Магнитные методы контроля. Классификация и области применения.

Магнитные методы контроля основаны на регистрации магнитных полей рассеяния, возникающих над дефектами, или на определении магнитных свойств контролируемых изделий.

Магнитные методы:

- магнитопорошковый. Только для контроля деталей из ферромагнитных материалов. Основан на обнаружении магнитных полей рассеяния над дефектами с помощью ферромагнитных частиц. Если на пути магнитного потока встречается участок (дефект в виде разрыва сплошности Ме- трещины, неметаллические включения…), то часть магнитных линий выходит из детали. Задача МП дефектоскопии – создать магнитное поле над дефектом и по наличию магнитного поля рассеяния обнаружить дефект на изделии. Для этого на контролируемые участки изделия наносят ферромагнитные частицы, которые находятся во взвешенном состоянии в жидкости (воде, керосине..)- мокрый метод; или в воздухе(сухой метод).

Рассмотрим принцип МПД. Магнитный поток в бездефектной части изделия не меняет своего направления. Если же на его пути встречаются участки с пониженной магнитной проницаемостью, например, дефекты в виде разрыва сплошности металла (трещины, неметаллические включения и т.д.), то часть магнитных линий выходит из детали, как это представлено на рисунке 2. Там, где они выходят из детали и входят в нее обратно, возникают местные магнитные полюсы N, S и магнитное поле над дефектом.

1,5 – полюсы постоянного магнита; 2 – деталь; 3 – поле рассеяния; 4 – дефект

Рисунок 2 – Схема образования магнитного поля над дефектом

После снятия намагничивающего поля магнитное поле над дефектом и местные полюсы остаются из-за остаточной индукции. Так как магнитное поле над дефектом неоднородно, то на магнитные частицы, попавшие в это поле, действует сила, стремящаяся затянуть частицы в место наибольшей концентрации магнитных линий, то есть к дефекту. Частицы в области поля дефекта намагничиваются и притягиваются друг к другу как магнитные диполи под действием силы так, что образуются цепочные структуры, ориентированные по магнитным силовым линиям поля. Таким образом, над дефектом происходит накопление ферромагнитных частиц. МПД является одним из самых распространенных методов обнаружения дефектов типа нарушения сплошности металла. Метод имеет следующие преимущества: высокую чувствительность; возможность контроля деталей, находящихся в конструкции; сравнительно высокую производительность контроля. МПД предназначена для выявления тонких поверхностных и подповерхностных нарушений сплошности металла - дефектов, распространяющихся вглубь изделий. Такими дефектами могут быть трещины, волосовины, надрывы, флокены, непровары, поры. Дефекты типа расслоений, закатов, плоскости которых параллельны контролируемой поверхности и не выходят на нее, МПД не выявляются. Наибольшая вероятность выявления дефектов достигается в случае, когда плоскость дефекта составляет угол 90⁰ с направлением намагничивающего поля (магнитного потока). С уменьшением этого угла чувствительность метода снижается, и при углах, существенно меньших 90⁰, дефекты могут быть не обнаружены.

Чувствительность МПД определяется магнитными характеристиками материала контролируемого изделия (магнитной индукцией В_r, остаточной намагниченностью В,. максимальной магнитной проницаемостью μ_мач - и коэрцитивной силой (Н_c) шероховатостью поверхности контроля, напряженностью намагничивающего поля, его ориентацией по отношению к плоскости дефекта, качеством дефектоскопических средств и освещенностью контролируемой поверхности.

При МПД применяют следующие виды намагничивания:

а) циркулярное;б) продольное; в) комбинированное.

Циркулярное намагничивание осуществляется несколькими способами:

а) пропусканием тока по всему изделию; б) по части изделия или по участкам;

в) по проводнику (проводу, стержню), помещенному в отверстие изделия; г) путем индуцирования тока в изделии.

Продольное намагничивание осуществляется путем помещения изделия или его участка в магнитное поле постоянного магнита, электромагнита или соленоида.

Комбинированное намагничивание осуществляют путем совместного намагничивания детали циркулярным и продольным видами при этом направления магнитных полей должны быть перпендикулярны, а максимальные значения напряженности их сдвинуты по фазе на 90⁰.

В зависимости от магнитных свойств.материала (коэрцитивной силы Н_c.и остаточной индукции В), формы и размеров контролируемого bзделия применяют два способа контроля:

а) способ приложенного магнитного поля; б) способ остаточной намагниченности.

Контроль способом приложенного магнитного поля осуществляют при одновременном намагничивании изделия и нанесения на контролируемую поверхность магнитной суспензии или сухого магнитного порошка. Стекание основной массы магнитной суспензии с контролируемой поверхности участка изделия должно происходить во время действия внешнего намагничивающего поля

Контроль способом остаточной намагниченности заключается в предварительном намагничивании контролируемого изделия и последующего нанесения на его поверхность магнитной суспензии или порошка. Промежуток времени между намагничиванием изделия и нанесением магнитной суспензии или порошка не должен превышать 1 час.

Используют также малогабаритные датчики (феррозонды), которые при движении по изделию в месте дефекта указывают на изменения импульса тока, регистрирующиеся на экране осциллоскопа (феррозондовый метод).

Магнитографическим методом контролируют главным образом сварные швы трубопроводов толщиной до 10-12 мм и обнаруживают тонкие трещины и непровар. Феррозондовый метод наиболее целесообразен для обнаружения дефектов на глубине до 10 мм и в отдельных случаях до 20 мм в изделиях правильной формы. Этот метод позволяет полностью автоматизировать контроль и разбраковку. Намагничивание изделий производится магнитными дефектоскопами создающими магнитные поля достаточной напряжённости. После проведения контроля изделия тщательно размагничивают.

Методы магнитной дефектоскопии. применяют для исследования структуры материалов (магнитная структурометрия) и измерения толщины (магнитная толщинометрия). Магнитная структурометрия основана на определении основных магнитных характеристик материала (коэрцитивной силы, индукции, остаточной намагниченности, магнитной проницаемости). Эти характеристики, как правило, зависят от структурного состояния сплава, подвергаемого различной термической обработке. Магнитную структурометрию применяют для определения структурных составляющих сплава, находящихся в нём в небольшом количестве и по своим магнитным характеристикам значительно отличающихся от основы сплава, для измерения глубины цементации, поверхностной закалки и т.п. Магнитная толщинометрия основана на измерении силы притяжения постоянного магнита или электромагнита к поверхности изделия из ферромагнитного материала, на которую нанесён слой немагнитного покрытия, и позволяет определять толщину покрытия.