2.1 Магнитопорошковый метод

Магнитопорошковый метод неразрушающего контроля основан на явлении притяжения частиц магнитного порошка магнитными потоками рассеяния, возникающими над дефектами в намагниченных объектах контроля. Магнитопорошковый метод предназначен для выявления поверхностных и подповерхностных (на глубине до 1,5...2 мм) дефектов типа нарушения сплошности материала изделия: трещины, волосовины, расслоения, непровар стыковых сварных соединений, закатов, надрывов и т.д. Магнитопорошковый метод среди других методов магнитного контроля нашел наибольшее применение, благодаря легкости и простоты получения требуемого результата. Около 80% всех контролируемых деталей из ферромагнитных материалов проходят контроль качества именно этим методом. Высокая универсальность, чувствительность, относительно низкая трудоемкость контроля и простота – эти качества обеспечили ему очень широкое применение в железнодорожном транспорте, в авиации, судостроении, химическом машиностроении, автомобилестроении, нефтедобывающей и газодобывающей отраслях (контроль трубопроводов). При грамотном использовании данного метода могут быть обнаружены дефекты в даже начальной стадии их появления. 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. Для обнаружения магнитного поля рассеяния на контролируемые зоны детали наносят магнитный порошок. Процесс магнитного контроля в общем виде выглядит следующим образом. Исследуемое изделие намагничивают, после чего покрывают магнитным порошком. Затем порошок оседает в местах дефектов, формируя тем самым их четкие «следы». Притягиваясь друг к другу и ориентируясь по магнитным силовым линиям поля, порошинки выстраиваются в цепочки и образуют рисунки в виде валиков, по которым и судят о наличии и сложности дефектов. Наибольшая вероятность выявления дефектов возможна тогда, когда плоскость дефекта составляет угол в 90 градусов к направлению магнитного потока. С уменьшением данного угла чувствительность уменьшается, что снижает вероятность обнаружения дефектов. Известно два метода магнитопорошкового контроля - с применением ферромагнитного порошка (сухой метод) и с применением специальной магнитной суспензии (мокрый метод). В зависимости от форм, размеров, магнитных свойств исследуемой детали и наличия на ней немагнитного покрытия возможен как контроль на остаточной намагниченности, так и контроль в приложенном поле. По обе стороны от трещин, то есть по краям дефекта, возникают местные магнитные полюсы N и S, создающие локальное магнитное поле рассеяния.

Наличие и протяженность индикаторных рисунков, вызванных полями рассеяния дефектов, можно регистрировать визуально или автоматическими устройствами обработки изображения.

Магнитопорошковый метод контроля включает следующие технологические операции:

1. Подготовка к контролю. Подготовка заключается в очистке поверхности детали от отслаивающейся ржавчины, грязи, а также от смазочных материалов и масел, если контроль проводится с помощью водной суспензии или сухого порошка. Если поверхность детали темная и черный магнитный порошок на ней плохо виден, то деталь иногда покрывают тонким просвечивающим слоем белой контрастной краски.

2. Намагничивание объекта контроля. Намагничивание детали является одной из основных операций контроля. От правильного выбора способа, направления и вида намагничивания, а также рода тока во многом зависит чувствительность и возможность обнаружения дефектов.

3. Нанесение дефектоскопического материала на объект контроля (порошка или суспензии). Оптимальный способ нанесения суспензии заключается в окунании детали в бак, в котором суспензия хорошо перемешана, и в медленном удалении из него. Однако этот способ не всегда технологичен. Чаще суспензию наносят с помощью шланга или душа. Напор струи должен быть достаточно слабым, чтобы не смывался магнитный порошок с дефектных мест. При сухом методе контроля эти требования относятся к давлению воздушной струи, с помощью которой магнитный порошок наносят на деталь. Время стекания с детали дисперсной среды, имеющей большую вязкость (например, трансформаторного масла), относительно велико, поэтому производительность труда контролера уменьшается.

4. Осмотр контролируемой поверхности и регистрация индикаторных рисунков дефектов. Контролер должен осмотреть деталь после стекания с нее основной массы суспензии, когда картина отложений порошка становится неизменной. Детали проверяют визуально, но в сомнительных случаях и для расшифровки характера дефектов применяют оптические приборы, тип и увеличение которых устанавливают по нормативным документам. Увеличение оптических средств не должно превышать x10. Разбраковку деталей по результатам контроля должен производить опытный контроллер. На рабочем месте контроллера необходимо иметь фотографии дефектов или их дефектограммы (реплики с отложениями порошка, снятые с дефектных мест, с помощью клейкой ленты или другими способами), а также контрольные образцы с минимальными размерами недопустимых дефектов. Вид и форма валиков магнитного и люминесцентного магнитного порошка во многих случаях помогают распознать нарушения сплошности.

5. Оценка результатов контроля.

6. Размагничивание.

Чувствительность метода высока, обнаруживаются трещины длиной и глубиной 10 мкм с раскрытием около 1 мкм. 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. Магнитопорошковый метод обнаруживает дефекты следующих параметров: - поверхностные с шириной раскрытия у поверхности 0,002 мм и более, глубиной 0,01 мм и более; - подповерхностные, расположенные на глубине до 2 мм; - внутренние (больших размеров), лежащие на глубине более 2 мм; - под различного рода покрытиями, но при условии, что толщина немагнитного покрытия не более 0,25 мм. При контроле магнитопорошковым методом применяют стационарные, передвижные и переносные дефектоскопы по нормативно-технической документации. Недостатки метода: магнитопорошковым контролем не могут быть проконтролированы элементы конструкций и детали: из неферромагнитных сталей, на поверхности которых не обеспечена необходимая зона для намагничивания и нанесения индикаторных материалов, со структурной неоднородностью и резкими изменениями площади поперечного сечения с несплошностями, плоскость раскрытия которых совпадает с направлением намагничивающего поля или составляет с ней угол менее 30°.