Неразрушающий контроль качества сварочных соединений с помощью магнитной дефектоскопии, технология выполнения основных магнитных методов

Главные процедуры магнитопорошкового контроля

1. Подготовка. Нужно изучить технологическую карту, выбрать индикаторные материалы, аппаратуру, убедиться в надлежащем метрологическом обеспечении. Определиться со схемой и способом намагничивания, типом и величиной тока.
2. Намагничивание. Для выявления поверхностных дефектов требуется переменный либо импульсный ток. Постоянный и выпрямленный ток эффективен как для поверхностных, так и для подповерхностных слоёв (на глубине в пределах 2 мм). Чтобы не допустить локального нагревания и возникновения прожогов, намагничивание рекомендовано проводить в прерывистом режиме. Для этого этапа магнитопорошкового контроля используются контрольные образцы (диски, стержни, пластины, шпильки и другие заготовки). С их помощью гораздо легче подобрать точную величину намагничивающего тока.
3. Нанесение индикатора. Он должен покрывать всю исследуемую зону, включая труднодоступные ниши, глухие отверстия, пазы и пр. При использовании аэрозольных баллонов нужно следить за тем, чтобы расстояние между соплом и поверхностью составляло 200–300 мм.
4. Осмотр. Этот этап магнитопорошкового контроля выполняется после стекания излишков индикатора. Выявленные несплошности тщательно осматривают при помощи оптических инструментов и приборов. В стационарных установках применяются автоматизированные системы расшифровки индикаторных рисунков. При ручном проведении дефектоскопии протяжённость и координаты несплошностей замеряют линейками, угольниками и кронциркулями из немагнитных материалов. По характеру индикаторного следа можно определить тип дефекта. Тонкие удлинённые линии указывают на плоскостные дефекты, округлые рисунки – на объёмные поры, включения и раковины. Если осаждение порошка не имеет чётких контуров, это служит косвенным признаком подповерхностных несплошностей. В зависимости от требований к чувствительности подбирается комбинированное освещение рабочей зоны с использованием разрядных и галогенных ламп. Для защиты от бликов предпочтительны светильники с рассеивателями и отражателями. Обязательна возможность регулировки интенсивности освещения. При работе с люминесцентными индикаторами задействуются источники ультрафиолетового излучения 2000 мкВт/кв. см и выше с длиной волны 315–400 нм.
5. Регистрация результатов магнитопорошкового контроля. Прежде всего, вносят соответствующие записи в журнал, акт, маршрутную карту, протокол и пр. К описанию и схематическому изображению могут прилагаться дефектограммы – фото- и видеозапись индикаторного рисунка. Файлы могут быть переданы на ПК и продублированы на USB-носителе. Если того требует инструкция, на годные участки и выявленные дефекты наносят маркировку – непосредственно по поверхности объекта.
6. Размагничивание. Остаточную намагниченность нужно убирать, так как она может спровоцировать скопление продуктов износа, мешает корректной работе электроаппаратуры и негативно влияет на последующую обработку изделия.

Виды намагничивания

При магнитопорошковом методе контроля чаще пользуются видами намагничивания, применимыми к деталям простой формы:

• циркулярный создает равномерное магнитное поле внутри детали, на концах нет магнитных полюсов;
• продольный называют полюсным: на одном из концов заготовки образуется плюс, на другом минус, поле направлено вдоль детали;
• комбинированный предусматривает одновременное воздействие нескольких разнонаправленных магнитных полей (в двух взаимно перпендикулярных направлениях, трех и более).

На производстве используется вид намагничивания сварных швов во вращающемся магнитном поле.

Для намагничивания применяются различные типы электротоков:

• постоянный создает равномерную индукцию;
• переменный применим для менее чувствительных методов контроля;
• импульсный по характеристикам близок к постоянному.

В приборы для дефектоскопии встраивают генераторы однопериодного и выпрямленного тока.

Другие методы акустической дефектоскопии:

— Акустико-эмиссионный дефектоскоп основан на приеме и анализе волн акустической эмиссии, возникающих в изделии при развитии трещин в процессе его нагружения. — Велосиметрический дефектоскоп основан на измерении изменения скорости распространения упругих волн в зоне расположения дефектов в многослойных конструкциях, используется для обнаружения зон нарушения сцепления между слоями металла. — Акустико-топографический дефектоскоп основан на возбуждении в контролируемом изделии мощных изгибных колебаний заданной (в первом варианте метода) или непрерывно меняющейся (во втором варианте) частоты с одновременной визуализацией картины колебаний поверхности изделия, напр. путём нанесения на эту поверхность тонкодисперсного порошка. При достаточно сильных колебаниях поверхности изделия с заданной частотой частицы порошка из мест, не принадлежащих узлам, постепенно смещаются к узлам колебаний, рисуя картину распределения узловых линий на поверхности. Для бездефектного изотропного материала эта картина получается чёткой и непрерывной. В зоне дефекта картина меняется: узловые линии искажаются в месте наличия включений, а также на участках, характеризующихся анизотропией механич. свойств, или прерываются при наличии расслоения. Если используется второй вариант метода то при наличии расслоения находящийся над ним участок верхнего слоя изделия рассматривается как колеблющаяся, закреплённая по краю диафрагма; в момент резонанса, амплитуда её колебаний резко возрастает, и частицы порошка перемещаются к границам дефектной зоны, оконтуривая её с большой точностью. Работа дефектоскопа ведётся на частотах 30—200 кГц. Чувствительность метода весьма высока: в многослойном изделии с толщиной верхнего листа 0,25 мм обнаруживаются дефекты протяжённостью 1 —1,5 мм. Мёртвая зона отсутствует, сканирование не требуется — излучатель прижимается к поверхности изделия в одной точке.

Какие методы проверки сварных соединений применяются

Способы разделяются на две группы:

1. Неразрушающий контроль (далее НК).
2. Методы разрушающего контроля.

Из второй группы чаще всего применяются механические испытания.

В промышленном использовании, транспорте, строительстве и народном хозяйстве признание и распространение получили неразрушающие способы. Развитие измерительных технологий происходит именно в этой сфере контроля. Разберем способы НК подробнее.

• Визуально-измерительный контроль. Это первоначальный способ проверки качества выполненных работ. Включает в себя внешний осмотр швов и замер геометрических параметров. Для этого используются простые измерительные приборы. Полученные цифры сверяются с нормами в проектной документации, ГОСТах, СНиП и ТУ. Используется как первичный способ выявления дефектов и не способен выявить мелкие и скрытые, внутришовные дефекты.
• Капиллярный контроль. Этот подход основывается на свойствах жидкостей проникать в мельчайшие трещины, поры, каверны или несплавления. Подробнее о дефектах соединений — ниже по тексту. Особые проникающие свойства присущи определённым жидкостям — пенетрантам. На их основе изготавливают составы для нанесения на сварные швы и для магнитопорошковой проверки.
• Ультразвуковые методы контроля (УЗК). Повсеместный и универсальный метод дефектоскопии сварных соединений. Анализ показателей и выявление трещин проводится с помощью дефектоскопов, которые состоят из излучателей и приемников ультразвука. Различают эхо-импульсный, эхо-зеркальный и зеркально-теневой методы УЗК.
• TOFD или дифракционно-временной способ контроля. Чаще применяется для исследований и выявления дефектов на кольцевых и продольных сварных швах с помощью ультразвукового эха. Действие основано на разнице отраженных волн от трещины или от цельнопроваренной поверхности. Применяется как одногрупповой TOFD метод, так и способы с мультиподдержкой нескольких групп или методики с сочетанием других способов контроля, например с импульсными или эхоповерхностными волнами.
• Вихретоковый анализ. Проводится с помощью сертифицированных приборов — вихревых дефектоскопов. Основан на определении проблем в испытуемых швах с помощью сравнения изменений вихревого тока и электромагнитных полей. Схож по своей работе с ультразвуковыми способами контроля. Как и магнитопорошковый способ, используется для проверки глубиной до 2 мм.
• Радиационная дефектоскопия сварных соединений. На практике ее ещё называют проверка рентгеном, потому что исследования проводят с помощью рентгеновского гамма излучения. Это самый эффективный способ контроля, но он имеет весьма ограниченное применение из-за радиационной опасности и обязательном использовании специальных средств защиты.
• Магнитопорошковый контроль или дефектоскопия (МПК или МПД). Главный герой сегодняшнего обзора. Позволяет определять дефекты в металле швов типа трещин, непроваров или несплавлений, пор и полостей, твердых включений шлака на глубине не более 2 мм. В следующем разделе статьи мы расскажем о нормативных документах и характеристиках дефектов сварных швов.

