Магнитопорошковый дефектоскоп показывает трещину на стальной детали до того, как её станет видно глазом: над несплошностью магнитный поток выходит наружу, и ферромагнитные частицы суспензии садятся по контуру валиком заметно шире самой трещины. Дефекты магнитопорошкового контроля лежат на поверхности и неглубоко под ней, а материал детали обязан быть ферромагнитным. Ниже разобраны принцип и оснастка магнитного метода, чем он нормирован, до какой глубины смотрит вихретоковый и по какому признаку выбирают между ними и капиллярным контролем.
Оба метода читают приповерхностный слой и оба выборочны по построению: проверена та зона, куда поднесли преобразователь или нанесли суспензию, а её объём назначает технологическая карта контроля. Магнитный упирается в намагничиваемость: углеродистая сталь и чугун ему годятся, аустенитная нержавейка нет. Вихретоковый держится на электропроводности, берёт алюминий и титан, но за пределы миллиметров приповерхностного слоя не уходит. Остальное закрывают ультразвук, радиография и тепловой метод, разобранные в материале неразрушающий контроль.
Как работает магнитопорошковый дефектоскоп
Метод магнитопорошковой дефектоскопии держится на поле рассеяния. Несплошность на пути потока в намагниченной детали имеет магнитное сопротивление выше, чем у стали, и часть линий выходит наружу, огибая препятствие. На поверхности возникают два полюса, и ферромагнитные частицы суспензии выстраиваются по контуру дефекта. Индикация выходит заметно шире породившей её несплошности: магнитопорошковый метод неразрушающего контроля переводит раскрытие, недоступное глазу, в видимый валик порошка.
Оборудование магнитопорошковой дефектоскопии сводится к источнику намагничивающего поля, суспензии и средствам осмотра. Циркулярное намагничивание получают, пропуская ток через деталь: поток идёт кольцами вокруг оси, и так ищут продольные трещины. Продольное даёт соленоид или электромагнит с гибкими полюсами, поток идёт вдоль детали и открывает поперечные несплошности. Постоянные магниты для магнитопорошковой дефектоскопии применяют там, где к объекту не подвести питание.
При способе приложенного поля деталь осматривают прямо в момент намагничивания, и для сталей со слабой остаточной намагниченностью это единственный вариант; способ остаточной намагниченности позволяет нанести суспензию после снятия поля и годится закалённым и высокоуглеродистым сталям. Дефектоскопы для магнитопорошкового контроля различаются исполнением: переносной магнитопорошковый дефектоскоп берут на монтаж, портативный магнитопорошковый дефектоскоп работает от аккумулятора, а стационарный магнитопорошковый дефектоскоп ставят на участке, куда детали подают партиями.
Какие дефекты берёт магнитный контроль и почему только на ферромагнетике
Магнитный контроль дефектов показывает трещины любого происхождения – шлифовочные, закалочные, усталостные, – а с ними волосовины, закаты, флокены, несплавления и подрезы, выходящие на поверхность. Подповерхностная несплошность даёт индикацию, пока лежит неглубоко, порядка одного-двух миллиметров; глубже поле рассеяния наружу не выходит, и валик не собирается. Магнитопорошковая дефектоскопия сварных швов берёт подрез, несплавление и трещину по линии сплавления, а дефекты шва разобраны на странице контроль сварных соединений.
Ориентация несплошности решает не меньше, чем её размер. Дефект выявляется, когда его плоскость близка к перпендикуляру магнитному потоку; вытянутый вдоль потока, он линии почти не искажает. Поэтому деталь намагничивают в двух взаимно перпендикулярных направлениях либо накладывают циркулярное и продольное поля одновременно. Расслоение, лежащее параллельно поверхности, линии потока не пересекает вовсе и магнитным методом не выявляется, его ищут ультразвуком.
