Способ магнитного контроля ферромагнитных материалов за ферромагнитными

Pereosnastka.ru

Обработка дерева и металла

Магнитные методы можно использовать только при контроле деталей из ферромагнитных материалов для выявления мест нарушения сплошности материала детали, расположенных на поверхности и в подповерхностных слоях, а в отдельных случаях — и внутри детали, т. е. трещин (усталостных, шлифовочных, закалочных, сварочных, ковочных, штамповочных), волосовин, закатов, расслоений (непараллельных поверхности), флокенов, надрывов, непроваров в сварных соединениях, неметаллических включений. Можно использовать эти методы для выявления ферритных включений в деталях из аустенитных сплавов.

Магнитными методами можно корректировать отдельные технологические процессы изготовления деталей (шлифование, термическую обработку, сварку, ковку, штамповку, протяжку и др.).

Благодаря высокой чувствительности, объективности, простоте и быстроте операций, четкости определения дефектов и надежности магнитные методы получили большое распространение в промышленности. Их преимуществом является также возможность контроля деталей сложной формы и любых размеров.

Магнитные методы контроля развивают в двух направлениях: с использованием в качестве индикаторов ферромагнитных порошков или электромагнитных и электронных систем. Рассмотрим магнитопорошковый, магнитоферрозондовый и магнитографический методы.

Магнитные методы контроля ферромагнитных деталей основаны на явлении возникновения магнитного поля рассеяния на поверхности намагниченной детали в местах расположения дефектов (нарушение сплошности материала или наличие включений с другой магнитной проницаемостью). Если на поверхности намагниченной детали создается магнитное поле рассеяния, значит в данном месте детали, вероятно, имеется дефект.

Для намагничивания изделий можно использовать переменный, постоянный, выпрямленный одно-, двухполуперйодный трехфазный ток, а также импульсный ток. Переменный ток наиболее эффективен для выявления поверхностных дефектов, так как действие магнитного поля ограничивается поверхностными слоями изделия. Переменный ток необходим и для размагничивания деталей. Для выявления подповерхностных дефектов предпочтительнее постоянный ток, так как создаваемое им магнитное поле проникает глубоко в изделие и более равномерно распределяется по всему сечению детали. Однополу-периодный выпрямленный ток эффективен для выявления подповерхностных и поверхностных дефектов при магнитопорош-ковом способе контроля. Выпрямленный двухполупериодный и трехфазный ток по характеру создаваемых магнитных полей близки к постоянному току.

Большое значение для выявления дефектов имеет правильный выбор- напряженности магнитного поля, которая зависит от формы и расположения предполагаемого дефекта, а также магнитных характеристик материала контролируемого изделия. Слишком высокая напряженность магнитного поля может вызвать осаждение ферромагнитного порошка по всей поверхности изделия и появление «ложных» дефектов, недостаточная напряженность приводит к уменьшению возможности выявления подповерхностных дефектов и снижению чувствительности метода при выявлении мелких поверхностных дефектов.

Магнитопорошковый метод — один из наиболее распространенных методов магнитного контроля. Его используют для обнаружения поверхностных нарушений сплошности шириной у поверхности 0,001 мм и более, глубиной 0,01 мм и более. Чувствительность метода повышается при использовании флуоресцирующего магнитного порошка (магнито-люминесцентный метод). В этом случае минимальная ширина у поверхности выявляемого дефекта 0,0005 мм, а протяженность его в глубь изделия 0,005 мм.

При контроле изделий магнитопорошковым методом магнитные поля рассеяния, возникающие на поверхности контролируемых изделий в местах нарушения сплошности, выявляют с использованием ферромагнитного порошка. Над местом нарушения сплошности материала изделия накапливаются ферромагнитные частицы. Площадь, занимаемая порошком, значительно больше площади дефекта, поэтому можно выявить очень незначительные по размеру дефекты, что имеет большое практическое значение.

Эффективность метода определяется способностью магнитных частиц перемещаться под действием магнитных полей рассеяния. В процессе нанесения на деталь ферромагнитные частицы находятся во взвешенном состоянии в воздухе («сухой» метод) или в таких жидкостях, как минеральное масло, керосин или вода, т. е. в виде суспензии («мокрый» метод). Для увеличения подвижности частиц сухого порошка его можно 164 распылять в виде облака, при этом изделие иногда встряхивают.