Благодаря простоте использования непосредственно на местах, а также способности быстро выявлять тонкие и мельчайшие трещины, МПД получила повсеместное распространение. Метод не нуждается в дорогостоящем и сложном оборудовании и длительной подготовке обслуживающего персонала. Преимущество этого варианта контроля в хорошей визуализации дефектов. Заказчик, без потери времени получает наглядные результаты. Которые видны представителям проверяющей и принимающей сторон. Важно, чтобы результаты исследования были промаркированы для сварщика, который будет устранять выявленные недочеты.

В ходе процесса проверки используется оборудование для намагничивания и размагничивания соответствующие ГОСТ Р 53700-2009. Для измерений на нелинейных поверхностях, например, в углах и цилиндрах, используются насадки и призмы с разными радиусами. Также ими контролируют качество сварных швов на резьбовых соединениях, галтелях и проточках. А для испытаний вращающихся валов задействуют специальные призмы-ложементы.

После магнитопорошкового контроля и проверки объекта дефектоскопистами, они оформляют протокол испытаний с указанием объекта и деталей исследования. В документе отражается дата, место, оборудование и методы контроля. Записываются фамилии ответственных специалистов и их экспертное заключение.

Магнитопорошковый метод контроля (магнитопорошковая дефектоскопия)

Как следует из названия, магнитопорошковая дефектоскопия проводится с помощью магнитного порошка. Существуют два метода магнитопорошкового контроля: сухой и мокрый.

В случае сухой магнитопорошковой дефектоскопии на поверхность сварного соединения наносится сухой магнитный порошок (железные опилки, окалина и др.). В случае мокрой магнитопорошковой дефектоскопии магнитный материал наносится в виде суспензий магнитного порошка с керосином, маслом, мыльным раствором.

Под действием электромагнитных полей рассеяния, частицы порошка равномерно перемещаются по поверхности сварного соединения. Над сварными дефектами магнитный порошок скапливается в виде валиков. По форме и размерам этих валиков можно судить о форме и размерах найденного дефекта.

Технология магнитопорошкового контроля

Метод магнитопорошковой дефектоскопии включает в себя следующие технологические операции:

1. Подготовка поверхности сварного соединения к проверке. Поверхности необходимо очистить от загрязнений, окалины, сварочных брызг, наплывов и шлака после сварки. 2. Подготовка суспензии, заключающаяся в динамичном перемешивании магнитного порошка с транспортируемой жидкостью 3. Намагничивание контролируемого изделия 4. Нанесение суспензии или магнитного порошка на контролируемую поверхность 5. Осмотр контролируемой поверхности сварного соединения и определение участков, на которых присутствуют отложения порошка 6. Размагничивание сварного соединения.

Эффективность магнитопорошковой дефектоскопии

Метод магнитопорошковой дефектоскопии обладает хорошей чувствительностью к тонким и мельчайшим сварным трещинам. Он прост в исполнении, даёт наглядные результаты, и не растянут по времени.

Чувствительность магнитопорошкового метода может различаться в каждом отдельном случае. Зависит это от следующих причин:

1. Величины частиц порошка и от метода его нанесения 2. Напряжения магнитного поля, воздействующего на сварное соединение 3. Рода применяемого тока (переменный или постоянный) 4. От формы и величины дефекта, от глубины его расположения, а также от того, как дефект ориентирован в пространстве. 5. От способа и направления намагничивания соединения 6. От качества и формы контролируемой поверхности

С помощью магнитных методов контроля лучше всего обнаруживаются плоскостные дефекты: сварочные трещины, несплавления и непровары, если наибольший их габарит ориентирован под прямым углом (или близким к прямому) относительно направления магнитного потока.

Дефекты округлой формы (поры, раковины, неметаллические включения) могут не создать достаточного рассеянного потока и при контроле обнаруживаются хуже всего.

Дефектоскопы для магнитопорошкового контроля

В состав дефектоскопов для такого метода контроля входят источники тока, устройства для подведения тока к контролируемой поверхности, приборы для намагничивания поверхности (соленоиды, электромагниты), устройства для нанесения магнитного порошка или суспензии на проверяемую поверхность, измерители величины тока (или напряжённости магнитного поля).

Магнитопорошковые дефектоскопы подразделяются на стационарные, передвижные и переносные. Стационарные дефектоскопы нашли широкое применение на заводах и других предприятиях с крупносерийным выпуском различной продукции. Среди них такие модели, как УМДЭ-2500, ХМД-10П, МД-5. Такое оборудование позволяет контролировать качество сварных соединений различной формы. Они способны обеспечить высокую производительность контроля — от нескольких десятков, до нескольких сотен изделий в час.

Распространённые, серийно выпускаемые модели переносных и передвижных дефектоскопов — это ПМД-70 и МД-50П. Переносной дефектоскоп для магнитного контроля ПМД-70 широко используется для контроля сварных соединений в полевых условиях. А передвижной дефектоскоп модели МД-50П чаще всего используется для контроля массивных крупногабаритных сварных соединений по участкам.

Видео: магнитопорошковая дефектоскопия с применением люминисцентных концентратов

Методы неразрушающего контроля

С точки зрения физических явлений выделяют девять основных видов неразрушающего контроля:

• магнитный;
• электрический;
• вихретоковый;
• радиоволновой;
• тепловой;
• оптический;
• радиационный;
• акустический;
• проникающими веществами.

Магнитный метод неразрушающего контроля

Магнитные методы НК применяются для контроля деталей и изделий, изготовленных из ферромагнитных материалов, находящихся в намагниченном состоянии. Свойства деталей (химический состав, структура, наличие несплошностей и др.), которые позволяет контролировать данный метод, связаны с параметрами процесса намагничивания и петлей гистерезиса. Неоднородности структуры детали, такие, как раковины, поры, трещины, инородные включения, вызывают изменения в магнитном потоке, протекающем по детали. Эти неоднородности имеют магнитные свойства, отличные от свойств основного материала, что приводит к искажению магнитного поля (рисунок 134).

Основные виды магнитных методов НК:

• индукционный;
• магнитографический;
• магниторезисторный;
• феррозондовый;
• магнитопорошковый.

Наибольшее применение получил магнитопорошковый метод, который 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. Цель контроля состоит в обнаружении путем визуализации характера искажений магнитных силовых линий в контролируемой детали. Визуализация неоднородности магнитных силовых линий осуществляется путем нанесения на поверхность контролируемой детали намагниченных частиц, магнитных порошков, как в виде сухой пудры, так и в виде суспензии, магнитных пленок.

Контроль магнитопорошковым методом осуществляется в соответствии с ГОСТ 21105-87 «Контроль неразрушающий. Магнитопорошковый метод».

Электрический метод неразрушающего контроля

Электрический метод НК основан на регистрации параметров электрического поля, взаимодействующего с контролируемым объектом (собственно электрический метод), или поля, возникающего в контролируемом объекте в результате внешнего воздействия (термоэлектрический метод). Его применяют для контроля диэлектрических и проводящих материалов. Методы электрического контроля (электростатический порошковый, термоэлектрический, электроискровой, электрического потенциала, емкостной) позволяют:

• определять дефекты различных материалов;
• измерять толщины стенок, покрытий и слоев;
• сортировать металлы по маркам, контролировать диэлектрические или полупроводниковые материалы.

Недостатками перечисленных методов электрического неразрушающего контроля являются необходимость контакта с объектом контроля, жесткие требования к чистоте поверхности изделия, трудности автоматизации процесса измерения и зависимость результатов измерения от состояния окружающей среды.

Первичными информационными параметрами являются электрическая емкость или потенциал. Если через контролируемую деталь или зону детали проходит ток, то на силу и плотность тока между парой электродов, соприкасающихся с поверхностью, влияют неоднородности и несплошности (рисунок 135). Это составляет физическую основу метода электрического неразрушающего контроля.

Рисунок 135 ‑ Схема влияния дефекта на электрический потенциал: а) в материале без дефекта; б) в образце с дефектом

Вихретоковый метод неразрушающего контроля

Вихретоковый метод НК основан на анализе взаимодействия внешнего электромагнитного поля с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых в объекте контроля этим полем.

