книги из ГПНТБ / Неразрушающие методы контроля металлов на тепловых электростанциях

Цйтивной силы (Hc<3÷5 э) обнаружение мелких дефек­ тов в режиме остаточной намагниченности затруднено. При прочих равных условиях одни и те же дефекты

в более магнитно-твердых материалах могут быть выяв­

лены при меньших значениях индукции, чем в материа­

лах более мягких в магнитном отношении [Л. 18]. Дефек­ тоскопию деталей остаточным намагничиванием выпол­

Рис. 29. Схема продольного намагничивания

деталей.

а — при помощи соленоида; б — при помощи маг­ нита.

няют в основном при помощи соленоидов и электромагни­

тов, питаемых постоянным током при продольном на­

магничивании, и циркуляционным намагничиванием при

пропускании постоянного тока по центральному провод­

нику или через деталь.

Для материалов, имеющих /∕c<10 э, т. е. магнитно­

мягких, дефектоскопию необходимо проводить в прило­

женном 'магнитном поле. В работе [Л. 18] приводятся графики для расчета режимов МПД в* приложенном поле.

По оси ординат отложено отношение Hτι^ Hc (//∏p — на­

пряженность приложенного поля), по оси абсцисс — зна­ чение Hc материала контролируемого изделия. Если мы

имеем материал с Яс=15 э (например, сталь ЗОХГСА),

то для режима А необходимая величина напряженности приложенного поля высчитывается по графику рис. 30,

откуда Япр==2Яс = 30 э.

Намагничивание деталей для дефектоскопии в прило­

женном магнитном поле выполняют всеми методами с применением постоянных магнитов или устройств,

питаемых постоянным или переменным током. Метод

циркуляционного намагничивания осуществляется про-

60

пусканием постоянного или переменного тока через изделие или его часть. При циркуляционном на­ магничивании выявляются дефекты, направленные па­

раллельно намагничивающему току. При магнитно-по­

рошковом контроле крупных узлов энергетического обо­ рудования циркулярное намагничивание осуществляется

путем пропускания тока большой силы непосредственно через изделие или его уча­ сток с помощью контактных штырей. Установлено, что при локальном циркуляцион­ ном намагничивании пере­

менным током промышлен­ ной частоты изделий, изго­ товленных из углеродистых и

низколегированных сталей перлитного класса, высокая

чувствительность метода МПД достигается при рас­

режим повышенной жесткости при напряжении более 60

В этом случае на полированной поверхности выявляются

трещины глубиной 0,05 мм. Для выявления трещин,

имеющих разную ориентацию, достаточно разбить по­

верхность изделия на квадраты со сторонами 200 мм

и производить намагничивание каждого участка, про­ пуская ток силой 800—1000 а поочередно через вершины противоположных углов (/—5; 4—2; 5—7\ 4—8 и т. д.) (рис. 31). Осевые трещины на стенках трубных отверстий и штуцеров барабана котлов удобнее всего проверять

циркуляционным намагничиванием поверхностного слоя

металла при подводе тока штыревым контактом, опи­ рающимся в выступ подкладного кольца (рис. 32). Вто­ рой штырь при этом не требуется. Обратный провод

специального трансформатора подключается к любой

точке барабана.

61

Метод продольного намагничивания состоит в том,

что в намагничиваемой _детали создается магнитная

индукция, направление которой параллельно оси изделия.

Рис. 31. Схема циркуляционного намагничивания крупногабаритно­

го изделия.

Ші, Ш2— контактные штыри; Т\—трещина, выявляемая при намагничивании

пропусканием тока через точки 1—5’, T2 — трещина, выявляемая при намагни­

чивании пропусканием тока через точки 2—4.

Намагничивание производится при помощи соленоидов,

постоянных магнитов и электромагнитов. При продоль­

ном намагничивании выявляются дефекты, направленные

перпендикулярно оси, со­

единяющей полюсы намаг­ ничивающего устройства.

Винтовое намагничива­ ние осуществляется прило­ жением к изделию одновре­ менно двух полей—продоль­

ного и циркуляционного. При

намагничивании цилиндри­

ческих деталей винтовое поле

позволяет выявлять дефекты

расположенные как вдоль,

62

При этом внутри соленоида создается напряженность

магнитного поля порядка 125 э, вызывающая в шпильке

индукцию, достаточную для обнаружения поперечных трещин глубиной 0,3—0,4 мм, протяженностью 4—5 мм.' На чувствительность метода МПД имеет влияние род

тока. Поверхностные дефекты лучше выявляются при

намагничивании переменным током, дефекты в теле ме­

талла— постоянным и выпрямленным пульсирующим то­

ком. При намагничивании переменным током в изделии

возникают вихревые токи, которые препятствуют проник­

новению магнитного поля в глубь металла. Магнитное поле постоянного и выпрямленного пульсирующего тока

распределяется по всему сечению детали. Во всех случаях намагничивания необходимо иметь в виду, что направле­

ние магнитной индукции должно быть перпендикулярным

направлению предполагаемого дефекта или составлять с ним угол не меньше 20°. Если в детали возможны

дефекты, ориентированные в разных направлениях, то

такую деталь необходимо намагничивать в двух взаимно

перпендикулярных плоскостях.

