ГОСТ Р 55612-2013 Контроль неразрушающий магнитный. Термины и определения, ГОСТ Р от 06 сентября 2013 года №55612-2013

ГОСТ Р 55612-2013

ОКС 01.040.19

19.100

Дата введения 2015-01-01

1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт оптико-физических измерений» (ФГУП «ВНИИОФИ»)

2 ВНЕСЕН Управлением по метрологии Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии, Техническим комитетом по стандартизации ТК 371 «Неразрушающий контроль»

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 6 сентября 2013 г. N 1029-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

5 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Декабрь 2018 г


Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации»

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает термины, с соответствующими определениями, применяемые в области магнитного неразрушающего контроля качества материалов, полуфабрикатов и изделий.

Термины, установленные настоящим стандартом, рекомендуются для применения во всех видах документации, научно-технической учебной и справочной литературе.

Настоящий стандарт следует применять совместно с ГОСТ 19880, ГОСТ 19693, ГОСТ 20906, ГОСТ 16504.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 13699 Запись и воспроизведение информации. Термины и определения

ГОСТ 15467 Управление качеством продукции. Основные понятия. Термины и определения

ГОСТ 20906 Средства измерений магнитных величин. Термины и определения

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

3.1 Основные понятия

3.1.1 магнитный неразрушающий контроль: Неразрушающий контроль, основанный на регистрации магнитных полей рассеяния, возникающих над дефектами, или на определении магнитных свойств объекта контроля.

Примечание — Дефект — по ГОСТ 15467.

3.1.2 магнитная дефектоскопия: Выявление дефектов типа нарушения сплошности материала объекта контроля методами магнитного неразрушающего контроля.

3.1.3 магнитная дефектометрия: Измерение геометрических размеров дефектов и определение их местоположения в объекте контроля методами магнитного неразрушающего контроля.

3.1.4 магнитная толщинометрия: Измерение толщины немагнитных покрытий объекта контроля методами магнитного неразрушающего контроля.

3.1.5 магнитная структуроскопия: Определение структуры материала объекта контроля методами магнитного неразрушающего контроля.

3.1.6 приложенное магнитное поле: Внешнее магнитное поле, в котором находится объект магнитного неразрушающего контроля или его часть.

3.1.7 магнитное поле рассеяния дефекта: Локальное магнитное поле, возникающее в зоне дефекта вследствие магнитной поляризации его границ.

3.1.8 остаточное магнитное поле (остаточное поле): Магнитное поле, создаваемое в пространстве объектом контроля после воздействия на него приложенного магнитного поля.

3.1.9 магнитный преобразователь: Магнитоизмерительный преобразователь, предназначенный для измерения и (или) регистрации, и (или) индикации магнитного поля при магнитном неразрушающем контроле.

Примечание — Термины видов магнитных преобразователей, не установленные в настоящем стандарте, — по ГОСТ 20906.

3.1.10 сигнал магнитного преобразователя: Сигнал (э.д.с., напряжение или сопротивление магнитного преобразователя), несущий информацию об измеряемом магнитном поле.

3.1.11 отношение сигнал-шум при магнитном неразрушающем контроле (отношение сигнал-шум): Отношение пикового значения сигнала магнитного преобразователя, вызванного изменением измеряемой характеристики магнитного поля, к среднему квадратическому значению амплитуды шумов, обусловленных влиянием мешающих параметров объекта контроля.

3.1.12 чувствительность магнитного преобразователя к контролируемому параметру (чувствительность): Отношение приращения сигнала магнитного преобразователя к вызвавшему его малому приращению контролируемого параметра объекта контроля.

3.1.13 порог реагирования средства магнитного неразрушающего контроля (порог реагирования): Наименьшее значение параметра объекта контроля, вызывающее изменение магнитного поля, которое еще может быть зарегистрировано с требуемой степенью достоверности средствами магнитного неразрушающего контроля.

3.1.14 зона контроля магнитного преобразователя (зона контроля): Участок поверхности объекта контроля, в пределах которого контролируемый параметр магнитного поля может быть измерен с заданной чувствительностью магнитным преобразователем.

3.1.15 индикаторный рисунок: Рисунок, образованный на поверхности объекта контроля ферромагнитным порошком в местах возникновения магнитного поля рассеяния дефекта.

3.2 Режим регистрации параметров магнитного поля при магнитном неразрушающем контроле

3.2.1 режим остаточной намагниченности: Режим регистрации значений параметров магнитного поля объекта контроля после снятия приложенного поля.