Метод вихревых токов используется для обнаружения дефектов, измерений электропроводности материалов, толщины покрытий – для контроля конструкций, изготовленных из токопроводящих материалов. Проведение вихретокового метода НК происходит без контакта объекта и преобразователя – их взаимодействие происходит на расстояниях, обеспечивающих свободное движение преобразователя относительно объекта. Это дает возможность получать качественные результаты контроля при высоких скоростях исследуемых объектов. Выявляются трещины, расслоения, закаты, плены, раковины, неметаллические включения и др. Метод пригоден для обнаружения таких дефектов, как коррозия, износ, эрозия, внутренние трещины, повреждения и утончение стенок.

Основными объектами вихретокового контроля являются электропроводящие прутки, трубы, проволока, листы, железнодорожные рельсы, пластины, покрытия (в том числе и многослойные), корпуса реакторов, ролики и шарики подшипников, детали для крепления и другие промышленные изделия.

При помощи вихретокового неразрушающего контроля обнаруживают несплошности выходящие на поверхность или залегающие на небольшой глубине, измеряют точные размеры, выявляют вибрации, определяют физико-механические характеристики и состояние объектов.

Структурное состояние металлов и сплавов влияет на их электрические и магнитные характеристики, поэтому оказывается возможным контролировать однородность химического состава и структуру металлов и сплавов, определять механические напряжения. С другой стороны, этот фактор может оказаться мешающим при обнаружении трещин и других дефектов.

Применяют вихретоковые измерители для сортировки металлических материалов и графитов по маркам (по химическому составу). С помощью вихретоковых приборов контролируют качество термической и химикотермической обработки деталей, состояние поверхностных слоев после механической обработки (шлифование, наклеп), обнаруживают остаточные механические напряжения, выявляют усталостные трещины в металлах на ранних стадиях их развития и др.

Вихретоковые методы позволяют решать задачи контроля размеров изделий. Этими методами измеряют диаметр проволоки, прутков и труб, толщину металлических листов и стенок труб при одностороннем доступе к объекту, толщину электропроводящих (например, гальванических) и диэлектрических (например, лакокрасочных) покрытий на электропроводящих основаниях, толщину слоев многослойных структур, содержащих электропроводящие слои. Измеряемые толщины могут изменяться в пределах от микрометров до десятков миллиметров.

Радиоволновой метод неразрушающего контроля

Радиоволновые методы НК основаны на взаимодействии электромагнитного поля в диапазоне длин волн от 1 до 100 мм с объектом контроля, преобразовании параметров поля в параметры электрического сигнала и передаче на регистрирующий прибор или средства обработки информации. По характеру взаимодействия с объектом контроля различают методы прошедшего, отраженного, рассеянного излучения и резонансный. Обычно применяют для контроля изделий из материалов, где радиоволны не очень сильно затухают: диэлектрики (пластмассы, керамика, стекловолокно), магнитодиэлектрики (ферриты), полупроводники, тонкостенные металлические объекты. Методы этого вида контроля позволяют:

• определять толщину и обнаружить внутренние и поверхностные дефекты в изделиях преимущественно из неметаллических материалов;
• с высокой точностью и производительностью измерять толщину диэлектрических покрытий на металлической подложке;
• обнаруживать дефекты, изменяющие как амплитуду волны, так и ее фазу;
• давать достаточно полную информацию о качестве заготовок фольгированных диэлектриков, предназначенных для изготовления отдельных слоев многослойных печатных плат;
• фиксировать изменение плоскости поляризации волны при ее взаимодействии с различными неоднородностями.

Метод теплового неразрушающего контроля

Метод теплового контроля основан на дистанционном измерении и регистрации температурных полей наружных поверхностей элементов электрооборудования, аппаратов и устройств, которые находятся в эксплуатации под рабочим напряжением. Метод позволяет:

• путем пересчета измеренных перепадов температур оценить состояние обследуемого объекта, выявить возникшие в нем дефекты и определить степень их развития;
• выявить термически неоднородные участки ограждающих конструкций и, путем сопоставления с проектными данными, идентифицировать причину их возникновения;
• производить осмотр объектов в инфракрасном диапазоне спектра («тепловая картинка»), измерение температуры в любой их точке, наблюдение динамики тепловых процессов, а также создать банк данных теплового состояния по каждому из наблюдаемых объектов;
• проводить обследование котельных и тепловых станций – выявлять тепловые утечки, дефекты и температуру в любой точке изображения, получать термограммы оборудования и трубопроводов;
• определять дефекты кирпичной кладки и футеровки котлов, проводить мониторинг, тестирование и наладку режимов горения котлов, печей;
• осуществлять контроль качества изоляции и герметичности изделий, выявлять участки влаги в конструкции;
• проводить испытания ограждающих конструкций зданий с различными температурно-влажностными условиями.

Метод применим к объектам из любых материалов. По характеру взаимодействия поля с объектом контроля различают методы: пассивный или собственного излучения (на объект не воздействуют внешним источником энергии) и активный (объект нагревают или охлаждают от внешнего источника). Измеряемым информационным параметром служит температура или тепловой поток.

Оптический метод неразрушающего контроля

Визуальный контроль основан на наблюдении или регистрации параметров оптического излучения, взаимодействующего с объектом контроля. Визуальные методы имеют широкое применение благодаря разнообразию способов получения первичной информации. Возможность их применения для наружного контроля не зависит от материала объекта. Органолептический визуальный контроль, позволяет обнаружить видимые дефекты, отклонения от заданных формы, цвета и т.д.

Визуальным осмотром проверяют качество: подготовки и сборки заготовок, выполнения швов в процессе сварки, готовых сварных соединений. Определяют дефекты деталей и конструкций, видимые невооруженным глазом. Визуальный контроль достаточно информативен и является наиболее оперативным методом НК.

Визуальный контроль является органолептическим методом, служит высокоэффективным средством для предупреждения и обнаружения дефектов. Например, только после проведения визуального контроля и исправления недопустимых дефектов сварные соединения подвергают контролю другими физическими методами (рентгеновский, ультразвуковой, капиллярный и другие виды контроля) для выявления внутренних и поверхностных дефектов.

Визуальный контроль с применением оптических приборов (линзы, лупы, микроскопы, эндоскопы) называют визуально-оптическим. При визуально-оптическом методе выявляют все видимые повреждения риски, трещины, задиры.

Визуально-оптический контроль, так же, как и визуальный осмотр, – наиболее доступный и простой метод обнаружения поверхностных дефектов деталей. Оптические средства контроля используются на различных стадиях изготовления деталей и в процессе регламентных ремонтных работ.

К визуально-оптическим приборам относятся приборы:

• для контроля мелких близко расположенных объектов (лупы, микроскопы);
• для контроля удаленных объектов (телескопы, зрительные лупы, бинокли);
• для контроля скрытых объектов (эндоскопы, перископические дефектоскопы, зеркала, кроулеры и др.). При работе с приборами визуально-оптического контроля необходимо правильно использовать свойства зрения дефектоскописта.

Задача измерительного контроля – установление соответствия требованиям нормативной документации численного значения контролируемых параметров. Элементы измерительного контроля могут присутствовать в любом методе неразрушающего или разрушающего контроля.

Измерения проводятся с использованием приборов и инструментов: лупы измерительные; штангенциркули; линейки измерительные металлические; щупы; угломеры; глубиномеры; угольники; шаблоны и др.

При выборе измерительных средств руководствуются нормативными документами, в которых указываются требуемые метрологические показатели:

• цена деления шкалы;
• диапазон и допустимая погрешность средств измерений;
• пределы измерений;
• нормативные условия применения.

Требования к методам контроля оптического вида устанавливает ГОСТ 23479-79 «Контроль неразрушающий. Методы оптического вида».

Радиационные методы неразрушающего контроля

Радиационные методы НК основаны на регистрации и анализе ионизирующего излучения при его взаимодействии с контролируемым изделием. При прохождении через дефект и бездефектный участок происходит различное поглощение ионизирующих излучений. Интенсивность прошедшего излучения будет больше на участках меньшей толщины или меньшей плотности, в частности, в местах дефектов – несплошностей или неметаллических включений.

Рентгенографический контроль применяют для выявления грубых трещин, прожогов, подрезов, оценки величины выпуклости и вогнутости корня шва, недопустимых для внешнего осмотра, непроваров, пор, раковин, шлаковых, окисных и других включений в литых и сварных стальных изделиях толщиной до 80 мм и в изделиях из легких сплавов толщиной до 250 мм.

