Магнитный неразрушающий контроль

Магнитный контроль как один из видов неразрушающего контроля

Термином «магнитный контроль» (сокращённое обозначение – МК) обозначают обширную группу методов, построенных на регистрации рассеянных магнитных потоков, которые возникают в предварительно намагниченном объекте ровно 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 метод 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.

Физическая природа метода выражается 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 (волосовины, риски, заусенца и пр.). Полученные индикаторные следы осматривают и измеряют, 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.

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 в двух способах – приложенного поля и 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!

Магнитная дефектоскопия как метод неразрушающего контроля сварных швов и соединений

Магнитный контроль качества сварных швов относится к неразрушающим методам. Дефектоскоп проверяет готовые стыки, нахлесты. Применим ко всем видам сварных соединений. Дефектоскоп выявляет незначительные инородные включения: трещины, свищи, кусочки шлака, другие дефекты. Использование магнитных методов рассеивания полей ограничено, для магнитного контроля у металла должна быть определенная структура, способность намагничиваться. Магнитопорошковую, магнитографическую, индукционную дефектоскопию применяют только для контроля швов на ферромагнитных сплавах – углеродистых и низколегированных сталях, легированных кобальтом, цинком, марганцем.

Суть и особенности магнитной дефектоскопии

У сварных деталей ферромагнитного состава существуют внутренние молекулярные токи – электроны вращаются вокруг своей оси. Они хаотично направлены, без поля, создаваемого магнитами, взаимно компенсируются. Когда к поверхности подносят магнит, внутренние поля подстраиваются под внешние. Методы магнитной дефектоскопии регистрируют возмущения магнитного потока, они возникают в местах препятствий – пустот, на инородных включениях.

Силовые линии будут огибать зону брака в сварном шве. Меняется плотность поля.

Понятно, что несплошности, по направлению совпадающие с потоком силовых линий, выявить дефектоскопом сложно, поэтому контроль делается в нескольких направлениях, чтобы дефекты располагались перпендикулярно или под наклоном. Чем больше внутреннее препятствие, тем сильнее возмущение поля. У дефектов проницаемость в сотни раз ниже.

Принцип методов магнитной дефектоскопии заключается в намагничивании готовых соединений, глубинные изъяны в шве вытесняют силовые импульсы, создается локальное полевое рассеяние. Это изменение улавливает чувствительный дефектоскоп. Намагничивание происходит:

• за счет пропускания постоянного тока плотностью от 15 до 20 А/мм через 3-6 витков (создается электромагнитное поле);
• постоянным магнитом.

Дефектоскопы различаются по способу намагничивания и регистрации рассеяния поля. Каждый вид дефектоскопии сварочных швов стоит рассмотреть подробно.

Магнитопорошковый метод контроля

Небольшие частички намагничивающегося металла способны изменять пространственное положение под воздействием рассеяния поля. Суть магнитного метода контроля заключается в использовании ферромагнитного порошка:

• в сухом виде, он рассеивается по плоской поверхности, дает самый достоверный результат;
• в виде водной эмульсии – частички будут удерживаться под небольшим уклоном;
• маслянистой суспензии с низкой текучестью, обволакивающей контролируемый участок (для основы используют керосин, трансформаторное масло).

Под воздействием силовых линий опилки создают определенный рисунок, в области наивысшей сосредоточенности слой частичек плотный. Контроль проводится на гладких подготовленных поверхностях с выровненным шовным валиком. Допускается определенная шероховатость в пределах чувствительности применяемого дефектоскопа.

На точность контроля влияет несколько параметров:

• размер магнитящихся частичек;
• вида наносимого состава;
• способа намагничивания;
• расположение дефектов относительно силовых линий поля;
• качество подготовки зоны контроля;
• виды несплошностей.

Для сухого способа используют закись железа или измельченную железную окалину. Порошок наносят на металл, пользуясь распылителем или мелкофракционным сетчатым ситом. В момент наведения поля контролируемую область слегка обстукивают, делая частички подвижными. Один и тот же участок проверяют дважды для достоверности результатов.

