Магнитный контроль качества сварных швов относится к неразрушающим методам. Дефектоскоп проверяет готовые стыки, нахлесты. Применим ко всем видам сварных соединений. Дефектоскоп выявляет незначительные инородные включения: трещины, свищи, кусочки шлака, другие дефекты. Использование магнитных методов рассеивания полей ограничено, для магнитного контроля у металла должна быть определенная структура, способность намагничиваться. Магнитопорошковую, магнитографическую, индукционную дефектоскопию применяют только для контроля швов на ферромагнитных сплавах – углеродистых и низколегированных сталях, легированных кобальтом, цинком, марганцем.
Методы магнитного неразрушающего контроля
Основу всех методов МК составляет обнаружение локальных искажений магнитного поля, которые вызываются повреждениями, присутствующими в намагниченном изделии (объекте контроля). Магнитная проницаемость несплошности (трещины) гораздо ниже, чем у объекта в целом. Если она есть, то магнитные силовые линии искривляются. Образуются так называемые поля рассеяния, или поля дефекта. Они фиксируются различными магнитными преобразователями (некоторые виды используемых преобразователей дают название методу контроля). По форме и амплитуде магнитных линий можно понять параметры и глубину расположения дефекта. После завершения исследования объект размагничивается с помощью соленоида.
ГОСТ Р 56542-2019 подразделяет этот вид неразрушающего контроля на следующие методы (в основе классификации лежит способ, с помощью которого получают исходные данные):
- Магнитопорошковый: в качестве индикатора магнитных линий используется магнитный порошок. Этот метод применяется чаще всего. Он универсален, отличается высокой чувствительностью и простотой выполнения. С помощью него можно обнаружить поверхностные и подповерхностные (на глубине до 2 мм) дефекты.
- Индукционный: магнитные поля объекта регистрируют с помощью индукционных преобразователей.
- Магниторезистивный: магнитное поле объекта регистрируют с помощью магниторезистивных преобразователей.
- Магнитографический: магнитные поля объекта записываются на магнитный носитель в виде сигналограммы.
- Пондеромоторный: основан на одноименном взаимодействии фиксируемого магнитного поля объекта и магнитного поля электромагнита, постоянного магнита или рамки с током.
- Феррозондовый: магнитные поля объекта регистрируют с помощью феррозондовых преобразователей.
- Метод эффекта Холла: для регистрации магнитных полей используют одноименные преобразователи.
Проведение магнитного контроля регламентируется российскими и международными стандартами, включая ГОСТ Р 55612-2013, ГОСТ Р 56512-2015 и EN 1290:1998.
Что такое дефекты швов при сварке?
В Российской Федерации и странах СНГ определения всех дефектов соединений при сварке металлов плавлением обозначены и классифицированы в ГОСТ Р ИСО 6520-1-2012.
Дефекты сварных соединений — это не что иное, как поверхностные или подповерхностные изъяны внутри шва. Они отличаются друг от друга характером, конфигурацией, размером и приводят к сокращению полезного срока эксплуатации металлической конструкции. Воздействуют на ее пользовательские характеристики, приводят к возникновению аварийных ситуаций, в связи с чем, лучше их не допускать. А конструкцию с дефектами — срочно вывести из эксплуатации для дефектовки и последующего восстановления или утилизации изделия.
Магнитопорошковый способ обнаружения изъянов соединения помогает оперативному выявлению дефектов любого типа.
Факторы возникновения дефектов сварных соединений:
- Швы могут обладать низким качеством выполнения, если сварщик не имеет большого опыта проведения работ. В ходе процедуры нарушается технология электродуговой, аргоновой, лучевой сварки. Отсутствует подготовка, термообработка узлов, перепутана схема сборки элементов. Выбран неподходящий режим работы аппарата при лазерной сварке и прочее.
- Некачественные швы появляются по причине использования не профессионально произведенной или поломанной техники при ручной электродуговой сварке, либо металла низкого качества или бюджетных расходных материалов.
- На снижение качества большое влияние оказывают вплавления шлака, множественные брызги металла, загрязнения на сплавляемых поверхностях и плохая организация рабочего места.
Все шовные недостатки имеют разные названия и условно делятся на три группы, каждая из которых обладает своими особенностями. Изъяны бывают:
- наружными;
- внутренними;
- сквозными.
Способ исправления недостатков сварного соединения обусловлен его особенностями. Для предотвращения таких проблем в дальнейшем сварщик исправляет ошибки самостоятельно и осознаёт, что привело к неудовлетворительным результатам. Магнитопорошковый способ контроля в этом случае помогает визуально фиксировать эти ошибки.
