Качество под контролем. Лаборатория неразурушающего контроля

КОНТРОЛЬ НЕРАЗРУШАЮЩИЙ

МАГНИТОПОРОШКОВЫЙ МЕТОД

ГОСТ 21105-87

 

ГОССТАНДАРТ РОССИИ

Москва

 

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Дата введения 01.01.88

Настоящий стандарт распространяется на магнитопорошковый метод неразрушающего контроля деталей, изделий и полуфабрикатов из ферромагнитных материалов с относительной магнитной проницаемостью не менее 40 (далее — объекты контроля).


Термины, применяемые в настоящем стандарте, и их определения по ГОСТ 24450-80.

Пояснения терминов, применяемых в настоящем стандарте, приведены в приложении 1.

1.1. 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, вызнанных полями рассеяния дефектов, можно регистрировать визуально или автоматическими устройствами обработки изображения.

1.2. Магнитопорошковый метод предназначен для выявления поверхностных и подповерхностных нарушений сплошности: волосовин, трещин различного происхождения, непроваров сварных соединений, флокенов, закатов, надрывов и т.п.

1.3. Магнитопорошковый метод применяют для контроля объектов из ферромагнитных материалов с магнитными свойствами, позволяющими создавать в местах нарушения сплошности магнитные поля рассеяния, достаточные для притяжения частиц магнитного порошка.

Метод может быть использован для контроля объектов с немагнитными покрытиями.

1.4. 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.


1.5. В зависимости от размеров выявляемых дефектов устанавливаются три условных уровня чувствительности, приведенные в табл. 1.

Таблица 1

Примечания:

1. Условный уровень чувствительности А достигается при параметре шероховатости контролируемой поверхности Ra£2,5 мкм, уровни чувствительности Б и В — при Ra£10 мкм.

2. При выявлении подповерхностных дефектов, а также при Ra>10 мкм чувствительность метода понижается и условный уровень чувствительности не нормируется.

3. При контроле изделий с немагнитными покрытиями с увеличением толщины покрытия чувствительность метода понижается.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

1.6. Вид, местоположение и ориентация недопустимых дефектов, а также необходимый уровень чувствительности контроля конкретных изделий устанавливаются в отраслевой нормативно-технической документации на контроль изделий.

1.7. Магнитопорошковый контроль проводится по технологическим картам согласно ГОСТ 3.1102-81 и ГОСТ 3.1502-85, в которых указываются: наименование изделия (узла), наименование и номер детали, эскиз детали с указанием габаритных размеров, зона контроля, способ контроля, вид и схема намагничивания, значения намагничивающего тока или напряженности магнитного поля, средства контроля (аппаратура, дефектоскопические материалы), нормы на отбраковку.


2.1. При контроле магнитопорошковым методом применяют стационарные, передвижные и переносные дефектоскопы по нормативно-технической документации.

Допускается применять специализированные дефектоскопы, предназначенные для контроля конкретных изделий.

2.2. В зависимости от назначения дефектоскопы включают в себя следующие функциональные устройства:

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.


2.3. Дефектоскопы должны быть снабжены измерителями намагничивающего тока. Погрешность измерений не должна превышать 10%.

2.4. Дефектоскопы общего назначения должны обеспечивать возможность размагничивания объектов контроля.

2.5. Дефектоскопы, в которых намагничивание изделий осуществляется переменным, выпрямленным или импульсным токами, при контроле способом остаточной намагниченности должны обеспечивать выключение тока в момент времени, при котором значение остаточной индукции составляет не менее 0,9 ее максимального значения для данного материала при выбранном режиме.

2.6. В дефектоскопах при контроле способом остаточной намагниченности не допускается использовать в качестве намагничивающих устройств электромагниты постоянного тока, а также другие устройства, в которых снижение магнитного потока от максимального значения до нуля при намагничивании происходит в течение времени, превышающем 5 мс.

2.7. Устройства для осмотра контролируемой поверхности и регистрации дефектов включают в себя: УФ-облучатели, оптические устройства (лупы, бинокулярные, стереоскопические микроскопы; зеркала; эндоскопы), а также автоматизированные системы обработки изображений.

2.8. Требования к специализированным дефектоскопам устанавливают в отраслевой нормативно-технической документации на контроль конкретных изделий.


3.1. При магнитопорошковом методе контроля применяют магнитные дефектоскопические материалы: порошки, суспензии и магнитогуммированные пасты.