3.2.2 режим приложенного поля: Режим регистрации значения параметра магнитного поля объекта контроля одновременно с его намагничиванием приложенным полем.

3.2.3 импульсная индикация: Режим регистрации значения параметра магнитного поля на магнитном носителе с последующей визуализацией сечений рельефа магнитного поля.

3.2.4 яркостная индикация: Режим регистрации значения параметра магнитного поля, зафиксированного на магнитном носителе, воспроизведением отпечатков одновременно ряда сечений его рельефа в виде плоского полутонового изображения.

3.3 Средства регистрации и индикации параметров магнитного поля

3.3.1 магнитный порошок: Порошок из ферромагнетика, используемый в качестве индикатора магнитного поля рассеяния.

3.3.2 люминесцентный магнитный порошок: Магнитный порошок, частицы которого покрыты неотслаивающейся пленкой люминофора.

3.3.3 цветной магнитный порошок: Взвесь магнитных частиц в воздухе.

3.3.4 магнитная паста: Смесь, содержащая магнитный или люминесцентный магнитный порошок, жидкую основу и, при необходимости, смачивающую антикоррозийную и другие добавки.

3.3.5 магнитная суспензия: Взвесь магнитного или люминесцентного магнитного порошка в дисперсионной среде, содержащей смачивающие, антикоррозийные и, при необходимости, антивспенивающие, антикоагулирующие и другие добавки.

3.3.6 накладной магнитный преобразователь: Магнитный преобразователь, предназначенный для контроля части сечения по периметру объекта контроля, расположенный над поверхностью объекта и не охватывающий его по всему сечению.

3.3.7 проходной магнитный преобразователь: Магнитный преобразователь, предназначенный для контроля всего сечения по периметру объекта контроля и расположенный с внешней стороны объекта контроля, охватывая его, либо с внутренней стороны, когда объект контроля охватывает преобразователь.

3.3.8 феррозондовый преобразователь: Ферромодуляционный преобразователь с пермаллоевыми сердечниками.

3.4 Методы магнитного неразрушающего контроля

3.4.1 магнитопорошковый метод: Метод магнитного неразрушающего контроля, основанный на использовании в качестве индикатора магнитного порошка.

3.4.2 индукционный метод: Метод магнитного неразрушающего контроля, основанный на регистрации магнитных полей объекта контроля индукционными преобразователями.

3.4.3 феррозондовый метод: Метод магнитного неразрушающего контроля, основанный на регистрации магнитных полей объекта контроля феррозондовыми преобразователями.

3.4.4 метод эффекта Холла: Метод магнитного неразрушающего контроля, основанный на регистрации магнитных полей объекта контроля преобразователями Холла.

3.4.5 магнитографический метод: Метод магнитного неразрушающего контроля, основанный на записи магнитных полей объекта контроля на магнитный носитель с последующим воспроизведением сигналограммы.

Примечание — Сигналограмма — по ГОСТ 13699.

3.4.6 магниторезистивный метод: Метод магнитного неразрушающего контроля, основанный на регистрации магнитного поля объекта контроля магниторезистивными преобразователями.

3.4.7 пондеромоторный метод: Метод магнитного неразрушающего контроля, основанный на пондеромоторном взаимодействии регистрируемого магнитного поля объекта контроля и магнитного поля постоянного магнита, электромагнита или рамки с током.

3.4.8 магнитополупроводниковый метод: Метод магнитного неразрушающего контроля, основанный на регистрации магнитного поля объекта контроля магнитополупроводниковыми приборами.

3.5 Средства магнитного неразрушающего контроля

3.5.1 магнитный дефектоскоп: Прибор, предназначенный для выявления дефектов типа нарушений сплошности материала объекта контроля и основанный на методе магнитного неразрушающего контроля.

3.5.2 магнитный толщиномер: Прибор, предназначенный для измерения толщины объекта контроля или его покрытия и основанный на методе магнитного неразрушающего контроля.

3.5.3 Магнитный структуроскоп: Прибор, предназначенный для определения физико-механических свойств или химического состава объекта контроля и основанный на методе магнитного неразрушающего контроля.

3.5.4 магнитопорошковый дефектоскоп: Магнитный дефектоскоп, основанный на магнитопорошковом методе магнитного неразрушающего контроля.

3.5.5 индукционный дефектоскоп: Магнитный дефектоскоп, использующий в качестве чувствительных элементов индукционные преобразователи.

