Файл: Неразрушающего контроля.pdf

Из схемы распределения величины напряжённости магнитного поля с помощью прямого намагничивания пропусканием тока по детали видно, что на внутренней поверхности полого проводника цилиндрической формы величина магнитного поля очень низка. Поэтому, прямой метод намагничивания не рекомендуется, проведения контроля внутренних полостей особенно на наличие мелких дефектов для таких деталей. а) б)
Рисунок 49 – Распределение напряженности магнитного поля в сечении полой детали при пропускании тока по ней (а) или по центральному проводнику (б), где
R
П
– радиус центрального проводника, R
1
– внутренний радиус намагничиваемой детали, R
2
– наружный радиус намагничиваемой детали
Напряжённость магнитного поля быстро увеличивается при распространении его в глубь металла с внутренней стороны, и поэтому, дефект, имеющий значительную глубину, может быть выявлен. Тем не менее, наилучшим технологическим приёмом для намагничивания полых изделий с целью проведения контроля его внутренней и внешней поверхности является намагничивание с использованием центрального проводника. В том случае, когда электрический ток пропускают по центральному немагнитному (медному) проводнику, магнитное поле, на внутренней поверхности ферромагнитной трубы имеет значительную величину, и магнитное поле всё ещё достаточно сильное для обнаружения дефекта на внешней поверхности изделия.
78

Для проведения магнитопорошкового контроля при намагничивании пропусканием тока по центральному проводнику используется горизонтальное стационарное оборудование, для нанесения магнитного порошка применяют суспензию. Такой приём используют для проведения контроля деталей, имеющих полую центральную часть, типа шестерён, труб и других изделий в форме кольца.
Центральный проводник в виде стержня обычно изготавливают из меди или алюминия. Проводник помещают в отверстие и зажимают между контактными головками. При пропускании электрического тока по центральному проводнику вокруг него образуется циркулярное магнитное поле, которое проникает внутрь материала контролируемой детали.
Циркулярное намагничивание с применением тороидальной обмотки
Часто, при намагничивании полых деталей пропусканием тока по центральному проводнику возникает ситуация, когда тока намагничивающего устройства не хватает для обеспечения нужной величины напряженности магнитного поля на поверхности детали, особенно на внешней поверхности. Тогда применяют намагничивание обматыванием детали тороидальным способом
(рисунок 50).
Рисунок 50 – Циркулярное намагничивание детали с помощью тороидальной обмоткой
79

При намагничивании с помощью тороидальной обмотки магнитные силовые линии в детали, имеющей вид кольца или тороида, также имеют вид концентрических окружностей.
Намагничивание с помощью тороидальной обмотки применяют для выявления радиальных трещин на торцевых поверхностях, а также трещин, расположенных вдоль образующей детали, имеющей вид кольца или тороида.
Использование такой схемы позволяет уменьшить ток за счет увеличения числа витков намагничивающего поля.
Расчет напряженности магнитного поля ведется по формуле:
(13) где I – сила тока, А;
Н – напряженность магнитного поля, А/см;
N – количество витков, шт;
l
ср
– длина средней линии, см.
(
)
2
вн н
ср
N
d
D
H
N
l
H
I
+
=
⋅
=
π
(14)
Этот способ трудоемок, и в условиях контроля большого числа деталей неприемлем, так как много времени будет тратиться на обматывание детали и ее снятия. Однако, когда деталей немного, а тока, пропускаемого по центральному проводнику недостаточно, то тороидальная обмотка самый лучший способ обеспечения равномерного намагничивания всех поверхностей деталей.
Циркулярное намагничивание с помощью индуцированного тока
Если деталь слишком длинная или много однотипных полых деталей, то вместо тороидального способа можно применить индукционный (рисунок 51).
Главное правильно рассчитать силу намагничивающего тока. Этот способ можно использовать пропусканием по катушке только переменного тока, тогда в первичном магнитопроводе возникает переменный магнитной поток Ф и в
)
(
2
вн
н
ср
d
D
IN
l
N
I
H
+
=
⋅
=
π
80

соответствии с законом электромагнитной индукции он возбуждает в детали Д вихревые токи, которые, в свою очередь, согласно теореме о циркуляции образуют вторичное магнитное поле напряженностью Н, но уже на поверхности детали. Вот это вторичное поле и является рабочим, которое работает на выявление дефектов на всех поверхностях такой детали, ведь магнитное поле идет по поверхности всей детали.
Рисунок 51 – Принцип индукционного намагничивания.
Индукционное намагничивание применяют для выявления кольцевых дефектов, расположенных на торцевых, внутренней и внешней поверхностях.
6.3.3
Комбинированное намагничивание
Комбинированное намагничивание достигается в результате одновременного продольного и циркулярного намагничивания и использования для него токов одного вида или токов разного вида с соответствующими моментами включения или с изменением их значений и направления. В этом случае возникает результирующее поле, величина которого зависит от параметров каждого из полей.
Необходимо, чтобы суммарный вектор намагниченности поворачивался относительно оси детали в пределах 90°. Комбинированное намагничивание позволяет выявлять трещины, направленные под разными углами к оси
81

