Лекция 12. Неразрушающие методы испытаний (продолжение)

Магнитные, электрические и электромагнитные методы

Дефектоскопия металла

 

Сущность метода заключается в том. что магнитный поток, прохо­дящий в металле и пересекающий трещину или иной дефект, встречает большое магнитное сопротивление в виде прослойки воздуха или неферро­магнитного включения, а силовые линии, искривляясь, выходят на поверх­ность, что обусловливает возникновение местных потоков рассеяния.

На рис.1 а показано такое искажение потока, выходящее за кон­тур исследуемого элемента. Рассеивание будет тем значительнее, чем больше вызывающий его дефект. В одинаковых условиях наибольшим яв­ляется влияние дефекта, расположенного перпендикулярно к направлению силовых линий (рис.1 6).

 

а б

 

Рис.1. Выявление дефектов по рассеиванию магнитного потока:

а - образование местного магнитного потока рассеивания у трещины;

6 - влияние ориентировки дефекта;

1 - исследуемый элемент; 2 - трещина; 3 - силовые линии магнитного поля; 4 - местный магнитный поток рассеивания; 5 - дефект, ориентированный перпен­дикулярно магнитим силовым линиям; 6 - то же, параллельно им

 

Намагничивание производится с помощью электромагнитов с ис­пользованием индукционных токов, циркулярным намагничиванием (т.е. с пропуском тока непосредственно через исследуемый элемент) и т.д. Необ­ходимость намагничивания в двух взаимно перпендикулярных направлени­ях для выявления различным образом ориентированных дефектов отпадает при применении комбинированного метода - с одновременным воздейст­вием как постоянного поля электромагнита, так и циркулярного поля пере­менного тока, что обусловливает переменное направление намагничивания. Выявление дефектов производится различными методами.

Порошковый метод является самым простым и наиболее доступ­ным. В нем применяют мелкоразмолотые ферромагнитные порошки - же­лезный сурик, окалину и т.п., выбирая цвет порошка контрастным по от­ношению к цвету предварительно зачищенной проверяемой поверхности. Порошок наносится или сухим способом (напылением) либо в виде водной суспензии, что предпочтительнее при контроле строительных конструкций, ил керосино-масляной (этот прием целесообразен при контроле смазанных маслом деталей механизмов).

Над местами расположения дефектов порошок оседает в виде хо­рошо заметных скоплений. Четче всего выявляются поверхностные дефек­ты. Неровности сварных швов не мешают выявлению поверхностных дефектов, но затрудняют исследование расположенных в глубине. Так, на­пример, в швах толщиной 10 мм удовлетворительно в виде прямых линий выявляются непровары, расположенные на расстоянии 2...4 мм от поверх­ности и идущие вглубь на 3...5 мм.

Магнитографический метод широко применяется при контроле сварных швов металлических трубопроводов. Намагничивание произво­дится соленоидами, охватывающими или всю трубу или часть ее периметра при больших диаметрах. Витки соленоида располагаются параллельно шву по обеим его сторонам. Для фиксации потоков рассеивания на шов накла­дывается магнитная лента, аналогичная применяемой в магнитной звукоза­писи, но несколько большей ширины. Использованные ленты размагничи­ваются и становятся вновь пригодными к употреблению.

Для расшифровки записи используют звуковые индикаторы или устройства для визуального наблюдения импульсов на экране электронно­лучевой трубки и сопоставления их с импульсами от эталонированных де­фектов. Имеются устройства, дающие и видимые изображения выявленных дефектов.

Указанным методом может производиться сплошная проверка швов. Для контроля наиболее серьезные из отмеченных дефектов дополни­тельно просвечиваются ионизирующими излучениями. Такое комбиниро­ванное использование разных методов оказывается весьма эффективным.

Применение магнитоскопов. В качестве примера на рис.2 схе­матически показан принцип действия одного из наиболее известных при­боров такого типа - дефектоскопа К.Х. Хренова и СТ. Назарова. Сигналы о наличии дефекта в производственных условиях преобразуются обычно в звуковые, но могут быть использованы как показывающие, так и регистри­рующие приборы (измерители тока или напряжения, осциллографы и т.п.).

 

 

 

Рис. 2. Схема дефектоскопа К. X. Хренова и С. Т. Назарова:

1 - электромагнит; 2 - электромагнитный датчик; 3 - проводка к сета переменного тока; 4 - то же к усилителю; 5 - проверяемый элемент; 6 - дефект

 

Основным недостатком приборов рассматриваемого типа является довольно значительная длина базы их чувствительных элементов (в данном случае сердечника 2), что затрудняет уточнение границ и протяженности дефектов, поскольку регистрируются усредненные данные по длине базы искателя.

Эти затруднения в значительной степени устраняются при пользовании феррозондами в виде малогабаритных линейных сердечников сечением до 1...3 мм с катушками.

 

Магнитные толщиномеры

 

С помощью магнитных и электромагнитных приборов толщина элементов из ферромагнитных металлов определяется с точностью до не­скольких процентов, требуя доступа лишь с одной стороны. При этом ис­пользуется существующая зависимость между регистрируемой величиной магнитного потока и толщиной исследуемого материала. Приборы такого типа просты и надежны в работе.

При доступе с двух сторон магнитными и электромагнитными методами могут быть определены толщины и неферромагнитных ма­териалов, что и используется для управления технологическим процессом на поточной линии. В качестве примера на рис.3 приведена схема маг­нитного толщиномера, где пара феррозондов 4 смонтирована вместе с по­стоянным магнитом 3 в «щупе» 2, С другой стороны элемента к нему при­жат аналогичный магнит. Положение магнита в щупе регулируется так, чтобы при заданной толщине стенки ток от обоих феррозондов был равен нулю. Шкала измерительного прибора 5 отградуирована на отклонения от заданной толщины.

 

 

 

Рис.3. Схема магнитного толщиномера для немагнитных материалов: 1 - проверяемый элемент; 2 – «щуп»; 3 - постоянные магниты; 4 - феррозонды;5 -регистрирующий прибор

 

Магнитными и электромагнитными методами с большой точно­стью могут быть измерены также толщины защитных покрытий на метал­лических элементах.