Магнитопорошковая дефектоскопия сварных швов

Самым первым методом контроля качества сварных соединений было простейшее сравнение готового шва с так называемым эталоном. Профессионалы варили, по их мнению, качественный шов, который и называли эталонным. С ним в последствии сравнивали все остальные швы. С тех пор технологии шагнули вперед и появились более совершенные методы контроля.

Современные методы контроля качества предполагают использование приборов, которые позволяют обнаружить скрытые от глаз дефекты. Один из таких приборов — дефектоскоп для проверки сварных швов. При этом дефектоскоп может применяться при самых различных методах контроля: от радиографического до акустического. В этой статье мы расскажем, что такое магнитопорошковая дефектоскопия сварных швов и каковы особенности данного метода контроля качества.

Общая информация

Магнитопорошковая дефектоскопия сварных соединений (она же магнитно-порошковая дефектоскопия) — метод контроля качества, суть которого заключается в обнаружении магнитных полей вокруг дефекта с применением ферримагнитных веществ.

Если у детали есть какой-либо дефект, то над ним обязательно образуется магнитное поле, которое будет искажаться. Деталь изначально намагничена и магнитные линии просто огибают дефекты, встречающиеся на пути. В результате происходит искажение магнитного поля. К тому же, по краям заготовки могут образовываться магнитные полюсы, которые в свою очередь создают локальные магнитный поля. На рисунке ниже схематично изображено магнитное поле.

Вся информация об изменении магнитного поля фиксируется с помощью дефектоскопа. Чем дефект больше, тем больше рассеивание, а значит и вероятность обнаружения дефекта. А если магнитные линии располагаются под прямым углом относительно дефекта, то вероятность его обнаружения повышается.

Технология

Теперь подробнее о том, как происходит магнитопорошковая дефектоскопия сварных швов. Чтобы обнаружить дефект недостаточно иметь правильное оборудование. Нужно также использовать специальное ферримагнитное вещество. Проще говоря, магнитный порошок. Его наносят на сварное соединение с помощью сухого или мокрого метода.

При сухом методе используется обычное порошкообразное магнитное вещество. А при мокром — специальная магнитная суспензия. В данном случае суспензия — это смесь магнитного порошка и жидкости. В качестве жидкости можно использовать трансформаторное масло, его смесь с керосином, а также смесь воды с веществами, препятствующими образованию коррозии.

Нельзя однозначно сказать, какой метод лучше: сухой или мокрый. В разных ситуациях приходится выбирать разные методы, а порой и вовсе комбинировать их между собой. В любом случае, вы сможете обнаружить даже мелкие дефекты, вне зависимости от того, какое магнитное вещество будете использовать. При применении порошка или суспензии вещество просто «собирается» вокруг дефекта, образуя замысловатые рисунки, если дефектов много. Таким образом удается точно определить не только местоположение, но и размер дефекта.

Пару слов об оборудовании. Оно может быть самым разнообразным: производители предлагают компактные бюджетные модели с минимумов функций, но вы также можете купить высокотехнологичные приборы с жидкокристаллическим дисплеем и множеством настроек. Обычно дефектоскоп приобретают исходя из сферы его применения. Если контроль качества будет проводиться на выездном объекте, то важнее компактность, нежели большой функционал. А если контроль будет проводиться стационарно в цеху, то размер прибора не играет никакой роли. В таких случаях можно сделать ставку на функционал и приобрести более технологичное устройство.

Особенности

Магнитопорошковый контроль, как и любой другой метод контроля сварных швов, имеет свои особенности, которые нужно знать и учитывать. Так главная особенность — это невозможность проведения контроля, если деталь изготовлена не из ферримагнитных металлов. Это нужно учитывать, если вы собираетесь проводить контроль деталей из цинка или меди. Ведь такие металлы являются диамагнетиками, а значит вы просто не сможете провести качественный контроль.

Также учтите, что с помощью магнитно-порошкового метода можно обнаружить не все дефекты. Например, вы не сможете обнаружить дефект, глубина которого менее 0,01 миллиметра. Зато вы без проблем обнаружите большие внутренние дефекты, располагающиеся на глубине более 2 миллиметров. Словом, магнитопорошковая дефектоскопия сварных швов не может использоваться как полноценный метод контроля качества, заменяющий все остальные методы. Магнитопорошковую дефектоскопию нужно использовать в связке с другими способами контроля, чтобы получить объективную картину.