При дуговой электросварке металлические детали намагничиваются сварочным током. Когда сохраняется сильное остаточное намагничивание, контроль магнитными порошками проводят без использования дефектоскопов.

Магнитопорошковым способом распознают различные дефекты шириной до 2 микрон на глубине до 2 мм:

• поверхностные трещины;
• расслоения;
• пустоты.

Контролировать можно не только сам шов, но и область термического влияния, где велика вероятность образования внутренних растрескиваний. Для работы нужно намагничивающее устройство, магнитный дефектоскоп.

• мобильные, для работы в полевых условиях – МД-4К или МД-6, работающие на постоянных магнитах, не требующие электропитания;
• стационарные – ХМД-10П, МД-5, УМДЭ-2500, характеризующиеся высокой скоростью контроля сварных соединений;
• передвижные или переносные дефектоскопы, используемые на промышленных площадках, отдаленных объектах – МД-50П, ПМД-70.

В блок намагничивания могут входить соленоиды, электромагниты, работающие от переменного тока, подключаемые к стандартной электросети. После намагничивания детали размагничиваются устройством, вмонтированным в дефектоскоп.

Магнитопорошковый контроль проводится на гладких подготовленных поверхностях с выровненным шовным валиком.

Магнитографический метод контроля

Фиксация рассеяния силовых линий создаваемого магнитного поля возможна по отпечаткам на чувствительной ленте с ферромагнитным напылением на триацетатной или лавсановой основе. Размагниченную ленту накладывают на анализируемый участок, поверхность предварительно очищают и обезжиривают. Прижатая резиновым уплотнителем пленка дефектоскопа фиксирует рассеяние поля, когда происходит намагничивание контролируемого соединения.

Магнитографический метод предусматривает плотное прилегание прибора к контролируемому участку шва, чтобы получился распознаваемый оттиск. Методика с низким порогом чувствительности, выявляет макродефекты на сварных соединениях толщиной 12–25 мм. Намагничивание происходит в соответствии с глубиной диффузного слоя, настраивается дефектоскоп по эталонным лентам, проверка проводится по тестовым образцам. Место локализации брака выявляется визуально, картинка выводится на экран-индикатор. Информация, записанная на ленту, расшифровывается считывающим устройством автоматически.

Магнитографический метод применяется в основном при риске возникновения несплошностей плоскостного вида, расположенных перпендикулярно линиям генерируемого поля. Продольные непровары, шлаковые включения обнаружить сложнее, для этого требуется опытный инспектор. Сферические пузыри, раковины определяются дефектоскопом намного реже.

Точность показаний зависит от типа ленты, плотности напыления ферромагнитных частиц, их подвижности. Магнитоленты рассчитаны на эксплуатацию в различном температурном диапазоне. Дефектоскопы оборудованы считывающими устройствами двух типов:

• импульсные (МД-9) выводят индикацию на экран электронно-лучевой трубки с разной амплитудой, частотой, по этим показателям судят о величине и залегании дефектных образований;
• телевизионные (МД-11) выводят на экран расплывчатое изображение дефекта, по ней проще определить рельеф несплошности.

Универсальными дефектоскопами считаются магнитные приборы контроля с двойной системой считывания показаний, это МДУ-2У, МГК-1, МД-10ИМ.

Точность показаний зависит от типа ленты, плотности напыления ферромагнитных частиц, их подвижности.

Индукционный метод контроля

Для индукционного магнитного контроля сварных швов на трубопровод или металлоконструкцию устанавливают электромагнит, работающий от переменного тока. Внутри металла формируется переменный магнитный поток, создающий переменные вихревые токи. Они рассеиваются неравномерно, если есть брак диффузного слоя. Искажение рассеяния исследуется искателем. Это небольшая индукционная катушка, оснащенная железным сердечником, встроенная в экранирующий корпус из меди или алюминия. По сути – это тот же гальванометр, соединенный с сигнальным индикатором.

Индукционный магнитный контроль используется для выявления внутренних видов брака, а наружные дефекты фиксирует хуже. Технология процесса поиска несплошностей заключается в перемещении индукционной катушки по поверхности. Двигать можно прибор и сварной шов. Индукционный дефектометр выявляет зоны брака по изменениям магнитных линий.

