Магнитопорошковый
метод неразрушающего контроля
Магнитопорошковый метод неразрушающего контроля основан - на явлении
притяжения частиц магнитного порошка магнитными потоками рассеяния,
возникающими над дефектами в намагниченных объектах контроля.
Полученное непосредственно на детали изображение (рисунок) регистрируется
визуально или автоматическими приспособлениями.
Магнитопорошковый
метод неразрушающего контроля предназначен – для выявления
поверхностных и подповерхностных нарушений сплошности: трещин различного
происхождения, непроваров и т.д.
Магнитопорошковый
метод применяют - только для контроля объектов из ферромагнитных
материалов с магнитными свойствами, позволяющими
создавать в местах нарушения
сплошности металла магнитные поля
рассеяния, достаточные для притяжения
частиц магнитного порошка или
магнитной суспензии.
Магнитный
вид НК применим - лишь к
деталям из металлов или сплавов, способных намагничиваться. Им контролируют
свободные детали или открытые для доступа части деталей с целью выявления поверхностных или
подповерхностных дефектов.
На железнодорожном транспорте магнитному
контролю подвергают следующие объекты подвижного состава: детали ударно-тягового и тормозного оборудования, рамы тележек
различных моделей в сборе и по элементам, шкворни, оси колесных пар всех
типов как в сборе, так и в свободном
состоянии, диски, гребень и спицы
локомотивных колес, свободные кольца буксовых подшипников, а также
внутренние кольца, напрессованные на шейки оси,
венцы зубчатых колес и шестерни тягового редуктора, валы генераторов, тяговых
двигателей и шестерен в сборе, упорные кольца,
стопорные планки, пружины, болты и т.п.
·
Магнитопорошковый
метод контроля включает технологические операции:
-
подготовка к контролю;
-
намагничивание объекта контроля;
-
нанесение
дефектоскопического
материала (порошок, суспензия,
магнитогуммированная паста) на объект контроля;
-
осмотр и регистрация индикаторных рисунков дефектов;
-
оценка результатов контроля;
-
размагничивание объекта контроля.
При магнитопорошковом методе контроля
применяют способ остаточной намагниченности (СОН) и способ приложенного поля
(СП П).
При
контроле СОН - объект
контроля предварительно намагничивают, а затем, после снятия намагничивающей силы, на
поверхность объекта контроля наносят дефектоскопический материал.
При
контроле СПП - операции намагничивания объекта контроля и нанесения
суспензии выполняются одновременно.
Технология магнитопорошкового контроля
Технология МПК включает следующие операции:
• подготовка деталей к контролю;
• намагничивание детали;
• нанесение магнитного индикатора;
• осмотр контролируемой поверхности и
разбраковка;
• размагничивание;
• контроль размагниченности.
Подготовка
детали к контролю
Содержание работ при данной операции
следующее:
— деталь очищается до металла, при этом
должны быть удалены ржавчина, шлак, окалина, загрязнения смазкой, слой старой
краски и другие покрытия, мешающие проведению контроля;
— детали, подвергавшиеся машинной мойке,
дополнительно очищают вручную, если на поверхности остались загрязнения;
— при контроле сварных швов удаляют шлак и
зачищают шов заподлицо с основным металлом;
— при очистке применяют волосяные и
металлические щетки, скребки, ветошь и салфетки, не оставляющие ворса на очищенной
поверхности. Применение металлических щеток или скребков после намагничивания
не допускается, так как это может привести к ложным осаждениям магнитных
индикаторов;
— при контроле детали «сухим» способом
нанесения магнитного порошка необходимо удалить масляные загрязнения и
просушить деталь, так как масляная или влажная поверхность затрудняет движение
магнитных частиц;
— при использовании водных магнитных
суспензий на основе KMC «ДИАГМА» подлежащие контролю
поверхности обезжиривают с помощью губки, смоченной этой же суспензией.
Средства МПК
При магнитопорошковом
контроле деталей применяют переносные, передвижные и стационарные дефектоскопы
и (или) намагничивающие устройства (НУ). В зависимости от принципа действия и
функционального назначения в состав дефектоскопа входят:
а) блок
питания или управления;
б)
НУ (соленоиды, электромагниты,
постоянные магниты,
гибкие токопроводящие кабели или стержни, электроконтакты для пропускания
электрического тока по контролируемой детали или ее части и т.п.);
в) вспомогательные устройства и приспособления.
