Расширение области применения магнитопорошкового метода неразрушающего контроля Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

Белов А.А.1, Иванов Ю.Д.2, Шестаков А.А.3, Царева С.Г.4, Шишков Э.В.5 ©

12 3

’ Эксперт ООО «Единый Технический Центр», Преподаватель АНО НТЦ «ТЕХНОПРОГРЕСС», Заместитель руководителя отдела экспертизы промышленной безопасности и лицензирования ЗАО «НИЦ «ТЕХНОПРОГРЕСС», 5Эксперт АНО НТЦ

«ТЕХНОПРОГРЕСС»

РАСШИРЕНИЕ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МАГНИТОПОРОШКОВОГО МЕТОДА

НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ

Аннотация

Данная статья посвящена вопросу области применения магнитопорошкового метода неразрушающего контроля (МПК). Выделяются и описываются его преимущества и недостатки в сравнении с другими методами неразрушающего контроля. На основании анализа недостатков МПК, а также привлечения современных разработок других авторов, устанавливается возможность расширить область применения МПК за счет обнаружения трещин с раскрытием от 0,5 мкм и обнаружения подповерхностных дефектов типа «объемное включение» с проведением оценки глубины залегания дефекта и его объема.

Ключевые слова: магнитопорошковый контроль, неразрушающий контроль, поверхностные дефекты, подповерхностные дефекты, дефекты типа «трещина», дефекты типа «объемное включение».

Keywords: magnetic particle testing, nondestructive testing, surface defects, subsurface defects, defects such as "crack", defects such as "volume switch".

Магнитные методы неразрушающего контроля (МК) используются для обнаружения скрытых дефектов в деталях, материалом для которых служит ферромагнитный металл (сталь, чугун), то есть материалы, способные под воздействием внешнего магнитного возмущения менять свои магнитные характеристики [1].

МК в наши дни применяются почти во всех отраслях тяжелой и легкой промышленности: нефтехимической отрасли, черной металлургии, машиностроении и авиационной промышленности, энергетическом и химическом машиностроение (ГРЭС, ТЭЦ, АЭС), автомобильной промышленности и судостроении, строительстве (трубопроводы, стальные конструкции, промышленные цистерны). При правильной технологии контроля элементов конструкций и деталей этим методом обнаруживаются трещины в начальной стадии их появления, когда обнаружить их без специальных средств контроля трудно или невозможно [2].

МК - это методы, в основе которых лежит способность выявления различных магнитных полей рассеяния, возникающих над местом образования дефектов при локальном намагничивании. По способу получения первичной информации МК разделяют на несколько методов: магнитопорошковый, магнитографический, феррозондовый, эффект Холла, индукционный, пондеромоторный, магниторезисторный.

Магнитопорошковый метод (МПК) среди других методов МК нашел наибольшее применение, благодаря легкости получения требуемого результата и простоте его анализа. Большая часть всех контролируемых деталей из ферромагнитных материалов (магнитная проницаемость не менее 40) проходят контроль качества именно этим методом.

Цель данной статьи: проанализировать преимущества и недостатки МПК, показать какие современные разработки устраняют недостатки, ограничивающие применение метода.

К достоинствам МПК, безусловно, относятся низкая трудоемкость контроля и простота анализа результата - именно эти качества обеспечили ему довольно широкое

© Белов А.А., Иванов Ю.Д., Шестаков А.А., Царева С.Г., Шишков Э.В., 2015 г.

применение в промышленной сфере и на транспорте. Преимуществом применения магнитопорошкового контроля перед капиллярным и ультразвуковым методами контроля является возможность выявления в сварных соединениях поверхностных трещин при плохом состоянии поверхностей: наличии брызг и чешуйчатости; имеющихся в сварных швах резких переходов от наплавленного металла к основному, создающих дополнительные магнитные потоки рассеяния, а, следовательно, дополнительные индикации. Также, анализ зависимости чувствительности метода от состояния поверхности объекта контроля (ОК) показывает, что наличие покрытий толщиной до ~20 мкм практически не влияет на выявляемость дефектов.

К недостаткам МПК можно отнести следующее:

1. Снижение чувствительности метода при толщине покрытия более 100-150 мкм -могут быть выявлены дефекты размером не менее 0,15 мм.

2. Невозможность проведения МПК в следующих случаях:

- ОК из неферромагнитных сталей;

- ОК, на поверхности которых не обеспечена необходимая зона для намагничивания и нанесения индикаторных материалов;

- ОК со структурной неоднородностью и резкими изменениями площади поперечного сечения;

- ОК с несплошностями, плоскость раскрытия которых совпадает с направлением намагничивающего поля или составляет с ней угол менее 30°;

3. Выявление трещин с раскрытием не менее 2 мкм;

4. Выявление преимущественно поверхностных дефектов.