Индукционный ток усиливается, преобразуется в звуковой сигнал, поступающий в наушники оператора, одновременно загорается сигнальная лампа.

По громкости звука, силе свечения определяют размер дефекта. Для контроля применяют магнитные дефектоскопы серии ЭМНД с маркировкой 2, 3, 4, 6, 8, ДНМ-500, ЭДМ-66. Эффективность и чувствительность приборов подбирают по толщине исследуемых деталей. Химический состав сплава особой роли не играет. Результативность магнитных исследований внутренних участков брака высокая, пространственное положение несплошностей особой роли для контроля не играет. При отсутствии дефектов световых или звуковых сигналов дефектоскоп оператору не передает. Этот метод удобен при приемке сварочных работ.

Технология процесса поиска несплошностей заключается в перемещении индукционной катушки по поверхности.

Электромагнитная дефектоскопия необходима:

• при монтаже трубопроводов и сосудов высокого давления;
• создании опорных металлоконструкций, испытывающих нагрузку на изгиб, кручение;
• сварке деталей машин и оборудования.

Любой из магнитных методов неразрушающего контроля выявляет структурный брак сварных соединений, способных стать причиной аварии, утечек, разгерметизации. Магнитные методы чаще применяют для получения предварительного результата. Окончательное заключение делается на основании лучевой диагностики.

Магнитный неразрушающий контроль

экономические науки

• Андрюшенков Александр Федорович , кандидат наук, доцент
• Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

• ТОЛЩИНОМЕТРИЯ
• СТРУКТУРОСКОПИЯ
• ДЕФЕКТОСКОПИЯ
• КОНТРОЛЬ
• СТРОИТЕЛЬСТВО
• БЕЗОПАСНОСТЬ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Похожие материалы

Общие положения, правила и контроль выполнения, а также требования к результатам работ магнитного неразрушающего контроля качества определяются нормативными документами, в том числе требованиями: ГОСТ Р 55612-2013. Контроль неразрушающий магнитный. Термины и определения; ГОСТ Р ИСО 3059-2015. Контроль неразрушающий. Проникающий контроль и магнитопорошковый метод. Выбор параметров осмотра; ГОСТ 21105-87. Контроль неразрушающий. Магнитопорошковый метод; ГОСТ 21104-75. Контроль неразрушающий. Феррозондовый метод и иные.

В настоящее время широко применяются различные физические методы и средства неразрушающего контроля качества металлов, металлических изделий и металлических строительных конструкций, и в целом зданий и сооружений, позволяющие осуществлять проверку качества строительной продукции без нарушения ее пригодности к использованию по назначению.

При этом все дефекты, как известно, вызывают изменение физических характеристик металлов и сплавов, а именно плотности, электропроводности, магнитной проницаемости, упругих свойств и т. д.

И соответственно основными задачами магнитного неразрушающего контроля качества определяются 3-и главных направления:

• контроль сплошности — это дефектоскопия;
• оценка физико-механических свойств — это структуроскопия;
• измерение размеров — это толщинометрия.

При этом по способу получения первичной информации различают следующие методы магнитного неразрушающего контроля:

• магнитопорошковый (МП);
• магнитографический (МГ);
• феррозондовый (ФЗ);
• гальваномагнитный (ГМ);
• индукционный (И);
• пондеромоторный (ПМ);
• магниторезисторный (МР);
• магнитооптический (МО)
• или он же магнитодоменный.

Все эти методы магнитного неразрушающего контроля качества позволяют решать все названные выше задачи магнитного контроля качества металлический изделий, строительных конструкций, и соответственно в целом зданий и сооружений.

Часто применяемые типы магнитных преобразователей — это феррозондовые, гальваномагнитные и индукционные преобразователи, при этом:

• магнитный порошок является не магнитным преобразователем, в общепринятом смысле, а является индикаторным материалом;
• магнитная лента также не является преобразователем в общепринятом смысле, а является индикаторным материалом;
• пондеромоторный и магниторезисторный являются редко применяемыми преобразователями в неразрушающем магнитном неразрушающем контроле качества;
• магнитооптический — это новый тип магнитного преобразователя для осуществления магнитного неразрушающего контроля качества металлических изделий и строительных конструкций.