3.5.6 феррозондовый дефектоскоп: Магнитный дефектоскоп, использующий в качестве чувствительных элементов феррозондовые преобразователи.

3.5.7 магниторезисторный дефектоскоп: Магнитный дефектоскоп, использующий в качестве чувствительных элементов магниторезистивные преобразователи.

3.5.8 магнитополупроводниковый дефектоскоп: Магнитный дефектоскоп, использующий в качестве чувствительного элемента магнитополупроводниковый прибор.

3.5.9 дефектоскоп пондеромоторного действия: Магнитный дефектоскоп пондеромоторного метода неразрушающего контроля.

3.5.10 дефектоскоп на преобразователях Холла: Магнитный дефектоскоп, использующий в качестве чувствительного элемента преобразователь Холла.

3.5.11 магнитографический дефектоскоп: Магнитный дефектоскоп, использующий в качестве чувствительного элемента магнитный носитель записи.

3.5.12 анализатор концентрации суспензии: Прибор для определения концентрации магнитного порошка в магнитной суспензии.

3.5.13 ферритометр: Прибор для измерения процентного содержания ферритной фазы в структуре контролируемого объекта.

3.5.14 намагничивающее устройство: Устройство для создания магнитного поля объекта.

3.5.15 размагничивающее устройство: Устройство для снятия магнитного поля объекта.

3.5.16 воспроизводящее устройство магнитографического дефектоскопа: Устройство для воспроизведения магнитного поля объекта, зафиксированного на магнитном носителе.

3.5.17 считывающее устройство магнитографического дефектоскопа: Устройство преобразования магнитного поля, зафиксированного на магнитном носителе, в электрический сигнал.

Приложение А (рекомендуемое). Термины способов намагничивания объектов, применяемые в магнитном неразрушающем контроле

Приложение А
(рекомендуемое)

А.1 полюсное намагничивание: Намагничивание объекта, при котором магнитные силовые линии пересекают его поверхность.

А.2 продольное намагничивание: Полюсное намагничивание объекта, при котором направление магнитных силовых линий совпадает с направлением продольной оси объекта.

А.3 поперечное намагничивание: Полюсное намагничивание объекта, при котором направление магнитных силовых линий приложенного поля перпендикулярно продольной оси объекта.

А.4 циркулярное намагничивание: Намагничивание объекта контроля пропусканием электрического тока через объект или специальный проводник, расположенный около или внутри объекта контроля.

А.5 комбинированное намагничивание: Намагничивание объекта двумя или несколькими магнитными полями, при котором результирующий вектор напряженности магнитного поля в течение периода меняет свою ориентацию между заданными направлениями.

А.6 импульсное намагничивание: Намагничивание контролируемого объекта, при котором приложенное поле кратковременно воздействует на объект.

Приложение Б (обязательное). Алфавитный указатель терминов

Приложение Б
(обязательное)

Электронный текст документа
подготовлен АО «Кодекс» и сверен по:
официальное издание
М.: Стандартинформ, 2018

Виды неразрушающего контроля и их классификация

Национальный Исследовательский Ядерный Университет

Московский Инженерно-Физический Институт

Кафедра №18

Конструирование приборов и установок

ДОКЛАД

по дисциплине

«Детали машин и основы конструирования»

на тему: «Магнитные методы неразрушающего контроля»

Выполнил: Исмаева Г. Р. А06-04

Консультанты: Сурин В. И., Волкова З. С.

2014 год

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ 3

1.ВИДЫ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ 3

2.МАГНИТНЫЕ МЕТОДЫ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ 4

2.1МАГНИТОПОРОШКОВЫЙ КОНТРОЛЬ 5

2.2МЕТОД МАГНИТНЫХ СУСПЕНЗИЙ 7

2.3ИНДУКЦИОННЫЙ МЕТОД КОНТРОЛЯ 8

2.4МАГНИТОГРАФИЧЕСКИЙ МЕТОД КОНТРОЛЯ 9

3.ЗАКЛЮЧЕНИЕ 11

4.Список используемых источников 12

ВВЕДЕНИЕ

Неразрушающий контроль (НК), говоря языком нормативных документов – это контроль, который не разрушает (именно такое определение дано в ГОСТ 16504-81 «Система государственных испытаний продукции. Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения»).

Кажущееся неполным и расплывчатым понятие обретает чёткие формы, стоит только разложить его «по полочкам». Так, под словом «контроль» подразумевается «измерение значений рабочих параметров и свойств объекта и их проверка на соответствие допустимым величинам». «Неразрушающий» означает «не требующий демонтажа или остановки работы объекта», «не подразумевающий непосредственного вмешательства в исследуемую среду».