3.2. В зависимости от состояния контролируемой поверхности (ее цвета и шероховатости), магнитных свойств материала и требуемой чувствительности контроля используют магнитные порошки, имеющие естественную окраску, а также цветные и люминесцентные.

3.3. Основные свойства магнитных порошков, влияющих на выявляемость дефектов: дисперсность, магнитные и оптические характеристики.

Качество магнитных порошков оценивают по методикам, приведенным в отраслевой нормативно-технической документации на их поставку.

3.4. Свойства магнитной суспензии, влияющие на выявляемость дефектов, определяются составом, концентрацией и свойствами отдельных ее компонентов.

3.4.1. Концентрация магнитного порошка в суспензии должна составлять (25±5) г/л, а люминесцентного порошка — (4±1) г/л.

При контроле резьбы и объектов с использованием магнитных полей напряженностью ³100 А/см концентрацию магнитного порошка уменьшают до 5 г/л.

В технически обоснованных случаях допускается устанавливать более высокие значения концентрации магнитного порошка в суспензии.

3.4.2. Вязкость дисперсионной среды суспензии не должна превышать 36×10-6 м2/с (36 сСт) при температуре контроля. При вязкости носителя выше 10×10-6 м2/с (10 сСт) в технической документации должно быть указано время стекания основной массы суспензии, после которого допустим осмотр изделия.


3.4.3. Дисперсионная среда суспензий с люминесцентными магнитными порошками не должна ухудшать светоколористических свойств порошка, а ее собственная люминесценция не должна искажать результаты контроля.

3.5. Магнитная суспензия не должна вызывать коррозии контролируемой поверхности.

3.6. Магнитогуммированная паста представляет собой смесь магнитного порошка и затвердевающих органических полимерных веществ.

3.7. Качество готовых дефектоскопических материалов определяют перед проведением контроля на стандартных образцах предприятий, аттестованных в установленном порядке.

4.1. Магнитопорошковый метод контроля включает технологические операции:

подготовка к контролю;

намагничивание объекта контроля;

нанесение дефектоскопического материала на объект контроля;

осмотр контролируемой поверхности и регистрация индикаторных рисунков дефектов;

оценка результатов контроля;

размагничивание.

4.2. При магнитопорошковом методе контроля применяют:


способ остаточной намагниченности (СОН);

способ приложенного поля (СПП).

4.2.1. При контроле СОН объект контроля предварительно намагничивают, а затем, после снятия намагничивающего поля, на его поверхность наносят дефектоскопический материал. Промежуток времени между указанными выше операциями должен быть не более часа. Осмотр контролируемой поверхности проводят после стекания основной массы суспензии.

СОН применяют при контроле объектов из магнитотвердых материалов с коэрцитивной силой Нс³10 А/см, с остаточной индукцией 0,5 Тл и более.

4.2.2. При контроле СПП операции намагничивания объекта контроля и нанесения суспензии выполняют одновременно. При этом индикаторные рисунки выявляемых дефектов образуются в процессе намагничивания. Намагничивание прекращают после стенания с контролируемой поверхности основной массы суспензии. Осмотр контролируемой поверхности проводят после прекращения намагничивания.

Для уменьшения нагрева объекта контроля рекомендуется применять прерывистый режим намагничивания, при котором ток по намагничивающему устройству пропускают в течение 0,1 — 3 с с перерывами до 5 с.

4.2.3. Выбор способа контроля осуществляют в зависимости от магнитных свойств материала объекта и требуемой чувствительности контроля в соответствии с приложением 2.


4.3. Подготовка к контролю должна включать:

подготовку объекта к операциям контроля;

проверку работоспособности дефектоскопов;

проверку качества дефектоскопических материалов.

4.3.1. При подготовке объема с контролируемой поверхности необходимо удалить продукты коррозии, остатки окалины, масляные загрязнения, а при необходимости следы лакокрасочных покрытий.

4.3.2. При контроле объектов с темной поверхностью при помощи черного магнитного порошка на контролируемую поверхность следует наносить покрытие, обеспечивающее необходимый контраст, толщиной до 20 мкм.

4.3.3. Проверку работоспособности дефектоскопов и качества дефектоскопических материалов осуществляют при помощи стандартных образцов предприятий, специально изготовленных или отобранных из числа забракованных изделий с дефектами, размеры которых соответствуют принятому уровню чувствительности.

Методика изготовления образцов приведена в рекомендуемом приложении 3.

