Методы неразрушающего контроля классификация методов

Неразрушающий контроль (НК) – это проверка надежности объекта, его отдельных элементов и конструкций щадящими методами, не требующими кардинальной разборки или временного выведения из строя. НК включает в себя исследование физических принципов, на которых базируются методы и средства контроля, не ухудшающие эксплуатационную пригодность и не нарушающие целостность объектов.

Виды и методы

Действующие стандарты лаконично определяют НК, как контроль, который не разрушает. В соответствии с ГОСТ 56542-2015 и в зависимости от лежащих в его основе физических процессов, он подразделяется на несколько видов:

1. Магнитный, применяющийся в дефектоскопии ферромагнитных материалов для фиксации магнитных полей и свойств контролируемого объекта
2. Визуально-измерительный (оптический) – наиболее востребован для контроля и обнаружения мельчайших повреждений в прозрачных изделиях и материалах
3. Электрический – фиксирует электрополя и характеристики, образующиеся в контролируемом объекте под влиянием внешнего воздействия
4. Вихретоковый (электромагнитный) – применяется в дефектоскопии электропроводящих материалов, посредством исследования неоднородностей поверхностного вихревого поля объекта
5. Тепловой – подразумевает мониторинг тепловых полей, контрастов и потоков любых материалов для выявления неисправностей и дефектов
6. Радиоволновой – применяется в контроле диэлектриков (керамика, стекловолокно), полупроводниковых и тонкостенных материалов
7. Ультразвуковой (акустический) – применим ко всем материалам, беспрепятственно проводящим звуковые волны в целях решения проблем контроля и диагностики
8. Радиационный (радиографический) – построен на взаимодействии ионизирующего излучения с контролируемым объектом из любых материалов и любых габаритов
9. Капиллярный (проникающими веществами) – применяется для обнаружения течей и микроповреждений посредством наполнения индикаторным веществом внутренних полостей, контролируемого объекта
10. Вибрационный – необходим для поиска дефектов в машинах и механизмах. Диагностирует неисправности путем оценки колебаний в основных узлах

Каждый вид НК реализуется с помощью методов неразрушающего контроля (МНК), которые классифицируются:

• По способу взаимодействия различных веществ и полей с объектом контроля (магнитный, капиллярный)
• По показателям первичной информации (намагниченность, газовый)
• По форме получения первичной информации (индукционный, люминесцентный)

Зачем проводят НК?

В ходе производственно-эксплуатационных процессов техническое состояние любого объекта (здания, оборудования, их отдельные конструкции и элементы) требует регулярной оценки. НК позволяет проводить оценочные мероприятия без приостановки, демонтажа и отбора образцов, которые стоят достаточно дорого.

Применение методов НК в обследовании объекта не требует вынужденных простоев и позволяет обнаружить и устранить его усталость и различные дефекты на ранней стадии. Поэтому главные цели проведения НК направлены:

• На минимизацию аварийных рисков и повышение уровня эксплуатационной безопасности оборудования на опасных производственных объектах (ОПО)
• На проверку соответствия контролируемого объекта требованиям действующих нормативов и технической документации
• На количественно-качественную оценку обнаруженных отклонений и установление уровня их опасности
• На своевременное выявление различных неисправностей на разных стадиях возведения объектов капстроительства

Проведение неразрушающего контроля при запуске объекта в эксплуатацию почти всегда гарантирует увеличение расходов, обусловленных устранением выявленных дефектов. Но отказ от процедур может обернуться аварией с гораздо большими финансовыми потерями, в разы превышающими затраты на проведение превентивных мероприятий

Проведение аттестации и обучение специалистов по неразрушающему контролю

Сферы применения

Методы неразрушающего контроля применяются сегодня практически в каждой сфере хозяйственной деятельности от автомастерской и судоверфи до атомных реакторов и предприятий, использующих ОПО:

• Емкости, функционирующие под избыточным давлением
• Трубопроводы систем газораспределения
• Оборудование с подъемными устройствами и механизмами
• Резервуары для хранения нефтепродуктов
• Буровое оборудование
• Химически и взрывопожароопасные производства
• Армокаменные, железобетонные и прочие разновидности строительных конструкций

Разнообразие средств и методов НК используется для:

• Контроля надежности сварочных швов и герметичности сосудов, функционирующих под высоким давлением
• Определения качества покрытия лакокрасочными материалами
• Обнаружения деформаций и отклонений важных узлов и деталей
• Дефектоскопии оборудования с продолжительным эксплуатационным сроком
• Проведения исследований и выявления дефектов в различных структурах для дальнейшего совершенствования технологий
• Постоянный мониторинг и контроль возможного возникновения дефектов и неисправностей на ОПО в целях их своевременного устранения

Применение НК позволяет предприятиям сэкономить на проведении тестирований на разрушение, что благотворно отражается на потребительской цене и качестве готовой продукции

Для каких узлов и деталей чаще всего заказывают НК?