Методы, с помощью которых реализуется НК, называются методами неразрушающего контроля (далее МНК).

Неразрушающий контроль, в зависимости от физических явлений, положенных в его основу, подразделяется на виды:

а) магнитный,

б) электрический,

в) вихретоковый,

г) радиоволновой,

д) тепловой,

е) оптический,

ж) радиационный,

З) акустический,

и) проникающими веществами.

Методы каждого вида неразрушающего контроля классифицируются по следующим

признакам:

а) характеру взаимодействия физических полей или веществ с контролируемым объектом;

б) первичным информативным параметрам;

в) способам получения первичной информации.

В данной работе мною будут рассмотрены магнитные методы неразрушающего контроля.

2. Магнитные методы неразрушающего контроля

Магнитные МНК основаны на анализе взаимодействия контролируемого объекта с магнитным полем  и применяются, как правило, для обнаружения внутренних и поверхностных дефектов объектов, изготовленных из ферромагнитных материалов.

По характеру взаимодействия физического поля с объектом этот вид контроля не дифференцируют: во всех случаях используют намагничивание объекта и измеряют параметры, используемые при контроле магнитными методами.

Процесс намагничивания и перемагничивания ферромагнитного материала сопровождается возникновением гистерезиса. Химический состав, структура, наличие несплошностей и другие свойства, которые требуется контролировать, обычно связаны с параметрами процесса намагничивания и петлей гистерезиса.

К основным магнитным методам НК относят магнитопорошковый, магнитных суспензий, индукционный и магнитографический метод.

Магнитные методы применяют для измерения толщины неферромагнитного покрытия на ферромагнитном основании; для дефектоскопии поверхностных и подповерхностных участков ферромагнитных материалов; для получения информации о магнитной проницаемости и ее изменении в зависимости от напряженности магнитного поля.

1. Магнитопорошковый контроль

Магнитопорошковый контроль служит для выявления поверхностных и подповерхностных дефектов. Его применяют для контроля конструкций и деталей из ферромагнитных сталей обыкновенного качества, углеродистых качественных и низколегированных сталей.

При магнитопорошковом контроле выявляются трещины шириной от 1 мкм и глубиной от 0,01 мм до 8 мм. При контроле могут быть выявлены: волосовины, неметаллические включения, расслоения, закаты, подповерхностные флокены, поры, раковины в поковках и прокате; трещины шлифовочные, ковочные, штамповочные, надрывы, а также сварочные дефекты (трещины, непровары, шлаковые включения, поры, раковины и др.) в элементах конструкций и деталях; трещины, возникшие в элементах конструкций и деталях при эксплуатации машин.

Магнитопорошковым контролем не могут быть проконтролированы элементы конструкций и детали: из неферромагнитных сталей; на поверхности которых не обеспечена необходимая зона для намагничивания и нанесения индикаторных материалов; со структурной неоднородностью и резкими изменениями площади поперечного сечения; с несплошностями, плоскость раскрытия которых совпадает с направлением намагничивающего поля или составляет с ней угол менее 30°. На выявляемость дефектов оказывают влияние многие факторы, связанные со свойствами объекта и принятой технологией магнитопорошкового контроля, а именно: магнитные свойства и структурные неоднородности материала, шероховатость, форма объекта контроля, его габаритные размеры, масса, наличие покрытий, их толщина и свойства, вид тока, схема намагничивания, способ контроля, а также значения таких параметров технологии контроля, как напряженность поля или сила тока. Допускается контроль по немагнитным покрытиям (хром, кадмий и др.). Наличие покрытий толщиной до ~20 мкм практически не влияет на выявляемость дефектов. При толщине покрытия более 100-150 мкм могут быть выявлены только дефекты размером более 0,15 мм.

Масштабность применения магнитопорошкового метода объясняется его высокой производительностью, наглядностью результатов контроля и высокой чувствительностью. При правильной технологии контроля элементов конструкций и деталей этим методом обнаруживаются трещины в начальной стадии их появления, когда обнаружить их без специальных средств контроля трудно или невозможно.

Применение данного метода практически не ограничивает, как правило, плохое состояние поверхностей сварных соединений: наличие брызг и чешуйчатости; имеющиеся в сварных швах резкие переходы от наплавленного металла к основному, создающие дополнительные магнитные потоки рассеяния, а следовательно, дополнительные индикации. Метод позволяет достаточно эффективно выявлять в сварных соединениях поверхностные трещины.

