Меню

Магнитные методы контроля качества металла



Магнитный контроль как один из видов неразрушающего контроля

Термином «магнитный контроль» (сокращённое обозначение – МК) обозначают обширную группу методов, построенных на регистрации рассеянных магнитных потоков и/или изменении параметров магнитного поля, которые возникают в предварительно намагниченном объекте там, где имеются поверхностные и подповерхностные дефекты. Размеры несплошностей могут быть минимальными, в частности, глубина – от 0,01 мм. Ширина раскрытия – от 0,001 мм.

Представленный вид НК широко эффективен для дефектоскопии оборудования и трубопроводов АЭС, сосудов и аппаратов, работающих под давлением, а также различных узлов, механизмов авиационного и железнодорожного транспорта. В том числе – осей, валов, боковых рам, дисков, подшипников. Магнитный контроль – один из немногих надёжных способов для проверки состояния и расчёта ресурса стальных канатов, которыми оснащаются грузоподъёмные краны, фуникулёры, лифты и т.д. К данному виду неразрушающего контроля прибегают, когда нужно обследовать не только сварные, но также болтовые, клёпаные, паяные и прочие типы соединений.

Технология магнитопорошкового метода, например, заключается в намагничивании объекта переменным, постоянным или комбинированным полем. В местах несплошностей это приводит к возникновению полей рассеяния, которые подлежат регистрации и расшифровке. После этого выполняется размагничивание.

В контексте технического освидетельствования и мониторинга качества продукции магнитный контроль позволяет решать следующие задачи:

  • обнаружение нарушений сплошности поверхностного и подповерхностного типа – непроваров, трещин, закатов, флокенов, расслоений, волосовин, надрывов;
  • измерение потери площади сечения стальных канатов и поиск локальных дефектов;
  • определение механических свойств и микроструктуры листового, сортового, фасонного, полосового металлопроката, включая листы с немагнитными покрытиями и трубы из электротехнической, легированной, углеродистой стали. Магнитный метод контроля как одно из направлений структуроскопии регламентирован ГОСТ 30415-96;
  • измерение толщины немагнитных токопроводящих и непроводящих покрытий на ферромагнитных основаниях. При помощи МК можно измерять гальванические и лакокрасочные покрытия, включая медь, хром, пластик, ЛКМ и иные материалы;
  • проверка структурного состояния и прочностных качеств изделий и заготовок из чугуна и стали после термической обработки – закалки, отжига, нормализации, старения;
  • проверка качества сварки и наплавки;
  • измерение содержания легирующих элементов, сортировка изделий по маркам стали и т.д.

Сильные и слабые стороны магнитного контроля

1) высокая чувствительность даже к самым мелким поверхностным и приповерхностным несплошностям, недоступных, например, для обычного визуального и измерительного контроля. Особенно если использовать люминесцентные суспензии и УФ-светильники;

3) отсутствие больших финансовых затрат. Для ручного магнитного контроля не нужно дорогостоящей аппаратуры и расходников;

4) экологичность. Магнитные порошки и суспензии гораздо безопаснее для здоровья оператора, нежели индикаторные жидкости для капиллярного контроля. Сам рабочий процесс намного «чище», может обойтись без респираторов, менее требователен к вентиляции, спецодежде и пр. С транспортировкой, хранением и утилизацией дефектоскопических материалов намного меньше трудностей;

5) отличная адаптированность к полевым испытаниям. Важное достоинство магнитного метода контроля в том, что он позволяет сразу, на месте, выявить поверхностные несплошности. В том числе – на объектах сложной конфигурации, с большим радиусом кривизны, под открытым небом и т.д. Но и для цеховых условий МК подходит безупречно. В отличие от ПВК и рентгена, он не требует отдельного помещения и может проводиться даже в присутствии остального рабочего персонала, параллельно с другими технологическими процессами, а не в перерывах;

6) наглядность результатов. Это актуально для ручного способа (съёмка объекта фотоаппаратом с УФ-вспышкой) и особенно для автоматизированных установок (отображение сигналов на экране и формирование детальных отчётов).