Уровни чувствительности

Выше мы упомянули чувствительность. Давайте подробнее остановимся на этой теме, поскольку понимание всей сути позволит вам лучше разобраться в теме.

Итак, согласно ГОСТу №21105-87 мы знаем, что существует всего три уровня чувствительности. Каждому уровню соответствует своя буква (уровень А, Б, В) и все они зависят от размеров дефектов.

Уровень А самый высокий, чувствительность большая. Есть возможность обнаружить дефекты размером от 2,5 микрометра. Ниже вы можете видеть более подробную таблицу с информацией о других уровнях чувствительности.

Вы можете видеть, что в таблице указана графа о максимально допустимой шероховатости. Все дело в том, что магнитопорошковая дефектоскопия сварных соединений и успешность ее проведения во многом зависят именно от параметра шероховатости поверхности детали. Есть шероховатость будет превышать допустимые значения, контроль будет менее объективным и точным. Но эту проблему можно частично исправить, если использовать порошок крупной фракции. Его нужно наносить сухим способом. Тогда появится возможность обнаружить глубокие дефекты при повышенной шероховатости поверхности детали.

Выше мы указывали, от чего зависит чувствительность данного метода контроля. Но мы не упомянули, что большое влияние оказывает подвижность частиц магнитного порошка. Важно, чтобы подвижность была высокой или выше среднего. Чтобы этого добиться нужно применять порошок с частицами разной формы. Такой порошок не будет прилипать к детали и позволит проводить более качественный контроль.

Также на чувствительность может влиять род тока, с помощью которого вы намагничиваете деталь при контроле. Мы рекомендуем устанавливать постоянный ток. Он формирует магнитное поле, способное проникать вглубь заготовки, а значит лучше обнаруживать дефекты. На изображении ниже более подробно изображен этот принцип.

Отдельно поговорим о применении сухого и мокрого метода. В своей практике мы обнаружили, что при сухом методе чувствительность существенно повышается. Это значит, что при применении сухого порошка контроль более объективен, чем при использовании суспензии. Кстати, есть свои секреты, как можно повысить чувствительность при применении сухого порошка. Профессионалы рекомендуют распылять порошок в специальном устройстве, которое затем будет подать вещество по шлангу прямо на сварное соединение.

Есть и более продвинутые способы нанесения порошка. Можно поместить деталь в специальную герметичную камеру, где порошок будет находиться во взвешенном состоянии. В таком случае саму деталь нужно погрузить в рыхлое вещество, после чего медленно и аккуратно извлечь. Чувствительность при этом будет очень высокой. Но, в силу трудоемкости этот метод применяется нечасто, хотя все же имеет право на жизнь. Особенно, если нужно провести контроль детали, изготовленной из металла, имеющего немагнитное покрытие.

Вместо заключения

Дефектоскоп — прибор, который можно применять в связке с многими методами контроля. Существует цветная дефектоскопия сварных швов, акустическая, вихретоковая, термоэлектрическая и многие другие. Но среди них всех особняком стоит магнитно-порошковая дефектоскопия, поскольку это мобильный и простой в применении метод.

С помощью магнитного дефектоскопа можно провести контроль в труднодоступных местах (в том числе на внутренней стороне детали, например, трубы), можно проводить контроль на высоте, поскольку оборудование очень компактное и легкое. Словом, преимуществ много. А вы когда-нибудь сталкивались с магнитно-порошковой дефектоскопией? Расскажите о своем опыте в комментариях. Желаем удачи в работе!

Одним из самых популярных методов неразрушающего контроля качества сварных соединений является магнитопорошковый. Дефектоскопия такого типа возможна без использования дорогостоящего или сложного в освоении оборудования, и может выполняться без специальной подготовки сотрудников. При таком способе исследования эффективно выявляются внешние и внутренние недочеты шва. С помощью магнитопорошкового контроля сварных соединений получается выявлять дефекты конструкций, расположенных на высоте, а также в сложнодоступных местах. Популярность данного способа исследования объясняется точностью и наглядностью. Специалисты с помощью дефектоскопов быстро и качественно определяют нарушения, которые могли бы снизить прочность швов на трубопроводах, в технологических емкостях, в опорных металлоконструкциях и в сосудах, работающих под высоким давлением.