Реализация метода. На намагниченный участок сварного шва наносится с помощью распылителя (или просто насыпается) сухой магнитный порошок. Магнитные частицы порошка, попадая в поле дефекта под действием электрического тока 7, намагничиваются и в результате притягивающей сипы перемещаются в зону наибольшей неоднородности магнитного по­ля. Порошинки, притягиваясь друг к другу, выстраиваются в цепочки, ориентируясь по магнитным силовым линиям поля 2, и, накапливаясь, образуют характерные рисунки в виде валиков 3, по которым судят о на­личии дефекта 4.

Суть данного метода такова: магнитный поток в бездефектной части изделия не меняет своего направления; если же на пути его встречаются участки с пониженной магнитной проницаемостью, например дефекты в виде разрыва сплошности металла (трещины, неметаллические включения и т.д.), то часть силовых линий магнитного поля выходит из детали наружу и входит в нее обратно, при этом возникают местные магнитные полюсы (N и S) и, как следствие, магнитное поле над дефектом. 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 силовых линий, то есть к дефекту. Частицы в области поля дефекта намагничиваются и притягиваются друг к другу как магнитные диполи под действием силы так, что образуют цепочные структуры, ориентированные по магнитным силовым линиям поля.

В качестве магнитных порошков применяют: тонко измельченную и просеянную через сито с 3600 отверстиями на 1 см2 железную окалину; частично восстановленный крокус в среде светильного газа при температуре 800°С; магнетит (Fe3O4), полученный химическим способом, и др.

Выявление дефектов облегчается применением окрашенных порошков (белого, желтого, красного). Намагничивание швов производят: электромагнитами П-образной формы, имеющими 5000— 10000 ампер-витков; обертыванием изделия несколькими витками гибкого кабеля, подключенного к сварочному трансформатору или генератору; пропусканием тока величиной 300 — 600 а непосредственно через изделие. Для намагничивания пригодны как постоянный, так и переменный токи.

Наибольшая вероятность выявления дефектов достигается в случае, когда плоскость дефекта составляет угол 90грд. с направлением намагничивающего поля (магнитного потока). С уменьшением этого угла чувствительность снижается и при углах, существенно меньших 90грд. дефекты могут быть не обнаружены. В связи с этим каждый участок нужно проверять дважды: один раз намагничивая его поперек, а второй — вдоль шва.

Магнитные методы неразрушающего контроля

Магнитное поле, его характеристики

Магнитные поля, необходимые для намагничивания деталей, могут быть получены с помощью постоянных магнитов или электрических токов, пропускаемых по проводникам специальной формы. Принято считать, что у постоянного магнита есть два полюса: северный, и южный. Одноименные полюса магнитов отталкиваются, а разноименные – притягиваются. Здесь важно отметить, что по отдельности магнитные полюса существовать не могут. Если мы разделим магнит, например, пополам, то у каждой половинки вновь образуется два полюса.

Магнитное поле имеет вполне определенное направление. Поскольку магнитное поле невидимо, чтобы хоть как-то наглядно представить его, договорились графически изображать его с помощью магнитных силовых линий. Магнитные силовые линии – непересекающихся линии, которым приписывается определенное направление. Условились, что магнитные силовые линии выходят из северного полюса постоянного магнита и входят в южный полюс, замыкаясь внутри магнита. Таким образом, направление силовой линии будет указывать северный полюс магнитной стрелки, помещенной в поле. Наглядную картинку силовых линий можно наблюдать, если на стержневой постоянный магнит положить лист бумаги и посыпать железный порошок.

Основная количественная характеристика магнитного поля в каждой точке называется магнитной индукцией и обозначается буквой В. По магнитным силовым линиям можно в каждой точке определить направление магнитной индукции, которое будет совпадать с направлением касательной к силовой линии, проходящей через эту точку, а величина (длина) будет тем больше, чем гуще расположены магнитные силовые линии. Вдали от полюсов силовые линии расположены реже, следовательно, поле там слабее.

Известно, что атомы любого вещества состоят из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов, вращающихся вокруг этого ядра и таким образом, как бы создающих круговой электрический ток. круговой ток (виток с током) создает магнитное поле. Для большинства материалов магнитные поля, создаваемые различными электронами в атомах, имеют произвольное направление, и результирующее поле материала в целом равно нулю. Магнитная проницаемость (способность концентрировать магнитное поле) таких веществ близка к 1.