Основные методы магнитного контроля

Самый распространённый – это, конечно же, магнитопорошковый. На объект наносят индикаторный порошок (чёрную либо цветную люминесцентную суспензию), затем намагничивают. На участках без дефектов направление частиц совпадает с направлением магнитных линий. Но при наличии несплошностей картина меняется: порошок скапливается вокруг трещины (поры, инородного включения и пр.). Полученные индикаторные следы осматривают и обозначают на поверхности маркером по металлу, а по завершении расшифровки – объект размагничивают.

Ещё одна разновидность магнитного контроля – магнитографический метод. Главная его особенность – запись магнитного поля на магнитную ленту для последующего считывания при помощи специального устройства. Технология была востребована преимущественно для стыковых сварных соединений, например, магистральных газопроводов. Допустимая толщина металлической стенки достигала 20–25 мм. Способ продуктивен для выявления плоскостных дефектов и мало эффективен для несплошностей сферической формы.

Читайте также:  Выплавка черного металла это

Индукционный метод магнитного контроля базируется на применении специальных катушек, создающих рассеянные магнитные потоки. Сварное соединение намагничивают, и катушку постепенно смещают вдоль его оси. В местах с несплошностями возникает индукционный ток в витках. Далее прибор считывает эти сигналы и запоминает их. Считается, что индукционный способ недостаточно чувствителен к дефектам малых размеров.

Наконец, ещё одно ответвление магнитного контроля – феррозондовый метод. Активно используется, например, в вагоноремонтных депо для диагностики надрессорных, соединительных и боковых балок, балансиров, тяговых хомутов и пр. Ключевой атрибут здесь – феррозондовый преобразователь, регистрирующий магнитные поля рассеяния. В дефектных зонах напряжённость магнитного поля резко меняется. Преобразователь фиксирует эти «скачки», преобразует градиент напряжённости в электрический сигнал и передаёт его на дефектоскоп. Феррозондовый метод реализуется при помощи феррозондового дефектоскопа способом приложенного поля или остаточной намагниченности.

Оборудование и расходники для магнитной дефектоскопии

Сообщество специалистов магнитного контроля

На форуме «Дефектоскопист.ру» зарегистрированы тысячи специалистов МК всех уровней квалификации – I, II и III. Кроме того, на нашем сайте есть преподаватели, научные сотрудники, представители фирм-поставщиков и предприятий-производителей оборудования и дефектоскопических материалов. Мы рады, что наш проект помогает коллегам обсуждать рабочие вопросы, разбираться в теории и практике, подбирать материалы, оборудование, советоваться по инструкциям и т.д.

В помощь специалистам МК в электронной библиотеке «Архиус» предусмотрен отдельный раздел с нормативной-технической документацией.

Ежедневно проект «Дефектоскопист.ру» объединяет специалистов по всей стране для обмена опытом. Чтобы присоединиться к нашему профессиональному сообществу и познать все тонкости магнитного контроля, просто зарегистрируйтесь на нашем сайте!

Источник

Неразрушающий контроль качества сварочных соединений с помощью магнитной дефектоскопии, технология выполнения основных магнитных методов

Контроль качества сварочных швов с помощью магнитной дефектоскопии применяется для обнаружения скрытых неглубоких трещин или включений инородного происхождения для изделий с ферромагнитным составом.

Магнитная дефектоскопия: характеристика и применение

Принцип работы данного метода заключается в том, что при намагничивании ферромагнитного металла и сплавов в областях с нарушенной внутренней целостностью появляется зона рассеяния, а на краях дефектов образуются полюса. Происходит фиксация зоны магнитного рассеяния на внешней части детали точно на поверхности той зоны, где внутри образовался дефект. Силовые линии магнитов огибают зону расположения брака и таким образом как бы очерчивают конкретное дефектное место.

