Магнитный контроль

Образцы и расходные материалы для МПД	УФ-лампы и светильники	Автоматические линии и стенды магнитопорошкового контроля
Магнитометры, коэрцитиметры и ферритометры	Магнитные толщиномеры покрытий	Магнитопорошковые дефектоскопы и электромагниты

Магнитопорошковый контроль (МПК) - это метод неразрушающего контроля, который используется для обнаружения поверхностных и подповерхностных дефектов в ферромагнитных материалах. Вот некоторые ключевые аспекты этого метода:

1. Принцип действия: МПК основан на притяжении частиц магнитного индикатора (обычно магнитного порошка или суспензии) к дефектам в материале под воздействием магнитного поля. Это делает дефекты более заметными и помогает операторам обнаружить их.

2. Детекция дефектов: МПК может обнаружить микротрещины с шириной раскрытия всего от 0,001 мм и глубиной до 2-3 мм, а также дефекты с протяженностью 0,5 мм и более. Этот метод позволяет обнаруживать дефекты, которые не видны при визуальном и измерительном контроле.

3. Применимость: МПК используется для контроля ферромагнитных материалов с относительной магнитной проницаемостью µ ≥ 40. Этот метод широко применяется в различных отраслях, включая производство и обслуживание бурового оборудования, авиацию, железнодорожный транспорт и другие.

4. Оборудование: Для проведения МПК используются магнитопорошковые дефектоскопы, намагничивающие устройства (например, электромагниты, соленоиды, тороидальная обмотка, постоянные магниты) и оптические средства (например, увеличительные лупы, микроскопы).

5. Индикаторные материалы: Для МПК используются индикаторные дефектоскопические материалы, которые могут быть чёрными, цветными или люминесцентными. Выбор материала зависит от конкретных требований и условий проведения контроля.

6. Стандартизация: Магнитопорошковый контроль входит в область аттестации лабораторий и персонала неразрушающего контроля в соответствии с различными стандартами, такими как СДАНК-01-2020, СДАНК-02-2020, ISO 9712:2021, ISO 17024, EN 4179, API и другие.

Магнитопорошковый контроль (МПК) широко применяется в различных отраслях промышленности благодаря своей эффективности в выявлении поверхностных и подповерхностных дефектов в ферромагнитных материалах. Ниже перечислены основные отрасли и примеры объектов, где используется этот метод контроля:

Отрасли и примеры применения:

1. Нефтяная и газовая промышленность:

• Трубопроводы: технологические, промысловые, магистральные трубопроводы (основной металл и сварные соединения).

• Бурильные трубы: контроль на наличие трещин и других дефектов, которые могут привести к поломкам при эксплуатации.

2. Металлургия:

• Металлопрокат: стальные трубы, круг, квадрат, листы, арматура, рельсы и прочий длинномерный прокат.

• Литье и поковки: контроль качества металлических заготовок и деталей.

3. Судостроение и авиация:

• Судовые и авиационные детали: контроль на наличие трещин, коррозии и других дефектов в критически важных компонентах судов и самолетов.

4. Машиностроение:

• Комплектующие грузоподъёмных машин: подвесные крюки, шестерни, узлы лебёдок, тали, цепи и прочие компоненты.

• Муфты и зубчатые колёса: контроль на предмет дефектов, которые могут повлиять на работу механизмов.

5. Атомная и теплоэнергетика:

• Компоненты реакторов и турбин: контроль сварных швов и металлоконструкций на наличие трещин и других дефектов.

• Корпуса сосудов и насосных агрегатов: проверка на наличие коррозии и механических повреждений.

6. Мостостроение:

• Несущие металлоконструкции: клепаные и болтовые соединения пролётных сооружений эстакад.

7. Железнодорожный транспорт:

• Детали вагонов и локомотивов: боковые рамы, оси колёсных пар, надрессорные балки и другие компоненты вагонов и локомотивов.

• Рельсы: контроль на наличие трещин и других дефектов, которые могут привести к авариям.

Крупные предприятия:

МПК применяется на объектах таких крупных компаний и организаций, как:

• Газпром

• Транснефть

• Роснефть

• РЖД

• Росатом

Эти предприятия используют магнитопорошковый контроль для обеспечения безопасности и надежности своих технических устройств, зданий и сооружений, особенно на опасных производственных объектах (ОПО), подведомственных Федеральной службе по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзору).

Нормативная документация:

Магнитопорошковый контроль проводится в строгом соответствии с руководящими нормативными техническими документами (НТД), такими как государственные и отраслевые стандарты, методики, технологические инструкции и операционные технологические карты (ОТК).

Сильные стороны магнитопорошкового контроля (МПК):

1. Широкий спектр выявляемых дефектов:

• МПК эффективно обнаруживает различные поверхностные и подповерхностные дефекты, такие как трещины, закаты, флокены, расслоения, надрывы, подрезы и непровары в сварных швах, а также наличие окисных, шлаковых и флюсовых включений.