Парамагнетики – это такие материалы, для которых магнитная проницаемость незначительно больше 1. К ним относятся олово (1,000001), алюминий (1,000023), платина (1,000364), марганец (1,0037) и другие.

Диамагнетики – это такие материалы, для которых магнитная проницаемость незначительно меньше 1. К ним относятся висмут (0,999825), графит (0,999895), серебро (0,999981), медь (0,999991) и другие.

Однако для ряда материалов, которые называются ферромагнетиками, в силу некоторых обстоятельств энергетически выгодным становится такое состояние атомов, при котором магнитные поля соседних атомов направлены в одну сторону и он оказывается намагниченным.

Ферромагнитные материалы (ферромагнетики) имеют магнитную проницаемость существенно больше единицы и может достигать 10⁶. К ферромагнетикам относятся железо, никель, кобальт, ряд редкоземельных элементов, например, гадолиний и их сплавы. Изделия из ферромагнетиков можно контролировать магнитными методами. Магнитный контроль согласно ГОСТу 21105-87 применим для деталей из ферромагнитных материалов, имеющих магнитную проницаемость больше 40. К таким материалам относятся среднеуглеродистые легированные стали, из которых изготавливается большинство деталей подвижного состава. Является ли изделие ферромагнитным, легко можно определить при помощи постоянного магнита.

Ферромагнитные свойства пропадают, если материал нагреть выше некоторой температуры, которая носит название температуры или точки Кюри. Для железа температура Кюри составляет 768С.

Магнитопорошковый метод контроля

Принципиальная возможность обнаружения дефектов магнитными методами связана с тем, что в области дефекта у намагниченной детали возникает ярко выраженное неоднородное магнитное поле – поле рассеяния дефекта. Далее это поле обнаруживается либо при помощи магнитного порошка или магнитной суспензии.

Возникновение магнитного поля рассеяния дефекта можно объяснить, если представить контролируемый объект в виде ферромагнитного стержня, помещенного в однородное внешнее магнитное поле напряженностью Н_вн, совпадающее по направлению с осью стержня. В этом случае стержень равномерно намагнитится, и магнитная индукция в нем по направлению будет совпадать с приложенным внешним магнитным полем, на концах его образуются магнитные полюса, как это показано на рисунке, а. Картина изменится, если на стержне будет находиться поверхностная трещина направленная перпендикулярно магнитному полю. В самом начале мы отмечали, что если магнит разделить пополам, то у каждой половинки снова возникают полюса. Аналогично в случае наличия в образце (магните) трещины, ее границы будут поляризоваться, то есть ее стенки станут полюсами магнитов рис., б. Это приведет к возникновению локального магнитного поля – поля рассеяния дефекта дополнительного к внешнему магнитному полю. Таким образом, можно сказать, что магнитное поле рассеяния дефекта – это локальное магнитное поле, возникающее на поверхности детали в зоне дефекта вследствие магнитной поляризации его границ. Силовые линии этого поля будут начинаться на одной границе трещины (северном полюсе), выходить на поверхность и через воздух замыкаться на другой границе трещины (южном полюсе). Это поле будет сильно неоднородным, а наибольшего значения будет достигать у границ трещины.

Схема возникновения магнитного поля рассеяния дефекта, и силы, действующие на частицы магнитного порошка

Таким образом, для возникновения поля рассеяния дефекта и его последующего обнаружения изделие из ферромагнитного материала должно быть соответствующим образом намагничено.

Результирующая сила F_Р, действующая на частицу магнитного порошка в области трещины складывается из: F_М – силы со стороны магнитного поля (внешнее поле плюс поле рассеяния дефекта), которая направлена в область наибольшего изменения магнитного поля, т.е. к месту расположения трещины; F_Т – силы тяжести (со стороны Земли), направленной вниз; F_А – выталкивающей силы со стороны жидкости (для суспензий), направленной вверх; F_ТР – силы трения, препятствующей движению частицы, и направленной в сторону противоположную направлению движения частицы.

Вихретоковый метод неразрушающего контроля

Вихретоковый неразрушающий контроль основан на возбуждении в контролируемой детали вихревых токов и анализе взаимодействия внешнего возбуждающего магнитного поля с магнитным полем вихревых токов, наводимых в объекте контроля возбуждающей катушкой.