Изъяны, что располагаются на глубине до 2 мм, вытесняют силовые импульсы магнитов над поверхностью детали, создавая локальное поле магнитного рассеяния. Это происходит благодаря тому, что:

  • дефект разного происхождения имеет низкую магнитную проницаемость в соотношении с основным металлом (проницаемость меньше примерно в тысячу раз);
  • сила возмущения электромагнитного потока зависит от расположения изъяна относительно направления силовых магнитных линий.

Существуют дефекты, которые могут вызвать возмущения в распределении линий магнитного потока, не образуя при этом локального рассеяния. Поэтому чем большее препятствие создает сварочный дефект, тем сильнее он вызывает магнитное возмущение. Если место расположения дефекта параллельно направлению электромагнитных силовых линий, то полученное возмущение магнитного потока будет небольшим. Но если тот же самый изъян будет находиться перпендикулярно или под наклоном по отношению к направлению магнитных линий потока, то степень рассеяния потока будет обширной.

С помощью магнитной дефектоскопии есть возможность обнаружения внутренних микротрещин с размером до 0,001 мм ширины.

Виды намагничивания (направления):

  1. Циркуляционный (для обнаружения продольных трещин).
  2. Продольный (для поиска поперечных трещин).
  3. Комбинированный.

Преимущества данного способа контроля:

  • высокая чувствительность и точность обнаружения мест локализации дефектов;
  • быстрая скорость контрольного процесса;
  • доступное оборудование.

Использование магнитного метода контроля сварочных работ возможно только для магнитных металлов.

Читайте также:  Расход металла на крепление 1 м п трубопровода

Виды магнитного неразрушающего контроля и их технологии выполнения

Ключевая причина использования различных методов магнитного контроля – целостность проверяемых изделий. Для контроля качества сварочных соединений используют магнитопорошковый и магнитографический методы, реже применяется метод с помощью индукции.

Магнитопорошковая дефектоскопия

Контроль качества дефектов посредством магнитопорошкового метода базируется на обнаружении локальной зоны магнитного потока рассеяния над поверхностью дефекта с помощью использования ферромагнитного порошка. Возможно использование порошка в сухом виде или в жидком, в составе водной или масляной магнитной суспензии. На зону сварочного соединения наносят порошок с магнитными частицами. Далее на эти частицы порошка начинает воздействовать нелинейная сила поля (пондеромоторная), что стремится притянуть ферромагнитные частицы в область наивысшей сосредоточенности магнитных силовых линий. Вследствие этого железосодержащие частицы образуют своеобразный рисунок на поверхности внутреннего дефекта. Этот контроль можно провести только на гладких, ровных и чистых поверхностях металлов.

Варианты использования ферромагнитного порошка:

  1. На зону сварочного шва наносят ферромагнитный состав специальным распылителем.
  2. Свариваемую деталь полностью опускают в емкость с порошком.

Оба варианта допустимы как для сухого, так и для жидкого видов порошка. Данной техникой могут быть проверены сварочные швы с ферромагнитным составом, имеющие относительную магнитную проницаемость.

Сварочные дефекты, которые поддаются обнаружению магнитопорошковым способом:

  • поверхностные, с шириной от 0,002 мм и глубиной от 0,01 мм и больше;
  • подповерхностные, расположенные до 2 мм глубины;
  • внутренние, глубина более 2 мм (для расслоений или трещин с большим размером);
  • брак под немагнитным покрытием с учетом того, что толщина покрытия составляет не больше 0,25 мм.

  1. Намагничивающее устройство.
  2. Ферромагнитный порошок или магнитопорошковая суспензия.
  3. Распылитель.
  4. Дефектоскоп.
  5. Тестовые образцы с браком.
  6. Размагничивающая установка.