4.4. При магнитопорошковом контроле применяют намагничивание: циркулярное; продольное (полюсное); комбинированное; во вращающемся магнитном поле.

Виды, способы и схемы намагничивания приведены в табл. 2.

4.4.1. 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.

4.4.2. Напряженность магнитного поля на контролируемом участке поверхности объекта выбирают в зависимости от требуемой чувствительности контроля в соответствии с рекомендуемым приложением 4.

Значения напряженности магнитного поля на поверхности объекта контроля определяют при помощи измерителей напряженности магнитного поля или при помощи катушек поля.

4.4.3. При контроле объектов с большим размагничивающим фактором, имеющих отношение длины к эквивалентному диаметру меньше 5, следует:

составлять контролируемые изделия в цепочку, размещая их друг к другу торцевыми поверхностями;

применять удлинительные наконечники;

применять переменный намагничивающий ток.

Таблица 2

Примечание. Обозначения: О — объект контроля; Ф — магнитный поток; I — электрический ток.


4.4.4. При намагничивании объектов применяют следующие виды электрического тока: постоянный, переменный однофазный и трехфазный, выпрямленный однополупериодный и двуполупериодный, импульсный.

4.4.5. При циркулярном намагничивании объектов, имеющих поперечное сечение простой формы, а также крупногабаритных объектов значение тока определяют в зависимости от требуемой напряженности магнитного поля на контролируемой поверхности, формы и размеров сечения объекта контроля по формулам, приведенным в рекомендуемом приложении 5.

4.4.6. Комбинированное намагничивание применяют при контроле СПП.

При комбинированном намагничивании двумя токами одного вида: переменным синусоидальным или выпрямленным однополупериодным и двухполупериодным, их фазы должны быть сдвинуты относительно друг друга.

4.4.7. Намагничивание во вращающемся магнитном поле применяют при контроле СОН объектов сложной формы, а также объектов с большим размагничивающим фактором, с ограниченной контактной площадью или с нетокопроводящими гальваническими покрытиями.

4.5. Для нанесения магнитного порошка на поверхность объекта применяют:

способ магнитной суспензии;

способ сухого магнитного порошка;

способ магнитогуммированной пасты.

4.5.1. Магнитную суспензию наносят на контролируемую поверхность путем полива или погружения объекта в ванну с суспензией, а также аэрозольным способом.

4.5.2. Сухой магнитный порошок наносят на контролируемую поверхность при помощи различных распылителей, погружением объекта в емкость с порошком, а также способом воздушной взвеси.

Способ воздушной взвеси применяют при выявлении подповерхностных дефектов, а также дефектов под слоем немагнитного покрытия толщиной от 100 до 200 мкм.

4.5.3. Магнитогуммированную пасту приготавливают непосредственно перед применением и наносят на контролируемую поверхность в жидком виде.

Способ магнитогуммированной пасты применяют при контроле внутренних стенок полостей диаметром менее 20 мм при отношении глубины к диаметру 1 к 10.

4.6. Осмотр контролируемой поверхности и регистрацию индикаторных рисунков выявляемых дефектов проводят визуально или с применением автоматизированных систем обработки изображений.

4.6.1. При визуальном осмотре могут быть использованы различные оптические устройства (лупы, микроскопы, эндоскопы).

Выбираемое увеличение оптического устройства зависит от шероховатости поверхности детали, типа обнаруживаемых дефектов, условий контроля и т.п.

4.6.2. Освещенность контролируемой поверхности при использовании магнитных порошков естественной окраски, а также цветных магнитных порошков должна быть не менее 1000 лк. При этом следует применять комбинированное освещение (общее и местное).

4.6.3. При использовании люминесцентных магнитных порошков осмотр контролируемой поверхности следует проводить при ультрафиолетовом облучении источником с длиной волны 315 — 400 нм. При этом УФ-облученность контролируемой поверхности должна быть не менее 2000 мкВт/см2 (200 отн. ед. по ГОСТ 18442-80).

4.7. Участок магнитопорошкового контроля должен быть снабжен дефектограммами с видами индикаторных рисунков характерных дефектов, а также стандартным образцом. Стандартный образец должен иметь паспорт и дефектограмму.

4.8. Детали, признанные годными по результатам магнитопорошкового метода контроля, должны быть, при необходимости, размагничены.

Способы размагничивания и проверки степени размагничивания, а также допустимую норму остаточной намагниченности каждого изделия устанавливают в отраслевой нормативно-технической документации на контроль изделий.