Жёстче ориентации только ограничение по материалу. Аустенитная нержавеющая сталь, алюминий, медь, латунь и титан не намагничиваются, поля рассеяния над дефектом в них не возникает, и магнитопорошковый дефектоскоп на таких деталях бесполезен. Остаются углеродистые и низколегированные стали, чугун, стали мартенситного и ферритного класса. Царапина, задир и вмятина от магнитных свойств не зависят, и выявление дефектов на поверхности строится вокруг схемы света и ракурса.
ГОСТ 21105-87, уровни чувствительности и контрольный образец
Метод нормирован жёстко: ГОСТ 21105-87 «Контроль неразрушающий. Магнитопорошковый метод» распространяется на контроль ферромагнитных материалов и задаёт условные уровни чувствительности, различающиеся минимальной шириной раскрытия выявляемого дефекта – от единиц микрометров на верхнем уровне до десятков на нижнем. Типовые технологические процессы того же метода описывает ГОСТ Р 56512-2015. Требования при магнитопорошковом контроле дефектоскопии сварных швов и деталей машин ставят одинаковые: зачистка, режим намагничивания, проверка чувствительности на контрольном образце до начала работ.
При магнитопорошковом контроле дефектоскопии подлежит только зачищенная зона: окалина, масло и краска не дают порошку осесть по контуру. Люминесцентную суспензию осматривают в затемнённой зоне под ультрафиолетом диапазона УФ-A, 315–400 нм. После контроля деталь размагничивают: остаточная намагниченность притягивает стружку, сбивает дугу при сварке и мешает механообработке.
Образец для магнитопорошкового дефектоскопа несёт дефект известных размеров и проверяет связку целиком: поле, суспензию, освещённость и порядок осмотра. Контрольный образец для магнитопорошковой дефектоскопии обрабатывают тем же режимом и той же суспензией, что и деталь, и делают это до начала работ. Дальше индикацию читает человек глазом: отделить валик над трещиной от осадка на риске механообработки или на границе зоны термического влияния – его работа, и заключение подписывает аттестованный специалист. Границы осмотра глазом разобраны в материале визуальный контроль.
Вихретоковый контроль: принцип и граница по глубине
Вихретоковая дефектоскопия обходится и без магнитных свойств материала, и без контактной жидкости. Катушка возбуждения питается переменным током и наводит в электропроводящем материале вихревые токи; несплошность искажает их путь, и это меняет полное сопротивление преобразователя. Контроль идёт через зазор и через немагнитное покрытие – краску, анодную плёнку. Вихретоковый контроль неразрушающего контроля не исчерпывает даже в приповерхностном слое: пластик и керамику вихревые токи не берут, наводить их там не в чем. Зато на немагнитном проводнике из двух остаётся он один: алюминий магнитному полю не отзывается.
На вихретоковый контроль дефектоскопия немагнитных сплавов опирается в первую очередь: аустенитную нержавейку, алюминий и титан намагнитить нельзя, а вихревые токи в них наводятся. По физическому явлению вихретоковый вид неразрушающего контроля стоит рядом с магнитным, но условие работы у него другое – электропроводность материала. Вихретоковый метод неразрушающего контроля читает поверхностный и подповерхностный слой толщиной в миллиметры: глубина проникновения вихревых токов падает с ростом частоты возбуждения, магнитной проницаемости и электропроводности материала. На сигнал влияют ещё зазор до детали и краевой эффект у кромки.
Вихретоковые дефектоскопы ВД: преобразователи и настройка
Класс приборов маркируется буквами: вихретоковые дефектоскопы ВД отличаются набором преобразователей и числом рабочих частот. Накладной преобразователь ведут по зоне контроля – им проходят сварной шов, галтель, отверстие под крепёж. Проходной охватывает изделие целиком и стоит на трубах, прутках и проволоке, экранный ставит катушки по разные стороны стенки. Включение бывает абсолютным и дифференциальным: второе сравнивает соседние участки одной детали и отзывается на резкий перепад свойств металла.