Достоинства радиационного метода неразрушающего контроля – наглядность результатов контроля и возможность выявления мелких округлых дефектов (пор), которые ультразвуковой дефектоскопией определяется ненадежно.

Радиационный контроль позволяет обнаруживать мелкие дефекты (отдельные поры диаметром 0,2…0,3 мм).

Рентгенографический контроль – наиболее достоверный способ контроля сварных соединений и основного металла при контроле трубопроводов, оборудования при проведении экспертизы промышленной безопасности.

Метод не может полностью выявлять наиболее опасные дефекты – несплошности малого раскрытия (трещины, непровары), расположенные под углом более 7…120 к направлению просвечивания (плоскостные дефекты). Радиационный контроль не позволяет определять координаты дефектов.

К недостаткам радиационных методов необходимо прежде всего отнести вредность для человека, в связи с чем требуются специальные меры радиационной безопасности: экранирование, увеличение расстояния от источника излучения и ограничение времени пребывания оператора в опасной зоне.

Радиационная аппаратура имеет значительный вес и габариты (вес наиболее легких аппаратов достигает 20 кг). Радиационный контроль является дорогостоящим – предполагает применение в большом количестве радиографических пленок и средств ее химической обработки. Аппараты для рентгеновского контроля характеризуются большим расходом электроэнергии.

Акустический метод неразрушающего контроля

Акустический НК основан на регистрации параметров упругих волн, возникающих или возбуждаемых в объекте. Чаще всего используют упругие волны ультразвукового диапазона (с частотой колебаний выше 20 кГц), этот метод называют ультразвуковым. Применяют и регистрируют упругие волны, параметры которых тесно связаны с такими свойствами материалов, как упругость, плотность, анизотропия (неравномерность свойств по направлениям) и др.

Акустические методы неразрушающего контроля решают следующие контрольно-измерительные задачи:

• метод прошедшего излучения выявляет глубинные дефекты типа нарушения сплошности, расслоения, непроклепы, непропаи;
• метод отраженного излучения обнаруживает дефекты типа нарушения сплошности, определяет их координаты, размеры, ориентацию путем прозвучивания изделия и приема отраженного от дефекта эхо-сигнала;
• резонансный метод применяется в основном для измерения толщины изделия (иногда применяют для обнаружения зоны коррозионного поражения, непропаев, расслоений в тонких местах из металлов);
• акустико-эмиссионный метод обнаруживает и регистрирует только развивающиеся трещины или способные к развитию под действием механической нагрузки (квалифицирует дефекты не по размерам, а по степени их опасности во время эксплуатации), метод имеет высокую чувствительность к росту дефектов – обнаруживает увеличение трещины на 1…10 мкм;
• импедансный метод предназначен для контроля клеевых, сварных и паяных соединений, имеющих тонкую обшивку, приклеенную или припаянную к элементам жесткости;
• метод свободных колебаний применяется для обнаружения глубинных дефектов.

Использование звона металла при ударе – старый способ обнаружения больших пустот. Стальные образцы, содержащие пустоты, дают более глухой и грубый звук по сравнению с монолитными образцами.

Акустическими методами называют методы, основанные на использовании упругих волн и колебаний любых частот. Методы, использующие частоты от 20 кГц до 100 МГц, называют ультразвуковыми.

Излучение и прием ультразвуковых колебаний осуществляется пьезоэлектрическими преобразователями (искателями), представляющими собой пластины, изготовленные из мелкокристаллических (кварц, сегнетовая соль) или поликристаллических керамических материалов (титанат бария, цирконат-титанат свинца).

Акустические методы неразрушающего контроля делят на две большие группы – активные и пассивные методы. Активные методы основаны на излучении и приеме упругих волн, пассивные – только на приеме волн, источником которых служит сам контролируемый объект. Пассивные акустические методы основаны на анализе упругих колебаний волн, возникающих в самом контролируемом объекте.

Прибор, реализующий метод ультразвукового контроля – дефектоскоп – предназначен для обнаружения несплошностей и неоднородностей в изделии, определения их координат, размеров и характера путем излучения импульсов ультразвуковых колебаний, приема и регистрации отраженных от неоднородностей эхо-сигналов. На рисунке 136 приведена принципиальная схема импульсного ультразвукового дефектоскопа. Генератор радиоимпульсов 3 возбуждает передающий пьезокристалл 1. Ультразвуковые колебания распространяются в контролируемой детали, отражаются от ее противоположной стенки («донный сигнал») и попадают на приемный пьезокристалл 2. Отраженные ультразвуковые колебания возбуждают колебания приемного пьезокристалла 2. При этом на гранях пьезокристалла возникает переменное напряжение, которое детектируется и усиливается в усилителе 4, а затем поступает на вертикальные отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) 5 осциллографа.

Рисунок 136 – Блок схема импульсного ультразвукового дефектоскопа

Одновременно генератор горизонтальной развертки 6 подает пилообразное напряжение на горизонтальные отклоняющие пластины ЭЛТ 5. Генератор радиоимпульсов 3 возбуждает передающий пьезокристалл 1 короткими импульсами с продолжительными паузами между ними. Это позволяет четко различать на экране ЭЛТ 5 сигнал начального (зондирующего) импульса I, сигнал от дефекта III и донный сигнал II. При отсутствии дефекта в контролируемом участке детали на экране осциллографа импульс III будет отсутствовать. Перемещая передающий и приемный пьезокристаллы по поверхности контролируемой детали, обнаруживают дефекты и определяют их местоположение. Часто используется один совмещенный пьезокристалл – для передачи и приема ультразвуковых колебаний. Места прилегания пьезокристаллов к контролируемой детали смазывается тонким слоем масла, геля, вазелина для обеспечения непрерывного акустического контакта с поверхностью контролируемого изделия.

Метод неразрушающего контроля проникающими веществами

Капиллярный метод НК основан на проникновении индикаторных жидкостей (пенетрантов) в полости поверхностных дефектов невидимых или слабо видимых невооруженным глазом, имеющих свойства капилляров (трещины, поры, раковины, непровары, межкристаллическая коррозия, свищи и др.) и регистрации образующихся индикаторных следов визуальным способом, для определения их расположения, протяженности и ориентации на поверхности.

Необходимым условием выявления дефектов типа нарушения сплошности материала капиллярными методами является наличие полостей, свободных от загрязнений и других веществ, имеющих выход на поверхность объектов и глубину распространения, значительно превышающую ширину их раскрытия. Требует наличия подготовленных специалистов, специализированного оборудования, вспомогательных средств контроля, предъявляет особые требования к подготовке поверхности изделия под контроль.

Контроль капиллярным методом осуществляется в соответствии с ГОСТ 18442-80 «Контроль неразрушающий. Капиллярные методы. Общие требования».

Капиллярный метод представляет собой многооперационный процесс. Типовой перечень операций включает в себя подготовку изделия к контролю, нанесение индикаторной жидкости, удаление ее излишков и проявление индикаторных следов дефектов (рисунок 137).

Рисунок 137 – Поиск поверхностных дефектов в металле капиллярным (цветным) методом

Смачивающие жидкости заполняют узкие полости любой формы. Необходимое условие этого – размеры полостей должны быть настолько малы, чтобы жидкость могла образовать мениск сплошной кривизны, без плоских участков. Под действием капиллярных сил смачивающие жидкости заполняют полости трещин и других поверхностных дефектов типа несплошности материала.

Жидкость, заполнившая полость трещины, будет удерживаться в ней капиллярными силами даже в том случае, если ее удалять с поверхности детали. Проявление трещины осуществляется при помощи материалов, смачиваемых жидкостью из трещины. Капиллярные методы делятся на два вида: люминесцентный и цветной. При люминесцентной дефектоскопии выявление дефектов производится с помощью люминесцирующих проникающих жидкостей. Для люминесценции при проведении контроля применяются ультрафиолетовые светильники. Более простым и чаще применяемым является цветной метод контроля, при котором выявление дефектов проводится с помощью ярко окрашенных проникающих жидкостей.

Все методы неразрушающего контроля являются косвенными методами. Настройка (калибровка) должна осуществляться по контрольным образцам, имитирующим измеряемый физический параметр метода, который бы мог обнаружить самые разнообразные по характеру дефекты. Каждый отдельно взятый метод неразрушающего контроля решает ограниченный круг задач технического контроля.