Магнитопорошковый метод нашел наибольшее применение среди других методов магнитного контроля качества благодаря легкости и простоты получения требуемого результата. Примерно 80% всех контролируемых деталей, изделий и строительных конструкций из ферромагнитных материалов проходят магнитный контроль качества именно этим методом. Высокая универсальность, чувствительность, относительно низкая трудоемкость магнитопорошкового метода контроля и ее простота обеспечили ему довольно широкое применение в промышленности, строительной сфере и на транспорте.

Для обнаружения магнитного поля рассеяния на контролируемые зоны деталей, изделий и строительных конструкций наносится магнитный порошок. Нанесение магнитного порошка на контролируемую поверхность деталей, изделий и строительных конструкций осуществляется двумя методами («сухим» или «мокрым»).

В случае «сухого» метода для обнаружения дефектов после намагничивания наносится ферромагнитный порошок. При использовании «мокрого» метода контроля на намагниченную деталь, изделие или строительную конструкцию наносится магнитная суспензия, т.е. взвеси ферромагнитных частиц в нетоксичных жидких средах (трансформаторное масло, смесь керосина с трансформаторным маслом, раствор антикоррозионных веществ в обыкновенной воде).

Магнитное поле рассеяния обнаруживается тем, что на ферромагнитные частицы порошка действуют пондеромоторные силы этого поля, которые стремятся затянуть эти частицы в места наибольшей концентрации магнитных силовых линий. В результате ферромагнитные частицы собираются над дефектом, образуя рисунок в виде полосок или цепочек, полностью передавая структуру дефекта изделия или строительной конструкции. Полоски из магнитных частичек по своим размерам обычно превышают ширину дефекта, поэтому этот метод контроля идеален для выявления даже маленьких трещин, надрывов, волосовины и других мелких дефектов.

Магнитно-порошковый метод нашел широкое применение на заводах промышленности, строительной индустрии, а также на ремонтных предприятиях и в эксплуатационных подразделениях при технической эксплуатации зданий и сооружений.

Магнитографический метод неразрушающего контроля качества основан на обнаружении магнитных полей рассеяния, возникающих в местах дефектов при намагничивании контролируемых изделий, деталей и строительных конструкций. При этом поля рассеяния от дефектов фиксируются в виде магнитных отпечатков на эластичном магнитном носителе (магнитной ленте), которая плотно прижата к поверхности контролируемого сварного шва строительной конструкции.

Процесс магнитного неразрушающего контроля качества состоит из 2-х основных операций:

• намагничивание изделий и строительных конструкций специальными устройствами, при этом поля дефектов записываются на магнитную ленту;
• воспроизведение или считывание записи с магнитной ленты, осуществляемого магнитографическим дефектоскопом.

Магнитографическим методом контролируются стыковые сварные соединения стали толщиной от 4 до15 мм, которые выполнены автоматической сваркой под флюсом. Сварные швы, которые выполнены вручную, могут контролироваться магнитографическим методом только при отсутствии на их поверхности грубой чешуйчатости и значительных наплывов.

Магнитографическим методом лучше всего обнаруживаются тонкие продольные трещины и узкие непровары глубиной 10% и более толщины сварного шва. Значительно хуже определяются широкие непровары или одиночные поры и шлаковые включения после сварки шва, округлой формы.

Преимущества магнитографического неразрушающего метода контроля качества следующие:

• высокая разрешающая способность (возможность выявления мелких дефектов), позволяющая регистрировать неоднородные магнитные поля, которые соизмеримы с размером частиц магнитного слоя ленты (порядка 1 мкм), возможность регистрации дефектов на сложных поверхностях и в узких зазорах.

Недостатки магнитопорошкового неразрушающего метода контроля качества следующие:

• необходимость вторичного преобразования информации, регистрируются только составляющие магнитных полей вдоль поверхности магнитной ленты;
• сложность размагничивания и хранения магнитной ленты, необходимость предотвращать воздействие внешних магнитных полей.