4.9. Результаты контроля записывают в журналах, протоколах или перфокартах. Вид и объем записи устанавливают в отраслевой нормативно-технической документации на контроль изделий.

5.1. Общие требования безопасности к проведению магнитопорошкового контроля — по ГОСТ 12.3.002-75.

5.2. К проведению магнитопорошкового контроля допускаются дефектоскописты, прошедшие аттестацию в установленном порядке, а также обучение и инструктаж по ГОСТ 12.0.004-90.

5.3. Участок магнитопорошкового контроля массивных и крупногабаритных объектов должен быть оборудован подъемно-транспортными механизмами и поворотными стендами по ГОСТ 12.3.020-80.

5.4. Конструкция производственного оборудования должна соответствовать требованиям ГОСТ 12.2.049-80 и ГОСТ 12.2.003-91.

5.5. Расположение и организация рабочих мест на участке, оснащение их приспособлениями, необходимыми для безопасного выполнения технологических операций, должны соответствовать требованиям безопасности по ГОСТ 12.2.032-78, ГОСТ 12.2.033-78, ГОСТ 12.2.061-81 и ГОСТ 12.2.062-81.

5.6. Требования к содержанию вредных веществ, температуре, влажности, подвижности воздуха в рабочей зоне — по ГОСТ 12.1.005-88 и ГОСТ 12.1.007-76, требования к вентиляционным системам — по ГОСТ 12.4.021-75.

5.7. Требования к коэффициенту естественной освещенности (КЕО) и освещенности рабочей зоны, пульсации светового потока, яркости и контрасту — по СНиП II-4-79, утвержденным Госстроем СССР.

5.8. Требования электробезопасности — по ГОСТ 12.2.007.0-75, ГОСТ 12.1.019-79, «Правилам устройства электроустановок потребителей» и «Правилам технической эксплуатации электроустановок и правилам техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей», утвержденным Госэнергонадзором.

5.9. Защитное заземление или зануление дефектоскопов — по ГОСТ 12.1.030-81.

5.10. При размещении, хранении, транспортировании и использовании дефектоскопических и вспомогательных материалов, отходов производства и объектов, прошедших контроль, следует соблюдать требования к защите от пожаров по ГОСТ 12.1.004-91.

5.11. Индивидуальные средства защиты должны соответствовать ТУ 17-08-249-86 и ГОСТ 12.4.068-79.

5.12. При циркулярном намагничивании путем пропускания тока через изделие или проводник, помещенный в сквозное отверстие объекта, следует:

включать и выключать электрический ток только при надежном электрическом контакте электродов с объектом контроля;

применять защитные щитки по ГОСТ 12.4.023-84 для защиты лица от возможного попадания мелких частиц расплавленного свинца.

5.13. Требования к защите от вредного воздействия постоянных магнитных полей соответствуют «Предельно допустимым уровням воздействия постоянных магнитных полей при работе с магнитными устройствами и магнитными материалами» № 1742- 77, утвержденным Минздравом СССР.

5.14. Органы управления магнитопорошковых дефектоскопов, создающих постоянные магнитные поля напряженностью более 80 А/см, должны быть вынесены за пределы зоны действия этих полей.

5.15. При контроле способом приложенного поля с циркулярным намагничиванием не допускается применять керосиновую или керосино-масляную суспензию.

5.16. Для приготовления суспензий не допускается использовать керосин температурной вспышки ниже 30°С.

5.17. Наносить магнитный порошок способом воздушной взвеси следует в камерах с отсасывающими вентиляционными устройствами.

5.18. Требования к защите от ультрафиолетового излучения соответствуют «Гигиеническим требованиям к конструированию и эксплуатации установок с искусственными источниками УФ-излучения для люминесцентного контроля качества промышленных изделий, № 1854, утвержденным Минздравом СССР.

5.19. При осмотре контролируемой поверхности в УФ-излучении, в случае отсутствия в аппарате встроенных устройств, обеспечивающих защиту глаз оператора от вредного воздействия УФ-лучей, следует применять защитные очки по ГОСТ 12.4.013-85 со стеклами ЖС-4 по ГОСТ 9411-91 толщиной не менее 2 мм.

5.20. Отходы производства в виде отработанных дефектоскопических материалов подлежат утилизации, регенерации, удалению в установленные сборники или уничтожению.