контролируемой детали.
При комбинированном намагничивании продольное намагничивание осуществляют с помощью соленоида или электромагнита, а циркулярное –
пропусканием тока по детали или по центральному проводнику. Кроме того, комбинированное намагничивание можно осуществить одновременным циркулярным намагничиванием в двух направлениях (рисунок 52) пропусканием токов, сдвинутых по фазе на 90° посредством электроконтактов в двух взаимно перпендикулярных направлениях.
Рисунок 52 – Комбинированное намагничивание пропусканием тока в двух направлениях
6.4
Выбор магнитного индикатора и его нанесение на поверхность
детали
Магнитный индикатор и способ его нанесения выбирается в зависимости от цвета, шероховатости, формы и пространственного расположения поверхности контроля.
Если поверхность контролируемой детали светлая или зеркальная и с низкой шероховатостью (кольца подшипников, новые оси колесных пар и т. п. – то для контроля используется темно-серый или черный индикатор (МИНК-030,
ДИАГМА-110), шероховатые и темные поверхности контролируют цветными или
82

люминесцентными порошками и суспензиями. С точки зрения чувствительности контроля предпочтительнее люминесцентные индикаторы, но они требуют соответствующих ультрафиолетовых облучателей, обеспечения затемнения на участках, где освещенность контролируемой поверхности более 20 лк. Кроме того, при использовании люминесцентных индикаторов необходимы средства защиты дефектоскописта от вредного ультрафиолетового излучения (специализированные очки или маски, печатки, халаты).
Нанесение магнитного порошка на поверхность детали можно производить:
− мокрым способом;
− сухим способом;
− магнитогуммированной пасты;
− воздушной взвеси.
Мокрый способ
Наиболее распространенным и производительным способом нанесения порошка на контролируемую поверхность является мокрый способ.
После намагничивания или во время него деталь или ее контролируемый участок должны быть равномерно и обильно обработаны суспензией с заданной концентрацией порошка.
Нанесение индикатора проводится:
− либо путем полива детали суспензией;
− либо путем окунания ее в ванну с хорошо перемешанной суспензией
(последний способ применяется в основном при использовании СОН).
Мокрый способ имеет несколько преимуществ перед сухим способом.
Во-первых, все поверхности изделия могут быть быстро и легко покрыты относительно однородным слоем частиц.
Во-вторых, жидкая основа обеспечивает подвижность магнитным частицам в течение большего промежутка времени, который позволяет скапливаться им в слабых полях рассеяния дефектов и формировать более чёткие индикации.
83

Поэтому, мокрый способ является наилучшим для обнаружения очень мелких дефектов гладкой поверхности.
Тем не менее, на грубой поверхности частицы (которые имеют очень маленькие размеры) могут скапливаться в неровностях поверхности и потерять подвижность, становясь менее эффективными чем сухие порошки при таких условиях.
При нанесении магнитной суспензии из аэрозольного баллончика распылением требуется соблюдение технологии:
− тщательно встряхивайте аэрозольный баллон с магнитной суспензией непосредственно перед использованием, пока не услышите, что шарики, способствующие перемешиванию, стучат свободно;
− удерживайте баллон на расстоянии 200 - 300 мм от поверхности.
При нанесении магнитной суспензии путём полива следует наносить её слабой струей, таким образом, и с такого расстояния, чтобы не смывать образующиеся индикаторные рисунки.
При поливе деталь следует располагать так, чтобы суспензия при стекании, не застаивалась в отдельных участках (углублениях, "карманах", между ребрами и др.).
Если направление движения суспензии, стекающей по поверхности детали, совпадает с направлением дефектов, картина осаждения порошка получается более чёткой.
При контроле СПП обработка деталей суспензией должна заканчиваться до того, как будет выключено намагничивающее поле. Магнитное поле в этом случае должно выключаться только после стекания основной массы суспензии.
Стекание основной массы суспензии - это состояние, при котором дальнейшее стекание суспензии не изменяет картины отложения порошка над дефектом, в том числе и при повторном включении намагничивающего устройства.
Суспензия должна быть тщательно перемешена непосредственно перед применением.
84