Магнитоферрозондовый метод неразрушающего контроля качества основан на использовании феррозондов в качестве первичных преобразователей. Обладая высокой чувствительностью феррозонды способны обнаруживать поверхностные дефекты глубиной около 0,1 мм и дефекты глубиной 0,1—0,5 мм, которые расположены на глубине до 10 мм. Метод феррозондов позволяет создавать полностью автоматизированные установки, обладающие достаточно высокой производительностью работ.

К достоинствам магнитоферрозондового метода контроля качества необходимо отнести следующее:

• использование статических магнитных полей, которые сравнительно глубоко проникают в контролируемые изделия и строительные конструкции, что позволяет обнаруживать как поверхностные, так и дефекты расположенные на глубине залегания до 40 мм;
• измерение градиента не в материале детали, изделия и строительных конструкций, а над их поверхностями. Это значительно снижает требования к качеству поверхности, при этом шероховатость на литых деталях может превышать R_z320, а при контроле сварных швов по валику усиления шероховатости могут достигать R_z1500. Также зазор между преобразователем и контролируемой поверхностью изделий и строительных конструкций, обусловленный наличием загрязнений, может достигать 4 мм;
• высокую чувствительность, особенно к усталостным трещинам (выявляются усталостные трещины с шириной раскрытия от 1 мкм и глубиной от 50 мкм). По этому показателю феррозондовый метод приближается к магнитопорошковому методу контроля.

Недостатки магнитоферрозондового метода контроля обусловлены следующими требованиями:

• жесткими требованиями к намагничиванию контролируемых деталей, изделий и строительных конструкций, что требует создания уникальных (для каждого типа деталей, изделий и строительных конструкций) намагничивающих устройств, а также приборов для измерения магнитных полей (полемеров) и соответствующего метрологического оборудования;
• спецификой настройки дефектоскопов, которая производится с помощью специальных настроечных образцов с моделями дефектов. При этом градиент над каждым дефектом должен находиться в пределах малого допуска и соответственно для контроля градиента на настроечном образце требуется прибор для измерения градиента напряженности магнитного поля (градиентометр) и соответствующее метрологическое оборудование.

Индукционный метод магнитного неразрушающего контроля качества основан на регистрации магнитных полей контрольных деталей, изделий, строительных конструкций, и в целом зданий и сооружений индукционными преобразователями.

Метод индукционного магнитного контроля пригоден для контроля качества изделий и строительных конструкций с постоянным по длине сечением прутков, труб, рельс, канатов и т.п.

На практике используется множество приборов (дефектоскопов), основанных на индукционном методе магнитного контроля.

Индукционный метод магнитного контроля качества может использоваться для контроля сварных труб, перемещающихся относительно индукционной головки.

При этом индукционная катушка наматывается на сердечнике из металла с высокой магнитной проницаемостью и вместе они составляют магнитную индукционную головку.

Индукционный метод отличается повышенной надежностью и может работать в сильных магнитных полях, при этом требуется перемещение магнитной головки с постоянной скоростью вдоль направления магнитного поля, а также необходимо, чтобы щель рабочего зазора в индукционном сердечнике была перпендикулярна к направлению движения магнитной головки. Данный метод рационально применять при большой длине сварных швов.

Существенным недостатком индукционного метода магнитного контроля качества является малая его чувствительность к тончайшим поверхностным дефектам типа волосяных, а также шлаковых включений и т. д.

Индукционный метод магнитного контроля основан на использовании магнитного потока, рассеиваемого в местах расположения дефектов сварных швов, а также для наведения электродвижущей силы в специальной магнитной катушке, передвигаемой вдоль свариваемых кромок изделий и строительных конструкций.

Работа индукционного метода основывается в наведении и усилении индукционного тока и подаче его на телефон и сигнальную лампу или специальный магнитоэлектрический прибор. При этом по звуку, а также по отклонению стрелки прибора или зажиганию специальной лампы определяют расположение дефекта.

Индукционный магнитный контроль качества изделий, строительных конструкций, и в целом зданий и сооружений производят дефектоскопом типа МД-138.