Способы магнитопорошкового контроля

• Способ остаточной намагниченности (СОН). Основная сфера применения – магнитотвёрдые материалы с коэрцитивной силой от 9,5 до 10,0 А/см. Под коэрцитивной силой подразумевается величина, идентичная напряжённости магнитного поля, достаточной для изменения магнитной индукции до нуля (от остаточной индукции). Магнитопорошковый контроль способом остаточной намагниченности начинается с намагничивания объекта. Далее наносится порошок или разведённая суспензия. После формирования индикаторного рисунка поверхность осматривают, при необходимости делают дефектограмму (к примеру, посредством фото). СОН предполагает пропускание тока кратковременными импульсами (всего 0,0015–2 с). Локальный перегрев металла при намагничивании не грозит. Наносить суспензию можно посредством полива поверхности либо погружения в ванну. Осмотр и расшифровка выполняются легче, поскольку объект можно установить в более удобном положении. В целом, это более универсальный и производительный способ проведения контроля.
• Способ приложенного поля (СПП). Сначала наносят индикаторный порошок или жидкость до начала намагничивания либо непосредственно в процессе, под действием чего и формируется индикаторный след. Осмотр производят после и/или во время намагничивания и стекания суспензии. Магнитопорошковый контроль способом приложенного поля эффективен для магнитомягких материалов, которым свойственна низкая коэрцитивная сила (в пределах 10 А/см). Как правило, они доступны для намагничивания и размагничивания в слабом магнитном поле. Однако в ряде случаях СПП применяется и для объектов из магнитотвёрдых материалов. Например, если задача состоит в обнаружении дефектов подповерхностного типа на глубине 0,01–2 мм. Либо при наличии не снимаемого немагнитного покрытия с толщиной, достигающей 40–50 мкм и более. СПП предпочитают также для крупногабаритных объектов, когда мощность дефектоскопа не позволяет намагничивать их до уровня, который требуется для способа остаточной напряжённости.

• сухой. Порошок из металлических опилок наносится, «как есть», без добавления каких-либо растворов и пр. Порошки изготавливают из тщательно просеянной и измельчённой железной окалины, магнетита и пр. Для лучшей заметности материалы могут иметь белый, красный или жёлтый цвет. Сухой метод магнитопорошкового контроля подходит для дефектов поверхностного и подповерхностного типа. Намагничивание выполняется постоянным либо переменным током 300–600А при помощи П-образных электромагнитов. Чтобы нанести индикаторы, удобно использовать резиновые груши, пульверизаторы, подвижные сита и прочие приспособления;
• мокрый. Частицы порошка находятся во взвешенном состоянии – в воде, жидком мыле, керосине или специальном концентрате. Наносить можно кистью, погружением, поливом и пр. Мокрый способ эффективен для поиска поверхностных несплошностей.

Этапы проведения контроля

Подготовка заготовки или конструкции к процедуре.

Подготовительный процесс к проведению магнитопорошкового контроля сварных соединений состоит в очистке поверхности элемента от коррозии, загрязнений, а также от смазочных материалов и масел, если контроль выполняется посредством водной суспензии либо сухого порошка. Если поверхность элемента темного цвета и черный магнитный порошок на ней недостаточно заметен, то элемент покрывают слоем красящего состава белого оттенка.

Намагничивание заготовки.

Это одно из приоритетных мероприятий магнитопорошкового метода. От того, насколько верно выбран способ, направление и вид намагничивания, а также род тока, зависит чувствительность и определение недостатков.

3. Нанесение на поверхность элемента магнитного индикатора.

Лучшее решение нанесения суспензии состоит в погружении элемента в емкость, в которой суспензия тщательно перемешивается, и в постепенном извлечении из нее. Но такой способ не всегда целесообразен. Обычно суспензию наносят посредством шланга, распыления или душа.

Важно соблюсти слабый напор струи, тогда магнитный порошок остается на дефектных местах. В случае выбора сухой методики магнитопорошкового контроля данные требования касаются давления струи воздуха, посредством которой магнитный порошок наносится на элемент.

Период стекания дисперсной среды повышенной вязкости занимает больше времени, поэтому продуктивность работы контролёра сокращается.

Зрительный осмотр заготовки.

Расшифровка индикаторного изображения и выполнение разбраковки. Контролер обязан провести осмотр элемента после стекания с нее основной массы суспензии, когда отложения порошка становятся одинаковыми.

Детали проверяются зрительно, но в некоторых ситуациях для расшифровки типа изъянов используется профессиональная оптика. Ее настройка выполняется согласно официальной документации.

Кто проводит МПД

В строительной лаборатории IRONCON-Lab проводят магнитопорошковый контроль и радиографический контроль сварных соединений по выгодным ценам. Испытания делают либо в помещении, оборудованной специальной техникой, либо на стройплощадке объекта. В процессе экспертизы составляется протокол, в котором дефектоскописты сделают вывод о соответствии или несоответствии выполненных строительных работ.

Нанесение магнитного индикатора

На предварительно подготовленную и намагниченную поверхность наносится индикаторный материал. Он позволяет выявлять недостатки детали под воздействием электромагнитного поля. Уже говорилось, что в этом качестве могут использоваться порошки, но некоторые модели работают также с суспензиями

В обоих случаях перед работой важно учитывать оптимальные условия для применения аппарата. К примеру, дефектоскоп магнитный «МД-6» рекомендуется использовать при температурном режиме от -40 до 50 °С и при влажности воздуха до 98%

Если условия соответствуют требованиям к эксплуатации, то можно начинать нанесение индикатора. Порошок наносят по всей зоне – так, чтобы предусматривался и небольшой охват непредназначенных для исследования зон. Это позволит получить более точную картину дефекта. Суспензия наносится струей при помощи шланга или аэрозоля. Также существуют методы погружения детали в емкость с магнитной индикаторной смесью. Далее можно переходить непосредственно к дефектовке изделия.

Сильные и слабые стороны магнитопорошкового контроля

• Выявление самых разных поверхностных и подверхностных дефектов. Метод применяется для поиска шлифовочных, усталостных, штамповочных, ковочных, закалочных, деформационных, травильных трещин, волосовин, а также закатов, флокенов, расслоений, надрывов. В сварных швах МПД способен выявлять подрезы, непровары, трещины, наличие окисных, шлаковых и флюсовых включений.
• Высокая чувствительность. Магнитопорошковый метод контроля эффективен для обнаружения невидимых и слабо видимых поверхностных дефектов со следующими параметрами: раскрытие – от 0,001 мм, глубина – от 0,01 мм и протяжённость – от 0,5 мм.
• Возможность проведения на объектах, покрытых немагнитным материалом (лакокрасочные материалы, цинк, медь, кадмий и пр.). Правда, при условии, что их суммарная толщина находится в пределах 40–50 мкм;
• Безвредность. Преимущество перед капиллярным методом в том, что МПД не нуждается в «грязных» индикаторных жидкостях – с запахом и сильным красящим эффектом. Здоровью оператора ничего не угрожает. На объекте чисто. Обустраивать дополнительные вентиляционные вытяжки в помещении не нужно.

• спектр возможных применений ограничен ферромагнитными сплавами. МПД не справляется, если материалу свойственна существенная магнитная неоднородность. Сварные швы – если они выполнены с использованием немагнитных электродов – тоже оказываются непригодны для данного метода;
• критически важен доступ к объекту – для полноценного выполнения всех процедур;
• выявляемость дефектов может снижаться. Это зависит от параметров самих несплошностей. Так, МПД не всегда способен выявить дефекты, плоскость ориентации которых образует угол меньше 30 градусов – относительно исследуемой поверхности или направления магнитного поля. Чувствительность также снижается на участках с шероховатостью Ra˃10 мкм. Нормальному проведению магнитопорошкового контроля также препятствует плохая очистка (либо отсутствие таковой) от нагара, коррозии и шлака. Да: выявление подповерхностных несплошностей возможно, но надо понимать, что данную задачу гораздо эффективнее решают УЗК и рентген;
• возможности расшифровки очень скромные. По сути, МПД – это «индикаторный» вид НК, который позволяет увидеть, а не измерить дефекты. Он не предназначен для определения длины, глубины, ширины, раскрытия несплошностей.

Магнитный неразрушающий контроль (дефектоскопия) сварных швов и металла

Лаборатория неразрушающего контроля СК «Олимп» проводит магнитографическую и магнитопорошковую дефектоскопию сварных швов, околошовной зоны, основного металла. Услуга предоставляется в Москве, а также на всей территории России.

Выезд специалистов НК на объект возможен на следующий день после получения заявки. Испытания и измерения проводят сотрудники, аттестованные на II и III уровень квалификации.