Преимущества магнитопорошкового метода: возможность контроля любого , изделия, изготовленного из ферромагнитного материала; выявление с достаточной степенью надежности всех нарушений сплошности материала изделия, расположенных на поверхности или вблизи нее; высокая чувствительность; простота методики контроля и высокая производительность; возможность использования портативного оборудования.

МагнитОпорошковый метод допускает контроль деталей, после оксидирования, окраски или нанесения гальванического покрытия (цинка, кадмия, хрома и др.) при условии, что толщина немагнитного покрытия не превышает 80 мкм. При более толстых покрытиях над дефектом создается очень слабое поле рассеяния.

Магнитопорошковым методом не рекомендуют контролировать сварные швы ферромагнитных изделий, полученные с использованием электродов из аустенитной стали, так как ферромагнитный порошок может осаждаться на границе аустенит-ного шва (мнимые дефекты).

Недостатки магнитопорошкового метода: возможность контроля только изделий из ферромагнитного материала; необходимость использования специального оборудования; невозможность выявления дефектов, расположенных на глубине более 2 мм от поверхности, а также дефектов под немагнитными покрытиями толщиной более 80 мкм при использовании магнитной суспензии. На вероятность обнаружения дефекта влияют многие факторы, в том числе его очертания, ориентация и глубина залегания.

Магнитноферрозондовый метод разработан при изыскании простых способов обнаружения ферромагнитных включений в неферромагнитных материалах. В результате были разработаны магниточувствительные датчики — феррозонды, позволяющие измерять однородные и неоднородные магнитные поля.

Метод контроля основан на обнаружении и измерении магнитных полей, в том числе и полей рассеяния, возникающих в зоне дефектов, с помощью феррозондов — магнитодинамиче-ских магнитометров. Магнитометр — это прибор, позволяющий обнаруживать и измерять, магнитные поля, а также определять степень намагниченности ферромагнитного тела по создаваемому им в пространстве магнитному полю.

Преимущество метода — возможность с помощью феррозондов, применяемых в дефектоскопии, выявлять и измерять очень слабые магнитные поля небольших размеров.

С использованием феррозондов можно:
— выявлять нарушения сплошности в ферромагнитных материалах и изделиях из них, причем не только поверхностные и подповерхностные, как при магнитопорошковом методе, но и удаленные на 10—15 мм от поверхности изделия, что является существенным преимуществом данного метода;
— контролировать и сортировать стальные детали (в том числе и автоматически) по твердости (после термической обработки) ;
— контролировать толщину цементованного, азотированного и поверхностно-закаленного слоя изделия;
— судить о прочности кристаллической решетки твердого раствора, дисперсионном твердении и т. п.;
— получать качественную и количественную характеристики магнитных свойств материала изделия, по которым можно судить о структуре и механических свойствах при магнитострук-турном анализе;
— измерять толщину стенок сложных отливок и листов большой площади из неферромагнитных материалов;
— определять наличие магнитной фазы в немагнитных сплавах, ферромагнитных примесей и характер их распределения в цветных сплавах или других немагнитных материалах, выявлять остаточный аустенит;
— определять степень размагниченности изделий, подвергаемых магнитному контролю или шлифованию на плоскошлифовальных станках с магнитными столами.

Магнитографический метод контроля предназначен для выявления мест нарушения сплошности материала в сварных швах трубопроводов, резервуаров и листовых конструкций из ферромагнитных материалов. В качестве индикаторов магнитных полей рассеяния применяют магнитную ленту. В зависимости от применяемого типа магнитографического дефектоскопа можно контролировать сварные швы с толщиной свариваемого материала до 16 мм. Этим методом хорошо выявляют поверхностные трещины. Внутренние дефекты (газовые и неметаллические включения, непровары и т. п.) обнаруживают в случае, если их размеры составляют приблизительно 8—10% толщины контролируемого шва.

Магнитографический контроль состоит в намагничивании зоны контролируемого сварного шва для создания над дефектом магнитного поля рассеяния, «записи» магнитного поля дефекта на магнитную ленту и воспроизведения «записи» на ленте. При воспроизведении «записанных» на ленте магнитных полей определяют расположение и размеры дефектов. Для намагничивания, как правило, применяют постоянный ток, так как необходимо выявлять в основном внутренние дефекты. Напряженность магнитного поля обычно выбирают экспериментально для четкого выявления характерных дефектов минимально допустимых размеров.

Источник

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