дефектов анализируемых объектов. Метод используется во множестве промышленных и производственных отраслей (машиностроение, самолетостроение, нефтегазовая сфера и пр.)

Особенности метода

Магнитопорошковый метод неразрушающего контроля дает возможность выявить не поддающиеся визуальному контролю слабо видимые дефекты, раскрытие которых составляет 0,001 мм; глубина – 0,01 мм; протяженность – 0,5 мм и крупнее.

Магнитопорошковый контроль может с успехом использоваться для диагностики объектов с немагнитным покрытием, например, со слоем краски или лака, меди и т. п. Такие объекты с толщиной покрытий до 50 мкм поддаются диагностике без ухудшения точности выявления дефектов.

Точность результатов магнитопорошкового контроля обусловлена:

• магнитными характеристики контролируемых объектов;
• размерами объектов;
• ориентацией выявляемых дефектов;
• способами нанесения порошков;
• доступностью зон контроля (в случае диагностики конструкций);
• уровнем упрочнения;
• свойствами индикаторов (порошков, аэрозолей и т. п.);
• толщиной покрытий, если они немагнитные;
• коагуляцией порошков и т. п.

Все из упомянутых факторов необходимо учитывать в процессе разработки технологий контроля объектов магнитопорошковым методом, в том числе при выборе индикаторов (порошков).

Возможно неточное выявление особенностей и характеристик дефектов магнитопорошковым методом в случаях, когда:

• плоскость дефекта лежит под углом менее 30о относительно поверхности объекта или направления магнитного потока;
• параметр шероховатости поверхности – Ra – превышает 10 мкм;
• объект покрыт нагаром, коррозийным слоем и т. д.

Стоит отметить и то, что магнитопорошковый метод – это разновидность индикаторного контроля. Иными словами, посредством использования индикаторов (порошков, аэрозолей и т. п.) невозможно определить ширину, глубину и размеры дефектов.

Не поддаются диагностике магнитопорошковым методом:

• объекты из цветных металлов;
• узлы и конструкции объектов, характеризующиеся магнитной неоднородностью;
• швы (сварные), если они выполнены немагнитными электродами.

Реализация магнитопорошкового контроля допустима при условии следования положениям инструкций и операционных карт. Их содержание (рекомендуемое) рассмотрено отраслевыми стандартами (упомянутый ГОСТ Р 56512-2015).

Аппаратура и средства МПК

Выбор аппаратуры и средств магнитопорошкового контроля зависит от задач его проведения, условий работы и прочих факторов.

• стационарные и портативные, в том числе специализированные дефектоскопы;
• приборы для замеров магнитного поля (далее – МП; допустимая погрешность приборов – не более 10%);
• индикаторы МП (порошки, аэрозоли, суспензии);
• размагничивающие устройства;
• приборы для оценки чувствительности порошков или аэрозолей;
• устройства для замеров облученности объекта контроля и др.

Выбор индикаторов и оборудования осуществляется с учетом необходимой чувствительности магнитопорошкового контроля, свойств объекта, местоположения диагностируемых дефектов, условий проведения контроля.

Способы МПК

По остаточной намагниченности (СОН). Способ предполагает намагничивание объекта с последующим нанесением порошка или аэрозоли. Далее проводится анализ индикаторных рисунков (спустя не менее трех часов). Оптимально использование СОН в отношении магнитотвердых объектов с коэрцитивной силой более 10 А/см (12 Э).

По приложенному полю (СПП). Предполагает нанесение индикатора до намагничивания или же в его процессе. Рисунки в таком случае удается получить практически сразу. Оптимально использование СПП в отношении магнитомягких материалов (коэрцитивная сила до 10 А/см).

Источник