Особенностью данного дефектоскопа является использование бесконтактной поперечной системы намагничивания. Дефектоскоп типа МД-138 обнаруживает поверхностные дефекты глубиной более 0,20 мм, а также под поверхностные дефекты металлических труб, изделий и строительных конструкций.

Для контроля качества холоднокатанных и холоднотянутых металлических труб предусмотрены индукционные дефектоскопы типа ДК, а для контроля холоднокатанных металлических полос для изготовления строительных изделий и конструкций предусмотрены дефектоскопы типа МД.

Также на основе феррозондовых магнитных преобразователях созданы установки УФКТ-1М и МД-10Ф, которые применяются для контроля качества ферромагнитных металлических изделий и строительных конструкций. С помощью данных установок выявляются волосяные трещины и раковины в стенках металлических труб, а также в изделиях и строительных конструкциях.

Электронное периодическое издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), свидетельство о регистрации СМИ — ЭЛ № ФС77-41429 от 23.07.2010 г.

Соучредители СМИ: Долганов А.А., Майоров Е.В.

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:

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.

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:

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.

Магнитные методы контроля сварных швов. Магнитная дефектоскопия сварки

Содержание

Сущность магнитной дефектоскопии, её методы

Магнитная дефектоскопия — один из методов неразрушающего контроля сварки. Сущность магнитных методов контроля сварных соединений заключается в выявлении рассеянных магнитных потоков, которые появляются в намагниченных изделиях в случае присутствия в них различных дефектов. Намагниченными материалами могут служить железо, никель, кобальт и некоторые сплавы на их основе.

Намагничивание изделия можно добиться, если, пропуская ток по нему, создать вокруг изделия магнитное или электромагнитное поле. Наиболее простым способом получения магнитного потока является пропускание тока плотностью 15-20 А/мм по виткам сварочной провода, намотанного витками на изделие. Количество витков обычно составляет 3-6. Для намагничивания соединения рекомендуется применять постоянный ток.

Принцип выявления дефекта в сварном шве состоит в следующем. Магнитный поток, проходя по сварному соединению и встречая на своём пути дефект, начинает обходить его из-за того, что магнитная проницаемость дефекта значительно ниже, чем магнитная проницаемость основного металла, а электрический ток, как известно, идёт по пути наименьшего сопротивления.

В результате этого, часть силовых линий магнитного потока вытесняется дефектом на поверхность, образуя местный рассеянный магнитный поток, см. рисунок:

Магнитные потоки рассеяния могут регистрироваться разными способами. По способу регистрации методы магнитного контроля разделяются на магнитопорошковый метод контроля (магнитопорошковая дефектоскопия), магнитографический метод контроля и индукционный метод контроля.

Магнитопорошковый метод контроля (магнитопорошковая дефектоскопия)

Как следует из названия, магнитопорошковая дефектоскопия проводится с помощью магнитного порошка. Существуют два метода магнитопорошкового контроля: сухой и мокрый.

В случае сухой магнитопорошковой дефектоскопии на поверхность сварного соединения наносится сухой магнитный порошок (железные опилки, окалина и др.). В случае мокрой магнитопорошковой дефектоскопии магнитный материал наносится в виде суспензий магнитного порошка с керосином, маслом, мыльным раствором.

Под действием электромагнитных полей рассеяния, частицы порошка равномерно перемещаются по поверхности сварного соединения. Над сварными дефектами магнитный порошок скапливается в виде валиков. По форме и размерам этих валиков можно судить о форме и размерах найденного дефекта.

Технология магнитопорошкового контроля

Метод магнитопорошковой дефектоскопии включает в себя следующие технологические операции:

1. Подготовка поверхности сварного соединения к проверке. Поверхности необходимо очистить от загрязнений, окалины, сварочных брызг, наплывов и шлака после сварки.
2. Подготовка суспензии, заключающаяся в динамичном перемешивании магнитного порошка с транспортируемой жидкостью
3. Намагничивание контролируемого изделия
4. Нанесение суспензии или магнитного порошка на контролируемую поверхность
5. Осмотр контролируемой поверхности сварного соединения и определение участков, на которых присутствуют отложения порошка
6. Размагничивание сварного соединения.