Типы дефектоскопов и НУ выбирают с учетом формы
и размеров контролируемой детали, а
также необходимой для выявления дефектов напряженности магнитного поля.
К вспомогательным средствам
контроля относятся:
а) устройства для нанесения магнитных индикаторов на
контролируемую поверхность деталей;
б) устройства для осмотра контролируемой поверхности деталей;
в) приборы и устройства для проверки режима намагничивания и степени
размагничивания деталей;
г) приборы и устройства для проверки выявляющей способности магнитных
индикаторов.
Устройства для нанесения
магнитных индикаторов должны обеспечивать равномерное распределение магнитных
частиц на контролируемой поверхности деталей. Они изготовлены из немагнитных
материалов (алюминий, медь, латунь, пластмасса).
Намагничивание.
Способы и
режимы намагничивания
При
магнитопорошковом контроле деталей применяют полюсное (продольное или поперечное)
и циркулярное.
Полюсное
намагничивание осуществляют с помощью соленоидов, электромагнитов, постоянных
магнитов, а также с помощью кабеля, положенного на поверхность детали.
Циркулярное
намагничивание осуществляют пропусканием электрического тока по детали или
части ее; по проводнику, проходящему через сквозное отверстие в детали; по
кабелю, намотанному на деталь, имеющую форму кольца.
Способ
намагничивания выбирают в зависимости от формы и размеров контролируемой
детали, а также направления подлежащих выявлению дефектов.
При
выборе способа намагничивания следует учитывать, что наилучшее выявление
дефектов обеспечивается при направлении вектора напряженности магнитного поля,
перпендикулярном протяженным дефектам.
Магнитопорошковый контроль деталей проводят способом
приложенного поля (СПП) или способом остаточной
намагниченности
(СОН).
При контроле СОН деталь сначала намагничивают, затем после прекращения намагничивания на
контролируемую поверхность наносят магнитный индикатор и осматривают ее.
При
контроле СПП магнитный индикатор наносят на
контролируемую поверхность перед намагничиванием и при намагничивании детали.
При этом индикаторные рисунки дефектов образуются в процессе намагничивания.
Намагничивание прекращают после стекания магнитной суспензии с контролируемой
поверхности.
Нанесение магнитного индикатора.
Магнитные индикаторы
— это
магнитные суспензии (взвесь магнитных частиц в дисперсной среде — жидкости),
магнитные порошки (взвесь магнитных частиц в воздухе), полимеризирующиеся
смеси, применяемые для визуализации дефектов. Магнитные индикаторы и способы их нанесения
выбирают в зависимости от цели и условий контроля. Магнитные индикаторы
наносят на контролируемую поверхность «сухим» или «мокрым» способом. Сухой
способ не применяют при контроле средней части оси седлообразным
намагничивающим устройством (НУ), мелких деталей круглого сечения диаметром
менее 100 мм и деталей с резьбой. Магнитный порошок наносится с помощью
пульверизатора, резиновой груши и сита тонким слоем зигзагообразно вдоль детали
с шагом не более 30 мм. Сам распылитель располагают на расстоянии 30—50 мм от
поверхности. Скопление порошка вблизи намагничивающего устройства следует
сдувать с помощью резиновой груши, а на участки, оказавшиеся без порошка,
следует подсыпать порошок повторно.
Магнитную суспензию
наносят путем полива слабой струей, не смывающей осевшие над дефектами
магнитные частицы; погружения детали в емкость с суспензией; распыления
суспензии из пульверизатора. При этом необходимо обеспечить небольшой наклон
контролируемой поверхности для равномерного стекания суспензии. Перед
нанесением суспензии ее тщательно перемешивают лопаткой из немагнитного материала,
так чтобы она равномерно распределилась по всему объему дисперсионной среды.