2. Высокая чувствительность:

• Метод позволяет выявлять дефекты с минимальными параметрами: раскрытие от 0,001 мм, глубина от 0,01 мм и протяжённость от 0,5 мм.

3. Применение на покрытых объектах:

• МПК можно использовать на объектах, покрытых немагнитным материалом (лакокрасочные материалы, цинк, медь, кадмий и пр.), при условии, что их суммарная толщина не превышает 40-50 мкм.

4. Безвредность и оперативность:

• В отличие от капиллярного метода, МПК менее требователен к условиям проведения, требует меньшего расхода материалов и позволяет быстрее получать результаты. Не требует сложной системы вентиляции в стационарной лаборатории.

Слабые стороны магнитопорошкового контроля (МПК):

1. Ограниченный спектр применений:

• МПК применяется только для ферромагнитных материалов с относительной магнитной проницаемостью μ≥40. Не подходит для немагнитных материалов или материалов с существенной магнитной неоднородностью.

2. Низкая универсальность:

• Требуется точный расчёт силы тока, напряжённости поля, способа и схемы намагничивания и размагничивания, концентрации и способа нанесения магнитного порошка. Специализированные установки часто предназначены для контроля конкретных изделий определённых размеров и форм.

3. Требования к доступу и подготовке поверхности:

• Необходим беспрепятственный и безопасный доступ ко всей поверхности объекта. Поверхность должна быть очищена от нагара, коррозии и шлака для получения достоверных результатов.

4. Влияние мешающих факторов:

• Чувствительность снижается при наличии покрытий, малом удлинении объектов контроля (ОК), сложной геометрии, участков с отличающимися магнитными свойствами и других мешающих факторов. Например, дефекты, ориентированные под углом менее 30 градусов к поверхности или направлению магнитного поля, могут быть не выявлены.

5. Ограниченная глубина контроля:

• МПК эффективно выявляет подповерхностные несплошности на глубине не более 2-3 мм. Для выявления внутренних дефектов лучше подходят ультразвуковые и рентгеновские методы.

6. Проблемы с малогабаритными деталями:

• Короткие детали с резким изменением площади поперечного сечения требуют особых условий для контроля, таких как выстраивание в цепочки.

7. Высокая нагрузка на зрение:

• Требуется освещённость не менее 500-1000 лк, что может приводить к переутомлению операторов. При работе с ультрафиолетовыми источниками освещённость может достигать 2000 мкВт/кв. см, что требует использования защитных очков и регулярных перерывов.

8. Ограниченные возможности расшифровки:

• МПК позволяет лишь увидеть, но не измерить параметры дефектов (длину, глубину, ширину раскрытия). Обычно метод не предназначен для точного определения типа дефекта. Стандарты регламентируют минимальные размеры дефектов, которые должны регистрироваться и указываться в заключении.

• 
  

Способы магнитопорошкового контроля (МПК)

Магнитопорошковый контроль (МПК) является эффективным и надёжным методом для быстрого поиска трещин и иных повреждений, выходящих на поверхность. Этот метод часто используется в тех случаях, когда намагничивание объекта по техническим причинам неприемлемо. Существует два основных способа проведения МПК, которые позволяют достичь высокой чувствительности, выбор между которыми определяется технологической картой.

Способ остаточной намагниченности (СОН)

1. Сфера применения:

• Применяется для магнитотвёрдых материалов с коэрцитивной силой 9,5-10,0 А/см и выше.

2. Процесс:

• Объект сначала намагничивается.

• Наносится порошок или разведённая суспензия (возможно с паузой до 3-4 часов после намагничивания).

• Порошок можно наносить посредством полива поверхности или погружения в ванну.

• Формируется индикаторный рисунок, который осматривается и, при необходимости, фотографируется для документирования.

• Этот метод предусматривает пропускание тока кратковременными импульсами длительностью 0,5-1,0 с.

3. Преимущества:

• Высокая производительность, так как после намагничивания объект можно расположить в удобном положении.

• Меньшее количество ложных индикаций на неровностях сварных швов.

Способ приложенного поля (СПП)

1. Сфера применения:

• Эффективен для магнитомягких материалов с коэрцитивной силой менее 9,5-10 А/см.

• Может использоваться для объектов с немагнитным покрытием и крупных объектов, которые сложно намагнитить до необходимого уровня.

2. Процесс:

• Индикаторный порошок или жидкость наносятся непосредственно в процессе намагничивания.

• Осмотр производится во время намагничивания и стекания суспензии.

• Пропускание тока может быть непрерывным или в режиме "ток-пауза".