Особенность вихретокового контроля заключается в том, что его можно проводить без контакта преобразователя и объекта. Их взаимодействие происходит обычно на расстояниях, достаточных для свободного движения преобразователя относительно объекта: от долей миллиметра до нескольких миллиметров. Поэтому этим методом можно получать хорошие результаты контроля даже при высоких скоростях движения (например, 50 м/с) преобразователей по детали.

Еще одна из особенностей метода состоит в том, что на сигналы преобразователя практически не влияют влажность, давление, загрязненность газовой среды, радиоактивные излучения и загрязнение поверхности объекта контроля непроводящими веществами.

Простота конструкции вихретокового преобразователя (ВП) – еще одно преимущество метода. В большинстве случаев катушки помещают в предохранительный корпус и заливают компаундами. Благодаря этому они устойчивы к механическим и атмосферным воздействиям, могут работать в агрессивных средах, в широком интервале температур и давлений.

Поскольку вихретоковый метод контроля основан на возбуждении вихревых токов, применяется он для контроля качества электропроводящих объектов: металлов, сплавов, графита, полупроводников. Ему свойственна малая глубина зоны контроля, определяемая глубиной проникновения электромагнитного поля в контролируемую среду. Вихретоковые методы контроля широко применяют для дефектоскопии, определения толщины покрытий (непроводящих на проводящих материалах или наоборот), размеров и структуроскопии материалов и изделий.

В дефектоскопии с помощью данного метода обнаруживают дефекты типа несплошностей, выходящих на поверхность или залегающих на небольшой глубине в электропроводящих листах, прутках, трубах, проволоке, деталях железнодорожных вагонов, мелких деталях и т.д. Выявляются разнообразные трещины, расслоения, закаты, плены, раковины, неметаллические включения и т.д. При благоприятных условиях и малом влиянии мешающих факторов при использовании накладного преобразователя удается выявить трещины глубиной 0,1…0,2 мм, протяженностью 1…2 мм.

Ограничение применения вихретокового метода контроля состоит в невозможности контроля непроводящих материалов (диэлектриков) и невозможности обнаружения дефектов на глубине больше глубины проникновения вихревых токов.

Вихревые токи создаются и регистрируются с помощью специальных вихретоковых преобразователей (ВП), на которые подаются переменные синусоидальные или импульсные токи.

Вихретоковый преобразователь представляет собой катушку (несколько катушек), которая подключена к источнику переменного, в большинстве случаев синусоидального тока. Ток создает вокруг катушки переменное магнитное поле. При размещении преобразователя вблизи поверхности токопроводящей детали указанное поле возбуждает в поверхностном слое вихревые токи. Вихревые токи создают собственное поле, которое наводит в катушке дополнительную ЭДС, несущую информацию о наличии или отсутствии дефектов. При наличии трещины контур вихревых токов разрывается, меняется магнитное поле, создаваемое ими и соответственно меняется амплитуда и фаза сигнала измерительной катушки преобразователя.

Дефекты обнаруживаются в той части детали, по которой протекают вихревые токи.

Метод магнитных суспензий

Метод магнитных суспензий. Магнитной суспензией называют жидкость (керосин, трансформаторное или веретенное масло, воду, спирт, четыреххлористый углерод и др.) со взвешенными в ней частицами магнитного порошка. Суспензия наносится на намагниченный шов с помощью кисти, поливом или окунанием всего сварного изделия, если его размеры невелики. Выявление дефектов и способы намагничивания проверяемой детали такие же, как и при порошковом методе. Для ускорения контроля плоских поверхностей изделия иногда применяют сосуд с прозрачной крышкой, внутри которого заключена суспензия. Его устанавливают на шов и наблюдают скопления магнитных частиц над пороками сварки. После встряхивания сосуда обследуют другой участок сварного соединения.

Данный метод по качеству схож с рассмотренным выше. Однако контроль с помощью прозрачного сосуда дает несколько худшие результаты. При намагничивании постоянным током облегчается нахождение более глубоко залегающих дефектов.