В зависимости от размеров, формы и марки материа­ ла, расположения, характера и глубины залегания де­ фектов напряженность магнитного поля, достаточная для

выявления дефектов, колеблется в пределах <20—200 э

(соответствующая ей величина магнитной индукции в контролируемом изделии будет находиться в пределах

2000—12 000 гс).

Внутренние дефекты выявляются надежно, если глу­

бина их залегания не превышает 2 mm`, при этом напря­ женность магнитного поля должна быть такой, чтобы

контролируемое изделие было намагничено до индукции,

близкой насыщению. При большей глубине залегания могут быть обнаружены только относительно крупные дефекты. Зависимость чувствительности метода МПД

при циркуляционном намагничивании изделий от условий

испытания приведена на графике рис. 33. Нанесение

магнитного порошка на контролируемую поверхность

необходимо производить во время. прохождения тока через изделие (в приложенном магнитном поле) и прекра­

щать за 4—5 сек до отключения тока.

Суспензию следует наносить при помощи резиновой

груши, поливая поверхность изделия слабой равномерной

струей, избегая смывания магнитного порошка, осевшего

над дефектами. Сухие магнитные порошки наносят

63

на намагниченную деталь легким распылением таким

образом, чтобы частицы покрывали изделие медленно,

без ударов с последующим легким сдуванием избыточ­

ного порошка.

При МПД удобнее пользоваться суспензией, чем су­ хим железным порошком.

При оценке качества изделий и результатов МПД следует остерегаться «ложных» дефектов, которые могут

быть вызваны: наличием на поверхности глубоких цара-

пин, резкого уменьше­

ния площади попереч­ ного сечения детали

около отверстий, на­ клепа, резкой границы

ставляющего собой парамагнитную окись α-Fe2O3,

полученную путем восстановления его до ферромагнит­ нойW закиси-окиси Fe3O4. Для этого железный сурик

смешивают с керосином до получения тестообразной мас­

сы, которую нагревают без доступа воздуха в металли­

донышки. Полученной массой заполняют 3/4 объема

тигля, а остальную часть закладывают асбестом так,

чтобы могли выходить газы. После этого тигель закрыва­

ют крышкой, прихваченной в нескольких местах сваркой

и имеющей отверстия для выхода газов. Нагрев произво-.

дят до прекращения выделения дыма и выдерживают

64

Магнитную суспензию необходимо приготовлять в емкостях,

на чувствительность матнитно-порошковой дефектоско­ пии, то при ее приготовлении необходимо строго при­

держиваться рекомендованных рецептов и производить

периодический контроль суспензии в процессе ее исполь­

зования. Для контроля магнитной суспензии применяют­ ся анализаторы магнитной суспензии АМС-2, измерители

концентрации ИК-1 и анализаторы концентрации суспен­ зии AKC-1. Прибор AKC-I выпускается серийно заводом

«Контрольприбор» (г. Москва) и имеет диапазон изме­

ряемых концентраций суспензии от 1,0 до 50,0 г!л.

Для контроля шпилек теплоэнергетического оборудования и раз­

личных мелких деталей широкое применение нашел переносный маг­ нитный дефектоскоп 77 ПМД-ЗМ. Прибор позволяет проводить на­ магничивание деталей при помощи электромагнита, соленоида и

гибкого кабеля. Электромагнит и соленоид служат также для раз­ магничивания детали после ее контроля. Прибор укомплектован

съемными полюсными наконечниками к электромагниту, применение которых позволяет намагничивать детали различных конфигураций.

Питание прибора осуществляется постоянным током напряжением 24 в (например, аккумулятор 1'2-AO-SO или другой источник), от ко­

торого питаются электромагнит, соленоид и гибкий кабель. Соленоид

питается также от сети переменного тока напряжением 220 в. Де­

фектоскоп позволяет контролировать в продольном намагничиваю­

ПМД-70 состоит из блока управления и импульсного блока. Блок

управления позволяет намагничивать и размагничивать контролируе­

мые изделия с помощью соленоида с внутренним диаметром 88 мм,

электромагнита с универсальными полюсными наконечниками и шар­

нирным магнитопроводом, а также гибким кабелем длиной 3 м

сечением 3 мм2. Импульсный блок позволяет намагничивать и раз­ магничивать изделия с помощью гибкого кабеля длиной 4 м сече­

нием l10 Λfjw2 и ручных электроконтактов. Питание прибора осуще­ ствляется от сети переменного тока 220 в или постоянным током

напряжением 24 в. Прибор с принадлежностями расположен в двух чемоданах размерами 680× 383× 193 мм, массой 45 и 30 кг.