Недостатки, указанные в п. 1 и п. 2, зависят от свойств ОК, поэтому в данных случаях замена МПК на другой метод неразрушающего контроля не только целесообразна, но и необходима.

Недостатки, указанные в п. 3 и п. 4, зависят от технологии проведения МПК.

На выявляемость дефектов оказывают влияние следующие факторы, связанные с технологией проведения МПК:

- состояние поверхности ОК;

- шероховатость контролируемой поверхности;

- вид тока;

- способа нанесения дефектоскопического материала на поверхность детали;

- напряженность поля (или сила тока);

- свойств дефектоскопического материала, применяемого для проведения контроля

[3].

Эти факторы изменяемы, поэтому улучшение выявляемости дефектов возможно при совершенствовании технологии проведения МПК.

В 2013 году в статье «Разработка технологии магнитопорошкового контроля для дефектов с малым раскрытием» [4] авторами доказана возможность проведения

магнитопорошкового контроля для дефектов с малым раскрытием (менее 2 мкм) за счет улучшения качества поверхности контролируемого объекта и корректировки напряженности магнитного поля. По итогам проделанной работы были обнаружены микродефекты с помощью МПК, проведено дополнительное разделение по условным уровням чувствительности и определены параметры технологии контроля, выделены два дополнительных уровня чувствительности для МПК: уровень чувствительности на

диапазоне 1=1^2 мкм при параметре шероховатости контролируемой поверхности R_a<1,25, а на диапазоне 1=0,5М мкм - при R_a<0,5. Для выявления дефектов с малым раскрытием авторы рекомендуют увеличивать напряженность приложенного поля. Так, для уверенного обнаружения дефектов с раскрытием от 0,5 до 1 мкм, напряженность приложенного поля должна быть не менее 100 А/см.

В 2014 году авторами статьи [5] для применения МПК для обнаружения и выявления параметров подповерхностных дефектов предложен универсальный образец для магнитной и вихретоковой дефектоскопии (заявка на выдачу патента РФ на полезную модель №

2014103869). Универсальный образец для магнитной и вихретоковой дефектоскопии (рис. 1) имеет дефекты, схожие по своим геометрическим параметрам и физическим свойствам с дефектами типа «объемное включение». С помощью данного образца можно определять способности имеющихся дефектоскопического оборудования и индикаторов выявлять дефекты на определенной глубине залегания и определенного объема. Авторы приводят два варианта исполнения универсального образца для магнитной и вихретоковой дефектоскопии, которые решают следующие задачи: в первом случае это регулирование параметров дефектоскопического оборудования на задание максимальной глубины залегания дефекта заданного объема при используемом режиме намагничивания и типе магнитного индикатора; во втором - регулирование дефектоскопического оборудования на заданную глубину залегания дефекта минимального объема при используемом режиме намагничивания и типе магнитного индикатора.

Рис. 1 - Общий вид универсального образца для магнитной и вихретоковой дефектоскопии: 1 -корпус, выполненный из ферромагнитного или немагнитного проводящего материала с глухим

отверстием; 2 - целостная пластина; 3 - пластина с подповерхностным дефектом; 4 - поверхностный

дефект; 5 - подповерхностный дефект

Таким образом, можно сделать вывод, что за последние два года область применения

МПК расширена за счет возможности обнаружения поверхностных трещин с раскрытием от

0. 5 мкм и обнаружения подповерхностных дефектов типа «объемное включение» с

проведением оценки глубины залегания дефекта и его объема.

Литература

1. РД-13-05-2006. Методические рекомендации о порядке проведения магнитопорошкового контроля технических устройств и сооружений, применяемых и эксплуатируемых на опасных производственных объектах;

2. Коновалов Н. Н., Нормирование дефектов и достоверность неразрушающего контроля сварных соединений/Н. Н. Коновалов. - М.: ФГУП НТЦ «Промышленная безопасность», 2006;

3. Шелихов Г.С. Магнитопорошковая дефектоскопия / под ред. В. Клюева; Российское общество по неразрушающему контролю и технической диагностики (РОНКТД). - М.: Издательский дом «Спектр», 2010-336 с.

4. Стаднюк Е.И., Толмачев И.И. Разработка технологии магнитопорошкового контроля для дефектов с малым раскрытием. Сборник трудов III Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Неразрушающий контроль: электронное приборостроение, технологии, безопасность», Том 1, с.65-68, 2013 г.

5. Осадчих Ю.В., Толмачев И.И.. Повышение качества проведения магнитопорошковой дефектоскопии объектов с подповерхностными дефектами, Вестник науки Сибири. 2014. № 2 (12), с. 81 - 83.