Магнитно-прахов метод за безразрушаващ контрол

Измервателна техникаСтатииСп. Инженеринг ревю - брой 1, 2014

Магнитно-прахов метод за безразрушаващ контролМагнитно-прахов метод за безразрушаващ контролМагнитно-прахов метод за безразрушаващ контролМагнитно-прахов метод за безразрушаващ контрол

д-р инж. Радостин Касъров,
експерт по MТ

Mагнитните методи за безразрушаващ контрол са част от комплекса дейности, осигуряващи качеството и техническата безопасност на различни изделия и съоръжения, изработени от метал. Всички те се основават на определени физични явления, свързани с магнетизма на материалите.

Ако например в обект, произведен от феромагнитен материал, се създаде магнитно поле и по намагнитената повърхност на обекта съществуват нецялостности (дефекти), то те ще разсейват създаденото магнитно поле. Това изкривяване на полевите силови линии e резултат от разликата между магнитните свойства на дефектите и тези на контролираното изделие.

Същност и приложeние на магнитно-праховия метод
Принципът за контрол чрез магнитни методи се основава на създаването магнитно поле в обекта и регистрирането на отклонения, изразени в изкривяване или прекъсване на магнитните силови линии при наличие на дефекти. Един от тези методи е магнитно-праховият.

Той се прилага в технологичния производствен контрол за окачествяване на изделия от феромагнитни материали след процесите на леене, коване, студено и горещо формоване, обработки и заваряване. Използва се и в експлоатационния контрол за откриване на нецялостности, появили се в процеса на експлоатация като резултат от умора на материала, механични напрежения, корозия, износване и др.

Характерните дефекти, откривани чрез този метод, са пукнатини, всмукнатини, порестост, несплавявания, различни включвания и други често срещани дефекти при изработка, обработка или възникнали в процеса на експлоатация. Методът е основно приложим за откриване на дефекти с разкритие към повърхността, които не могат да бъдат регистрирани с просто око.

Процесът на приложение на метода се състои от три етапа, показани на фиг. 1а, б, в - намагнитване на обекта; нанасяне на индикаторната среда, съдържаща магнитни частици; оценяване на показанията - наличие или не на нецялостности.

Намагнитване на обекта
Намагнитването обикновено се извършва чрез специални ръчни, портативни или стационарни дефектоскопи с помощта на постоянен или променлив ток в зависимост от поставената задача. При постоянния ток се създава магнитно поле, което дълбоко прониква в метала. Чрез него могат да се открият подповърхностни дефекти, намиращи се на дълбочина 3-5 mm под изследваната повърхност.

Ако се прилага с определена честота, е възможно по-интензивно преместване на магнитните частици от индикаторната среда и оптимизиране на времето за контрол. За разлика от постоянния, променливият ток концентрира магнитното поле най-вече върху повърхността на изследвания обект.

Това е резултатът от познатия ни от физиката “скин” ефект (повърхностен ефект), при който магнитното поле е концентрирано по сила най-вече в повърхностните слоеве на обекта. Тук периодичната смяна на посоката на тока също води до по-интензивно преместване на магнитните частици.

Променливият ток намира широко приложение при изследване на обекти за наличие най-вече на повърхности дефекти. Едно предимство е възможността за по-лесно отстраняване на остатъчното магнитно поле (размагнитване) след контрола, ако има такова изискване за конкретния обект. Разбира се, и при двата типа намагнитване минималната сила на намагнитващия ток се посочва от различни норми, стандарти или инструкции, а при липса на такива се определя експериментално.

Макар и по-ограничено, магнитно поле в даден обект може да бъде създадено и от постоянен магнит с U-образна форма, като изследваната повърхност се разполага между неговите полюси. За целта се използват специално създадени магнитни дефектоскопи.

