CC BY
44
ОСОБЕННОСТИ МАГНИТОПОРОШКОВОГО МЕТОДА МАГНИТНОЙ
ДЕФЕКТОСКОПИИ
Антипов Сергей Михайлович
Дефектоскопист ООО «Сибирская экспертная организация», г. Прокопьевск
Смышляев Сергей Александрович Вылцан Станислав Сергеевич
Эксперт ООО «Сибирская экспертная организация», г. Прокопьевск
Магнитная дефектоскопия и в настоящее время остаётся одним из наиболее популярных методов неразру-шающего контроля. Такие достоинства метода, как высокая производительность, хорошая чувствительность к поверхностным дефектам, возможность контроля издели-йсложной формы, а также высокая информативность, позволяющая специалисту по картине осаждений порошка определять вид и характер дефектов, обеспечивают преимущества, в ряде случаев недостижимые другими методами контроля.
Магнитная дефектоскопия относится к неразруша-ющему методу контроля материалов (изделий), предназначена для выявления поверхностных и подповерхностных нарушений сплошности: волосовин, трещин различного происхождения, непроваров сварных соединений, флокенов, закатов, надрывов и тому подобные, а также для контроля толщины немагнитных покрытий на деталях из ферромагнитных материалов и толщины стенок тонкостенных деталей. Дефектом является каждое несоответствие продукции требованиям, установленным нормативной документацией. Но обнаружить все дефекты невозможно, ведь само понятие дефект является индивидуальным для каждого изделия и детали, именно поэтому главной задачей магнитной дефектоскопии является обнаружение всех недопустимых дефектов, наличие которых может привести к повреждению механизма.
Сущность метода магнитной дефектоскопии заключается в намагничивании изделий из ферромагнитных материалов и в дальнейшей регистрации полей рассеяния в местах дефектов изделий. Ферромагнитные материалы — это материалы, которое при температуре ниже точки Кюри, способно обладать намагниченностью в отсутствие внешнего магнитного поля. При этом ферромагнитные материалы способны сами в окружающем пространстве создавать магнитное поле. Точка Кюри характеризуется температурой скачкообразного перехода между ферромагнитным и парамагнитным состоянием, причём для каждого материала температура точки Кюри имеет своё значение. Ферромагнитные материалы условно могут быть разделены на две основные группы: магнитомягкие и магнитотвёрдые. Характерной особенностью магнито-мягких материалов являются малая коэрцитивная сила, то есть значение напряженности магнитного поля, необходимое для полного размагничивания ферромагнитного вещества и большая магнитная восприимчивость. Характерной особенностью магнитотвёрдых материалов являются большая коэрцитивная и малая магнитная восприимчивость.
По способу получения информации о полях рассеяния различают магнитопорошковую дефектоскопию, индукционную дефектоскопию, феррозондовую дефектоскопию и магнитографическую дефектоскопию. Все эти методы контроля объединяют два общих признака - объект контроля обладает ярко выраженными характеристиками ферромагнетика и обязательной процедурой контроля является намагничивание.
Наиболее широко распространенным методом магнитной дефектоскопии при проведении экспертизы является метод магнитного порошка. Магнитопорошковый метод неразрушающего контроля, основан на явлении притяжения частиц магнитного порошка магнитными потоками рассеяния, возникающими над дефектами в намагниченных объектах контроля. Наличие и протяженность индикаторных рисунков, вызванных полями рассеяния дефектов, можно регистрировать визуально или автоматическими устройствами обработки изображения. Частицы порошка, попавшие в зоны магнитных полей рассеяния, оседают на поверхности деталей вблизи мест расположения дефектов. Ширина полосы, по которой происходит оседание порошка, значительно больше ширины «раскрытия» дефекта, поэтому невидимые до этого дефекты фиксируют по осевшему около них порошку даже невооруженным глазом. Метод магнитного порошка весьма прост и позволяет определять места и контуры нарушений сплошности материала, расположенные на поверхности деталей, а также подповерхностных дефектов. Магнито-порошковый метод может быть так же использован для контроля объектов с немагнитными покрытиями. Чувствительность магнитопорошкового метода определяется магнитными характеристиками материала объекта контроля, его формой, размерами и шероховатостью поверхности, напряженностью намагничивающего поля, местоположением и ориентацией дефектов, взаимным направлением намагничивающего поля и дефекта, свойствами дефектоскопического материала, способом его нанесения на объект контроля, а также способом и условиями регистрации индикаторного рисунка выявляемых дефектов.