Исследования востребованы в самых разных отраслях промышленности, включая строительство, которым раньше всех были опробированы и взяты на вооружение щадящие методы контроля. Практика свидетельствует, что исследованиям в рамках НК чаще всего подвергаются:

• Любые разновидности сварочных швов и соединений
• Строительные конструкции
• Объекты капстроительства, их отдельные узлы и компоненты
• Черные и цветные металлы, а также их сплавы
• Ферромагнитные металлы и сплавы
• Трубопроводы
• Турбины и роторы
• Корпусное оборудование
• Листовой прокат
• Аппараты высокого давления
• Стенки котлов
• Днища многомерных судов
• Детали любых форм и размеров
• Подъемные механизмы
• Узлы и агрегаты любых видов транспорта
• Керамика, изделия из стекла и фарфора
• Многослойные конструкции, их отдельные элементы и соединения между ними
• Изделия из стекла, пластмассы и неферромагнитных материалов любых форм и габаритов
• Паяные, резьбовые и разъемные типы соединений

Применение методов неразрушающего контроля позволяет определить уровень качества, фактическую толщину, плотность и однородность массы, швов или покрытия вышеперечисленных конструкций и изделий в целях устранения выявленных отклонений

Приборы для проведения неразрушающего контроля

Выбор оборудования, применяемого в рамках проведения НК, зависит от поставленных задач, выбранного метода и параметров контролируемого объекта (наличия повреждений, толщины стен или покрытия).

1. Визуально-измерительный контроль (ВИК) является не только базовым, но и одним из самых недорогих, скоростных и информативных методов НК. Его проведение регламентируется инструкцией РД 03-606-03, предполагающей применение несложных сертифицированных средств измерения:
2. Лупы
3. Эндоскопы
4. Фонарики
5. Щупы
6. Линейки
7. Рулетки
8. Зеркала
9. Термостойкий мел
10. Сварочные шаблоны
11. Фотоаппарат с возможностью микроскопической съемки
12. Ультразвуковой контроль, относящийся к основным видам НК, регламентируется ГОСТом 23829-85, которым предусматривается наличие, предварительно проверенных:
13. Дефектоскопов общего или специального применения
14. Ультразвуковых резонансных и эхо-импульсных измерителей толщины
15. Ультразвуковых твердомеров
16. Пьезоэлектрических преобразователей (ПЭП)
17. Контактных жидкостей и гелей
18. Радиографический контроль, позволяющий выявить отклонения недоступные для внешнего осмотра, производится посредством:
19. Рентгеновских аппаратов, выбор которых зависит от толщины контролируемого материала или изделия и чувствительности, указанной в ТУ используемого прибора
20. Гамма-дефектоскопов (в труднодоступных местах)
21. Усиливающих экранов
22. Рентгеновской пленки
23. Компьютерной радиографии
24. Капиллярный контроль считается самым сенситивным методом, проведение которого регулирует ГОСТ 18442, подразумевающий применение:
25. Наборов капиллярной дефектоскопии, укомплектованных пенетрантами, проявителями, очистителями
26. Пневмопистолетов для жидкостей
27. Пульверизаторов
28. Источники ультрафиолета
29. Образцы для контроля
30. Магнитный контроль, регламентирующийся отечественными и европейскими стандартами, выполняется с использованием:
31. Оптических устройств
32. Ультрафиолетовых ламп
33. Магнитного порошка или суспензии
34. Магнитогуммированной пасты
35. Контроль герметичности классифицирует ГОСТ 24054-80 в зависимости от агрегатного состояния применяемых веществ:
36. Газовые
37. Жидкостные
38. Тепловой контроль, базирующийся на преобразовании инфракрасного излучения в видимый спектр, проводится с применением:
39. Тепловизора
40. Пирометра
41. Логгеров данных
42. Измерителей плотности температур и тепловых потоков
43. Механических средств (термокарандаши, теплоотводящая паста, высокотемпературная краска)
44. Вихретоковый контроль, регулируется ГОСТ Р ИСО 15549-2009 и предполагает использование оборудования, выбор которого координируется поставленными задачами:
45. Вихретоковые преобразователи и дефектоскопы
46. Структуроскопы
47. Измерители толщины