Порошок состоит из частиц с размерами на основе окиси железа Ре203
или закись-окиси железа Fe304, которые на
90...95 % состоят из чистого железа. Их подразделяют:
— по химическому составу на марки ПЖВ1, ПЖВ2, ПЖВЗ, ПЖВ4, ПЖВ5. Отличие указанных марок
состоит в количественном содержании примесей углерода, кремния, марганца,
Обнаружение
дефектов
Чтобы
отличить трещину от риски, следует тщательно зачистить место скопления порошка
мелким наждачным полотном и повторно провести контроль, наблюдая с помощью лупы
за образованием скопления магнитного порошка во время стекания суспензии.
Образование валика магнитного порошка при этом свидетельствует о наличии трещины.
При образовании на контролируемой поверхности скопления
магнитного порошка в виде характерного индикаторного рисунка, указывающего на
наличие дефекта, деталь следует протереть ветошью, размагнитить и повторить
контроль.
Если на контролируемой поверхности образовалось скопление
магнитного порошка в виде линии, составляющей с направлением вектора
напряженности магнитного поля угол меньше 45°, то при проведении повторного
контроля следует изменить положение детали относительно намагничивающего
устройства так, чтобы этот угол стал близким к 90°.
По
виду индикаторных рисунков необходимо определить число и длину выявленных
дефектов. При этом длину протяженного дефекта принимают равной длине валика
магнитного порошка. Группу из нескольких дефектов, расстояние между которыми
меньше длины минимального из них, принимают за один протяженный дефект.
Каждый выявленный дефект отмечают краской, мелом или
цветным карандашом.
При необходимости документирования и сохранения результатов
контроля изготовляют дефектограммы.
Дефектограмма в виде отпечатка индикаторного рисунка
дефектов на липкой ленте может быть получена при проведении контроля с
использованием магнитного порошка, водной или керосиновой суспензии.
Для
получения дефектограммы поверхность детали с индикаторным рисунком дефектов
просушивают, затем накладывают на нее липкую ленту, прижимают ленту к поверхности
детали, аккуратно снимают и приклеивают на лист белой бумаги.
Размагничивание и
очистка деталей
Размагничиванию после проведения контроля подвергают
детали, имеющие трущиеся при эксплуатации поверхности, а также детали,
находящиеся с ними в контакте после сборки (кольца роликовых подшипников,
шейки оси колесной пары, шейки валов, валики, ролики).
Размагничивание осуществляют воздействием на контролируемую
деталь магнитного поля, изменяющегося по направлению и убывающего во времени от
начального значения до нуля. При этом начальное значение напряженности
магнитного поля должно быть не менее значения напряженности магнитного поля,
при котором деталь намагничивалась.
Для размагничивания деталей обычно применяют те же НУ,
что и при их намагничивании. Детали устанавливают относительно НУ так, чтобы
направление магнитного поля при их размагничивании совпало с магнитным полем
при намагничивании.
Для размагничивания дефектоскопами, в которых не предусмотрен
режим автоматического размагничивания, детали помещают в соленоид, включают его
и плавно (в течение не менее 5 с) перемещают относительно детали (или деталь
относительно соленоида) до удаления их друг от друга на расстояние не менее
0,5 м, после чего соленоид выключают.
Для размагничивания дефектоскопами, в которых предусмотрен
режим автоматического размагничивания, детали помещают в соленоид или
наматывают на них кабель; затем в режиме размагничивания детали подвергают
воздействию убывающих по амплитуде токов: переменного или знакопеременного
импульсного.
Детали, намагниченные постоянными магнитами или электромагнитами
постоянного тока, труднее поддаются размагничиванию, чем детали, намагниченные
переменным или импульсным токами. В этом случае для повышения эффективности
процесс размагничивания повторяют неоднократно или увеличивают его продолжительность.
Остаточная
намагниченность внутренних и наружных колец роликовых подшипников после
размагничивания не должна быть более 3 А/см, других деталей - более 5 А/см.
Детали с обработанными поверхностями после
проведения контроля необходимо очистить от остатков магнитного индикатора,
смывая их при необходимости дисперсионной средой используемой суспензии и
протирая ветошью.