3. Индукционный метод контроля

Индукционный метод основан на регистрации пороков намагниченного шва с помощью индукционных катушек, улавливающих местные потоки рассеивания над дефектами. На этом принципе построен дефектоскоп системы К. К. Хренова и С. Т. Назарова. Контролируемая деталь намагничивается электромагнитом, питаемым переменным током. При этом металл шва пронизывается переменными магнитными потоками основного поля и полей вихревых кольцевых токов. Местное рассеивание этих потоков над дефектами сварного соединения обнаруживается специальным искателем, который вручную перемещают вдоль шва. Искатель состоит из П-образного железного сердечника, на стержнях которого находятся две катушки. Провода катушек соединены последовательно, но каждая из них намотана в противоположных направлениях (дифференциальное включение). При отсутствии дефектов ток в цепи искателя не возникает, так как электродвижущие силы, индуктируемые в каждой катушке, равны и противоположны, т. е. уравновешиваются. Если одна из катушек находится над дефектом, где имеется значительный магнитный поток рассеивания, то в ней появляется электродвижущая сила, большая, чем в другой катушке. В этом случае на выводах искателя возникает результирующее напряжение, равное разности электродвижущих сил катушек, и в его цепи протекает ток. Этот ток после усиления электронным усилителем регистрируется одним из следующих приборов: неоновой лампой; индикаторной лампой для настройки радиоприемников; телефоном (радионаушниками) по усилению звука. С помощью дефектоскопа выявляются трещины и непровары в стыковых швах при толщине металла 6—25 мм. При этом устанавливается только факт наличия дефекта, а качественная характеристика отсутствует. Описанный прибор применяется для предварительного контроля швов перед просвечиванием рентгеновскими или гамма-лучами.

4. Магнитографический метод контроля

Магнитографический метод основан на записи потоков рассеивания намагниченного шва, возникающих в зоне расположения дефектов, с помощью ферромагнитной пленки. Процесс контроля состоит из двух отдельных операций: 1) «записи» дефектов на пленку, 2) воспроизведения и анализа записи. Эти операции, в свою очередь, могут быть осуществлены двумя различными способами. При контроле первым (по времени разработки) способом применяется нормальная ферромагнитная пленка в виде ленты шириной 6,5 мм, которая выпускается промышленностью для звукозаписи. Пленка наматывается на резиновую ленту шириной 40 мм и укладывается на шов, который затем в течение короткого времени намагничивают. В результате этого каждый элемент пленки приобретает остаточную намагниченность определенной величины, которая особенно велика в местах, соответствующих расположению дефектов. Полученная таким образом запись пороков шва воспроизводится с помощью аппаратуры, состоящей из магнитофона (с отсоединенным динамиком) и электронного осциллографа. При воспроизведении пленку, предварительно намотанную на катушечную кассету, пропускают с помощью электромоторного лентопротяжного механизма мимо неподвижной магнитной головки, в железе которой имеется рабочий зазор, и сматывают на кассету. Внешнее остаточное магнитное поле элемента пленки, который соответствует записи дефекта, пронизывает сердечник головки и вызывает в ее обмотке появление импульса электродвижущей силы порядка 1 мВ. Будучи усилен в требуемых пределах электронным усилителем, этот импульс визуально наблюдается на экране осциллографа и регистрируется зажиганием неоновой лампы. Форма и величина импульса определяют характер дефекта. Дефект глубиной менее 10% толщины контролируемого металла не вызывает зажигания неоновой лампы. Для повторного использования пленки ее предварительно размагничивают, пропуская в переменном магнитном поле, образующемся в зазоре сердечника головки, обмотка которой питается током высокой частоты от генератора. Контроль вторым, более совершенным способом, имеет следующие особенности:

1. Применяется нестандартная ферромагнитная пленка шириной 35 мм, укладываемая на шов в продольном направлении, вследствие чего отпадает трудоемкая операция намотки на резиновую ленту и точнее определяется расположение дефектов.

2. Осуществляется «поперечное» воспроизведение магнитной записи, при котором пленка, перемещаясь относительно зазора головки в продольном направлении, одновременно совершает поперечные поступательно-возвратные движения. Эти дополнительные движения, необходимые для увеличения амплитуды импульсов тока, наблюдаемых на экране осциллографа, выполняются электромоторным кулачковым механизмом. Обычное продольное воспроизведение, описанное ранее, совершенно непригодно для широкой пленки.

3. Для магнитного стирания полученной записи применяется специальная головка другой конструкции.

4. Намагничивание сварных соединений производится дисковым магнитом, состоящим из двух круглых стальных полюсов, укрепленных на концах сердечника, несущего на участках токовые обмотки, а в центре — текстолитовый барабан с резиновым ободом, предназначенным для прижатия ферромагнитной пленки к поверхности шва. В случае контроля кольцевых швов ось симметрии магнита неподвижна, а его полюсы и барабан, прижатые силой тяжести к трубе, вращаются вместе с ней на роликовых опорах, снабженных механизированным приводом. При проверке стыковых швов плоских листовых изделий магнит перемещают по поверхности металла вручную.