Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«ПЕТЕРБУРГСКИЙ

ГОСУДАРСТВЕНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

Кафедра «Методы и приборы неразрушающего контроля»

Магнитопорошковый метод контроля

Методические указания

к лабораторной работе № 71

по дисциплине

«Методы магнитного контроля»

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2006

1 Цель работы

Ознакомление с физическими основами магнитопорошкового метода неразрушающего контроля и приобретение навыков по разработке технологической документации на их контроль.

2 Общие сведения

Магнитопорошковый (далее – МП) метод основан на обнаружении полей рассеяния дефектов при помощи ферромагнитных частиц (магнитного порошка). МП метод предназначен для выявления нарушений сплошности: трещин, волосовин, флокенов, закатов, надрывов, неметаллических включений, расслоений, дефектов сварных соединений и др. Необходимым условием применения МП метода для выявления дефектов является наличие доступа к объекту контроля для намагничивания, обработки индикаторными материалами и оценки результатов контроля.

Распределение (топография) магнитных полей рассеяния дефектов аналитически решена только для некоторых простейших моделей. Результаты, полученные для некоторых моделей, опубликованы, например, в [1]. Основной задачей таких исследований – получение функции распределения тангенциальной (касательной) H_x и нормальной H_y составляющих поля рассеяния над поверхностью контролируемого объекта (далее – КО) вблизи дефекта. Наиболее часто встречаемый поверхностный дефект – трещина, имеющая малое раскрытие, с выходом на поверхность.

а) Схема образования поля рассеяния над моделью трещины	б) Составляющие поля рассеяния над моделью трещины

Рисунок 1 – Напряженность поля рассеяния модели поверхностной трещины

На рис.1 показаны зависимости тангенциальной Н_х и нормальной Н_у составляющих напряженности магнитного поля от координаты X, ортогональной плоскости трещины. Тангенциальная составляющая не изменяет знака при переходе через дефект и для узких дефектов имеет один максимум, который располагается над дефектом. Нормальная составляющая H_y при переходе через дефект изменяет знак. В точке, где нормальная составляющая H_y обращается в нуль, тангенциальная составляющая Н_х имеем максимум. С уменьшением магнитной индукции материала уменьшается напряженность магнитного поля рассеяния дефекта, что может приводить к ошибкам (пропуску) дефекта, если контроль ведется непосредственно по какой-либо составляющей напряженности магнитного поля. По этой причине предпочтительнее контроль вести по топографии магнитного поля.

При МП методе для обнаружения трещин на поверхность детали наносят магнитный порошок, взвешенный в воздухе (сухим способом) или в жидкости (мокрым способом). На частицу, в поле рассеяния, в общем случаи, будут действовать силы (рис. 2): магнитного поля F₃ , направленная в область наибольшей плотности магнитных силовых линий, т.е. к месту расположения трещины; тяжести F_T; выталкивающего действия жидкости F_A; трения F_mp, силы электростатического F_э и магнитного F_м взаимодействия, возникающие между частицами.

Рисунок 2 - Схема сил, действующих на частицу в поле

рассеяния трещины:1 - контролируемый объект; 2 - трещина;

3 – скопление магнитного порошка над трещиной;

4, 5 - цепочки из частиц порошка

В магнитном поле частицы намагничиваются и соединяются в цепочки 4 и 5. Под действием результирующей силы F_р частицы притягиваются к трещине и накапливаются над ней, образуя скопление порошка. Ширина полоски (валика) из осевшего порошка значительно больше ширины раскрытия трещины. По этому осаждению (индикаторному рисунку) определяют наличие дефектов. На рис. 3 - 5 показаны, как примеры, дефекты, выявленные магнитопорошковым методом.

Рассмотрим процесс образования валика магнитного порошка.