Эффективность магнитопорошковой дефектоскопии

Метод магнитопорошковой дефектоскопии обладает хорошей чувствительностью к тонким и мельчайшим сварным трещинам. Он прост в исполнении, даёт наглядные результаты, и не растянут по времени.

Чувствительность магнитопорошкового метода может различаться в каждом отдельном случае. Зависит это от следующих причин:

1. Величины частиц порошка и от метода его нанесения
2. Напряжения магнитного поля, воздействующего на сварное соединение
3. Рода применяемого тока (переменный или постоянный)
4. От формы и величины дефекта, от глубины его расположения, а также от того, как дефект ориентирован в пространстве.
5. От способа и направления намагничивания соединения
6. От качества и формы контролируемой поверхности

С помощью магнитных методов контроля лучше всего обнаруживаются плоскостные дефекты: сварочные трещины, несплавления и непровары, если наибольший их габарит ориентирован под прямым углом (или близким к прямому) относительно направления магнитного потока.

Дефекты округлой формы (поры, раковины, неметаллические включения) могут не создать достаточного рассеянного потока и при контроле обнаруживаются хуже всего.

Дефектоскопы для магнитопорошкового контроля

В состав дефектоскопов для такого метода контроля входят источники тока, устройства для подведения тока к контролируемой поверхности, приборы для намагничивания поверхности (соленоиды, электромагниты), устройства для нанесения магнитного порошка или суспензии на проверяемую поверхность, измерители величины тока (или напряжённости магнитного поля).

Магнитопорошковые дефектоскопы подразделяются на стационарные, передвижные и переносные. Стационарные дефектоскопы нашли широкое применение на заводах и других предприятиях с крупносерийным выпуском различной продукции. Среди них такие модели, как УМДЭ-2500, ХМД-10П, МД-5. Такое оборудование позволяет контролировать качество сварных соединений различной формы. Они способны обеспечить высокую производительность контроля — от нескольких десятков, до нескольких сотен изделий в час.

Распространённые, серийно выпускаемые модели переносных и передвижных дефектоскопов — это ПМД-70 и МД-50П. Переносной дефектоскоп для магнитного контроля ПМД-70 широко используется для контроля сварных соединений в полевых условиях. А передвижной дефектоскоп модели МД-50П чаще всего используется для контроля массивных крупногабаритных сварных соединений по участкам.

Видео: магнитопорошковая дефектоскопия с применением люминисцентных концентратов

Магнитографический метод контроля сварных соединений

Магнитографический контроль — один из двух методов магнитного контроля. Сущность данного метода состоит в намагничивании контролируемой поверхности сварного шва и зоны термического влияния, и одновременном записывании магнитного поля на магнитную ленту. Далее, записанную на ленту информацию считывают с помощью специальных устройств, входящих в состав магнитографического дефектоскопа.

Схема магнитографического контроля показана на рисунке слева. Позиции на рисунке:

1-сварной шов;
2-дефект в сварном шве;
3-магнитная плёнка;
4-намагничивающее устройство;

Технология магнитографического контроля

Метод магнитографического контроля сварного соединения включает в себя следующие технологические операции:

1. Очистка проверяемых поверхностей от шлака, сварочных брызг и других загрязнений
2. Наложение на сварной шов размагниченной магнитной ленты и прижатие её эластичной резиновой лентой
3. Намагничивание контролируемого соединения. Намагничивание производится при оптимальных режимах, которые зависят от типа намагничивающего прибора, толщины контролируемого металла, и его магнитных свойств.
4. Расшифровка результатов дефектоскопии. Для расшифровки результатов магнитную ленту, на которую записывалось магнитное поле, помещают в считывающее устройство дефектоскопа и по сигналам на его экранах обнаруживают дефекты.

Магнитографический метод контроля применяют, в большинстве случаем, для проверки стыковых сварных швов, выполненных сваркой плавлением. Чаще всего такой контроль применяют при дефектоскопии сварных соединений магистральных трубопроводов. Максимально возможная толщина металла, которую можно контролировать данным методом, составляет 20-25мм.