66

Передвижной магнитный дефектоскоп ДМП-2 предназначен для контроля крупногабаритных изделий, изготовленных из ферромагнит­

ных материалов. Прибор позволяет производить циркуляционное

намагничивание с плавной регулировкой силы тока переменным

током до 1250 а и пульсирующим током до 350 а. В комплект при­ бора входит также шарнирный электромагнит, с 'помощью которого можно создать продольное на­

магничивание постоянным то­ ком. Прибор питается от сети

переменного тока напряжением

220.β. Размеры прибора 780×

×490×910 мм, масса 225 кг.

Приборы 77ПМД-ЗМ, ПМД-70

и ДМП-2 выпускаются киши­

невским заводом «Электроточ-

прибор».

На тепловых электростан­

циях для циркуляционного на­ магничивания крупногабарит­ ных изделий (барабаны паро­ вых котлов, корпуса армату-

ры, корпусные детали турбин)

широко применяются свароч-

ңые трансформаторы мощно-

стью 10 кв - а и более, в кото-

рых поверх разомкнутой вто­ ричной обмотки намотано 3—5

витков гибкого медного кабеля

(или изолированной шинной ме­

ди) сечением 240 мм2, образую­

щих вторичную обмотку транс­ форматора. При помощи такого

специального трансформатора

жать образования дуги и оплавления поверхности металла,

включение и выключение намагничивающего тока следует произво­ дить при замкнутых контактных штырях на * зачищенные до метал­

лического блеска участки контролируемого изделия. Правильность намагничивания проверяется по амперметру: сила тока при рас­

стоянии между контактными штырями 200 мм должна быть не ни­ же 800 а. В эксплуатации для контроля изделий довольно широко

применяются постоянные U-образные магниты из сплава марки

ЮНДК-24 '(рис. 35) (изготовитель — Новочеркасский завод постоян­

ных магнитов, чертеж ЧЛМ-55462А) и П-образные электромагниты

67

удерживать груз массой 10 кг (двадцатикратный собственный вес).

Намагничивать постоянные магниты можно, устанавливая их своими полюсами на полюсы электромагнита и другими способами.

18. МЕТОД ЭЛЕКТРОИНДУКЦИОННОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ

Метод электроиндукционной дефектоскопии основан на законе электромагнитной индукции, сущность кото­

рого состоит в следующем: магнитное поле, изменяющее­

ся во времени, наводит в

пространстве вихревое элек­

трическое поле. На концах проводника, помещенного

в переменное магнитное поле

возникает электродвижущая

сила, а если этот проводник

замкнуть, то по нему поте­

чет электрический ток. На

законе электромагнитной ин­ дукции основана работа воздушных трансформато­

ров, электроиндукционных печей й других электротех­ нических устройств. Если к

ным током (рис. 36), то

в материале под влиянием переменного магнитного поля

катушки Яр (называемого первичным) возникнут вихре­ вые токи (токи Фуко).

68

Вихревые токи оказывают экранизирующее действие электромагнитному полю и ограничивают глубину его проникновения в материал. Чем выше частота питающего катушку тока, а значит, и частота электромагнитного по­ ля, и чем больше электропроводность материала изделия,

тем на меньшую глубину проникает в материал электро­

магнитное поле. Создаваемое токами Фуко переменное магнитное поле Hs (называемое вторичным) будет на­ правлено против поля Яр и взаимодействовать с ним.

Величина результирующего поля H зависит от физи­

ческих свойств материала (электропроводность, магнит­ ная проницаемость), его однородности, наличия размеров и характера несплошностей, взаимного расположения

катушки и изделия и 'параметров катушки. Значит, ре­ зультирующее поле содержит информацию об электро­

магнитных характеристиках, однородности и сплошности

контролируемого участка изделия и о его качестве.

Изменение величины вихревых токов на каком-то участке однородного материала будет свидетельствовать о нару­ шении его сплошности. Это изменение величины вихре­

вых токов изменит величину результирующего ПОЛЯ, что в свою очередь приведет к изменению тока в возбуждаю­

щей или специальной измерительной катушке.

. В электроиндукционной дефектоскопии применяют

различные формы катушек, посредством которых инду­

цируются вихревые токи в контролируемом изделии.

Наиболее широко применяются три типа катушек:

охватывающие или проходные катушки, внутренние ка­ тушки, накладные катушки. Первые два типа катушек

применяются для контроля качества поверхности труб малого диаметра, а также различных цилиндрических

деталей (прутков, шпилек и др.). Накладные катушки

или поверхностные щупы применяются для контроля качества поверхности крупногабаритных деталей.

На принципе электромагнитной индукции разработан ряд прибо­

ров, при помощи которых производят контроль толщины гальва­

нических и изоляционных покрытий, контроль электропроводности, химического состава, структуры и сплошности на поверхностях фер­

ромагнитных и немагнитных металлов.

Для контроля немагнитных металлов заводом «Контрольприбор»

(г. Москва) выпускаются приборы типа ДНМ с датчиками наклад­

трещин, имеющих выход на контролируемую поверхность. Прибором

можно контролировать алюминий и его сплавы, медь и ее сплавы и

69