При контроле магнитопорошковым методом применяют стационарные, передвижные и переносные дефектоскопы. В зависимости от назначения дефектоскопы включают в себя блок питания, блок формирования намагничивающего тока, намагничивающие устройства, устройство для размагничивания, устройство для нанесения дефектоскопических материалов, блок автоматического управления технологическими операциями контроля, исполнительные устройства для осуществления автоматических операций контроля, приборы и устройства для контроля качества дефектоскопических материалов и технологических процессов, устройства для осмотра контролируемой поверхности и регистрации дефектов.
При магнитопорошковом методе контроля применяют магнитные дефектоскопические материалы: порошки, суспензии и магнитогуммированные пасты. В зависимости от состояния контролируемой поверхности (цвета и шероховатости), магнитных свойств материала и требуемой чувствительности контроля, для улучшения видимости порошка применяют порошки контрастного цвета по отношению к цвету контролируемых деталей. Наряду с обычными порошками красно-коричневого и темно-серого цветов, используемых при контроле деталей со светлой поверхностью, применяются порошки светлосерого, жёлтого или зелёного цветов для контроля деталей
с темной поверхностью. Значительно ярче вырисовываются дефекты при использовании магнитных порошков, частицы которых покрыты слоем люминофора, такой порошок позволяет выявлять дефекты при условии затемнения невооруженным глазом. Это даёт возможность применять метод в полевых, монтажных условиях для контроля деталей машин и аппаратов, в том числе и сложной конфигурации.
Основными свойствами магнитных порошков, влияющих на выявляемость дефектов, является дисперсность, магнитные и оптические характеристики. Свойства магнитной суспензии, влияющие на выявляемость дефектов, определяются составом, концентрацией и свойствами отдельных её компонентов. При этом магнитная суспензия не должна вызывать коррозии контролируемой поверхности. Магнитогуммированная паста представляет собой смесь магнитного порошка и затвердевающих органических полимерных веществ. Качество готовых дефектоскопических материалов определяют перед проведением контроля на стандартных образцах предприятий, аттестованных в установленном порядке.
Магнитопорошковый метод контроля включает следующе технологические операции: подготовку к контролю, намагничивание объекта контроля, нанесение дефектоскопического материала на объект контроля, осмотр контролируемой поверхности и регистрацию индикаторных рисунков дефектов, оценку результатов контроля, размагничивание.
В зависимости от магнитных свойств материалов объекта и требуемой чувствительности контроля при маг-нитопорошковом методе контроля применяют способ остаточной намагниченности и способ приложенного поля.
При контроле способом остаточной намагниченности объект контроля предварительно намагничивают, а затем, после снятия намагничивающего поля, на его поверхность наносят дефектоскопический материал. Осмотр контролируемой поверхности проводят после стекания основной массы суспензии. Промежуток времени между указанными выше операциями должен быть не более часа.
При контроле способом приложенного поля операции намагничивания объекта контроля и нанесения суспензии выполняют одновременно. При этом индикаторные рисунки выявляемых дефектов образуются в процессе намагничивания. Намагничивание прекращают после сте-кания с контролируемой поверхности основной массы суспензии. Осмотр контролируемой поверхности проводят после прекращения намагничивания.
