Магнитопорошковый метод неразрушающего контроля

Содержание

1. Суть магнитопорошкового контроля
2. Сферы применения для обнаружения дефектов
3. Этапы контроля
4. Виды магнитных порошков
5. Виды намагничивания
6. Используемое оборудование

Магнитопорошковый метод в системе неразрушающих методов контроля занимает одно из ведущих мест. Это связано с его высокой чувствительностью к поверхностным и подповерхностным дефектам, простотой, универсальностью и наглядностью представления результатов контроля.

Суть магнитопорошкового контроля

Магнитопорошковый метод основан на регистрации магнитных полей рассеяния, возникающих над дефектами в изделии при его намагничивании, с помощью ферромагнитных частиц (магнитного порошка), который находится во взвешенном состоянии в дисперсионной среде или воздухе.  На магнитную частицу в неоднородном магнитном поле дефекта действует сила стремящаяся затянуть ее в места наибольшей концентрации силовых линий и приблизить к месту брака.

Под действием силы происходит перемещение частицы и образование валика порошка над дефектом.  Таким образом, эффективность выявления дефекта при магнитопорошковом контроле находится в тесной связи с интенсивностью поля рассеяния и его градиентом, а также зависит от магнитных свойств и размеров используемых частиц.

Сферы применения для обнаружения дефектов

Магнитопорошковый метод применяют для контроля изделий, деталей, сварных соединений конструкций из ферромагнитных материалов с относительной магнитной проницаемостью не менее 40 с целью выявления невидимых невооруженным глазом поверхностных и подповерхностных нарушений сплошности типа трещин, непроваров.

При магнитопорошковом контроле наиболее уверенно выявляются плоскостные дефекты: трещины, непровары и несплавления, наибольший размер которых ориентирован под прямым или близким к нему углом относительно  направления магнитного потока. Дефекты округлой формы (поры, шлаковые включения, раковины) не могут создавать достаточного потока рассеяния и, как правило, при контроле обнаруживаются плохо.  Практикой установлено, что магнитопорошковым методом выявляются поверхностные и подповерхностные (на глубине залегания не более 2 мм) трещины с раскрытием от 0,001 мм, глубиной от 0,05 мм и длиной 0,5 мм и более.

Также при магнитопорошковом методе могут быть выявлены также относительно крупные дефекты (непровары, поры, шлаковые включения и др.)  сечением более 2-3 мм2,  лежащие на глубине 5-6 мм под поверхностью.  Плоские дефекты могут быть выявлены в случае, если они ориентированы к поверхности детали под углом более 20° (максимум чувствительности под углом 90°).  С увеличением глубины залегания дефектов уменьшается скорость скопления магнитного порошка, что затрудняет выявление брака и определение их характера.

Этапы контроля

Методика проведения магнитопорошкового способа включает следующие операции (ГОСТ 21105-87):

1. Подготовку поверхностей перед контролем и очистку их от загрязнений, окалины, следов шлака после сварки.
2. Подготовку суспензии, заключающуюся в интенсивном перемешивании магнитного порошка с транспортирующей жидкостью.
3. Намагничивание контролируемого изделия.
4. Нанесение суспензии или порошка на поверхность контролируемого изделия.
5. Осмотр поверхности изделия и выявление мест, покрытых отложениями порошка.
6. Размагничивание.

Поверхности изделий, сварных соединений и околошовных зон основного металла шириной, равной ширине шва, но не менее 20 мм с обеих сторон, очищают от грязи, масла, шлаков, окалины и других покрытий, мешающих проведению контроля.  Не допускаются резкие западания поверхности, наплывы, натеки, незаполненные кратеры.  Видимые типы должны быть устранены до проведения контроля.  Шероховатость контролируемой поверхности должна быть не грубее Ra= 6,3 мкм.

Виды магнитных порошков 

Порошки  служат для визуального определения магнитных полей рассеяния над дефектами в магнитопорошковом способе дефектоскопии.  Следует иметь в виду, что во внешнем поле частицы обычно не существуют изолированно, а вследствие магнитной коагуляции образуют цепочки, длина которых определяется многими причинами, в том числе длительностью воздействия поля, вязкостью среды, в которую помещен порошок и т.д.