Справочное

Условный дефект — поверхностный дефект в форме плоской щели с параллельными стенками с отношением глубины к ширине, равным 10, ориентированный перпендикулярно к направлению магнитного поля.

Условный уровень чувствительности — чувствительность магнитопорошкового контроля, определяемая минимальной шириной и протяженностью условного дефекта.

Дефектограмма — изображение части изделия с индикаторным рисунком выявленных дефектов, полученное фотографическим путем, при помощи ренлик или другими способами.

Стекание основной массы суспензии — состояние, при котором дальнейшее стекание суспензии не изменяет картины отложения порошка над дефектом, в том числе и при повторном включении намагничивающего устройства.

Рекомендуемое

1. По известным магнитным характеристикам (коэрцитивной силе Нс н остаточной индукции Br) материала объекта определяют возможность достижения требуемого уровня чувствительности при контроле с использованием СОН.

При этом пользуются кривыми, приведенными на чертеже, которые соответствуют условным уровням чувствительности А, Б и В.

Контроль СОН с требуемой чувствительностью возможен в том случае, если остаточная индукция материала при заданном значении коэрцитивной силы равна или больше значения остаточной индукции, определенной по соответствующей кривой.

2. При необходимости проведения контроля с более высоким уровнем чувствительности, чем это позволяет СОН, следует применять СПП.

Качество под контролем. Лаборатория неразурушающего контроля

Рекомендуемое

Образец № 1

1. Заготовку образца изготовляют из листовой стали, например ЭИ-962, по техническим условиям в виде пластины размерами 130´30´3,5 — 3,9 мм.

2. Заготовку рихтуют и шлифуют на глубину 0,1 — 0,2 мм.

3. На боковых гранях заготовки фрезерованием (угол фрезы 30°) выполняют прорези.

4. Азотируют на глубину 0,15 — 0,3 мм. Для получения трещин заданной длины проводят местное азотирование широкой грани образца в виде полосок. При этом длину трещин определяют шириной полосок.

5. Измеряют глубину азотированного слоя.

6. Заготовку образца полируют до шероховатости, обеспечивающей аттестацию параметров трещин.

7. Для формирования трещин образец помещают в приспособление для изгиба, которое должно иметь опору для образца и накладку из стали. Нагрузку подают на образец через накладку до появления характерного хруста от растрескивания азотированного слоя.

8. Ширину трещин измеряют на металлографическом микроскопе.

Образец № 2

1. Из прутка стали ЭИ 961 или ЭИ 736 по техническим условиям изготовляют образец в виде втулки наружным диаметром 48 мм, внутренним диаметром 44,4 мм и длиной 35 мм.

2 Образец шлифуют. Параметр шероховатости поверхности Ra£2,5 мкм по ГОСТ 2789-73.

3. Образец азотируют на глубину 0,15 — 0,3 мм.

Материалы для магнитопорошковой дефектоскопии производства ЭЛИТЕСТ® Россия

Производство дефектоскопических материалов для магнитопорошкового контроля. Магнитный порошок, готовая магнитная суспензия и основа для её приготовления, грунтовочная краска — расходные материалы для магнитопорошковой дефектоскопии, выпускаемые в России под торговой маркой ЭЛИТЕСТ® можно приобрести у наших дилеров.

Индикаторные материалы для МПД

Магнитопорошковый контроль (магнитный контроль, магнитопорошковая / магнитная дефектоскопия, МПД)

Магнитопорошковый неразрушающий контроль — один из способов обнаружения дефектов металла, залегающих непосредственно под поверхностью и выходящих на неё. Метод МПД основан на возникновении неоднородности магнитного поля в местах нарушений сплошности ферромагнитного материала (стали и сплавов на основе железа). На первом этапе проведения магнитопорошкового контроля в детали создают остаточное, либо приложенное магнитное поле. Затем поверхность контролируемого изделия обрабатывают специальными дефектоскопическими средствами, — магнитными порошками и суспензиями. Под действием электромагнитных сил частицы порошка или суспензии намагничиваются и сцепляются между собой в цепочки.

В качестве дефектоскопического материала может выступать магнитный порошок, с размером частиц от 1 микрона. Частицы порошка обладают ярко выраженными ферромагнитными свойствами и могут быть подкрашены активным пигментом — люминофором (люминесцентный магнитный порошок). Но чаще всего, в магнитопорошковом контроле используют готовую магнитную суспензию — взвесь магнитных частиц. В качестве основы для взвеси выбирают масло (например, Элитест МЛ1) или воду — в зависимости от условий контроля и типа оборудования. В результате действия магнитного поля над дефектами возникает искривление его направления. Магнитные частицы скапливаются в таких местах, образуя индикаторный рисунок, видимый при ультрафиолетовом освещении (люминесцентный контроль), либо при обычном освещении (в этом случае в качестве фона может использоваться грунтовочная краска).