Определение и особенности методологии

Суть исследования и его принцип понятны: еще в школьном курсе физики объясняется, что существуют материалы-диэлектрики, а также те, которые способны проводить электроны. Во время магнитопорошкового контроля сварных швов явно видно изменение рисунка магнитных линий в местах, которые сварены не всплошную. Если в зоне термического влияния или в диффузном слое есть дефекты — например растрескивание или свищевые участки, магнитные силовые линии будут обходить эти участки, формируя пиковые образования, выходящие за габариты образца. При наличии мелкодисперсных ферромагнитных элементов на участках, искажения будет явно видно искажение, изменение пространственного положения, то есть, их ориентация по направлению силовых линий магнитного поля.

Чем более явно выражен дефект, тем более выраженной будет электромагнитная сила, из-за которой и перемещаются намагниченные частицы, вплоть до того, что над неоднородным полем будут формироваться цепочки частиц.

Обратите внимание: если несплошной участок располагается под прямым углом к направлению поля, его невозможно будет увидеть по положению частиц.

Как проводится проверка: этапы и важные технические моменты

Стандартная схема проведения исследования одинакова для всех типов и видов швов, последовательность магнитопорошкового контроля сварных соединений регламентирована стандартами, действующими в данной области.

Порядок проведения исследования:

Подготовка исследуемой поверхности. Со шва и зоны термического влияния удаляют окалину, грязь, ржавчину, возможно — смазочные материалы, если они присутствуют. Чтобы более точно видеть контрольный рисунок на фоне темной металлической поверхности, возможна обработка тонким слоем светлой (чаще — белой) водоэмульсионной краски.

Заготовки намагничиваются различными способами (подробно они описаны ниже, в соответствующем разделе). Качество намагничивания влияет на точность контроля.

Наносят индикатор, содержащий частицы ферромагнитов. Способ нанесения выбирается с учетом имеющихся в наличии приборов для контроля (подробнее — ниже).

Для контроля проводится осматривание проверяемого участка, возможно с использованием оптических приборов, указанных в нормативах.

Индикаторный рисунок расшифровывают, фиксируя дефекты, выявленные в процессе. Для сравнения используется атлас дефектов, где есть подробные снимки. Информация о недочетах, выявленных в ходе магнитопорошкового контроля сварных швов, заносится в специальный журнал.

Исследованную деталь после проведения испытаний размагничивают, используя метод нагрева до точки Кюри или технологию помещения в магнитное поле с затухающей амплитудой.

Остатки нанесенного индикатора удаляются вручную или с применением специальных средств для протирки.

Как наносить индикатор: все виды способов

При проведении данного способа контроля могут использоваться разноплановые средства, но чаще всего они сводятся к сухим, мокрым и пастообразным.

Сухой индикатор

Как правило, это смесь мелких опилок из металла, которая наносится в ее естественном состоянии, без разбавления чем-либо. Для нанесения используется аэрозольная упаковка, возможно использование сита для рассеивания, а также груши для направления потока. В качестве магнитопорошковых индикаторов используют баббит, магнетит, железную окалину и подобные материалы, которые обладают способностью хорошо намагничиваться. Для создания магнитного поля берут П-образный электромагнит, который соединяют с источником переменного или постоянного тока. Для проведения исследования выбирают источники 300–600 ампер.

Этот способ магнитопорошкового контроля сварных соединений эффективен для обнаружения следующих дефектов:

Дефекты подповерхностного вида;

Включения шлака на поверхности.

Мокрый индикатор

В данном случае магнитящаяся взвесь добавляется в керосин, раствор жидкого мыла, в трансформаторное масло, в воду с антикоррозионными средствами или в полимерный концентрат. Средство наносится с использованием кисти, путем поливания индикатором испытываемого участка, а также способом погружения, если элемент относительно небольшой и возможно его отсоединение.