Иногда, из-за перегрева, возникают температурные деформации или изменения прочности металла, которые не соответствуют проектным характеристикам конструкции или объекта. Чаще это относится к сварным соединениям калёных и различных по составу металлов. Например, при стыке нержавеющего сплава аустенитного класса с углеродистой сталью.
Благодарственные письма наших клиентов
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.
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.
Применение дефектоскопа
Дефектоскоп – устройство очень востребовано. Благодаря данному прибору неразрушающего контроля можно обнаружить визуально не видимые очаги коррозии (например, под защитным покрытием), неоднородность структуры, скрытые раковины, полости и другие нарушения сплошности, изменения в химическом составе сплавов и другие дефекты, возникшие в процессе эксплуатации или при изготовлении изделия. Своевременно проводить дефектоскопический контроль – очень важно, т.к. любые несовершенства и недостатки способствуют изменению физических свойств материалов, могут послужить причиной разрушения изделия или конструкции. Особенно это важно на объектах, где работают люди, т.к. разрушение конструкции или изделия может послужить причиной множества человеческих жертв.
Широко используются дефектоскопы в таких отраслях, как машиностроение, строительство, энергетика, транспортная сфера, нефтегазовая и химическая промышленности. Научно-исследовательские центры применяют дефектоскопы для контроля и изучения свойств, особенностей твердых тел. При помощи данного оборудования контролируют клеевые и паяные соединения, сварные швы, различные заготовки, детали, готовые изделия, как на стадии изготовления, так и в процессе эксплуатации. Некоторые установки позволяют исследовать объект, нагретый до высокой температуры. Другие же можно использовать в движении. Например, вагон-дефектоскоп, тележки, рельсовые приборы при эксплуатации движутся по рельсам, непосредственно в эксплуатационных условиях. Есть дефектоскопы, которые способны анализировать объект в процессе движения. Так проверяют трубный прокат.
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.
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.
Электроискровой (искровой) дефектоскоп
Электроискровые приборы неразрушающего контроля используются для диагностики состояния защитных и изоляционных покрытий магистральных трубопроводов (газо-, нефте- и др.), элементов системы водоподготовки, водоснабжения, паровых котлов, емкостного оборудования и некоторых других конструкций. Щуп прибора подключается к одному полюсу источника напряжения, а исследуемый объект – к другому полюсу этого же высоковольтного источника (при помощи заземлителя или через грунт). Щуп в процессе эксплуатации должен касаться поверхности изоляции (в том числе, сформированной из битума). В местах повреждения изоляции между щупом и изделием происходит электрический пробой воздуха (промежутка). Так при помощи электроискровых дефектоскопов определяют сплошность изоляционных, защитных покрытий.
Термоэлектрический
Зачастую термоэлектрические приборы используются для определения материала (например, марки стали), из которого изготовлена конструкция. Суть термоэлектрического метода контроля заключается в измерении в месте контакта двух разнородных металлов электродвижущей силы. Область контакта при этом специально нагревается. Один из контактирующих материалов принимают за эталон. Химический состав второго – определяет знак и величина электродвижущей силы, при заданном температурном интервале холодного и горячего контактов. Таким образом, можно исследовать как отдельный элемент, как и всю конструкцию.
Рентгеновский (радиационный) дефектоскоп
Впервые радиационные приборы начали использовать на судостроительном заводе (Балтийском) в 1933 году. Внедрил его изобретатель Мысовский Л.В. для определения в металлических толстых плитах дефектов литья.
Исследование проводится методом рентгенографии. Контролируемый объект облучается нейтронами, а также альфа, бета, гамма и рентгеновскими лучами. Источниками излучения могут служить бетатроны, микротроны, линейные ускорители, радиоактивные изотопы либо рентгеновские аппараты. Результатом данного типа неразрушающего контроля может служить снимок дефекта (радиография), световая картинка на экране прибора (радиоскопия, радиометрия) или сигнал (радиометрия).
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.
Материалы для магнитопорошковой дефектоскопии производства ЭЛИТЕСТ® Россия
Производство дефектоскопических материалов для магнитопорошкового контроля. Магнитный порошок, готовая магнитная суспензия и основа для её приготовления, грунтовочная краска — расходные материалы для магнитопорошковой дефектоскопии, выпускаемые в России под торговой маркой ЭЛИТЕСТ® можно приобрести у наших дилеров.
Индикаторные материалы для МПД
Чёрные и люминесцентные магнитные суспензии, концентраты
Суспензия «Элитест ЧС2»
Суспензия «Элитест ЛС4»
Кон
Средства для обработки контролируемой поверхности
Краска грунт. «Элитест БК5»
Очиститель «Элитест Р10»