Примерная стоимость магнитного дефектоскопа на Яндекс.маркет

Следует отметить, что для поиска подповерхностных дефектов использование порошка в сухом виде позволяет достигнуть лучших результатов по сравнению с «мокрым» видом. Это обусловлено его более высокой степенью чувствительности. Для оценки чувствительности самого порошка используются контрольные образцы деталей с разной степенью дефектов.

Магнитографический метод поиска брака

Магнитографический метод для осуществления контроля сварочных работ базируется на поиске магнитного поля рассеяния, что возникает в зоне дефекта при намагничивании детали. Из-за образовавшихся трещин или раковин место рассеяния остается зафиксированным, как отпечаток магнитных возмущений на эластичной ленте дефектоскопа. Дефектоскоп обязательно должен плотно прилегать к сварочному соединению. На магнитной ленте частицы ферромагнитного порошка остаются неподвижными, таким образом обозначая зону локализации взаимодействия магнитного характера с дефектным полем.

Магнитографический метод используется для контроля сварочных швов с толщиной до 12 мм. Данным методом возможно обнаружить так называемые макротрещины, газовую пористость, включения из шлака, сварочные непровары.

Последовательность действий контроля:

  1. Подготовка поверхности детали для осуществления контроля (удаление шлака, брызг, грязи).
  2. Плотное приложение ленты дефектоскопа на сварочное соединение.
  3. Намагничивание металла, согласно толщине сварочного шва и его свойств.
  4. Расшифровка и оценка полученных результатов с помощью считывающего устройства дефектоскопа.
  5. Размагничивание проверяемой детали.

Настройка дефектоскопов осуществляется по эталонным лентам, зафиксированным на тестовых образцах сварных швов. Место локализации дефекта и его внутренняя глубина определяются на экране-индикаторе. Форма полученного рисунка будет соответствовать области локализации дефекта, глубина расположения трещины отображается насыщенностью почернения на экране.

Магнитографическим методом лучше всего обнаруживаются дефекты плоскостного типа, такие, как трещины, несплавления металлов, сварочные непровары с максимальной глубиной залегания до 20-25 мм.

  • намагничивающее устройство;
  • дефектоскопы для работы с ферромагнитной лентой;
  • переносная станция питания;
  • магнитная лента на триацетатной или лавсановой основе;
  • контрольные образцы сварочных швов;
  • размагничивающая техника.

Индукционный метод

Технология индукционного метода обнаружения изъянов основывается на физическом законе электромагнитной индукции. Принцип работы данной технологии – формирование электродвижущей силы с использованием индукционных катушек. Для того чтобы зафиксировать сигнал, катушку соединяют с регистрирующим аппаратом (например, с гальванометром или сигнальной лампой).

Процесс поиска дефектов представляет собой перемещение контролируемой детали относительно индукционной катушки. Это осуществляется либо физическим перемещением сварного объекта, либо передвижением индукционного дефектометра. Зона с образовавшимся дефектом вызывает электродвижущую силу индукции из-за изменения магнитных линий.

Индукционная технология подходит для выявления внутренних видов брака, но при этом имеет достаточно низкую способность для обнаружения поверхностных дефектов. Поэтому данный метод следует дополнять другими доступными способами контроля.

  • индукционный дефектоскоп;
  • гальванометр;
  • толщиномер покрытий.
Читайте также:  Токарная обработка металла литература

Источник

Магнитные методы контроля: разновидности и особенности

Магнитные методы неразрушающего контроля направлены на выявление дефектов на определенных объектах, а также дефектов их конструкций и элементов, если они выполнены из ферромагнетиков, в том числе редкоземельных металлов (железо, тербий, диспрозий и др.). На практике речь может касаться и анализа сплавов перечисленных металлов и элементов.

Магнитный контроль (МК) предполагает регистрацию с последующим анализом полей рассеяния. Они образуются вокруг объектов контроля после использования намагничивающего оборудования. Характерный признак дефекта – перераспределение магнитных потоков. Также в качестве подтверждающего наличие повреждений фактора рассматривается формирование полей в определенной области анализируемого объекта.

