2.1.2. Магнитный метод

Магнитный метод неразрушающего контроля основан на анализе взаимодействия магнитного поля с контролируемым объектом. Контролю подвергаются только изделия, выполненные из ферромагнитных материалов.

В общем случае при намагничивании изделия, в которого имеется дефект, происходит изменение градиента напряженности магнитного поля. Магнитные линии обходят дефектный участок и образуют поля рассеивания силовых линий. Для получения информации о магнитных полях используют ферромагнитный порошок (или суспензии на его основе), либо поля рассевания записываются на магнитную плёнку с последующим считыванием результатов дефектоскопами. Изменение напряжённости магнитного поля используют как первичную информацию для выявления дефекта.

Все магнитные методы диагностики сплошности метала основаны на обнаружении локальных возмущений поля, создаваемых дефектами в намагниченном ферромагнетике.

В зависимости от способа регистрации магнитного поля рассеивания магнитные методы неразрушающего контроля подразделяются на магнитопорошковые [контроль неразрушающий магнитопорошковый метод гост 21105-87] и магнитографические методы [инструкция по диагностике технического состояния трубопроводов бесконтактным магнитометрическим методом].

Магнитопорошковый метод позволяет выявлять дефекты, которые не могут быть определены визуально. Под действием магнитного поля частицы порошка перемещаются по поверхности детали и скапливаются в виде валиков над дефектами. Форма этих скоплений порошка соответствует очертаниям выявленных дефектов. Нанесение магнитного порошка на контролируемую поверхность объектов контроля осуществляют двумя способами, реализующими "сухой" или "мокрый" метод. В первом случае для обнаружения дефектов используют сухой ферромагнитный порошок (например, ). При использовании "мокрого" метода контроль осуществляется с помощью магнитной суспензии, т.е. взвеси ферромагнитных частиц в жидких средах: трансформаторном масле, смеси трансформаторного масла с керосином, смеси обыкновенной воды с антикоррозионными веществами. В случае контроля контролируемых образцов, имеющих большую шероховатость или склонных к образованию дефектов, глубоко залегающих под поверхностью, применяют крупный порошок, который наносят на поверхность "сухим" способом. Сухой способ нанесения порошка имеет более высокую чувствительность по сравнению с применением магнитной суспензии.

Чувствительность контроля зависит от чистоты обработки объекта контроля. Магнитопорошковый метод даёт чёткое определение длины и конфигурации дефекта, но не позволяет определить глубину. Для определения глубины дефекта дополнительно используются потенциометрические датчики. Пропускание тока через дефектный участок и фиксация падения напряжения позволяет определить глубину трещины.

Для осуществления магнитопорошкового контроля используются портативные, переносные и универсальные дефектоскопы, как отечественного (МД-4П, МД-4К, МИ-20, МИ-31), так и зарубежного производства (MAG 20, MAG 40, MAG 50 и др.).

Магнитографический метод. Сущность этого метода заключается в намагничивании контролируемого участка с одновременной записью магнитного поля на магнитную ленту и последующим считывании с нее полученной информации специальными устройствами магнитографических дефектоскопов. Магнитографический метод контроля основан на магнитной памяти металла. Максимальная толщина контролируемого изделия 20…25 мм. Схема магнитографического метода контроля представлена на рис…

Рис... Картина магнитных полей рассеяния около наружных (1) и внутренних (2) дефектов в ферромагнитной трубе

Магнитные методы применяют для измерения толщины неферромагнитного покрытия на ферромагнитном основании; для дефектоскопии поверхностных и подповерхностных участков ферромагнитных материалов (магнитопорошковый метод); магнитографический метод в основном применяют для контроля стыковых швов, выполненных сваркой плавлением, и в первую очередь при дефектоскопии швов магистральных трубопроводов.