Сухой способ
Сухой способ контроляв основном применяется при контроле деталей, имеющих грубо обработанные поверхности, таких как отливки, поковки и т.п. Это связано с тем, что сухие порошки не скапливаются в шероховатостях поверхности.
При контроле СПП на поверхность испытуемой детали наносят сухой порошок, применяя при этом легкое постукивание по детали или встряхивание ее.
Применение сухих порошков эффективно при использовании переменного тока или выпрямленного однополупериодного тока создающих пульсирующее магнитное поле, которое обеспечивает подвижность порошка. В первую очередь сухой порошок применяется для необработанных сварных соединений, а также по грубым поверхностям, например, в литье.
Сухой способ также используется, чтобы обнаружить подповерхностные трещины. Сухой порошок в сочетании с выпрямленным однополупериодным током - лучший способ проведения контроля для обнаружения непровара в корне шва из тонких материалов. Сухой порошок в сочетании с выпрямленным однополупериодным током обычно используется для контроля литья с целью обнаружения горячих и холодных трещин.
При всех вариантах сухого способа, порошок следует наносить на контролируемую поверхность равномерно, без образования более темных
(обогащенных) или светлых (обедненных порошком) мест.
Обычно для получения ясного, четкого рисунка над дефектом излишний порошок или сдувается, или удаляется путем поворачивания детали или путём наклона её, применяя при этом легкое постукивание.
Сила воздушной струи должна быть достаточно сильной, чтобы удалить лишние частицы, но не настолько сильная, чтобы нарушить положение частиц, образующие индикации и удерживаемые магнитными полями рассеяния над дефектами.
Сухой магнитный порошок нельзя использовать при контроле средней части оси седлообразным намагничивающим устройством, а также шеек оси, колец подшипников, участков с резьбой и цилиндрических деталей диаметром менее 60 85

мм. В остальных случаях можно использовать сухой или мокрый способ, хотя с точки зрения чувствительности предпочтительнее мокрый способ. Однако, если пропускать ток по детали или намагничивающим устройством с открытыми токоведущими частями в приложенном поле, то наносить суспензию опасно с точки зрения возможного поражения дефектоскописта током, в этом случае также лучше использовать сухой порошок. Кроме того, магнитные порошки не следует применять для поверхностей, которые нельзя обезжирить или просушить, а также для мелких деталей даже с плоскими поверхностями.
Разновидностью сухого способа является способ "воздушной взвеси" с помощью специальных установок закрытого типа. Из обычного серийно выпускаемого порошка выделяется высокодисперсная фракция (с размерами частиц 0,1-10 мкм), которая в виде воздушной взвеси наносится на деталь.
Контроль с применением способа воздушной взвеси должен проводиться либо в специальных камерах, обеспечивающих напыление только на контролируемую деталь, либо при наличии отсасывающих устройств.
Магнитные суспензии приготавливаются из компонентов и в пропорциях, представленных в таблице 4.
Выявляющую способность магнитных индикаторов проверяют с помощью стандартных образцов предприятий (СОП) с искусственными дефектами, при этом могут применяться специализированные приборы и отраслевые стандартные образцы.
Допускается проверку работоспособности средств контроля проводить с помощью СОП с естественными дефектами (не обнаруживаемыми визуально трещинами) при обеспечении проверки выявляющей способности магнитных индикаторов предварительно на специализированных устройствах (например,
МОН-721, МФ-10СП) и режима намагничивания деталей. Периодичность проверки магнитных индикаторов представлена в таблице 5.
При поступлении с предприятия-изготовителя и после истечения гарантийного срока хранения магнитный порошок или КМС проверяют в дорожных или заводских лабораториях на соответствие требованиям технических
86

условий. По результатам проверки магнитных индикаторов должен быть оформлен акт.
Магнитные индикаторы могут быть использованы по назначению при получении положительных результатов проверки.
Таблица 4 – Магнитные суспензии
Основа индикатора
Жидкая среда и пропорции веществ
Особенности приготовления цветные
КМС ДИАГМА-
1200 30
±
5 г/л воды
Необходимое количество концентрата развести в небольшом объеме воды до однородной массы и, непрерывно помешивая, добавить оставшуюся воду.
КМС МИНК-010 25
±
5 г/л воды темные
КМС ДИАГМА-
1100 40
±
5 г/л воды
Необходимое количество концентрата развести в небольшом объеме воды до однородной массы и, непрерывно помешивая, добавить оставшуюся воду.
КМС МИНК-030 25
±
5 г/л воды
ТУ-6-36-
05800165-1009-93 25
±
5 г/л воды с добавками по РД 32.159-
2000 порошок МИНК-
070 25
±
5 г/л трансформаторного масла, дизельного топлива или керосиново- масляной смеси (масла
30% объема)
Необходимое количество порошка развести в небольшом объеме смеси до однородной массы и, непрерывно помешивая, добавить оставшуюся жидкую составляющую. люминисцентные
КМС ДИАГМА-
1613 20
±
5 г/л воды
Необходимое количество концентрата развести в небольшом объеме воды до однородной массы и, непрерывно помешивая, добавить оставшуюся воду.
КМС ДИАГМА-
2623 20
±
5 г/л воды
КМС
МИНК-
045Л
10…15 г/л воды
87