ОЦЕНКА И ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
КОНТРОЛЯ
Оценку
результатов контроля проводит дефектоскопист с учетом требований нормативных и
технологических документов по техническому обслуживанию и ремонту локомотивов и
MB ПС конкретных серий и их составных частей. В спорных
случаях окончательная оценка результатов контроля проводится с участием лица,
ответственного за НК на предприятии.
Детали, забракованные по результатам контроля, должны
быть помечены и отделены от годных для исключения возможности их дальнейшего
использования по назначению.
Журналы учета результатов контроля должны быть прошнурованы
и иметь сквозную нумерацию листов. Записи в этих журналах должны быть заверены
подписью дефектоскопистов, проводивших контроль. Все исправления записей в
журналах должны быть подписаны лицом, внесшим изменения, с указанием даты.
Журналы должны храниться на предприятии не
менее 10 лет.
Результаты
контроля элементов колесных пар, выкаченных из-
под локомотивов и МВПС, должны быть зарегистрированы в паспорте
ремонта локомотива.
Физическая сущность магнитного вида НК
Возьмем бездефектный образец
ферромагнетика с однород ными магнитными свойствами и магнитной проницаемоетью и поместим его в продольное равномерно распределенное магнитное
поле Н0 (рис. 2.151). Ферромагнетик намагнитится и в соответствии с
его кривой намагничивания приобретет магнитную индукцию В0, линии
которой распределяются равномерно внутри образца и не выходят за его
поверхность. Это объясняется тем, что внешняя среда (воздух) имеет магнитную
проницаемость значительно меньшую
магнитной проницаемости ферромагнетика и, следовательно, имеет значительное
большее магнитное сопротивление Rт
Если в такое же магнитное поле
поместить такой же образец ферромагнетика, но с поверхностной трещиной
(например,прямоугольного сечения), ориентированной перпендикулярно направлению
поля В0, то произойдет перераспределение магнитного потока Ф как в пределах профиля
трещины, так и в окружающей ее зоне (рис.2.152). В части сечения образца, прерванного
трещиной, из-за более высокого магнитного сопротивления в ее воздушной полости
плотность линий существенно упадет. Это приведет к тому, что часть линий
индукции, расположенных ниже основания трещины, уплотнится, если, конечно,
образец оказался не намагниченным до насыщения и может «поглотить» еще определенное количество магнитных линий.
Значительно меньшая часть линий пойдет через воздушный зазор — полость трещины.
Оставшаяся часть магнитных линий неизбежно преодолеет трещину снаружи по воздуху,
магнитное поле как бы «вываливается» за поверхность образца. Здесь каждый
выход и вход линий поля обозначает возникновение магнитных полюсов. Это
соответствует представлениям магнитостатики, когда каждый конец линии магнитной
индукции, где она встречает воздушную среду с проницаемостью можно
рассматривать как положительный «магнитный заряд» {северный полюс N),
а каждое ее начало — как «отрицательный» {южный полюс S)
(рис. 2.153). Это явление в магнитостатике называют магнитной поляризацией стенок
дефекта и
окружающей в его зоне поверхности. Каждый положительный заряд создает магнитное
поле, направленное из него, как из центра. При этом его магнитные
линии, выходя за пределы образца, снова входят в него, замыкаясь с
отрицательными магнитными зарядами. В результате над поверхностью в зоне
трещины: формируется суммарное поле рассеяния НД — магнитных зарядов, которое направлено в
сторону внешнего намагничивающего поля Но, обеспечивая местную его
концентрацию. В этом случае говорят, что поле становится
неоднородным. Суммарное поле НД называют магнитным полем рассеяния
дефекта или
полем дефекта. Магнитное поле рассеяния дефекта — это локальное магнитное
поле, возникающее в зоне дефекта вследствие поляризации его границ.
Формированию этого поля способствует
также то, что трещины в месте выхода на поверхность имеют часто «рваные
заостренные края, расстояние между которыми могут составлять десятки и сотни
микрон, которые играют роль концентраторов поля зарядов магнитной
поляризации.
Случай внутреннего расположения дефекта
показан на рис. 2.154. Здесь также имеет место явление магнитной поляризации
стенок полости дефекта. Однако степень неоднородности магнитного поля в
данном случае уменьшается за счет экранирующего эффекта приповерхностного слоя
ферромагнетика над дефектом. Чем толще этот слой, тем сильнее шунтируется поле
рассеяния внутреннего дефекта, тем меньшее количество магнитных линий этого
поля выходит за поверхность ферромагнетика.
