Магнитопорошковый контроль: метод, преимущества, виды

Магнитопорошковый метод контроля — это высокочувствительный, простой и эффективный способ выявлять в металлических конструкциях, деталях и сварных швах мельчайшие дефекты, находящиеся на поверхности или залегающие на глубине 5-6 мм.

Суть магнитопорошкового контроля

Метод базируется на действии магнитного потока, который образуется с помощью трансформаторного устройства, в отношении обработанного магнитным порошком исследуемого участка конструкции. Если дефектов нет, в потоке не регистрируется изменений. Но на участках с трещинами, несплошностями, неметаллическими включениями магнитные линии меняют направление. Участок с дефектом затягивает частицы порошка, образуя отчетливые рисунки в форме трещины или другого повреждения. Заметнее всего места нахождения дефектов становятся, если магнитный поток и поверхность изделия находятся перпендикулярно друг к другу.

Преимущества и недостатки магнитопорошкового контроля деталей

Широкая популярность этого вида дефектоскопии напрямую связана с его многочисленными преимуществами.

• Универсальность. Магнитопорошковый контроль позволяет выявить дефекты разных типов, форм, размеров.
• Высокая чувствительность. МПД позволяет обнаруживать микроскопические дефекты с глубиной от 0,01 мм и с раскрытием от 0,001 мм.
• Возможно обследовать оцинкованные и окрашенные объекты. Метод работает, даже если конструкции покрыты немагнитными составами, если толщина слоя не превышает 50 мкм.
• Безопасность. В отличие от капиллярной дефектоскопии, в процессе МПД расходуется меньше материалов, а сама процедура проводится быстро, поэтому в стационарной лаборатории нет необходимости обустраивать мощную систему вентиляции.

При этом нельзя сказать, что магнитопорошковый контроль — идеальный вариант выявления дефектов в металлоконструкции. У него, как и у других способов НК, тоже есть свои недостатки.

• Метод эффективно работает только при относительной магнитной проницаемости обследуемого изделия более 40. Если во время сварки использовались немагнитные углероды провести МДП сварного шва невозможно.
• Магнитопорошковый контроль подходит не для всех изделий. Большинство стационарных установок настроены на тестирование конкретной номенклатуры конструкций. Для каждой конструкции нужно отдельно рассчитывать силу тока, способ нанесения порошка или суспензии, схему намагничивания и т.д.
• Для качественного проведения процедуры и получения точных результатов требуется иметь доступ ко всей поверхности объекта.
• Существует множество факторов, не позволяющих быстро и точно выявлять дефекты: наличие немагнитного покрытия, небольшая длина или сложная геометрия объекта, участки с разнородными магнитными характеристиками, возникновение ложных индикаций, расположение несплошностей.

Несмотря на все это, МПД — успешно зарекомендовавшее себя решение для быстрого обнаружения различных дефектов на поверхности. От него отказываются только в тех случаях, когда невозможно по техническим причинам намагнитить объект.

Сферы применения МПК

Выявление дефектов с помощью магнитного порошка пользуется высоким спросом в нефтегазовой отрасли, металлургической промышленности, топливно-энергетическом комплексе, авиа-, судо- и машиностроении, при возведении мостов и масштабных сооружений с большим количеством металлических конструкций.

С помощью магнитопорошковой дефектоскопии проверяют качество самых разных объектов, среди которых:

• длинномерные изделия из стального проката;
• стенки и сварные швы трубопроводов для транспортировки нефтепродуктов, газа, пара, воды;
• поковки и литье из стали;
• навесное, подвесное и дополнительное оборудование для грузоподъемной техники (цепи, крюки, узлы лебедок и т.д.);
• комплектующие подвижного состава;
• пролетные конструкции эстакад, мостов, путепроводов;
• бурильное оборудование;
• корпуса различных емкостей, насосов, зубчатые колеса, шестерни.

Метод МПК превосходно себя зарекомендовал на крупнейших объектах в нефтегазовой и атомной отраслях. Магнитопорошковая дефектоскопия применяется на этапах производства, сборки, строительства устройств, зданий, сооружений, а также при проведении технической диагностики, освидетельствования и экспертизы промышленной безопасности объектов, подведомственных Ростехнадзору.