Инидикаторна среда
След намагнитване на обекта по един от описаните по-горе начини се пристъпва към втория етап от процеса на контрол - нанасяне на инидикаторната среда. Тя може да е от сухи магнитни частици (сух метод) или от магнитни частици, размесени в течност (мокър метод). За постигане целите на контрола тези частици трябва да са от феромагнитен материал с висока магнитна проницаемост и ниска коерцитивна сила, с подходящи размери, форма и цвят.

При “сухия метод” индикаторната среда представлява изключително малки по размери частици от феромагнитен прах. Те могат да бъдат обработени предварително по различни начини, за да получат по-голяма подвижност и определен цвят за по-добра контрастност спрямо повърхността на контролираното изделие. Разпръскват се върху обекта на гравитационен принцип, като излишният прах се отделя със слаба въздушна струя.  

Сухият метод дава най-добри резултати при търсене на дълбоко залегнали подповърхности дефекти. Приложим е и при груби повърхности.
При “мокрия метод” индикаторната среда отново е съставена от изключително малки по размери частици железен окис, но размесени в тънки масла или във вода.

Тази магнитна суспензия се нанася върху повърхността на изследвания обект или чрез напръскване, или чрез потапяне. При изискване вместо обикновените магнитни частици се използват флуоресциращи, които се наблюдават под UV светлина при специално затъмнени работни условия (посочената с червена стрелка индикация на фиг. 2).

Това е съществено неудобство особено при експлоатационния контрол, затова се прилага техника, при която върху обекта се нанася тънък слой от специална цветна основа, контрастираща с цвета на магнитните частици и едва след това се пристъпва към намагнитване. Обикновено основата е с бял цвят, а магнитният прах - с черен. На фиг. 3 и 4 са показани индикации, характерни за пукнатини върху реални обекти. Този метод осигурява по-висока чувствителност при търсене на повърхностни дефекти.

Техники на приложение
Избраната индикаторна среда може да бъде нанесена върху повърхнината на изследвания обект в два различни етапа от процеса на контрол. Оттук се определят и двете основни техники - при приложено и остатъчно намагнитване.

При първата от тях магнитните частици се разпръскват върху повърхността на обекта в момента на протичане на намагнитващия ток, т.е. нанасянето на индикаторната среда протича успоредно с процеса на намагнитване. Времето за намагнитване и оглед за наличие на дефекти е регламентирано в нормативно-техническата документация за конкретното изделие или се определя експериментално със специални контролни образци и индикатори.

В остатъчно магнитно поле най-често се контролират детайли, изработени от магнитно твърди материали. Тук се извършва предварително намагнитване на обекта за контрол и едва след неговото прекъсване се нанася магнитният прах или суспензия с последващ оглед за наличие на дефекти.

Оценяване на резултатите
Последният етап от магнитно-праховия метод е оценяване на резултатите. Необходимо е да се знае, че тези резултати са най-вече качествени и служат само за определяне на размерите на дефекта, но не и за неговата дълбочина. Обикновено оценката на резултатите се извършва от специалист с висока квалификация по метода, тъй като вероятността за откриване и определяне на една индикация като дефект зависи от различни фактори като очертания, посока, ориентация и други.

Много често се образуват заблуждаващи индикаторни следи при разсейване на магнитното поле в мястото на рязко изменение профила на изделието, на границата между основен и заварен метал, по краищата на обезвъглеродена зона, при съединяване на два разнородни метала с различна магнитна проницаемост. Поради това е необходимо специалистът да притежава и достатъчно опит, за да определи само тези индикации, указващи дефекти.

Като обобщение може да се каже, че магнитно-праховият метод за безразрушаващ контрол за разлика от други методи притежава ред предимства, измежду които възможност за приложение при всякакви изделия, произведени от магнитен материал, висока степен на надеждност при откриване на повърхностни дефекти, мобилност и относително ниска себестойност. 

Новият брой 7/2018

брой 7-2018

ВСИЧКИ СТАТИИ | АРХИВ

ЕКСКЛУЗИВНО

Top