Возникновение поля дефекта
Нд над поверхностью намагниченной детали свидетельствует о том, что
она дефектна. Остается это поле обнаружить каким-либо физическим способом, что
предопределяет суть и содержание метода магнитного контроля.
Топография «магнитного» поля вблизи дефекта
ТЕРМИНЫ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
|
Термин
|
Определение
|
|
Магнитный порошок
|
Порошок, состоящий из мелкоизмельченных ферромагнитных
частиц, имеющих естественную окраску или
прочно соединенных с цветными или
люминесцентными красителями
|
|
Магнитная суспензия
|
Взвесь магнитного порошка в дисперсионной среде,
содержащей, при необходимости, кондиционирующие добавки
|
|
Концентрат магнитной
суспензии
|
Смесь для приготовления водной суспензии, содержащая магнитный порошок и кондиционирующие
добавки
|
|
Кондиционирующие добавки
|
Вещества, используемые для придания магнитной
суспензии смачивающих и антикоррозионных свойств, а также устойчивости к коагуляции магнитных частиц
|
|
Магнитный индикатор
|
Магнитный порошок или суспензия, используемые при магнитопорошковом контроле для визуализации
дефектов
|
|
Коагуляция
|
Процесс образования агломератов магнитных частиц
в результате их взаимного притяжения
|
|
Полюсное намагничивание
|
Намагничивание, при котором магнитные силовые
линии пересекают поверхность детали
|
|
Продольное намагничивание
|
Полюсное намагничивание, при котором магнитные
силовые линии направлены вдоль продольной оси детали
|
|
Поперечное намагничивание
|
Полюсное намагничивание, при котором магнитные
силовые линии направлены перпендикулярно продольной оси детали
|
|
Циркулярное
намагничивание
|
Намагничивание, при котором магнитные силовые линии замыкаются
преимущественно в детали
|
|
Термин
|
Определение
|
|
Магнитное поле рассеяния дефекта
|
Локальное магнитное поле,
возникающее на поверхности контролируемой детали в зоне дефекта вследствие
магнитной поляризации его границ (ГОСТ 24450)
|
|
Способ
приложенного
поля
|
Способ
магнитопорошкового контроля, при котором магнитный индикатор наносят на
контролируемую поверхность одновременно с намагничиванием
|
|
Способ
остаточной
намагниченности
|
Способ
магнитопорошкового контроля, при котором магнитный индикатор наносят на
контролируемую поверхность после прекращения намагничивания
|
|
Сухой
способ
|
Способ
магнитопорошкового контроля, при котором в качестве магнитного индикатора используют
магнитный порошок
|
|
Мокрый
способ
|
Способ магнитопорошкового
контроля, при котором в качестве магнитного индикатора используют магнитную
суспензию
|
|
Индикаторный рисунок дефекта
|
Рисунок, образованный на поверхности контролируемой
детали магнитными частицами в местах возникновения магнитного поля рассеяния
дефектов (ГОСТ 24450)
|
|
Ложное осаждение магнитных частиц
|
Скопление магнитных частиц на
поверхности контролируемой детали, причиной возникновения которого не
является магнитное поле рассеяния дефектов
|
|
Дефектограмма
|
Отображение индикаторного рисунка дефектов в виде
фотографии или отпечатка на липкой ленте
|
|
Зона
контроля
|
Участок
детали, подвергаемый контролю
|
|
Зона достаточной намагниченности
|
Участок детали, в пределах которого значение
тангенциальной составляющей вектора напряженности магнитного поля достаточно
для выявления дефектов
|
НК - неразрушающий контроль
НУ - намагничивающее устройство
СНУ - седлообразное
намагничивающее устройство
СОП - стандартный образец предприятия
KMC - концентрат магнитной суспензии
КО - контрольный образец
СПП - способ приложенного поля
СОН - способ остаточной
намагниченности
Зона ДН - зона достаточной
намагниченности
УФ-облучатель - ультрафиолетовый облучатель
|