Магнитография выявляет плоскостные дефекты (трещины, непровары, несплавления), а также протяженные дефекты в виде шлака. Значительно хуже выявляет округлые дефекты (поры, шлаковые включения). Практикой установлено, что этот метод обнаруживает внутренние плоскостные дефекты (лежащие в плоскости), когда их вертикальный размер 8-10% толщины сварного шва.

При плановых и ремонтных работах коммунальными службами для обследования линейной части трубопроводов используется магнитный интроскоп МИ-20. Этим прибором выявляются дефекты типа нарушения сплошности (коррозионные и усталостные трещины, непровары, язвы) при толщине стенки объекта до 20 мм без удаления изоляции и остановки оборудования, что дает возможность повысить производительность и уменьшить затраты на проведение диагностических работ.

Для диагностики линейной части коммунальных подземных трубопроводов применяется внутритрубный магнитный интроскоп МИ-31. Выявляются коррозионные, термические и усталостные трещины, язвы, шлаковые и газовые включения, непровары сварных швов.

Новым методом определения технического состояния метала трубопроводов является метод магнитного неразрушающего контроля [внутренней структуры металла] посредством послойного бесконтактного сканирования магнитного поля и последующей компьютерной обработки полученных сигналов с целью диагностики технического состояния ферромагнитного (стального, чугунного) трубопровода.

Бесконтактный магнитометрический метод, основанный на выявлении местоположения дефектов за счет регистрации изменения магнитной проницаемости при изменении напряжений под действием механических нагрузок или структурных изменений металла трубопровода (деформация трубы, внутренняя и наружная коррозия, провисы, оползневые нагрузки и т.п.).

Основным техническим средством данной технологии служит бесконтактный сканирующий магнитометр серии "СКИФ" (ООО НТЦ «Транскор-К», г. Москва), тип МБС (МБС-03, МБС-04) и портативные трассоискатели со встроенным генератором серии «Поиск» (ООО НТЦ «Транскор-К»). Типы выявляемых дефектов: «потеря металла» — общая или локальная коррозия, в том числе внутренняя; трещиноподобные дефекты; дефекты сварных соединений; общий уровень напряжений на участке.

Ограничения метода — невозможность выявления сквозных дефектов металла, создающих концентраторы механических напряжений до порога регистрации.

К достоинствам бесконтактного магнитометрического метода относится:

1. не требует подготовки трубопровода к обследованию и изменения рабочих режимов транспортирования продукта;

2. подходит для выявления дефектов различных типов;

3. не имеет ограничений по диаметрам обследуемых трубопроводов (любое проходное сечение) и их конструктивным особенностям (углам поворотов, подъемов; толщине стенки трубы, рабочему давлению в трубопроводе и т.п.);

4. удобен для организации мониторинга и создания базы данных по паспортизации объектов, поскольку осуществляется на любых дистанциях и с неограниченной минимальной периодичностью;

5. обеспечивает существенное сокращение времени полного цикла проведения работ.

Недостатки метода обусловлены его относительной новизной:

1. Необходимость накопления базы данных для трубопроводов ЖКХ (поверочное шурфование в 1-2 точках для каждого объекта).

2. Затруднения при проведении работ над линиями метрополитена (сильные электромагнитные помехи), что требует корректировки графиков работы.

Аналогичный принцип лежит в основе выявления дефектов по регистрации магнитных полей насыщения при работе магнитного снаряда-дефектоскопа (сканер-дефектоскоп «коплекс-2.05»). Эффективность выявления дефектов металла при этом сопоставима с аналогичным показателем внутритрубной дефектоскопии и составляет не менее 75 %.

Сканер-дефектоскоп магнитоанизотропный «комплекс-2.05» выявляет:

• Все опасные дефекты, создающие концентрацию механических напряжений (КНМ) и определяет степень их опасности;

• Места, где дефекты зародятся в будущем (сверхранняя диагностика, в том числе дефектов, не выявляемых традиционными средствами неразрушающего контроля);

• Отображает вид остаточных деформаций, зоны термического влияния сварки;

• Предоставляет информацию для оценки остаточного ресурса объектов контроля.