Мокрая методика наглядно демонстрирует несплошные участки на тестируемых сварных соединениях.

Варианты намагничивания

Большинство вариантов намагничивания применяется к деталям базовых геометрических форм, и свое название они частично получают от этих форм:

Циркулярное намагничивание образует ровное поле внутри исследуемого элемента, при этом на краях не возникает полюсов.

Продольное, оно же, другими словами, полюсное — создает направленное вдоль поле, на одном конце плюс, на другом — минус.

Комбинированное — в разных перпендикулярных направлениях вызывает возникновение разнонаправленных полей.

Намагничивание на вращающемся поле — часто используется на промышленных предприятиях для оценки качества шва.

Типы электрического тока, применяемые для намагничивания:

Постоянный, для формирования равномерной индукции;

Переменный — чаще используется для простых, низкочувствительных техник проверки;

Импульсный — своими особенностями более похож на постоянный.

Чувствительность методики

Для применения методики исходный тестируемый образец должен обладать относительной магнитной проницаемостью не ниже 40. В общем же случае, на чувствительность методики влияют следующие факторы:

Напряженность намагничивающего поля;

Метод нанесения сухого или мокрого индикатора на образец;

Электромагнитные свойства материала, который применяется для испытания;

Расположение дефектов относительно индукционных линий;

Способность намагничивания образца;

Гладкость тестируемой поверхности (чем она ниже, тем точнее исследование);

Тип электротока, формирующего магнитное поле;

Условия исследования (при использовании мокрого индикатора степень точности ниже);

Способ фиксации индикаторного рисунка над несплошностями.

Технически определяют три марки чувствительности:

А — при дефектах более 2,5 микрон и глубине их залегания 25 мкм;

Б — 10 и 100 микрон;

В — 25 и 25 соответственно.

Чтобы провести магнитопорошковый контроль сварных швов, длина неровной поверхности должна составлять не менее 0,5 мм, на меньших дефектных участках исследования не проводят.

Оборудование и материалы

Для проверки качества сварного соединения используется дефектоскоп или другие намагничивающие приборы, которые способны формировать индукционное поле. Существуют автоматические устройства, где магнитопорошковый дефектоскоп является лишь частью более сложной системы-дефектоскопа. Особая операционная система автоматики способна распознавать шлак, дефекты и пустоты. В качестве приборов для визуального оценивания используются также специальные исследовательские приборы — эндоскопы, фонарики, лупы и прочее.

Для того чтобы измерить магнитное поле напряженности или возникающую индукцию, применяют такие приборы как гауссметры или магнитометры. Необходим достаточный уровень освещенности, чтобы точно рассмотреть рисунок дефекта.

Все приборы для выявления дефектности сварного шва требуют наличия контрольных образцов, с которыми и идет сравнение. Выбирая модели для сверки, нужно принимать во внимание их универсальность (системы СОН и/или СПП), возможность плавной мануальной регулировки, а также электромагнитные характеристики.

Для магнитопорошкового контроля сварных соединений требуются расходные материалы:

Магнитные индикаторные полоски;

Сухие индикаторы (их можно использовать не для всех случаев, но их точность выше);

Индикаторные суспензии (мокрые), которыми обрабатывают участки, если нанести равномерно сухой материал не получается.

Обязательна проверка химсостава магнитных порошков на токсичность, так как в нем не должно содержаться вредных для человека и окружающей среды реагентов. По цвету такие порошки могут быть разными:

Природного бурого, коричневого или черного цвета;

Окрашенными в яркие тона;

Люминесцентными, то есть, светящимися под ультрафиолетом.

От типа используемых расходных материалов и приборов измерения во многом зависит точность оценки состояния шва.

Обращайтесь к нам в лабораторию «Архибилд» для проведения магнитопорошкового контроля сварных швов: мы используем компактное оборудование для работы на объектах и в поле, оперативно и эффективно выявляем дефекты, способные привести к аварийным ситуациям. Звоните, чтобы получить точный расчет стоимости работ и заказать услугу на удобное для вас время!