Описанные явления составляют основу магнитопорошковой дефектоскопии.

Магнитопорошковая дефектоскопия

Обзор магнитного метода контроля на примере его применения в авиастроении.

Кроме диагностики отдельных элементов на стадиях производства и обслуживания, магнитопорошковый метод даёт возможность контролировать детали и узлы непосредственно в конструкции. Простота и эффективность метода обеспечили его широкое применение на авиаремонтных предприятиях и строевых частях военно-воздушных сил Российской Федерации.

Применение методов магнитопорошкового неразрушающего контроля (магнитопорошковой дефектоскопии) на авиаремонтных предприятиях во время технического обслуживания самолётов

В стальных деталях и узлах авиационной техники могут возникать трещины усталости, шлифовочные трещины, термические, волосовины и другие дефекты. При визуальном наблюдении эти дефекты не выявляются даже с помощью лупы. Магнитопорошковый метод позволяет эффективно обнаруживать невидимые глазу дефекты.

Для решения ряда задач магнитопорошковый контроль обладает преимуществами, выделяющими его среди других методов неразрушающего контроля. Так же как и капиллярный контроль, магнитная дефектоскопия позволяет выявлять поверхностные дефекты материалов, но чувствительность контроля при этом, будет значительно выше. При капиллярном контроле дефекты, расположенные близко к поверхности не выявляются. Для магнитопорошковой дефектоскопии подобного ограничения нет.

На чём основано обнаружение опасных трещин?

Метод основан на выявлении ферромагнитными частицами, взвешенными в жидкости или в воздухе магнитных полей рассеяния, возникающих над дефектами в стальных деталях. При контроле деталь намагничивают с применением специального оборудования — магнитных дефектоскопов. На крупных производствах, такие устройства представляют собой полуавтоматические линии для магнитопорошкового контроля, работающие по конвейерному принципу.

Физические основы метода магнитопорошкового неразрушающего контроля

При намагничивании объекта контроля возникает магнитное поле. Магнитный поток выходит из детали наружу только в местах трещин, образуя поле рассеяния. При этом, на краях трещин возникают магнитные полюсы. При намагничивании постоянным (выпрямленным) магнитным полем магнитный поток в детали и поле рассеяния остаются.

Ферромагнитные частицы, попадая в магнитное поле намагничиваются и под действием магнитных сил соединяются между собой в цепочки. На частицы также действуют силы:

  • затягивающая;
  • сила земного тяготения;
  • сила выталкивающего действия жидкости;
  • сила трения;
  • электростатического отталкивания.

Под действием результирующей силы, частицы притягиваются к трещине и накапливаются над ней. Опустим деталь в суспензию и посмотрим на процесс осаждения порошка над трещиной:

Частицы соединённые в цепочки над трещиной образуют валик из магнитного порошка, по которому определяют наличие дефекта.

Подготовка деталей к контролю

Перед началом контроля с поверхности изделия удаляются продукты коррозии, окалины, масляные и прочие загрязнения. Краска уменьшает чувствительность метода, поэтому при подготовке деталей к контролю её удаляют. При толщине слоя краски более 0,1 мм поле рассеяния практически замыкается в слое краски и дефекты не выявляются.

Если в качестве дефектоскопического индикатора предполагается использовать чёрную магнитную суспензию, то для обеспечения необходимого контраста при наблюдении результатов, на контролируемую поверхность наносится белая грунтовочная краска.

Способы намагничивания

Ключевыми факторами для выбора условий намагничивания являются: размер и форма объекта, ориентация и характер ожидаемых дефектов, наличие лакокрасочных покрытий и магнитные свойства изделия, подлежащего магнитопорошковому контролю. При этом следует учитывать, что намагничивающее поле, расположенное перпендикулярно направлению предполагаемых дефектов является наилучшим условием для их выявления.