Каждый метод и прибор используются НК для выявления мельчайших деформаций и повреждений, а также изъянов различного происхождения, включая коррозию, грибок, растрескивание или расслоение. Чрезвычайная востребованность НМК объясняется достоинствами методов, а также их соответствием современным требованиям промышленной безопасности.

Классификация видов и методов

Nondestructive check. Classification of types and methods

Дата введения 1980-07-01

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 11 ноября 1979 г. N 4245 дата введения установлена 01.07.80

ВЗАМЕН ГОСТ 18353-73

ПЕРЕИЗДАНИЕ.

1. Настоящий стандарт устанавливает классификацию видов и методов неразрушающего контроля, в основу которой положен физический процесс с момента взаимодействия физического поля или вещества с контролируемым объектом до получения первичной информации.

В стандарте даны приложение 1, которое содержит пояснения к терминам и признакам классификации, и приложение 2, содержащее пояснения к терминам на методы неразрушающего контроля.

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

магнитный,

электрический,

вихретоковый,

радиоволновой,

тепловой,

оптический,

радиационный,

акустический,

проникающими веществами.

3. 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.

4. В названии метода должны присутствовать классификационные признаки, изложенные выше, свойственные данному методу неразрушающего контроля.

5. Допускается применение комбинированных методов одного или нескольких видов неразрушающего контроля, классифицируемых по различным признакам, изложенным в п.3.

6. Классификация методов неразрушающего контроля приведена в табл.1, 2.

Классификация методов неразрушающего контроля

по характеру взаимодействия физических полей с контролируемым объектом

по первичному информативному параметру

по способу получения первичной информации

Коэрцитивной силы.

Намагниченности.

Остаточной индукции.

Магнитной проницаемости.

Напряженности.

Магнитопорошковый.

Индукционный.

Феррозондовый.

Эффекта Холла.

Магнитографический.

Пондеромоторный.

Магниторезисторный.

Электрический.

Трибоэлектрический.

Термоэлектрический

Электростатический порошковый.

Электропараметрический.

Электроискровой.

Рекомбинационного излучения.

Экзоэлектронной эмиссии.

Шумовой.

Контактной разности потенциалов

Прошедшего излучения.

Отраженного излучения

Фазовый.

Частотный.

Спектральный.

Многочастотный.

Прошедшего излучения.

Отраженного излучения.

Рассеянного излучения.

Резонансный

Амплитудный.

Фазовый.

Частотный.

Временной.

Поляризационный.

Геометрический

Детекторный (диодный).

Болометрический.

Термисторный.

Интерференционный.

Голографический.

Жидких кристаллов.

Термобумаг.

Термолюминофоров.

Фотоуправляемых полупроводниковых пластин.

Калориметрический

Тепловой контактный.

Конвективный.

Собственного излучения

Пирометрический.

Жидких кристаллов.

Термокрасок.

Термобумаг.

Термолюминофоров.

Термозависимых параметров.

Оптический интерференционный.

Калориметрический

Прошедшего излучения.

Отраженного излучения.

Рассеянного излучения.

Индуцированного излучения

Амплитудный.

Фазовый.

Временной.

Частотный.

Поляризационный.

Геометрический.

Спектральный

Интерференционный.

Нефелометрический.

Голографический.

Рефрактометрический.

Рефлексометрический.

Визуально-оптический

Прошедшего излучения.

Рассеянного излучения.

Активационного анализа.

Характеристического излучения.

Автоэмиссионный

Плотности потока энергии.

Спектральный

Вторичных электронов.

Радиографический.

Радиоскопический

Прошедшего излучения.

Отраженного излучения (эхо-метод).

Резонансный.

Импедансный.

Свободных колебаний.

Акустико-эмиссионный

Амплитудный.

Фазовый.

Временной.

Частотный.

Спектральный

Пьезоэлектрический

Электромагнитноакустический.

Микрофонный.