Этапы контроля МПК

1. Подготовительный. Специалист изучает технологическую карту объекта, чтобы правильно выбрать индикаторы, оборудование, схему намагничивания. Обследуемую деталь или участок поверхности нужно протереть, чтобы посторонние частицы не снижали эффективность магнитного порошка. При применении жидких суспензий поверхность нужно просушить. Если требуется получить более четкий рисунок, рекомендуется окрасить объект в белый цвет. Толщина покрытия не должна превышать 20 мкм.
2. Намагничивание. Тип тока дефектоскопист выбирает, опираясь на данные о расположении слоев материала объекта контроля. Подача тока для намагничивания выполняется в интервальном режиме: до трех секунд — ток, до пяти секунд — пауза.
3. Нанесение индикаторного материала. Порошок, пасту или жидкость наносят на весь участок, подвергающейся проверке, включая труднодоступные глухие отверстия, ниши, пазы. Аэрозоль с индикатором нужно держать в 20-30 см от поверхности. Если используется жидкость, то нужно дать ей стечь.
4. Осмотр. С помощью немагнитных оптических приборов, угольника, кронциркуля или автоматизированных систем специалист изучает те участки, где осел индикатор. Для трещин и подобных дефектов характерны тонкие прямые линии, для раковин и неметаллических включений — округлые. Если несплошность залегает под поверхностью, рисунок не имеет четких контуров. Некоторые модели стационарных дефектоскопов имеют опцию расшифровки следов индикатора, позволяющую с высокой точностью установить тип дефекта.
5. Регистрация результатов МПК. Полученные данные заносят в протокол, прилагая схемы, слепок дефектов, фотографии и дефектограммы. Информацию можно записать на жесткий диск или другой носитель информации.
6. Размагничивание. Остаточную намагниченность удаляют после проведения процедуры, чтобы она не влияла на работу электрооборудования.

Виды магнитных порошков

По физическим характеристикам, составу, назначению индикаторные порошки образуются в результате:

• нагревания пентакарбонила железа Fe(CO)5 или дробления железа в керосине с помощью электрической дуги;
• измельчения окалины, полученной во время обработки, стали методом горячего проката;
• фильтрования, последующей сушки и размола шламовой жидкости.

Магнитные порошки могут использоваться в двух состояниях:

• сухом — наносят распылителями на поверхность детали, или погружая объект в емкость с порошком. Индикаторы представляют собой мелкодисперсные частицы железной окалины, карбонильного железа, никеля и могут быть люминесцирующими, или иметь черный, коричневый, красный, желтый, белый оттенок. При сухом способе пропускают ток 300-600 А и используют П-образные электромагниты.
• мокром — порошки смешивают с жидкой средой, получая магнитную суспензию, а затем покрывают ею деталь с помощью кисти или аэрозольного баллончика, окунают в емкость или поливают.

Состав порошка и способ обработки детали выбирают в зависимости от целей процедуры и специфики объекта контроля.

Виды намагничивания

• Циркулярный — позволяет обнаружить продольные радиальные повреждения на торцах изделия.
• Продольный или полюсной — используется для выявления поперечных дефектов; для определения поперечных дефектов.
• Комбинированный — нужен в тех случаях, когда невозможно с уверенностью сказать, в каком направлении расходятся трещины.

Используемое оборудование и расходники для МПК

Поскольку магнитопорошковый метод основан на взаимодействии магнитного поля и частиц, невозможно обойтись без индикаторов —аэрозолей, суспензий, порошков и паст. Последние необходимы для обработки труднодоступного участка на объекте. Они состоят из магнитных порошков, пластификаторов и присадок и представляют собой постепенно твердеющую смесь.

Периодически степень эффективности порошка проверяют на контрольных образцах с естественными или специально созданными дефектами, либо с помощью приборов, например, центрифуги.

Качественный порошок не имеет неприятного запаха и не токсичен.

Во процессе МПД применяется широкий спектр оборудования:

• дефектоскопы — мобильные и стационарные, узкоспециализированные и универсальные. Если в лаборатории на производстве используются автоматизированные системы, то дефектоскоп представляет собой один из множества модулей, а обнаружением и определением дефектов занимается другая часть системы.
• намагничивающие и размагничивающие устройства, а также постоянные магниты;
• приборы для измерения различных параметров магнитного поля;
• люксометры, светильники видимого и ультрафиолетового света;
• контрольные образцы для настройки точности оборудования и проверки качества ферромагнитных порошков, паст, жидких составов;
• ASTM-колбы для определения концентрации магнитных частиц в суспензии;
• инструменты для проведения осмотра: микроскопы, зеркала, лупы;
• индикаторные полоски.

Требования к оборудованию для проведения МПД изложены в ГОСТ 53700-2009.

При выборе модели следует учитывать:

• какой способ проведения МПК устройство поддерживает;
• диапазон намагничивающего тока;
• количество режимов размагничивания;
• период уменьшения магнитного поля до минимума.

При отсутствии дефектоскопа или необходимости применять более компактные приборы, можно воспользоваться соленоидами, электрическими магнитами и блоком регулирования силы тока.