Применяемые в дефектоскопии порошки по составу, физическим свойствам и назначению подразделяются на четыре вида:

1) железные, получаемые термическим разложением пентакарбонила железа Fe(CO)5 или  диспергированием железа электрической дугой в керосине;

2) получаемые в шаровых мельницах измельчением окалины, возникающей при горячей обработке стали;

3) технического и синтетического магнетика;

4) порошки ферромагнитной окиси железа, получаемые  окислением магнетика.

Виды намагничивания 

Магнитопорошковый контроль можно проводить способом приложенного магнитного поля или способом остаточной намагниченности. В практике существуют следующие способы намагничивания изделий (табл.3): комбинированное, циркулярное и полюсное (продольное).

Комбинированный способ осуществляется только в приложенном магнитном поле.  Циркулярные полюсные виды можно применять как в приложенном магнитном поле, так и на остаточной намагниченности.

Комбинированный способ осуществляют при одновременном намагничивании изделия двумя или несколькими магнитными полями.  Примером комбинированного вида может быть намагничивание трубы соленоидом и пропускание тока через –проводник, проходящий внутри трубы.  В результате  два поля складываются в результирующее, силовые  линии которого  направлены по винтовым линиям.  Такое поле проходит через все части объекта под различными углами направления, что дает возможность повысить выявляемость дефектов, ориентированных различным образом.

Циркулярный способ в магнитопорошковом методе применяют для выявления продольных дефектов типа трещин, непроваров, вытянутых шлаковых включений.  Его осуществляют при пропускании напряжения по контролируемой детали или через проводник, помещенный в отверстие данного изделия. Наиболее эффективно этот способ работает при контроле цилиндрических элементов.

Таблица 3

Наименование способа	Средство намагничивания	Графическая схема
Продольное (полюсное)	Постоянным магнитом Электромагнитом Соленоидом
Циркулярное	Пропусканием тока по детали С помощью провода с током, помещаемого в отверстие детали С помощью контактов, устанавливаемых на деталь Индуцированием тока в детали
Комбинированное	Пропусканием тока по детали и с помощью электромагнита Пропусканием двух (или более) сдвинутых по фазе токов по детали во взаимно перпендикулярных направлениях Индуцированием тока в детали и током, проходящим по проводнику, помещаемому в отверстие детали

Полюсное намагничивание в подразделяют на продольное, поперечное и нормальное.  При продольном намагничивании направление намагничивающего поля совпадает с направлением оси детали.  Продольный способ осуществляют с помощью электромагнитов, постоянных магнитов или соленоидов. 

Используемое оборудование

К основным средствам, используемым при магнитопорошкового метода, относят намагничивающие устройства и индикаторные материалы.  Контроль осуществляют с помощью универсальных или специализированных дефектоскопов, позволяющих получать необходимые поля и создавать оптимальные условия контроля. 

Широкое распространение получили переносные и передвижные (менее мощные) дефектоскопы.  Как правило, они  представляют собой источники переменного, постоянного (однополупериодвыпрямленного) и реже – импульсного тока.  Иногда один дефектоскоп позволяет работать с двумя видами тока.

Передвижные и переносные универсальные дефектоскопы предназначены для намагничивания и контроля в условиях, когда невозможно применять стационарные дефектоскопы, например, намагничивании крупногабаритных деталей по частям, в случае работы в полевых условиях и т.п.  Как правило, такие дефектоскопы снабжают комплектом элементов для контроля (сухие порошки и устройства для их напыления, сосуды с суспензией и т.п.).

При магнитопорошковом методе переносные и передвижные универсальные дефектоскопы позволяют производить циркулярное намагничивание с помощью токовых контактов, помещаемых на участке поверхности, продольное намагничивание с помощью кабеля, навиваемого на деталь, или иногда с помощью электромагнита.