Среди неразрушающих методов проверки надежности сварных соединений магнитопорошковый контроль занимает лидирующие позиции. Это связано с тем, что магнитопорошковая дефектоскопия не требует дорогого и сложного оборудования, для работы с которым требуется серьезная подготовка. Этот метод контроля обнаруживает поверхностные и скрытые от глаз дефекты. С помощью дефектоскопа проводят оценку состояния швов в труднодоступных местах, на высоте. Распространенность магнитопорошкового контроля соединений, образованных сваркой, объясняется наглядностью результатов. У дефектоскопов высокая степень выявления дефектов, снижающих прочность опорных металлоконструкций, сосудов высокого давления, технологических емкостей, трубопроводов.

Определение и особенности метода

Зная школьный курс физики, несложно представить сущность определения дефектов. Все материалы делятся на две группы: проводящие электроны и диэлектрики. Принцип магнитопорошкового метода неразрушающего контроля основан на искажении рисунка магнитных линий вокруг несплошностей, возникающих при сварке. Если в диффузном слое или зоне термического влияния образуются свищи, трещины, силовые линии меняют направление, огибают препятствия.

На участках с дефектами линии образуют пик, выходящий за пределы детали. Если на местах искажения присутствуют мелкие частицы ферромагнитных материалов, они изменят пространственное положение, сориентируются по направлению силовых линий магнитного поля.

Чем больше неоднородность поля над дефектом, тем сильнее возникающая электромагнитная сила, перемещающая намагниченные частицы. В области дефекта образуются цепочки частиц. Только если несплошность расположена под прямым углом к направлению поля, она не будет видна по положению частиц.

Технология проведения магнитопорошкового контроля

Последовательность операций для всех сварных соединений одинаковая. Магнитопорошковый метод регламентирован стандартом. Последовательность действий:

1. Подготовка поверхности заключается в очистке шва и зоны термического влияния от окалины, следов ржавчины, загрязнений, следов смазочных материалов. Для четкости контрольного рисунка темные металлы покрывают белой водоэмульсионной краской, слой делают тонким.
2. Для проведения магнитно порошковой дефектоскопии заготовки намагничивают (способы указаны в отдельном разделе). От намагничивания в дефектоскопии зависит чувствительность контроля.
3. Индикатор с ферромагнитными частицами наносится способом, зависящим от типа приборов для дефектоскопии.
4. Осмотр контролируемой области при необходимости проводится с применением оптики и устройств, предусмотренных нормативами.
5. Расшифровка индикаторного рисунка, полученного при магнитопорошковой дефектоскопии, проводится с фиксацией дефектов после неизменного положения индикаторных частиц. Контролер расшифровывает рисунок, сопоставляя его со снимками из атласа дефектов. Данные заносятся в журнал.
6. Размагничивание – финишная операция. На детали воздействуют магнитным полем с затухающей амплитудой или нагревают до точки Кюри. Обязательно при дефектоскопии проводится контроль размагниченности.
7. Остатки магнитопорошкового индикатора удаляют вручную или с использованием протирочных составов.

Способы нанесения индикатора

Для магнитно порошкового контроля применяют сухие, влажные, пастообразные индикаторы. Сухой представляет собой смесь металлических опилок мелких фракций, он наносится на поверхность в естественном состоянии, без добавления жидкостей.

Сухой метод дефектоскопии эффективен для обнаружения несплошностей, шлаковых включений на поверхности или дефектов подповерхностного типа. Для изготовления магнитопорошковых индикаторов применяют железную окалину, баббит, магнетит, другие хорошо намагничивающиеся материалы. Поле в сварной заготовке создается П-образным электромагнитом, подключенным к источнику постоянного или переменного тока силой от 300 до 600 ампер. Ферромагнитная смесь наносится из аэрозольной упаковки, рассеивается ситом, направляется грушей.

В мокрых индикаторах намагничивающиеся частички пребывают во взвешенном состоянии. Их добавляют:

• в воду с антикоррозионными веществами;
• раствор жидкого мыла;
• керосин;
• трансформаторное масло;
• специальный концентрат на основе полимеров.

Для дефектоскопии наносят составы несколькими методами:

• с помощью кисти;
• погружая в суспензию;
• поливая жидкостью исследуемую поверхность.

Мокрый способ дефектоскопии применяется для выявления поверхностных несплошностей сварных швов.