3. Преимущества:

• Возможность выявления подповерхностных дефектов на глубине 0,01-2 мм.

• Подходит для контроля крупных объектов и объектов с немагнитным покрытием.

Выбор магнитных индикаторов

Магнитные индикаторы в МПК могут применяться в двух основных агрегатных состояниях:

1. В сухом виде:

• Порошок из металлических частиц наносится без добавления каких-либо растворов.

• Подходит для дефектов поверхностного и подповерхностного типа.

• Используются резиновые груши, пульверизаторы и подвижные сита для нанесения.

2. В составе суспензии:

• Частицы порошка находятся во взвешенном состоянии в воде, масле, керосине или специальном концентрате.

• Наносится кистью, распылением из аэрозольного баллончика или пульверизатора, погружением в ванны.

• Подходит для наклонных, цилиндрических и вертикальных поверхностей.

Виды намагничивания​

Для магнитопорошкового метода чаще всего применяются следующие режимы намагничивания объекта.

• Циркулярное намагничивание – для поиска радиально направленных и продольных дефектов на торцах изделий. Магнитное поле замыкается на самом объекте, без возникновения магнитных полюсов на концах, а магнитные линии представляют собой концентрические окружности. Циркулярное намагничивание может выполняться пропусканием тока непосредственно по детали (без намагничивающего устройства), либо по центральному проводнику (медному стержню или кабелю), по тороидной обмотке, при помощи электроконтактов.

• Полюсное намагничивание – для поперечно ориентированных дефектов. В качестве намагничивающих устройств схемы полюсного намагничивания могут предусматривать использование соленоидов, катушек, электромагнитов ("клещей"), постоянных магнитов и пр.

• Комбинированное намагничивание – для разно-ориентированных дефектов. На объект воздействуют два и более разнонаправленных магнитных поля. Такой подход особенно часто используется в стационарных системах. Пример - модернизированный стенд МД-300М/2000.

Схема намагничивания определяется положениями НТД и ОТК и зависит от способа магнитопорошкового контроля, типа намагничивающего устройства, размеров ОК, наиболее вероятной ориентации дефектов и пр. При использовании электромагнитов, например, межполюсное расстояние чаще всего регулируют таким образом, чтобы оно не превышало 200-250 мм. При этом намагничиваемые участки должны перекрывать друг друга минимум на 20-30 мм.

Виды намагничивания в магнитопорошковом контроле (МПК)

При проведении магнитопорошкового контроля (МПК) используются различные режимы намагничивания, каждый из которых подходит для определённых типов дефектов и объектов контроля. Основные режимы включают циркулярное, полюсное и комбинированное намагничивание.

Циркулярное намагничивание

1. Применение:

• Используется для поиска радиально направленных и продольных дефектов на торцах изделий.

2. Принцип:

• Магнитное поле замыкается на самом объекте, не создавая магнитных полюсов на концах.

• Магнитные линии образуют концентрические окружности.

3. Способы реализации:

• Пропускание тока непосредственно по детали.

• Пропускание тока по центральному проводнику (медный стержень или кабель).

• Использование тороидной обмотки.

• Применение электроконтактов.

Полюсное намагничивание

1. Применение:

• Предназначено для выявления поперечно ориентированных дефектов.

2. Принцип:

• Используются различные намагничивающие устройства, такие как соленоиды, катушки, электромагниты ("клещи"), постоянные магниты и т.д.

3. Особенности:

• Межполюсное расстояние обычно регулируется в пределах 200-250 мм.

• Намагничиваемые участки должны перекрывать друг друга минимум на 20-30 мм.

Комбинированное намагничивание

1. Применение:

• Используется для обнаружения разно-ориентированных дефектов.

2. Принцип:

• На объект воздействуют два и более разнонаправленных магнитных поля.

3. Пример:

• Модернизированный стенд МД-300М/2000.

Основные операции магнитопорошковой дефектоскопии

Магнитопорошковый контроль включает несколько этапов, которые могут различаться в зависимости от выбранного способа намагничивания и условий проведения контроля.

Подготовка

1. Изучение технологической карты.

2. Выбор индикаторных материалов и аппаратуры.

3. Убедиться в надлежащем метрологическом обеспечении.

4. Определение схемы и способа намагничивания.

5. Проверка зоны контроля:

• Зачистка поверхности.

• Убедиться, что шероховатость поверхности не превышает допустимых значений.

• Проверка на отсутствие ворса и иных препятствий для нанесения порошка.

• Просушка объекта, если будет использоваться водная суспензия.

6. Проверка работоспособности намагничивающего устройства и порошка.

7. Нанесение фона (например, жёлтая или белая фоновая краска).

Намагничивание

1. Выбор типа тока:

• Переменный или импульсный ток для поверхностных дефектов.

• Постоянный и выпрямленный ток для подповерхностных дефектов.