Порошковый

Классификация методов контроля проникающими веществами (капиллярных и течеискания)

по характеру взаимодействия веществ с контролируемым объектом

по первичному информативному параметру

по способу получения первичной информации

На железнодорожном транспорте и, в частности, в локомотивном хозяйстве для изготовления элементов и деталей используются самые разнообразные конструкционные материалы. При этом детали могут быть изготовлены из металлов и неметаллов, литые, кованые, с механической и без механической обработки, подвергнуты термической и другим видам обработки. Важность выполняемых функций, высокая стоимость последствий отказов большинства деталей определяет необходимость непрерывного контроля их технического состояния для выявления поверхностных и внутренних дефектов. На железнодорожном транспорте создана система неразрушающего контроля (НК), основной задачей которой является недопущение эксплуатации деталей с наличием дефектов.

Под дефектом в дефектоскопии обычно понимают нарушение сплошности материала. Происхождение дефектов может наблюдаться на стадии производства деталей (металлургические — при отливке, технологические — при сварочных работах, механической и термической обработке) и в эксплуатации (усталостные трещины, износ, коррозия и т.д.).

К металлургическим (литейным) дефектам относятся:

• — газовые пузыри или раковины, образующиеся вследствие выделения газов в процессе кристаллизации под коркой или произвольно по всему объему слитков;
• — горячие трещины — хорошо видимые разрывы поверхности отливки по границам кристаллов с неровной окисленной поверхностью, образующиеся вследствие усадки при затвердевании расплава в формах;
• — холодные трещины — тонкие разрывы поверхности отливки с чистой, светлой, с цветами побежалости зернистой поверхностью, образующиеся из-за внутренних напряжений в острых углах отливок;
• — металлические включения — инородные металлические тела в металле отливки;
• — неметаллические включения — попавшие в металл шлак, огнеупорный графит, песок и расположенные в верхней части отливки или образующиеся внутри металла частицы окислов, силикатов, сульфидов;
• — рыхлость, пористость — местное скопление мелких газовых или усадочных раковин при крупнозернистой структуре металла;
• — утяжины — углубления с пологими краями на массивной части отливки, образовавшиеся вследствие усадки металла при затвердевании;
• — песчаные раковины — полости в отливке, частично или полностью заполненные формовочным материалом;
• — шлаковые раковины — полости, заполненные шлаком;
• — усадочные раковины — открытые или закрытые полости произвольной формы с грубой шероховатой поверхностью в верхней части слитка, образующиеся при неравномерной усадке металла в процессе застывания;
• — плены — сквозные или поверхностные трещины в теле отливки, образованные неслившимися потоками преждевременно застывшего металла;
• — термические трещины — хорошо видимые глубокие разрывы поверхности, образующиеся при высокой температуре после термообработки отливок вследствие температурных растягивающих напряжений.

В технологические дефекты входят:

• — флокены — волосные трещины с кристаллическим строением поверхности стенок внутри толстостенного проката из сталей. О происхождении флокенов существует несколько гипотез. Одна из них объясняет их происхождение двумя причинами: действием высокого давления водорода, выделяющегося из стали при ее охлаждении и действием значительных внутренних напряжений, обусловленных неравномерностью фазовых превращений в различных объемах стали в связи с дендритной неоднородностью;
• — волосовины — мелкие внутренние и поверхностные трещины, образовавшиеся из газовых пузырей или неметаллических включений при прокате и направленные вдоль волокон металла;
• — закалочные трещины — разрывы металла, возникающие при охлаждении деталей сложной формы в процессе закалки из-за высоких внутренних напряжений;
• — надрывы — неглубокие трещины, возникающие при холодной деформации деталей.

К эксплуатационным дефектам относятся:

• — усталостные трещины — трещины, возникающие под воздействием переменных напряжений по галтелям, в местах резких переходов сечений и других концентраторов напряжений;
• — коррозионные повреждения — повреждения, возникающие в результате окислительных процессов;
• — трещины при перегрузке — надрывы в поверхностном слое детали при нагрузках, превышающих предел прочности детали;
• — механические повреждения — забоины, риски, вмятины, наклеп, ползуны.

Классификация и характеристики методов неразрушающего

В соответствии с ГОСТ 18353-79 [34] виды и методы неразрушающего контроля могут быть представлены в виде схемы (рис. 3.4).