Методы магнитного контроля

Опираясь на положения ГОСТ 24450-80 «Контроль неразрушающий магнитный. Термины и определения» (переиздание), можно говорить, что методы магнитного контроля различаются по применяем в процессе устройствам, необходимым для сбора сведений.

По признаку используемых в процессе контроля устройств выделяются такие методы МК:

  • Магнитопорошковый. Цель – обнаружение поверхностных деформаций, а также повреждений на глубине до 2 мм. Предполагает использование особого вещества – магнитного порошка.
  • Индукционный контроль. Предполагает применение индукционных катушек. Последние улавливают колебания полей над анализируемыми объектами.
  • Магниторезистивный контроль. Проводится с использованием особых преобразователей.
  • Феррозондовый магнитный контроль. Метод предполагает использование феррозондовых преобразователей.
  • Магнитографический контроль. Предполагает запись магнитных полей на специальный носитель с последующим воспроизведением сигналограммы (ГОСТ 13699-91 «Запись и воспроизведение информации. Термины и определения»).
  • Пондеромоторный. Основан на взаимодействии магнитного поля объекта с полем постоянного магнита, электрического магнита или же рамки с током.
  • Магнитополупроводниковый контроль. Предполагает регистрацию полей с помощью магнитополупроводникового оборудования.

Существует еще один метод магнитного контроля – метод эффекта Холла. Основан на проведении анализа посредством использования особых преобразователей (преобразователи Холла).

Какие дефекты и повреждения позволяет выявить МК

Методы неразрушающего магнитного контроля в общем случае используются для решения ряда задач. В том числе:

  • контроль заполнения ферромагнетиками занимаемых объемов (выявление пустот, дефектов);
  • анализ прочности и состояния конструкций, элементов из ферромагнетиков и редкоземельных металлов;
  • определение кристаллической структуры, однородности или неоднородности состава сплава, его свойств по всему объему.

Дефекты, поддающиеся обнаружению методами магнитного контроля:

  • внутренние, в том числе крупные (на глубине до 2 мм);
  • незначительные (на аналогичной глубине от поверхности);
  • повреждения под немагнитным слоем, если его толщина не превышает 0,25 мм и др.

Где используется МК

Использование методов магнитного контроля широко распространено во многих промышленных отраслях:

  • нефтехимической;
  • металлургической;
  • энергетической;
  • машиностроительной;
  • нефтегазовой и др.

Чаще всего объектами магнитного контроля становятся магистральные трубопроводы, арматура, стальные резервуары, промышленные емкости, прокат и т. д.

Средства магнитного контроля

Для реализации мероприятий в рамках неразрушающего магнитного контроля могут использоваться такие устройства, как:

  • дефектоскопы (магнитный, магнитопорошковый, индукционный, магнитополупроводниковый и др.);
  • намагничивающее, размагничивающее оборудование;
  • считывающие и воспроизводящие средства;
  • магнитные толщиномеры;
  • структуроскопы и т. п.

Есть нюанс: при проведении магнитного контроля в целях намагничивания могут использоваться как стационарные, так и портативные устройства. Стационарные дают возможность с высокой точностью выявлять дефекты, а портативные – проводить контроль в полевых условиях, но их точность незначительно ниже.

У намагничивающих устройств есть существенный недостаток – чувствительность к температурам.

Магнитный контроль является совокупностью мероприятий, направленных на выявление дефектов конструкций или их элементов, выполненных из железа, кобальта и других ферромагнетиков. Ключевая задача процедуры – определение наличия включений, повреждений. Основанный на регистрации магнитных полей, МК в качестве ключевого индикатора наличия повреждений или отклонений от нормы рассматривает факт перераспределения магнитных потоков или же формирование полей рассеяния после намагничивания.

Источник