Заключениям о соответствии объекта проверки требованиям технической документации, выданным ЛНК , доверяет Ростехнадзор и другие контролирующие ведомства.

Узнать стоимость проведения магнитного контроля

• строительных конструкций;
• трубопроводов;
• оборудования опасных производств;
• объектов котлонадзора;
• систем газоснабжения;
• оборудования нефтегазовой промышленности;
• подъемных сооружений.

Магнитопорошковый контроль (МПК) основан на притяжении магнитных частиц силами неоднородных магнитных полей, образующихся над дефектами в намагниченных объектах, с образованием в зонах дефектов индикаторных рисунков в виде скоплений магнитных частиц.

Данный метод контроля позволяет обнаруживать поверхностные и подповерхностные дефекты с минимальными размерами: раскрытием 0.001 мм; глубиной 0.01 мм; протяженностью 0.5 мм, а также более крупные. МПК позволяет обнаруживать дефекты типа нарушений сплошности металла: трещины различного происхождения, флокены, волосовины, расслоения, закаты, надрывы.

Дефекты сварных соединений, обнаруживаемые при контроле: трещины, непровары, поры, различные включения, подрезы и др.

В основе метода лежит простой принцип – магнитный поток, протекая по образцу, помещенному между двумя полюсами и имеющему дефект, например, в виде трещины, вынужден огибать препятствие, в результате чего происходит вспучивание силовых линий (создается поле рассеяния).

На практике применяется ряд методов регистрации таких полей. В зависимости от геометрических параметров/особенностей объекта контроля, требуемой разрешающей способности, производительности и чувствительности дефектоскопии применяют магнитопорошковый или магнитографический метод. Кроме того, существуют магнито-люминесцентный и феррозондный вид магнитного неразрушающего контроля.

Магнитная дефектоскопия безвредна для окружающих и может быть проведена на территории клиента без удаления из помещения сотрудников. При необходимости проведения исследования в затемненном помещении возможно применение магнитных суспензий с добавленным люминофором. В таком случае учет результатов исследования проводится при помощи специальной люминесцентной лампы.

Магнитопорошковая и магнитографическая дефектоскопия позволяют решить следующие практические задачи:

• Установить наличие поверхностных тещин с шириной раскрытия 0.001-0.03 мм и глубиной 0.01-0.04 мм.
• Определить подповерхностные дефекты, глубина залегания которых достигает 2 мм.
• Выявить трещины, непровары и иные внутренние дефекты, находящиеся на глубине свыше 2 мм.

Глубина залегания дефекта определяется с помощью трещиномера.

Контроль проводится в три последовательных этапа:

• намагничивание исследуемого объекта;
• нанесение индикаторной среды и регистрация имеющихся на его поверхности дефектов;
• размагничивание объекта.

Чувствительность магнитопорошкового метода зависит от качества намагничивания и свойств дисперсной среды суспензии – величины и формы ферромагнитного порошка, а также его магнитных свойств.

Выявленные дефекты классифицируются на допустимые, недопустимые и возможно допустимые.

По результатам проведения магнитного неразрушающего контроля оформляется технический отчет, включающий в себя:

• Заключение о соответствии объекта проверки требованиям технической документации.
• Копию свидетельства об аттестации лаборатории неразрушающего контроля.
• Копию свидетельства об аттестации дефектоскописта.
• Копию свидетельства о поверке прибора (дефектоскопа).
• Технологические карты (по требованию заказчика).

Цена магнитопорошкового или магнитографического контроля определяется с учетом следующих факторов:

• применяемого метода;
• стоимости расходных материалов;
• параметров участка контроля;
• количества обследуемых неразъемных соединений (сварных швов);
• времени, необходимого для проведения МНК;
• количества специалистов НК, привлекаемых к выполнению работ.

Цель проведения магнитного неразрушающего контроля:

• Установить соответствие объекта обследования требованиям нормативно-технической документации.
• Дать качественную и количественную оценку поверхностных/подповерхностных дефектов, определив степень их потенциальной опасности.
• Повысить уровень безопасности эксплуатации оборудования на промышленных объектах, отнесенных к категории особо опасных.
• Обеспечить безопасную эксплуатацию ответственных трубопроводов и предотвратить вероятные аварии.
• Своевременно выявить недопустимые дефекты конструкций на различных стадиях строительства зданий и сооружений.

Выбирая магнитный контроль, следует отметить несколько его минусов:

• невозможность проведения контроля на диамагнитных металлах;
• затрудненное обнаружение или его отсутствие внутренних (глубинных) дефектов при больших толщинах;
• сложность намагничивания деталей сложных форм, с большим сечением или малым удлинением;
• при контроле деталей большого диаметра в случае недостаточной мощности дефектоскопа, детали не удается намагничивать до уровня, необходимого для проведения контроля способом остаточной намагниченности.

Проведение неразрушающего контроля исключительно на стадии ввода объекта в эксплуатацию с высокой долей вероятности может привести к дополнительным повышенным расходам на устранение опасных дефектов, а полное игнорирование НК – к авариям и даже катастрофам техногенного характера.

• Гарантия точности результатов МНК.
• Полный комплект поверенного оборудования (используется устройство намагничивающее МД-7/МД-К7), сертифицированных материалов, калиброванных контрольных образцов необходимых для выполнения всех испытаний методами магнитографической и магнитопорошковой дефектоскопии в рамках области аттестации лаборатории. Средства измерения внесены в государственный реестр.
• Наработанный годами опыт решения нестандартных задач неразрушающего контроля.
• Компетентный персонал – сотрудники аттестованы на II и III уровень квалификации, стаж специалистов НК более 10 лет.
• Обширная база постоянных клиентов, каждому из которых предоставляется скидка при следующем обращении или заказе других услуг компании.

Источник: https://olimpekspert.ru/laboratoriya-nerazrushayushchego-kontrolya/magnitnyj-kontrol

Сущность магнитной дефектоскопии, её методы

Магнитная дефектоскопия — один из методов неразрушающего контроля сварки. Сущность магнитных методов контроля сварных соединений заключается в выявлении рассеянных магнитных потоков, которые появляются в намагниченных изделиях в случае присутствия в них различных дефектов. Намагниченными материалами могут служить железо, никель, кобальт и некоторые сплавы на их основе.

Намагничивание изделия можно добиться, если, пропуская ток по нему, создать вокруг изделия магнитное или электромагнитное поле. Наиболее простым способом получения магнитного потока является пропускание тока плотностью 15-20 А/мм по виткам сварочной провода, намотанного витками на изделие. Количество витков обычно составляет 3-6. Для намагничивания соединения рекомендуется применять постоянный ток.

Принцип выявления дефекта в сварном шве состоит в следующем. Магнитный поток, проходя по сварному соединению и встречая на своём пути дефект, начинает обходить его из-за того, что магнитная проницаемость дефекта значительно ниже, чем магнитная проницаемость основного металла, а электрический ток, как известно, идёт по пути наименьшего сопротивления.

В результате этого, часть силовых линий магнитного потока вытесняется дефектом на поверхность, образуя местный рассеянный магнитный поток, см. рисунок:

Магнитные потоки рассеяния могут регистрироваться разными способами. По способу регистрации методы магнитного контроля разделяются на магнитопорошковый метод контроля (магнитопорошковая дефектоскопия), магнитографический метод контроля и индукционный метод контроля.

Цели и задачи неразрушающего контроля

Дефекты материала сопровождают деталь на протяжении всего периода существования. Они могут появиться: на стадии получения заготовки (дефекты литья, ковки или прокатки); на стадии изготовления (дефекты обработки, закалки); на стадии эксплуатации (усталостные трещины, хрупкое и вязкое разрушение). Дефекты изготовления, не обнаруженные своевременно, реализуются на стадии эксплуатации, приводя к внезапным отказам, остановкам и простоям оборудования.

Многочисленными исследованиями установлено, что детали, подверженные циклическим нагрузкам, 90…97% времени срока службы работают при наличии и развитии дефектов. Даже хрупкое разрушение не происходит мгновенно, а занимает определенный промежуток времени с момента зарождения дефекта до полного разрушения. Такое постепенное накопление повреждений в материале детали позволяет контролировать ее состояние, используя неразрушающие методы контроля. Использование этих методов позволяет не только обнаружить дефекты, но и оценить опасность повреждения, определить причину возникновения дефекта.