Акустические методы НК основаны на свойстве акустических колебаний проникать вглубь материалов и отражаться от раздела двух сред. Методы неразрушающего акустического контроля широко применяют благодаря ряду их преимуществ: волны легко вводятся в объект контроля, хорошо распространяются в металлах и других материалах, эффективны при выявлении дефектов с малым раскрытием, чувствительны к изменению структуры и физико-механических свойств материалов, не представляют опасности для персонала. Использование различных типов волн (продольных, поперечных, поверхностных, нормальных и др.) расширяет возможности акустических методов неразрушающего контроля. На железнодорожном транспорте порядка 35—40 % деталей подвергаются акустическим методам контроля.

Упругие колебания в диапазоне частот от 20 кГц до 1 ГГц называются ультразвуковыми (УЗ). Ухо человека различает колебания в диапазоне от 16 до 20 000 Гц — это звуковые колебания. Колебания частотой свыше 1 ГГЦ называют гиперзвуковыми. В акустической диагностике наиболее часто используют колебания в диапазоне частот 0,5-10 МГц [35].

В акустике различают несколько типов волн. В зависимости от направления перемещения частиц различают продольные, поперечные, поверхностные и пластиночные волны. Если перемещение частиц происходит вдоль распространения волны, то такие волны называют продольными (рис. 3.5, а). Скорость распространения таких волн

Рис. 3.4. Классификация видов и методов неразрушающего контроля

где Е — модуль нормальной упругости, Па; р — плотность среды, кг/м 3 ; р — коэффициент Пуассона.

Если частицы среды перемещаются перпендикулярно направлению распространения волны, то волны называют поперечными

Рис. 3.5. Типы волн

(рис. 3.5, б). Скорость распространения поперечных волн приблизительно можно определить из соотношения

Поверхностные волны (волны Релея) распространяются вдоль свободной поверхности тела и являются комбинацией продольных и поперечных волн (рис. 3.5, в). Глубина распространения этих волн в теле примерно равна длине волны. Скорость распространения поверхностных волн равна

где С, — скорость распространения поперечных волн в среде с плотностью р.

Пластиночные волны (волны Лэмбла) распространяются в тонких листах, толщина которых соизмерима с длиной волны (рис. 3.5, г).

В табл. 3.1 приведены характеристики распространения продольных и поперечных волн в некоторых материалах. Параметр Z— рС — удельное акустическое сопротивление, кг/(м 2 с).

Методы акустического контроля делятся на две большие группы: пассивные, базирующиеся только на приеме акустических волн и колебаний, и активные, использующие и излучение, и прием.

Акустические характеристики материалов

Скорость зв ука, м/с

К пассивным методам относится метод акустической эмиссии, основанный на регистрации акустических волн, излучаемых дефектом при нагружении. Образование акустических волн происходит в результате трения стенок трещины между собой и изменения кристаллической структуры материала. Иллюстрацией такого процесса является похрустывание деревянной палки при ее изгибе еще до наступления излома. Метод применим для ответственных высоко- нагруженных деталей и конструкций. Для его реализации требуется высокочувствительная аппаратура, работающая в диапазоне частот от килогерц до мегагерц.

К активным методам ультразвукового контроля относятся: эхоимпульсный, теневой, зеркально-теневой, эхо-зеркальный, эхотеневой, резонансный, метод акустического импеданса, велосимет- рический, метод собственных колебаний.

Рис. 3.6. Методы ультразвуковой дефектоскопии:

а — эхо-импульсный; б — теневой; в — зеркально-теневой; г — эхо-зеркальный; д — эхо-теневой

Эхо-импульсный метод основан на свойстве ультразвуковых волн отражаться от дефектов (не- сплошностей) и донной поверхности детали (рис. 3.6, а). Амплитуда отраженного сигнала пропорциональна площади дефекта. Этот метод широко используют для контроля сварных соединений. Чувствительность эхо-метода достигает значений 0,5 мм 2 на глубине 100 мм. К достоинствам этого метода следует отнести возможность одностороннего доступа к детали, высокая чувствительность при выявлении внутренних несплошностей в контролируемых объектах, высокая точность определения координат дефектов. К недостаткам — низкая помехоустойчивость и зависимость амплитуды сигнала от ориентации дефекта.

Теневой метод основан на изменении параметров УЗ сигнала при попадании на дефект (рис. 3.6, б). Амплитудно-теневой — уменьшение амплитуды волны, временно-теневой — регистрация запаздывания импульса, вызванное увеличением его пути при огибании дефекта. При реализации этого метода излучатель (И) и приемник (П) располагают с двух сторон детали.