При магнитопорошковом контроле применяют следующие виды и способы намагничивания (О — объект контроля; Ф — магнитный поток;
I — электрический ток):

Вид намагничивания Способ намагничивания Схема намагничивания
Циркулярное намагничивание  Пропусканием тока по тороидной обмотке Циркулярное намагничивание объекта контроля пропусканием тока по тороидной обмотке
Пропусканием тока по всему объекту Циркулярное намагничивание пропусканием тока по детали
Пропусканием тока по участку детали Циркулярное намагничивание пропусканием тока по участку детали
Пропусканием тока по проводнику, помещённому в сквозное отверстие в объекте (по стержню) Циркулярное намагничивание пропусканием тока по стержню, помещённому в сквозное отверстие в объекте
Путём индуцирования тока в объекте Циркулярное намагничивание путём индуцирования тока в объекте контроля
Продольное (полюсное) намагничивание С помощью постоянного магнита Полюсное намагничивание при помощи постоянного магнита
С помощью электромагнита Продольное намагничивание при помощи электромагнита
С помощью соленоида Продольное (полюсное) намагничивание при помощи соленоида
Перемещением постоянного магнита по объекту (контактное) Полюсное намагничивание перемещением постоянного магнита по объекту
Комбинированное намагничивание С помощью электромагнита и с пропусканием тока по объекту Комбинированное намагничивание с помощью электромагнита с одновременным пропусканием тока по детали
С помощью соленоида и с пропусканием тока по объекту Комбинированное намагничивание пропусканием тока по детали и при помощи соленоида
Пропусканием по детали двух токов во взаимно перпендикулярных направлениях Пропусканием по объекту двух токов во взаимно перпендикулярных направлениях
Индуцированием тока в объекте и пропусканием тока по проводнику, помещенному в сквозное отверстие в объекте Индуцированием тока в детали и пропусканием тока по проводнику, помещенному в сквозное отверстие в детали
Намагничивание во вращающемся магнитном поле При помощи соленоида вращающегося магнитного поля Намагничивание во вращаюмся магнитном поле при помощи специального соленоида
Циркулярное намагничивание

Тороидная обмотка

Кольцеобразные детали намагничивают пропусканием тока по тороидной обмотке. При этом обнаруживаются радиальные дефекты на торцовых, и продольные на внутренней и внешней поверхностях.

Пропускание тока по детали

Намагничивание деталей пропусканием по ним тока эффективно для обнаружения дефектов, расположенных на внешней поверхности. Такое намагничивание позволяет выявлять волосовины, продольные трещины и другие дефекты.

Качество под контролем. Лаборатория неразурушающего контроля

Намагничивание пропусканием тока по участку детали эффективно при контроле сварных соединений. При этом обнаруживаются трещины, распространяющиеся вдоль линий, соединяющих точки установки электроконтактов. Циркулярное намагничивание несъёмных деталей, проводят с применением кабеля и передвижного дефектоскопа — мощной понижающей силовой установки, способной генерировать токи до 10000 Ампер. В этом случае выявляются трещины на деталях непосредственно в конструкции летательного аппарата.

Пропускание тока по стержню

Намагничивание по стержню эффективно для обнаружения дефектов, расположенных на внешней поверхности.

Продольное (полюсное намагничивание)

Для полюсного намагничивания применяют передвижные, приставные, стационарные и переносные соленоиды. А также электромагниты. При полюсном намагничивании имеются некоторые особенности при осаждении порошка. Ограничимся рассмотрением поля только в межполюсном пространстве электромагнита.

Межполюсное пространство электромагнитаМагнитные силовые линии проходят вдоль детали. В этом случае над трещиной поле рассеяния состоит из двух областей.

Наблюдение поля рассеяния над трещиной, состоящего из двух областей

Области 1, в которой плотность силовых линий увеличивается и области 2 в которой плотность силовых линий уменьшается по мере приближения к поверхности детали. При уменьшении тока магнитные силовые линии деформируются, полярность краёв трещины изменяется. Область 2 располагается теперь по другую сторону трещины.

Зона не осаждения магнитного порошкаЧастицы в области 1 накапливаются а из области 2 они вытягиваются и осаждаются либо над трещиной, либо на участках вне области 2.  В области 2 образуется зона не осаждения А. Эти зоны наиболее заметны при опылении деталей магнитным порошком в камере (способ опыления воздушной взвесью). В этом случае у трещин видны чёткие границы зон не осаждения.

Контактное намагничивание

Для намагничивания способом магнитного контакта, полюс магнита устанавливают на деталь обеспечивая хорошее прилегание полюсного наконечника и перемещают его по контролируемой поверхности. Этим способом обнаруживают трещины, расположенные перпендикулярно направлению перемещения магнита.