Эффективность магнитографического контроля

Эффективность по выявлению дефектов у магнитографического контроля примерно такая же, как и магнитнопорошкового. Факторами, влияющими на эффективность метода, являются величина и форма сварных дефектов, а также их пространственная ориентация и глубина расположения. Влияет также считывающая способность головки дефектоскопа и записывающая способность магнитной ленты.

Магнитографическим контролем хорошо обнаруживаются плоскостные сварные дефекты (это различные трещины в металле, непровары и несплавления), а также различные цепочки неметаллических включений и шлака. Лучше всего выявляются дефекты, расположенные перпендикулярно движению магнитного потока, а хуже всего обнаруживаются те, которые имеют сферическую форму — поры, раковины и др.

Опытным путём было выяснено, что магнитографический метод контроля с очень высокой долей вероятности позволяет выявить плоскостные дефекты в том случае, если их вертикальный размер равен 8% и более от толщины сварного соединения.

На эффективность этого метода контроля существенное влияние оказывает высота сварного шва, его форма и качество поверхности. Если усиление шва удалить, то чувствительность магнитографии к вышеназванным дефектам достигает 5%. Дефекты сферической формы выявить значительно сложнее. Они выявляются в том случае, если их высота составляет 20% или более от толщины соединения.

Высокая производительность магнитографического контроля является главным его преимуществом перед магнитопорошковой дефектоскопией. Запись на магнитную ленту происходит без какой-либо подготовки, а время её считывания и воспроизведения незначительно.

Магнитографический дефектоскоп и магнитная лента

Регистратором магнитных полей при магнитографическом контроле служит специальная магнитная лента. Основой для изготовления магнитной ленты служит лавсан или триацетат с нанесёнными на них мельчайшими ферромагнитными частицами. Существуют разные типы магнитных лент, которые различаются по своим физико-механическим свойствам и могут применяться при разном температурном интервале.

Расшифровка записей, сделанных на магнитных лентах, происходит с помощью магнитографических дефектоскопов. Они различаются по способу индикации, и в зависимости от этого, делятся на дефектоскопы с импульсной и телевизионной индикацией (видеоиндикацией).

У дефектоскопа с импульсной индикацией на экране электронно-лучевой трубки отображаются импульсы. Они имеют разную амплитуду, и её величина характеризует размер дефекта в вертикальном направлении.

У дефектоскопов с видеоиндикацией магнитный рельеф полей рассеяния отображается на мониторе в виде обычной магнитограммы отдельных участков сварного соединения. Процесс отображения происходит аналогично изображению в телевизоре, отсюда данный метод индикации и получил название «телевизионного».

На практике применяются такие дефектоскопы, как МД-9, имеющие импульсный метод индикации и МД-11 с телевизионным изображением. Существуют также типы дефектоскопов, с двойной индикацией. Это наиболее совершенные приборы таких моделей как МДУ-2У, МД-10ИМ, МГК-1.

Индукционный метод контроля

В отличие от магнитопорошкового и магнитографического методов, которые основаны на обычном выявлении рассеянных магнитных потоков в зоне дефектов, индукционный метод основан на использовании рассеянных магнитных потоков с помощью специальных индукционных катушек.

В индукционных дефектоскопах для поисков дефектов предусмотрены катушки, которые одеваются на сварное соединение или размещаются на его поверхности. При этом индукционная катушка соединяется с каким-либо регистрирующим прибором (телефоном, сигнальной лампой или гальванометром).

Сварное соединение намагничивают и катушки перемещают вдоль него. В некоторых случаях наоборот, проверяемое изделие протаскивают сквозь катушки. Когда катушка будет пересекать участок с дефектом, то в её витках, из-за изменения магнитного потока на этом участке, возникает электродвижущая сила индукции. Возникающий индукционный ток из катушки подаётся на регистрирующий прибор напрямую или через усилитель. По звуку, зажиганию сигнальной лампы или отклонению стрелки гальванометра определяют, что в этом месте находится дефект.

Недостатком индукционного метода контроля является его очень низкая чувствительность к мельчайшим дефектам, расположенным на поверхности.