При зеркально-теневом методе регистрируется изменение параметров УЗ сигнала, отраженного от донной поверхности детали (рис. 3.6, в). Метод не требует двухстороннего доступа к детали. Теневой и зеркально-теневой методы обычно используют для дефектоскопии деталей с грубо обработанной поверхностью.

Эхо-зеркальный метод основан на сравнении амплитуд зеркально-отраженного и обратно-отраженного сигналов от дефекта (рис. 3.6, г).

В эхо-теневом методе о наличии дефекта судят одновременно по эхо-импульсу от дефекта и по ослаблению отраженного донного сигнала (рис. 3.6, д).

Резонансный метод может быть использован для определения толщины детали, имеющей односторонний доступ. В проверяемую деталь с помощью модулятора, генератора и искателя вводят ультразвуковые колебания различной частоты. Изменяя частоту, находят ту частоту, при которой по толщине детали укладывается целое число волн. При этих условиях происходит усиление колебательного процесса, что и отмечается регистратором резонансов. По резонансной частоте определяют толщину изделия. Исчезновение резонансов или уменьшение в одном из контролируемых мест измеренной толщины изделия указывает на наличие дефектов.

Метод акустического импеданса основан на регистрации параметров УЗ колебаний стержня, опирающегося на поверхность детали. Акустический импеданс — комплексное сопротивление, которое вводится при рассмотрении колебаний акустических систем и представляет собой отношение комплексных амплитуд звукового давления и объемной колебательной скорости частиц среды. Подповерхностные дефекты изменяют акустический импеданс данного участка детали, что приводит к изменению амплитуды и частоты собственных колебаний стержня.

Велосиметрический метод основан на регистрации изменения скорости УЗ колебаний. Изменение скорости объясняется наличием расслоений или изменением толщины слоя.

Метод собственных колебаний основан на анализе частот акустических колебаний деталей, вибрирующих на собственной частоте.

На железнодорожном транспорте, например, этот метод применяют при контроле бандажей колесных пар локомотивов, а также букс локомотивов и вагонов, простукивая их молотком при осмотре.

К магнитным методам неразрушающего контроля относятся: магнитопорошковый, магнитографический, индукционный, феррозон- довый, метод эффекта Холла, пандеромоторный, магниторезисторный. Эти методы применяют для выявления дефектов в деталях, изготовленных из ферромагнитных материалов. На железнодорожном транспорте магнитному контролю подвергают следующие объекты подвижного состава: детали ударно-тягового и тормозного оборудования; рамы тележек различных моделей в сборе и по элементам; оси колесных пар вагонов и локомотивов всех типов в сборе; ободы, гребни и спицы локомотивных колес; свободные кольца буксовых подшипников, а также внутренние кольца, напрессованные на шейки оси; венцы зубчатых колес и шестерен тягового редуктора; валы генераторов, тяговых двигателей и шестерен в сборе; упорные кольца; стопорные планки; пружины; шкворни; болты и др. Из названных методов для дефектоскопии применяются: магнитопорошковый (МПК) — в вагонном и локомотивном хозяйствах, феррозондовый (ФЗК) — в вагонном и путевом, магнитоиндукционный (МИК) — только в путевом.

Магнитный неразрушающий контроль основан на выявлении магнитных полей рассеяния, возникающих над дефектами, или на определении и оценке магнитных свойств объекта контроля.

Если деталь со свойствами ферромагнетика поместить в равномерно распределенное магнитное поле с напряженностью #, то он намагнитится и в соответствии со своей кривой намагничивания приобретет магнитную индукцию Bq, линии которой будут равномерно распределены внутри детали. Так как магнитная проницаемость детали больше, чем магнитная проницаемость внешней среды (pj > р), а, следовательно, внешняя среда обладает большим магнитным сопротивлением, то выхода магнитных линий за поверхность детали наблюдаться не будет (рис 3.7). Если на поверхности детали имеется дефект, например трещина, ориентированная перпендикулярно направлению поля Bq, то силовые линии магнитного поля будут перераспределены. При проходе через зону с большим магнитным сопротивлением (дефект) плотность магнитных линий уменьшится, а под дефектом будет наблюдаться уплотнение магнит-