Неразрушающий контроль (НК) – контроль целостности, основных рабочих свойств и параметров объекта контроля. Методы неразрушающего контроля обеспечивают нахождение дефектов в материале изделия (объекта) без его разрушения, путем взаимодействия физического поля или вещества с объектом контроля. В качестве объекта в неразрушающем контроле наиболее часто выступает деталь или соединение деталей (сварочный шов, клеевое соединение).

Существует понятие разрушающего контроля. Например, измерить прочность на разрыв каната, болта или иного объекта можно только путем приложения разрушающей нагрузки, после чего объект уже не будет пригоден к использованию. Такой контроль применяют к нескольким объектам из партии, чтобы определить отсутствие нарушения технологий, влияющих на проверяемые параметры.

Задачи неразрушающего контроля связаны:

• с выбором метода, подходящего для обнаружения наиболее характерных дефектов, возникающих в данном объекте контроля;
• разработки методики и выбора средств для осуществления контроля;
• определения критериев для оценки степени повреждения.

Физические основы магнитной дефектоскопии

Магнитные методы контроля основаны на обнаружении магнитных потоков рассеяния, возникающих при наличии дефектов в намагниченных сварных соединениях из ферромагнитных материалов. Магнитный поток Ф, проходящий через поверхность, расположенную перпендикулярно силовым линиям однородного магнитного поля, равен произведению магнитной индукции В на площадь этой поверхности.

Способность металла намагничиваться характеризуют абсолютной магнитной проницаемостью. Отношение абсолютной магнитной проницаемости материала к магнитной постоянной называется относительной магнитной проницаемостью и обозначается μ. Эта безразмерная величина показывает, во сколько раз напряженность результирующего поля в намагниченной среде больше напряженности поля, создаваемого током той же силы в вакууме.

В зависимости от значения µ все металлы подразделяются на три группы:

• диамагнитные (медь, цинк, серебро и др.), у которых μ на несколько миллионных или тысячных долей меньше единицы;
• парамагнитные (марганец, платина, алюминий и др.), у которых μ на несколько миллионных или тысячных долей больше единицы;
• ферромагнитные (железо, никель, кобальт и гадолиний, а также некоторые сплавы металлов), у которых μ достигает десятков тысяч.

Магнитные методы контроля могут использоваться только для деталей, выполненных из ферромагнитных материалов. Ферромагнитные свойства металлов обусловлены наличием внутренних молекулярных токов, создаваемых в основном за счет вращения электронов вокруг собственной оси. В пределах малых объемов (10-8… 10-3 см3) элементарных областей (так называемых доменов), магнитные поля молекулярных токов образуют результирующее поле домена.

Если внешнее магнитное поле отсутствует, то магнитные поля доменов, направленные произвольно, компенсируют друг друга. Суммарное поле доменов в этом случае равно нулю, и деталь оказывается размагниченной (рис. 32, а).

Рис. 32. Ориентация доменов в ферромагнитных материалах: а — размагниченном; б — намагниченном до индукции насыщения; в — с остаточной намагниченностью

Если на металл действует внешнее магнитное поле, то под его влиянием поля отдельных доменов устанавливаются по направлению внешнего поля одновременно с изменением границ между доменами. В результате образуется общее магнитное поле доменов, и металл оказывается намагниченным (рис. 32, б). При намагничивании магнитное поле доменов в контролируемом металле накладывается на внешнее магнитное поле.

Магнитный поток, распространяясь по сварному соединению и встречая на своем пути дефект, огибает его, так как магнитная проницаемость дефекта значительно (примерно в 1 000 раз) ниже магнитной проницаемости основного металла. Вследствие этого часть силовых линий магнитного поля вытесняется дефектом на поверхность, и образуется местный магнитный поток рассеяния (рис. 33). Дефекты, которые вызывают возмущение в распределении силовых линий магнитного поля без образования местного потока рассеяния, невозможно обнаружить методами магнитной дефектоскопии.

Возмущение магнитного потока тем сильнее, чем большее препятствие представляет собой дефект. Так если дефект расположен вдоль направления силовых линий, то возмущение магнитного потока невелико, в то время как аналогичный дефект, расположенный перпендикулярно или наклонно по отношению к направлению магнитного потока, создает значительный поток рассеяния.

Рис. 33. Распределение магнитного потока Ф по сечениям сварных швов без дефектов (а) и с дефектом (б)

В зависимости от способа регистрации магнитного потока рассеяния различают следующие магнитные методы контроля: магнитопорошковый, магнитографический, феррозондовый и магнитополупроводниковый. Для дефектоскопии сварных швов применяются в основном первые три метода, в которых магнитные потоки рассеяния выявляются соответственно с помощью магнитного порошка, регистрируются на магнитную пленку и обнаруживаются феррозондовым преобразователем.

Особенности

Магнитопорошковый контроль, как и любой другой метод контроля сварных швов, имеет свои особенности, которые нужно знать и учитывать. Так главная особенность — это невозможность проведения контроля, если деталь изготовлена не из ферримагнитных металлов. Это нужно учитывать, если вы собираетесь проводить контроль деталей из цинка или меди. Ведь такие металлы являются диамагнетиками, а значит вы просто не сможете провести качественный контроль. Также нужно учитывать, что у данного метода контроля есть так называемый параметр чувствительности. Т.е., степень того, насколько точно будет выявлен дефект. И чувствительность зависит от многих факторов. На чувствительность влияют магнитные характеристики металла, напряженность магнитного поля, количество дефектов, их размер. Также влияет размер самой детали и ее форма. В некоторых случаях на чувствительность влияет выбранный метод нанесения ферримагнитного вещества (сухой или мокрый). Все это нужно учитывать, чтобы понять, насколько качественно пройдет контроль.

Где купить магнитопорошковый дефектоскоп

Метода — магнитная дефектоскопия

Методы магнитной дефектоскопии могут быть применены для обнаружения железо-оксидных отложений в трубах из аустенитных сталей. Применение таких методов для обследования труб из магнитных материалов практически исключается из-за необходимости иметь намагничивающий ток в сотни ампер, который невозможно получить при батарейном питании дефектоскопа.  

Методы магнитной дефектоскопии могут быть применены для обнаружения железоокисных отложений в аустенитных трубах. Применение этих методов для проверки труб из магнитных материалов практически исключается из-за необходимости иметь намагничивающий ток в сотни ампер, который невозможно получить при батарейном питании.  

Методы магнитной дефектоскопии сварных соединений основаны на намагничивании изделий и образовании полей рассеяния в сварных швах, имеющих дефекты. Существуют два метода магнитной дефектоскопии: магнитного порошка и индукционный. Метод магнитного порошка заключается в том, что если в сварном соединении имеется дефект, то магнитные силовые линии, стремясь обойти его, выходят на поверхность шва, и дефект обнаруживается по скоплению магнитного порошка. Этим методом выявляют дефекты, залегающие на глубине до 5 мм, при их ширине более 0 03 мм. Индукционный метод позволяет выявлять дефекты, залегающие на глубине до 15 мм. Индукционным методом контролируют стыковые сварные соединения толщиной до 30 мм.  

Методы магнитной дефектоскопии сварных соединений основаны на намагничивании изделий и образовании полей рассеяния в сварных швах, имеющих дефекты.  

Контроль методами магнитной дефектоскопии заключается в создании магнитного поля рассеяния над дефектом и последующем его выявлении.  

Контроль коррозионного состояния проводится методами магнитной дефектоскопии, радиографическим, с помощью ультразвукового прослушивания или телевизионных камер, пропускаемых внутри трубы. Исследование напряжений и деформаций проводятся механическими устройствами, запускаемыми по трубопроводу по окончании строительства, тензометрическим методом и др. Для обнаружения утечек пользуются визуальным контролем при обходах или облетах трассы, газоаналитическим, акустико-эмиссионным и другими методами.  

На регистрации последнего и основаны методы магнитной дефектоскопии.  

Каждый шатунный болт Подвергают проверке методами магнитной дефектоскопии — для выявления наружных дефектов и ультразвука — для выявления внутренних дефектов.  

Для проведения ревизии аппаратуры, машин и коммуникаций используются методы ультразвуковой, цветной и магнитной дефектоскопии; в ряде случаев ревизия проводится в межремонтный период, что позволяет свести к нулю простой оборудования при ревизии.  

В зависимости от способа обнаружения магнитных потоков рассеяния различают два основных метода магнитной дефектоскопии: магнитного порошка и индукционный. При каждом методе контролируемое место намагничивается.  