Виды намагничивания

При магнитопорошковом методе контроля чаще пользуются видами намагничивания, применимыми к деталям простой формы:

• циркулярный создает равномерное магнитное поле внутри детали, на концах нет магнитных полюсов;
• продольный называют полюсным: на одном из концов заготовки образуется плюс, на другом минус, поле направлено вдоль детали;
• комбинированный предусматривает одновременное воздействие нескольких разнонаправленных магнитных полей (в двух взаимно перпендикулярных направлениях, трех и более).

На производстве используется вид намагничивания сварных швов во вращающемся магнитном поле.

Для намагничивания применяются различные типы электротоков:

• постоянный создает равномерную индукцию;
• переменный применим для менее чувствительных методов контроля;
• импульсный по характеристикам близок к постоянному.

В приборы для дефектоскопии встраивают генераторы однопериодного и выпрямленного тока.

Чувствительность магнитопорошковой дефектоскопии

Дефектоскопия проводится на материалах с относительной магнитной проницаемостью не ниже 40, чувствительность МПД зависит:

• от электромагнитных свойств материала, используемого для исследований (мобильность индикаторных частиц);
• магнитных характеристик заготовок (способности намагничиваться);
• рода тока, при постоянном формируется стабильное магнитное поле
• гладкости поверхности детали, шероховатость градируется от 2,5 до 40 микрон, чем ниже шероховатость, тем точнее контроль;
• напряженности намагничивающего поля;
• положения несплошностей и других дефектов относительно индукционных линий;
• способа нанесения индикатора на поверхность детали;
• условий проведения испытаний (выше точность у «сухого» метода контроля сварных соединений);
• метод регистрации индикаторного рисунка над дефектами.

По стандарту существует 3 вида чувствительности:

• А – ширина обнаруживаемых дефектов от 2,5 микрон, глубина залегания 25 мкм;
• Б – 10 и 100 соответственно;
• В – 25 и 250 микрон.

Минимальная протяженность дефекта для всех уровней чувствительности магнитопорошкового контроля – 0,5 мм.

Оборудование и материалы

Сварной шов проверяют дефектоскопом или портативными намагничивающими устройствами, создающими индукционное поле. Выделяют автоматизированные системы контроля, используемые для выявления дефектов. В них магнитопорошковый дефектоскоп – лишь один из модулей сложного оборудования. Шлак, пустоты, дефекты распознает специальная операционная система. При осмотре мест контроля применяются всевозможные приспособления: лупы, фонарики, эндоскопы и другие.

Магнитопорошковый метод контроля обнаруживает поверхностные и скрытые от глаз дефекты. С помощью дефектоскопа проводят оценку состояния швов в труднодоступных местах, на высоте.

Для измерения магнитных полей напряженности, индукции необходимы измерительные приборы: магнитометры, гауссметры и другие. Требуется хорошая освещенность, чтобы рисунок был виден четко. Для калибровки и настройки приборов для дефектоскопии потребуются контрольные образцы.

При выборе моделей для контроля сварочных швов учитывают:

• электромагнитные характеристики оборудвоания;
• плавность регулировки ручек настройки;
• универсальность (поддержку способов СОН и/или СПП).

К расходным материалам магнитопорошковых приборов относятся:

• магнитные индикаторные полоски;
• индикаторные сухие материалы (чувствительность порошков выше, чем у вязких индикаторов, но пользоваться ими получается не всегда);
• вязкие составы в виде суспензий наносят на труднодоступные участки, где сложно равномерно рассеять сухие смеси.

Химический состав магнитных порошков для дефектоскопии, индикаторных жидкостей контролируется на токсичность, он не должен содержать опасных реагентов. Намагничивающиеся частички бывают:

• естественного черного или коричневого цвета;
• ярко окрашенными;
• люминесцентными, дающими контрастный рисунок в ультрафиолетовом излучении.

От вида используемых приборов и расходников во многом зависит объективность оценки состояния швов.

Оборудование очень компактное и легкое, с ним работаю в поле, на стационарных участках. Выявляют большинство дефектов, приводящих к авариям. Преимуществ у магнитопорошковой дефектоскопии много.