Рис. 3.7. Ферромагнетик в равномерном магнитном поле: а — бездефектный образец; б — кривая намагничивания

ных линий (рис. 3.8). Часть магнитных линий преодолеет дефект снаружи. В магнитостатике считается, что при выходе магнитной линии из среды с меньшим магнитным сопротивлением в среду с большим магнитным сопротивлением на разделе сред образуется положительный заряд, а из среды с большим магнитным сопротивлением в среду с меньшим магнитным сопротивлением — отрицательный. Это явление называется магнитной поляризацией стенок дефекта. Над дефектом формируется суммарное поле рассеяния дефекта — локальное магнитное поле, возникающее в зоне дефекта вследствие поляризации его границ (ГОСТ 24450-80). Регистрация параметров таких полей и используется в магнитных методах контроля для определения наличия дефектов в деталях.

Рис. 3.8. Перераспределение силовых линий магнитного поля

Магнитопорошковый метод основан на выявлении магнитных полей рассеяния, возникающих над дефектом в детали после ее намагничивания, с использованием ферромагнитного порошка. Магнитопорошковый контроль включает четыре этапа: намагничивание детали, нанесение магнитного порошка, визуальный контроль, размагничивание детали.

Основу магнитного порошка составляют частицы окиси Fe₂₃ или закись-окиси Fe₃₄ железа. Для контроля деталей применяют порошки марок ПЖВ1—ПЖВ5, магнитные суспензии КМС «ДИ- АГМА» и другие, допущенные к применению в локомотивном хозяйстве. По химическому составу порошки отличаются различным процентным соотношением примесей углерода, кремния, марганца, серы, фосфора и кислорода. Размер частиц основной массы порошка не должен превышать 30 мкм, отдельные частицы могут достигать размеры от 70 до 450 мкм. В различных марках порошка процентное соотношение частиц разных фракций отличается. Цвет порошка выбирается таким, чтобы лучше контрастировал с поверхностью детали. Перед проведением операций контроля качество магнитных порошков и суспензий проверяют с помощью устройств МФ-10СП (рис. 3.9) или МОН-721 (рис. 3.10).

Перед проведением магнитопорошкового контроля деталь очищают от загрязнений, лакокрасочных покрытий и ржавчины, кото-

Рис. 3.9. Прибор МФ-10СП:

1 — электромагнит; 2 — подвижный окуляр; 3 — миллиамперметр; 4 — выключатель «Сеть»; 5 — выключатель «Освещение»; 6 — ручки потенциометров «Грубо», «Точно» для регулировки намагничивающего тока; 7 — направляющие для установки электромагнита; 8 — ванночка для сбора суспензии (в комплект поставки не входит)

рые удаляют с помощью металлических и волосяных щеток, деревянных и пластмассовых скребков и растворителей. После очистки деталь осматривают для выявления явно выраженных дефектов (глубокие риски, задиры, забоины и т.п.).

Рис. 3.10. Устройство МОН-721:

1,9 — приемный и загрузочный бункеры; 2 — магнитопровод; 3 — прижимы; 4 — стандартные образцы; 5 — гнездо для установки феррозондового преобразователя измерителя напряженности магнитного поля; 6 — линза; 7— рукоятка для вращения блока постоянных магнитов; 8— преобразователь с чувствительными элементами Холла магнитометра или миллитес- ламетра; 10 — опоры; 11 — маховик для фиксации блока постоянных магнитов

Намагничивание детали осуществляется либо способом приложенного поля (СПП), либо способом остаточной намагниченности (СОН). В зависимости от геометрической формы, размеров детали, материала, типа и направления дефекта применяют следующие виды намагничивания: полюсный (продольный, поперечный, нормальный), циркулярный (бесполюсный), комбинированный и во вращающемся магнитном поле (рис. 3.11). Намагничивание во вращающемся магнитном поле используют при контроле СОН объектов с большим размагничивающим фактором, с неэлектропроводящими покрытиями. При одновременном наложении на ферромагнетик двух магнитных полей различной направленности в нем образуется векторное поле, величина и направление которого определится сложением составляющих. Если одна или обе составляющие поля переменны, то результирующее векторное поле будет изменяться по углу, величине и направлению и при известном соотношении фаз может формировать вращающееся поле.

Контроль способом приложенного поля проводят в следующих случаях:

— деталь выполнена из магнитно-мягкого материала, имеющего коэрцитивную силу Н_с