Настройка вихретокового дефектоскопа идёт на контрольном образце с искусственным дефектом заданной глубины: по нему выставляют усиление, фазу и порог, а ноль ставят на бездефектном участке того же материала. Работа вихретоковых дефектоскопов без такой настройки смысла не имеет: амплитуда сигнала сама по себе не говорит ни о размере несплошности, ни о её наличии. Многочастотные приборы разделяют сигналы по глубине залегания, а импульсный вихретоковый дефектоскоп подаёт короткий импульс и разбирает переходный процесс.
Вихретоковые дефектоскопы виды несплошностей между собой не разделяют: прибор отзывается изменением импеданса, а трещину, край детали и изменение зазора разводят по годографу и по настройке на образце. Поэтому вихретоковый контроль дефектов даёт результат только на конкретном материале: перенос настройки с алюминиевого профиля на стальную трубу её обнуляет.
Что выбрать под материал и дефект: капиллярный и магнитопорошковый контроль или вихретоковый
Развилка начинается с материала детали и типа несплошности. Капиллярный и магнитопорошковый контроль ставят рядом, но условия у них разные: ГОСТ 18442-80 «Контроль неразрушающий. Капиллярные методы. Общие требования» действует на выявление несплошностей, открытых на поверхность, и магнитные свойства материала пенетранту безразличны, зато в закрытую полость он не попадает. Магнитный метод читает и подповерхностное, но требует ферромагнетика, а вихретоковый метод дефектоскопии снимает ограничение по намагничиваемости ценой глубины.
Внутренняя несплошность за всеми тремя методами не числится. Пора в середине шва, шлаковое включение и непровар видны на просвет, и этим занимается рентгеновский контроль, а объёмный металл большой толщины проходят ультразвуком. Ошибка выбора оборачивается пропуском: деталь проверена по протоколу, дефект остался внутри и всплывёт на испытаниях.
| Метод | Материал | Что выявляет | Глубина | Чем ограничен |
|---|---|---|---|---|
| Магнитопорошковый | ферромагнетик: сталь, чугун | трещина, волосовина, закат | поверхность и миллиметры под ней | ориентация дефекта, зачистка, размагничивание |
| Вихретоковый | любой электропроводящий | поверхностная и подповерхностная несплошность | приповерхностный слой в миллиметрах | зазор, краевой эффект, настройка на образце |
| Капиллярный | любой непористый | несплошность, открытая наружу | выход на поверхность | очистка полости, выдержка пенетранта |
Выбор закрепляют в технологической карте контроля: она называет метод, зону, режим намагничивания или рабочую частоту, контрольный образец и норму оценки индикации. Лучший прибор тот, чей физический принцип совпадает с материалом детали и с ожидаемым дефектом.
- Деталь под краской или анодной плёнкой – преобразователь работает через зазор, а порошку и пенетранту нужна голая поверхность.
- Галтель, резьба, отверстие под крепёж – накладной преобразователь в них заходит, а валик порошка на переменном сечении читается хуже.
- Труба и пруток на выходе стана – изделие протягивают через проходной преобразователь, наносить и смывать суспензию на такой скорости нечем.
- Кромка и торец – краевой эффект даёт сигнал сам по себе, и зону у края настраивают отдельно или отдают магнитному методу.
Где мы закрываем поток, а дефектоскоп остаётся точечным
Магнитопорошковый и вихретоковый контроль мы не заменяем. Оба проверяют ту зону, куда поднесли преобразователь или нанесли суспензию, на выведенной из потока детали. Наши камеры идут по другой оси: каждое изделие на линии снимается и оценивается с задержкой менее секунды.
Камеру ставят там, где преобразователь не проходит по геометрии: сплошная протяжка погонажа, кромка листа, наружная поверхность трубы после стана. Ни намагничивания, ни суспензии, ни размагничивания после контроля такая проверка не требует. Подповерхностная трещина остаётся за дефектоскопом и аттестованным специалистом, а зону под такой контроль по-прежнему назначает технологическая карта.