ной иммерсионной ванны. Сканирование всего металла шва до­стигается перемещением искателя по винтовой линии вверх или вниз вдоль оси трубы. Привод осуществляется от электродвига­теля.

Достоверность контроля может быть существенно повышена при использовании электронной логической приставки к дефек­тоскопу типа АВД-1. Эта приставка автоматизирует измерение и сравнение величины эхо-снгналов от дефекта при прозвучива- нии его с четырех сторон, и по величине разностного сигнала выдаст информацию о типе дефекта (плоскостной или объем­ный) .

Контрольные вопросы

1. Перечислите особенности распространения ультразвуковых волн в твер­дых телах.

2. Назовите основные элементы конструкции ультразвукового дефектоскопа.

3. Как производится оценка дефекта по измеряемым характеристикам?

4. Что такое эквивалентный размер дефекта?

5. В чем заключаются особенности ультразвукового контроля сварных швов различной толщины?

6. Какие основные конструктивные элементы включают установки автома­тизированного контроля?

Глава V. Магнитная и вихретоковая дефектоскопия

§ 1. Физические основы магнитной дефектоскопии

Магнитные методы контроля основаны на обнаружении маг- нитных потоков рассеяния, создаваемых различными дефектами в намагниченных изделиях из ферромагнитных материалов. Маг-

нитный поток, распространяясь по изделию и встречая на своем пути дефект, огибает его вследствие того, что магнитная прони- цаемость дефекта значительно ниже (1000 раз) магнитной проницаемости основного материала. В результате этого часть маг- нитно-силовых линий вытесняется дефектом на поверхность, образуя местный магнит- ный поток рассеяния (рис. 56). Дефекты, которые вызывают возмущение в распреде- лении силовых линий магнитного потока без образования местного потока рассея- ния, не могут быть обнаружены методами магнитной дефектоскопии. Возмущение по- тока происходит тем сильнее, чем большее

препятствие представляет собой дефект. Так, если дефект распо- ложен вдоль направления магнитных силовых линий, то возму- щение магнитного потока невелико, в то время как тот же де- фект, расположенный перпендикулярно или наклонно направле- нию магнитного потока, создает значительный поток рассеяния.

Ркс. 56. Распределение магнитного потока по сечению качественного сварного шва (а) и дефектного (б)

77

В зависимости от способа регистрации магнитного потока рас­сеяния магнитные методы контроля подразделяют на магнитопо­рошковый, магнитографический, феррозондовый и магнитно-по­лупроводниковый. При дефектоскопии сварных швов применяют в основном три метода: магнитопорошковый, магнитографический и феррозондовый. В первом случае потоки рассеяния выявляются с помощью магнитного порошка, во втором регистрируются на магнитную ленту, в третьем выявляются с помощью феррозонда.

§ 2. Магнитопорошковый метод

Сущность магнитопорошкового метода заключатся в том, что на поверхность намагниченной детали наносят ферромагнитный порошок в виде суспензии с керосином, маслом, мыльным раст­вором (мокрый метод) или в виде магнитного аэрозоля (сухой метод). Сухой способ менее чувствителен и его применяют на ста­дии предварительного контроля для выявления грубых дефектов. Под действием втягивающей силы магнитных полей рассеяния частицы порошка перемещаются по поверхности деталей и ска­пливаются в виде валиков над дефектами. Форма этих скоплений соответствует очертаниям выявляемых дефектов.

Методика контроля. Технология контроля магнитопорошковым способом включает следующие операции:

1. Подготовку поверхностей перед контролем и очистку их от загрязнений, окалины, следов шлака после сварки.

2. Подготовку суспензии, заключающуюся в интенсивном пере­мешивании магнитного порошка с транспортирующей жидкостью.

3. Намагничивание контролируемого изделия.

4. Нанесение суспензии на поверхность контролируемого из­делия.

5. Осмотр поверхности изделия и выявление мест, покрытых отложением порошка.

В сомнительных случаях валик порошка удаляют и повторяют операцию 3, 4 и 5. После контроля изделие размагничивают.

Метод отличается высокой чувствительностью к тонким и мел­ким трещинам, простотой выполнения, оперативностью и нагляд­ностью результатов. Этот метод широко применяют для контроля продольных сварных швов изделии, выполненных из магнитных материалов и, в частности, для выявления трещин и узких (стяну­тых) непроваров в стыковых швах трубопроводов, сваренных дуговыми способами. Для повышения чувствительности контроля усиления швов перед испытанием целесообразно удалять.

Чувствительность контроля. Чувствительность магпитопорош- кового метода зависит от ряда факторов: размера частиц порош­ка и способа его нанесения, напряженности приложенного намаг­ничивающего поля, рода приложенного тока (переменный или постоянный), формы, размера и глубины забегания дефектов, а также от их ориентации относительно поверхности изделия и на-

78

правлении намагничивания, состоянии и формы поверхности, спо- соба намагничивания.

