Неразрушающий контроль качества сварочных соединений с помощью магнитной дефектоскопии, технология выполнения основных магнитных методов

Контроль качества сварочных швов с помощью магнитной дефектоскопии применяется для обнаружения скрытых неглубоких трещин или включений инородного происхождения для изделий с ферромагнитным составом.

Магнитная дефектоскопия: характеристика и применение

Принцип работы данного метода заключается в том, что при намагничивании ферромагнитного металла и сплавов в областях с нарушенной внутренней целостностью появляется зона рассеяния, а на краях дефектов образуются полюса. Происходит фиксация зоны магнитного рассеяния на внешней части детали точно на поверхности той зоны, где внутри образовался дефект. Силовые линии магнитов огибают зону расположения брака и таким образом как бы очерчивают конкретное дефектное место.

Изъяны, что располагаются на глубине до 2 мм, вытесняют силовые импульсы магнитов над поверхностью детали, создавая локальное поле магнитного рассеяния. Это происходит благодаря тому, что:

• дефект разного происхождения имеет низкую магнитную проницаемость в соотношении с основным металлом (проницаемость меньше примерно в тысячу раз);
• сила возмущения электромагнитного потока зависит от расположения изъяна относительно направления силовых магнитных линий.

Существуют дефекты, которые могут вызвать возмущения в распределении линий магнитного потока, не образуя при этом локального рассеяния. Поэтому чем большее препятствие создает сварочный дефект, тем сильнее он вызывает магнитное возмущение. Если место расположения дефекта параллельно направлению электромагнитных силовых линий, то полученное возмущение магнитного потока будет небольшим. Но если тот же самый изъян будет находиться перпендикулярно или под наклоном по отношению к направлению магнитных линий потока, то степень рассеяния потока будет обширной.

С помощью магнитной дефектоскопии есть возможность обнаружения внутренних микротрещин с размером до 0,001 мм ширины.

Виды намагничивания (направления):

1. Циркуляционный (для обнаружения продольных трещин).
2. Продольный (для поиска поперечных трещин).
3. Комбинированный.

Преимущества данного способа контроля:

• высокая чувствительность и точность обнаружения мест локализации дефектов;
• быстрая скорость контрольного процесса;
• доступное оборудование.

Использование магнитного метода контроля сварочных работ возможно только для магнитных металлов.

Виды магнитного неразрушающего контроля и их технологии выполнения

Ключевая причина использования различных методов магнитного контроля – целостность проверяемых изделий. Для контроля качества сварочных соединений используют магнитопорошковый и магнитографический методы, реже применяется метод с помощью индукции.

Магнитопорошковая дефектоскопия

Контроль качества дефектов посредством магнитопорошкового метода базируется на обнаружении локальной зоны магнитного потока рассеяния над поверхностью дефекта с помощью использования ферромагнитного порошка. Возможно использование порошка в сухом виде или в жидком, в составе водной или масляной магнитной суспензии. На зону сварочного соединения наносят порошок с магнитными частицами. Далее на эти частицы порошка начинает воздействовать нелинейная сила поля (пондеромоторная), что стремится притянуть ферромагнитные частицы в область наивысшей сосредоточенности магнитных силовых линий. Вследствие этого железосодержащие частицы образуют своеобразный рисунок на поверхности внутреннего дефекта. Этот контроль можно провести только на гладких, ровных и чистых поверхностях металлов.

Варианты использования ферромагнитного порошка:

1. На зону сварочного шва наносят ферромагнитный состав специальным распылителем.
2. Свариваемую деталь полностью опускают в емкость с порошком.

Оба варианта допустимы как для сухого, так и для жидкого видов порошка. Данной техникой могут быть проверены сварочные швы с ферромагнитным составом, имеющие относительную магнитную проницаемость.

Сварочные дефекты, которые поддаются обнаружению магнитопорошковым способом:

• поверхностные, с шириной от 0,002 мм и глубиной от 0,01 мм и больше;
• подповерхностные, расположенные до 2 мм глубины;
• внутренние, глубина более 2 мм (для расслоений или трещин с большим размером);
• брак под немагнитным покрытием с учетом того, что толщина покрытия составляет не больше 0,25 мм.

Необходимое оборудование:

1. Намагничивающее устройство.
2. Ферромагнитный порошок или магнитопорошковая суспензия.
3. Распылитель.
4. Дефектоскоп.
5. Тестовые образцы с браком.
6. Размагничивающая установка.

Следует отметить, что для поиска подповерхностных дефектов использование порошка в сухом виде позволяет достигнуть лучших результатов по сравнению с «мокрым» видом. Это обусловлено его более высокой степенью чувствительности. Для оценки чувствительности самого порошка используются контрольные образцы деталей с разной степенью дефектов.

Магнитографический метод поиска брака

Магнитографический метод для осуществления контроля сварочных работ базируется на поиске магнитного поля рассеяния, что возникает в зоне дефекта при намагничивании детали. Из-за образовавшихся трещин или раковин место рассеяния остается зафиксированным, как отпечаток магнитных возмущений на эластичной ленте дефектоскопа. Дефектоскоп обязательно должен плотно прилегать к сварочному соединению. На магнитной ленте частицы ферромагнитного порошка остаются неподвижными, таким образом обозначая зону локализации взаимодействия магнитного характера с дефектным полем.

Магнитографический метод используется для контроля сварочных швов с толщиной до 12 мм. Данным методом возможно обнаружить так называемые макротрещины, газовую пористость, включения из шлака, сварочные непровары.

Последовательность действий контроля:

1. Подготовка поверхности детали для осуществления контроля (удаление шлака, брызг, грязи).
2. Плотное приложение ленты дефектоскопа на сварочное соединение.
3. Намагничивание металла, согласно толщине сварочного шва и его свойств.
4. Расшифровка и оценка полученных результатов с помощью считывающего устройства дефектоскопа.
5. Размагничивание проверяемой детали.

Настройка дефектоскопов осуществляется по эталонным лентам, зафиксированным на тестовых образцах сварных швов. Место локализации дефекта и его внутренняя глубина определяются на экране-индикаторе. Форма полученного рисунка будет соответствовать области локализации дефекта, глубина расположения трещины отображается насыщенностью почернения на экране.

Магнитографическим методом лучше всего обнаруживаются дефекты плоскостного типа, такие, как трещины, несплавления металлов, сварочные непровары с максимальной глубиной залегания до 20-25 мм.

Необходимое оборудование:

• намагничивающее устройство;
• дефектоскопы для работы с ферромагнитной лентой;
• переносная станция питания;
• магнитная лента на триацетатной или лавсановой основе;
• контрольные образцы сварочных швов;
• размагничивающая техника.

Индукционный метод

Технология индукционного метода обнаружения изъянов основывается на физическом законе электромагнитной индукции. Принцип работы данной технологии – формирование электродвижущей силы с использованием индукционных катушек. Для того чтобы зафиксировать сигнал, катушку соединяют с регистрирующим аппаратом (например, с гальванометром или сигнальной лампой).

Процесс поиска дефектов представляет собой перемещение контролируемой детали относительно индукционной катушки. Это осуществляется либо физическим перемещением сварного объекта, либо передвижением индукционного дефектометра. Зона с образовавшимся дефектом вызывает электродвижущую силу индукции из-за изменения магнитных линий.

Индукционная технология подходит для выявления внутренних видов брака, но при этом имеет достаточно низкую способность для обнаружения поверхностных дефектов. Поэтому данный метод следует дополнять другими доступными способами контроля.

Оборудование:

• индукционный дефектоскоп;
• гальванометр;
• толщиномер покрытий.