Размагничивание

Поля не размагниченных деталей могут вызывать погрешности в показаниях компаса, непредусмотренное срабатывания электромагнитных реле и элементов автоматики. Поэтому детали после контроля размагничивают. Намагниченная деталь может иметь максимальную остаточную индукцию. Размагничивание с применением катушки выполняют удалением из неё детали, или уменьшением силы тока.

Размагничивание объекта контроля переменным током с помощью катушки соленоидаДля размагничивания первым способом включают ток и в течение 10-15 секунд деталь перемещают вдоль оси катушки. При удалении индукция детали изменяя своё направление с частотой поля уменьшается до 0. На расстоянии более 70 см деталь оказывается размагниченной. Размагничивание уменьшением тока может осуществляться с помощью размагничивающего устройства с тоннелем.

Размагничивающее устройство с тоннелем диаметром 350 мм, глубиной 250 ммПри уменьшении тока до 0 деталь размагничивается. Контроль размагниченности деталей проводят с помощью магнитометра МФ-24ФМ. Прибор имеет датчик феррозондового типа. Перед контролем устанавливают ток питания, указанный на этикетке, затем переключают прибор в режим контроля. Датчиком проводят по детали и контролируют показания.

Магнитные индикаторы

В ремонтных предприятиях для обнаружения дефектов, намагниченные детали погружают в ванны, или поливают их суспензией. Для приготовления суспензии применяют пасту, порошки окислов железа и поверхностно-активные вещества (ПАВ). В качестве дисперсионной среды применяют керосин, минеральное масло (например, Элитест МЛ1) или их смесь. Размер основной массы частиц порошка составляет от 1 до 30 микрон. При воздействии магнитного поля частицы суспензии намагничиваются и соединяются между собой в цепочки. Если не применять ПАВ, то частицы суспензии под действием молекулярных сил слипаются в агрегаты. Находясь в жидкой среде они быстро выпадают в осадок. На поверхности детали слипшиеся частицы образуют фон, мешающий обнаружению дефектов.

Слипание частиц магнитной суспензии без применения ПАВ

Введём в состав суспензии ПАВ. Ранее частицы соединялись в агрегаты. При введении ПАВ на частицах порошка происходит абсорбция его молекул. Между частицами возникают электростатические силы отталкивания, которые предотвращают слипание частиц.

Абсорбция молекул магнитного порошка

С помощью микро кино установки при большом увеличении можно наблюдать, что частицы теперь не соединяются. В такой суспензии дефекты выявляются чётко, а фон из частиц порошка отсутствует.

Мнимые дефекты

В ряде случаев порошок осаждается в местах, где нет дефектов, выявляя, так называемые, мнимые дефекты. Так, например, по карбидной полосчатости или клацанью в околошовных зонах, так называемых, зонах термического влияния, на границе раздела двух структур основного материала и наплавленного кольца, имеющих различные магнитные свойства.

Как отличить мнимый дефект от трещины? Над мнимым дефектом порошок накапливается в виде хорошо заметных длинных цепочек. А над трещиной образуются чёткий валик в котором цепочки не различимы. Отличить мнимый дефект от трещины можно только в процессе накопления порошка.

При контроле встречаются мнимые дефекты типа «магнитная запись». Они возникают в результате касания ферромагнитным предметом намагниченной детали. Вот пример. Магнитопорошковым методом выявлен дефект на штоке передней стойки. Для проверки повторно намагнитим шток. При повторном намагничивании и нанесении суспензии осаждения порошка не произошло, следовательно, дефект мнимый.

Опыт магнитопорошкового контроля показал его высокую эффективность при обнаружении невидимых дефектов. Грамотное применение этого метода является необходимым условием предотвращения разрушения стальных деталей авиационных конструкций и поддержания высокой надёжности летательных аппаратов.

Ограничения магнитопорошкового метода контроля

Магнитопорошковый метод не позволяет определять глубину и ширину дефектов расположенных на поверхности контролируемого материала, глубину залегания подповерхностных дефектов и их размеры. Изделия из неферромагнитных сталей, цветных металлов не могут быть проконтролированы с помощью магнитопорошковой дефектоскопии. Существенная магнитная неоднородность материала также является препятствием для данного метода. Объектом контроля не может выступать сварной шов выполненный немагнитным электродом.

Качество под контролем. Лаборатория неразурушающего контроля

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Adblock
detector