Частицы порошка должны иметь размер 5—10 мкм. Для вы- явления глубоко залегающих дефектов применяют более крупный магнитный порошок. Для магнитных суспензий (мокрый метод) применяют магнитный порошок с мелкими частицами. Кроме того, частицы магнитного порошка должны обладать максимальной подвижностью. С этой целью необходимо применять частицы неправильной формы. Дополнительную подвижность частицы маг- нитного порошка получают после покрытия их пигментом с низ-

ким коэффициентом трения.

Зависимость чувствительно- сти контроля от силы и рода намагничивающего тока, а так- же от способа нанесения порош- ка изображена на рис. 57. Из графика видно, что намагничива- ние постоянным или переменным током, а также «сухой» или «мо- крый» метод нанесения порошка существенно не влияет на обна- ружение поверхностных дефек- тов. Однако род тока намагничи- вания, а также метод нанесения порошка сильно сказываются на обнаружении подповерхностных дефектов. В этом случае резко выявляется преимущество посто- янного тока перед переменным.

Это объясняется тем, что посто- янный ток создаст магнитное по- ле, глубоко проникающее в ме- талл. Однако детали с толщиной стенки <20 мм не следует на- магничивать постоянным током, так как такие детали невозможно размагнитить после контроля.

При намагничивании переменным током из-за так называемого скин-эффекта плотность тока, а следовательно, и плотность маг­нитного потока будет больше у поверхности намагничиваемого изделия. По этой причине при намагничивании переменным током лучше выявляются только поверхностные дефекты.

Из графика на рис. 57 видно также преимущество «сухого» метода перед «мокрым» при обнаружении подповерхностных де­фектов. Это объясняется тем, что жидкость суспензии обладает определенной вязкостью и для перемещения ферромагнитной ча­стицы в этой вязкой среде требуется большая сила воздействия * магнитного потока, чем для перемещения той же частицы в воз­духе.

О го 2.0 3.0 4,0 5,0 6,0 w Глобина залегания дефекта от поверхности, т

Рис. 57. Зависимость чувствительности магпитопорошкового метода от вида тока и способа нанесения порошка:

1 — переменный ток — «мокрый» ме­тод, 2 — переменный ток — «сухой» ме­тод, 3 — постоянный ток — «мокрый» метод. 4 — постоянный ток — «сухой»

метод

79

С увеличением напряженности приложенного поля (до дости­жения индукции насыщения) возрастает чувствительность метода.

При контроле магнитными методами наиболее уверенно вы­являются плоскостные дефекты: трещины, непровары и несплав- ления, наибольший размер которых ориентирован под прямым или близким к нему углом относительно направления магнитного потока. Дефекты округлой формы (поры, шлаковые включения, раковины) не могут создавать достаточного потока рассеяния и, как правило, при контроле обнаруживаются плохо. Практикой установлено, что магнитопорошковым методом выявляются по­верхностные и подповерхностные (на глубине не более 2 мм) тре­щины с раскрытием от 0,01 мм, глубиной (высотой дефекта) от 0,05 мм и длиной 0,5 мм и более. С увеличением глубины зале­гания дефектов уменьшается скорость скопления магнитного по­рошка и увеличивается ширина линии порошка, что затрудняет выявление дефектов и определение их характера.

Наибольшая чувствительность магпнтопорошкового метода до­стигается при контроле гладко обработанных поверхностей.

На чувствительность контроля и, следовательно, на выявля- емость дефектов значительно влияют способы намагничивания изделий.

Способы намагничивания. Для создания оптимальных условий контроля применяют три способа намагничивания: продольное, циркулярное и комбинированное (табл. 8).

Продольное намагничивание осуществляют с помощью элек­тромагнитов, постоянных магнитов или соленоидов. При продоль­ном намагничивании поле направлено вдоль продольной оси свар­ного шва или детали. Продольное намагничивание применяют для обнаружения поперечных дефектов сварки.

Циркулярное намагничивание осуществляется при пропускании тока по контролируемой детали или через проводник (стержень), помещенный в отверстие детали. При циркулярном намагничи­вании поле направлено перпендикулярно плоскости кольцевого сварного шва или продольной оси детали. При такой схеме на­магничивания хорошо выявляются продольные дефекты сварки. Наиболее эффективно циркулярное намагничивание при контроле труб, валов, стержней и др.

Комбинированное намагничивание осуществляется при одно­временном намагничивании детали двумя или несколькими маг­нитными полями. Примером комбинированного намагничивания может быть намагничивание трубы соленоидом и пропускание переменного тока через проводник, проходящий внутри трубы.

Аппаратура и материалы. Основные части дефектоскопов сле­дующие: источники тока, устройства для подвода тока к детали, устройства для полюсного намагничивания (соленоиды, электро­магниты), устройства для нанесения на контролируемую деталь порошка или суспензии, измерители тока (или напряженности по­ля). В дефектоскопах наиболее широко распространено цирку­лярное намагничивание пропусканием переменного тока по дета-

80