Вид и способ намагничивания выбирают в зависимости от размеров и формы объекта, материала и толщины покрытия, а также от характера и ориентации дефектов, подлежащих выявлению. При этом наилучшее условие выявления дефектов - перпендикулярное направление намагничивающего поля по отношению к направлению ожидаемых дефектов. При необходимости выявления дефектов различной ориентации применяют намагничивание в двух или трех взаимно перпендикулярных направлениях, комбинированное намагничивание, а также намагничивание во вращающемся магнитном поле.
Для нанесения магнитного порошка на поверхность объекта применяют способы магнитной суспензии, сухого магнитного порошка, магнитогуммированной пасты. Магнитную суспензию наносят на контролируемую поверхность поливом или погружением объекта в ванну с суспензией, а также аэрозольным способом. Сухой магнитный порошок наносят на контролируемую поверх-
ность при помощи различных распылителей, погружением объекта в ёмкость с порошком, а также способом воздушной взвеси. Магнитогуммированную пасту готовят непосредственно. Осмотр контролируемой поверхности и регистрацию индикаторных рисунков выявляемых дефектов проводят визуально или с применением автоматизированных систем обработки изображений. При визуальном осмотре могут быть использованы различные оптические устройства (лупы, микроскопы, эндоскопы).
Детали, после проведения магнитопорошковой дефектоскопии признанные годными необходимо, при необходимости, размагничены, так как статочная намагниченность, в ряде случаев может повести к нарушению нормальной работы изделия, в котором будут находиться намагниченные детали. Так, например, намагниченность деталей может вызвать повышенный износ в узлах трения в результате притяжения железных частиц. Поэтому после магнитного контроля и необходимо производить размагничивание деталей, при необходимости.
Способы размагничивания и проверки степени размагничивания, а также допустимую норму остаточной намагниченности каждого изделия устанавливается в отраслевой нормативно-технической документации на контроль изделий.
Магнитно-порошковый метод успешно применяется не только в процессе производства изделий, но и при их эксплуатации, например, для обнаружения трещин усталостного происхождения. Переносные дефектоскопы позволяют применять магнитопорошковый метод для контроля деталей, узлов и агрегатов без их разборки.
При эксплуатации машин, работающих в условиях больших нагрузок, предъявляются высокие требования к прочности их отдельных деталей и узлов. Поэтому очень большое значение приобретает своевременное и надёжное выявление поверхностных дефектов, возникающих в процессе изготовления машин и при их эксплуатации. Эти дефекты под действием вибрации, различных нагрузок, термических и других воздействий, могут быстро увеличиваться и приводить к нежелательным простоям, а также к серьёзным авариям и поломкам машин. В связи с этим большое внимание и по сей день уделяется неразру-шающим методам контроля, среди которых видное место принадлежит магнитной дефектоскопии. Ведь главной задачей магнитного метода контроля является необходимость и важность выявления поверхностных дефектов, а значит и предотвращение возможных негативных последствий.
Список литературы
1. Зацепин Н.Н., Коржова Л.В. Магнитная дефектоскопия. Минск: Наука и техника, 1981. 208 с.
2. Лившиц Б.Г., Крапошин В.С, Линецкий Я.Л. Физические свойства металлов и сплавов. - 2-е изд. - М.: Металлургия, 1980. 318 с.
3. Михеев М.Н., Горкунов Э.С. Магнитные методы структурного анализа и неразрушающего контроля. - М.: Наука, 1993. 252 с.
4. Шелихов Г.С., Глазков Ю.А., Сапунов М.В. Магни-топорошковый контроль с применением переносных дефектоскопов. М.: ИД Спектр, 2010. 192 с.
5. Щербинин В.Е., Горкунов Э.С. Магнитный контроль качества металлов. - Екатеринбург: УрО РАН, 1996. - 265 с.
6. ГОСТ 21105-87 Контроль неразрушающий. Магни-топорошковый метод. М.: Издательствово стандартов, 2005. - 12 с.