2. Прерывистый режим "ток-пауза":

• 5-6 циклов длительностью 0,1-3 с, паузы 1-5 с.

3. Намагничивание в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

4. Регулировка межполюсного расстояния (70-250 мм).

5. Обеспечение покрытия всей зоны контроля, включая зону невыявляемости.

Нанесение индикатора

1. Покрытие всей исследуемой зоны, включая труднодоступные места.

2. Контроль расстояния между соплом аэрозольного баллона и поверхностью (200-300 мм).

3. Стекание излишков суспензии перед осмотром.

Осмотр

1. Осмотр поверхности после стекания излишков индикатора.

2. Использование луп и микроскопов для тщательного осмотра.

3. Автоматизированные системы для расшифровки индикаторных рисунков в стационарных установках.

4. Измерение протяжённости и координат несплошностей немагнитными линейками, угольниками и кронциркулями.

5. Определение типа дефекта по характеру индикаторного следа.

6. Комбинированное освещение рабочей зоны для повышения чувствительности.

7. Использование ультрафиолетового излучения для работы с люминесцентными индикаторами.

Регистрация результатов

1. Запись в протокол, журнал или акт.

2. Схематическое изображение и дефектограммы (фото или слепки).

3. Маркировка годных участков и выявленных дефектов.

4. Передача файлов на ПК и USB-носители.

Размагничивание

1. Удаление остаточной намагниченности для предотвращения скопления продуктов износа и корректной работы электроаппаратуры.

2. Уменьшение остаточной магнитной индукции до уровня, не превышающего 5 А/см.

Оборудование и материалы для магнитопорошкового метода контроля

Для проведения магнитопорошкового контроля (МПК) вам потребуются различные индикаторные материалы, аппаратура и принадлежности. Вот основные из них:

Индикаторные материалы

1. Порошки и суспензии:

• Порошки могут быть черного или красно-коричневого цвета, а также окрашены в более контрастные цвета, такие как желтый, красный, белый и другие.

• Люминесцирующие материалы используются для получения более четких и ярких индикаторных рисунков.

• Готовые аэрозоли и суспензии на водной основе.

• Магнитогуммированные пасты, которые затвердевают и состоят из ферромагнитного порошка, пластификаторов и дополнительных добавок. Они предназначены для труднодоступных мест.

2. Требования к материалам:

• Порошок не должен иметь неприятный запах и быть токсичным.

• Периодически проверяйте пригодность и выявляющую способность материалов с помощью контрольных образцов с дефектами и специальных приборов, таких как колба-центрифуга.

Аппаратура для МПК

1. Дефектоскопы:

• Могут быть стационарными или переносными, универсальными или специализированными для конкретных задач (например, для проверки галтелей малого радиуса).

• Автоматизированные системы МПД на производственных линиях, где дефектоскоп является частью системы, которая сама ищет и распознает дефекты.

2. Намагничивающие устройства:

• Соленоиды, электромагниты («ярмо»), постоянные магниты.

3. Размагничивающие устройства:

• Устройства для удаления остаточной намагниченности после контроля.

4. Измерительные приборы:

• Магнитометры, ферритометры, индикаторы магнитного поля для измерения магнитных полей напряженности и индукции.

5. Осветительное оборудование:

• Светильники полного спектра для видимого света и ультрафиолетовые светильники. Также нужны люксметры для измерения уровня освещенности.

6. Контрольные образцы и принадлежности:

• Образцы для оценки качества порошков и паст, калибровки и настройки дефектоскопов.

• Магнитные индикаторные полоски, ASTM-колбы для оценки концентрации взвешенных магнитных частиц в жидких растворах.

• Лупы, микроскопы и зеркала для осмотра индикаторных следов.

Обучение и аттестация специалистов

1. Программы подготовки:

• Включают теоретические и практические занятия по металловедению, видам и способам намагничивания, технологическим процедурам МПК и изучению материалов и оборудования для дефектоскопии.

• Для работы на объектах, подведомственных Ростехнадзору, требуется аттестация на I, II или III уровень в соответствии с СДАНК-02-2020 или СНК ОПО РОНКТД-02-2021.

2. Учебные программы:

• Продолжительность от 40 до 80 академических часов и более, в зависимости от уровня квалификации.

• Теоретическая подготовка включает изучение физических основ МПК, магнитных величин и свойств различных сталей и сплавов.

• Практическая часть посвящена намагничиванию, нанесению дефектоскопических материалов, размагничиванию, осмотру индикаторных рисунков и оценке выявленных дефектов.

3. Обучение на предприятии:

• Современные учебные центры могут организовать выезд преподавателя на предприятие для подготовки сотрудников на конкретной аппаратуре.

• Также программы обучения предлагают разработчики и производители оборудования для МПК.