Для проверки подвесных устройств грузоподъемных машин с ленточным тяговым органом целесообразно применять методы магнитной дефектоскопии. С этой целью контролируемые детали намагничивают непосредственным пропуском через них электрического тока или косвенно, наматывая на испытуемую деталь несколько витков изолированной медной проволоки и пропуская по ним ток нужной величины. После этого детали небольших размеров погружают непосредственно в масло, в котором взвешены магнитные частицы. Крупные детали обрызгиваются подобным раствором или на них наносится слой магнитного порошка с маслом.  

В зависимости от способа регистрации ( фиксации) магнитных полей рассеяния различают магнитопорошковый, индукционный и магнитографический методы магнитной дефектоскопии.  

Магнитно-порошковая дефектоскопия

Магнитно-порошковая дефектоскопия основана на обследовании магнитного сопротивления шва или металла цельной детали. На деталь накладывают сверхчувствительную фотобумагу, на которую насыпают ровный тонкий слой порошка и помещают в поле сильного соленоида постоянного тока, порошок опрыскивают быстросохнущим прозрачным лаком ( цапонлак и др.), затем бумагу освещают сильным светом и проявляют. На бумаге создается картина магнитного поля, на которой определяется наличие или отсутствие дефектов.  

Магнитно-порошковая дефектоскопия выявляет поверхностные и подповерхностные дефекты типа нарушения сплошности. Магнитно-порошковую дефектоскопию применяют только для ферромагнитных материалов, которые подвергаются намагничиванию. При помещении изделия ( рис. 3.35) с дефектом в продольное однородное магнитное поле в месте нахождения подповерхностного скрытого дефекта магнитный поток будет рассеиваться в пространство, что создает на поверхности изделия магнитные полюса.  

Магнитно-порошковая дефектоскопия позволяет выявлять поверхностные и подповерхностные ( на глубине до 1 — 2 мм) дефекты сварных соединений типа трещин, непроваров, пор, подрезов.  

Магнитно-порошковая дефектоскопия осуществляется только в полуавтоматическом режиме. Автоматизации подвергаются процессы намагничивания и размагничивания изделий. Возможности магнитно-порошковой дефектоскопии в значительной мере ограничиваются качеством применяемого магнитного порошка и размерами его зерен. Графики ( рис. 3.36) показывают связь между размерами зерен порошка и степенью выявления различных де-с Ьектов. Магнитные свойства по-рошка влияют при этом на качество контроля в меныг.  

Магнитно-порошковую дефектоскопию клепаных барабанов проводят для выявления поверхностных дефектов на обечайках, днищах, трубных и заклепочных отверстиях. Для контроля металла обечаек и днищ барабанов токоподводящие электроды устанавливают на расстоянии 180 — 200 мм.  

По окончании магнитно-порошковой дефектоскопии возможные прижоги металла в местах контакта токоподводящих электродов удаляют абразивным инструментом. Дефектные места могут быть выбраны шлифовальной машинкой и повторно проконтролированы магнитно-порошковой дефектоскопией или травлением.  

В практике проведения магнитно-порошковой дефектоскопии хорошо зарекомендовали себя намагничивающие устройства в виде портативных электромагнитов переменного тока, отличающиеся простотой конструкции. Эти устройства рекомендуется применять при контроле изделий с толщиной стенки более 20 мм. Магнитопровод набирают из пластин электротехнического железа толщиной 0 2 — 0 6 мм. Питание осуществляется от сети переменного тока напряжением 12 В. К электромагниту необходимо иметь полюсные наконечники различной формы для обеспечения надежного контакта при локальном намагничивании детали или узла.  

Поверхность, подлежащая магнитно-порошковой дефектоскопии, должна быть зачищена до металлического блеска. При проведении эксплуатационного контроля хорошие результаты получаются при контроле по незачищенной поверхности, покрытой тонким слоем нитроэмали.  

В случае применения магнитно-порошковой дефектоскопии обычно используют с. При э ом намагничивание производится либо пропусканием через изделие ( или близко расположенный проводник) электрического тока, либо при помощи ввода изделия во внешнее магнитное поле, создаваемое катушкой с различными сердечниками. Известен ряд автоматов, применяемых для целей намагничивания.  

Индукционный метод контроля

В отличие от магнитопорошкового и магнитографического методов, которые основаны на обычном выявлении рассеянных магнитных потоков в зоне дефектов, индукционный метод основан на использовании рассеянных магнитных потоков с помощью специальных индукционных катушек.

В индукционных дефектоскопах для поисков дефектов предусмотрены катушки, которые одеваются на сварное соединение или размещаются на его поверхности. При этом индукционная катушка соединяется с каким-либо регистрирующим прибором (телефоном, сигнальной лампой или гальванометром).

Сварное соединение намагничивают и катушки перемещают вдоль него. В некоторых случаях наоборот, проверяемое изделие протаскивают сквозь катушки. Когда катушка будет пересекать участок с дефектом, то в её витках, из-за изменения магнитного потока на этом участке, возникает электродвижущая сила индукции. Возникающий индукционный ток из катушки подаётся на регистрирующий прибор напрямую или через усилитель. По звуку, зажиганию сигнальной лампы или отклонению стрелки гальванометра определяют, что в этом месте находится дефект.

Недостатком индукционного метода контроля является его очень низкая чувствительность к мельчайшим дефектам, расположенным на поверхности.

Дополнительные

Контроль сварных швов, методы контроля качества сварки | НПК Сибирь

Наша лаборатория успешно занимается неразрушающими методами контроля качества сварных швов различных конструкций более 10 лет. Неразрушающий контроль сварных швов (соединений) является одной из . За весь период работы на рынке экспертизы промышленной безопасности мы научились быстро и качественно определять все недостатки процессов сварки швов.

Аттестованные специалисты лаборатории проводят:

• предварительный неразрушающий контроль сварных соединений (с целью проверки качества металла и материалов сварки);
• текущий (во время сварочных работ);
• и окончательный контроль качества сварных соединений трубопроводов, сооружений, металлоконструкций, газопроводов.

Контроль качества сварных швов (виды): выявление дефектов

Качественный сварной шов должен быть однородным. На нем не должны образовываться трещины, сколы, наплавления.

Существует три разновидности сварочных дефектов:

• внутренние;
• наружные;
• сквозные.

Внутренние:

1. Поры. Пустоты внутри металла образовываются из-за наличия в нем примесей. Они могут возникнуть, если нарушить технологию сваривания, например, варить при большой влажности материала.
2. Непровар. Такой дефект появляется по причине неправильной подготовки кромок. Они не позволяют заполнить все пространство соединения, из-за чего остается пустота. Другие причины появления непровара: быстрое ведение сварки, маленькое напряжение.

Наружные:

1. Наплыв. Происходит из-за быстрого расплавления электрода и последующее натекание на свариваемый материал. Такое соединение не обеспечивает достаточной прочности. Причины появления: медленная сварка, низкое напряжение, неровность поверхности шва.
2. Трещины. Бывают двух видов – холодные и горячие. Первый вариант возникает при остывании деталей, которые уже начали воспринимать нагрузку. Второй вид дефекта образовывается при температуре от 1100 градусов. Основные причины появления: изменение пластичности металла после сваривания.
3. Кратеры. Появляются по причине неопытности сварщика, когда он оторвал дугу.
4. Подрез. Характеризуется образованием углубления на границе соединения. Возникает из-за неравномерной проварки.
5. Свищи. Образование больших раковин и пустот. Причины появления: плохая подготовка поверхности, некачественный электрод.

Устройство прибора

Основу сегмента магнитных толщиномеров и дефектоскопов представляют ручные аппараты, обеспеченные намагничиваемыми рабочими органами – как правило, в виде клещей. Внешне это небольшие приборы, начинку которых составляет электромагнит, регулирующий полюса волнового воздействия. Средний класс позволяет работать с магнитной проницаемостью, коэффициент которой выше 40. Корпус обеспечивается эргономичной рукояткой, благодаря которой устройство можно использовать в труднодоступных местах. Для подачи электротока приборы также обеспечиваются кабелем, подсоединяемым или к генераторной станции (если работы выполняются на улице), или к бытовой электросети на 220 В. Более сложное оборудование неразрушающего контроля имеет стационарную базу, подключенную к компьютеру. Такие средства диагностики чаще применяются для проверки качества выпускаемых деталей на производствах. Они выполняют контроль качества, фиксируя мельчайшие отклонения от нормативных показателей.