Методичка по магнитному контролю. Руководство по разработке технологической карты по магнитопорошковому контролю, приведены тесты для подготовки к сдаче экзаменов по магнитному контролю
 Скачать 3.16 Mb.
|
|
В чем отличие принципов экранирования в электростатическом, магнитном и электромагнитном полях? При электростатическом экранировании происходит компенсация внешнего поля полем электрических зарядов, индуцированных на стенках экрана из проводящего материала. Толщина стенки экрана на качество защиты от действия электростатических полей не влияет. Электромагнитное экранирование основано на том, что электромагнитная волна, проникающая в стенки экрана, быстро затухает, расходуя энергию на покрытие потерь, обусловленных вихревыми токами в стенках экрана. Так как на расстоянии, равном длине волны, электромагнитная волна в металле почти полностью затухает, то для надежного экранирования толщина стенки экрана должна быть не меньше длины волны в металле. Экранирование от действия постоянного магнитного поля обусловлено искривлением его силовых линий. Магнитные силовые линии проходят в основном по сечению стенок экрана, имеющего малое магнитное сопротивление. Экраны выполняют из магнитомягкого материала. Они должны иметь достаточно большую толщину стенки. Какие приборы используют для оценки качества размагничивания объектов? Для количественной оценки качества размагничивания применяют измерители напряженности и градиента напряженности магнитного поля ФП-1, ФП-2, ПКР-1м, ИОН-3, ИМП-1 и др. Наличие остаточной намагниченности детали можно быстро обнаружить с помощью цепочки канцелярских скрепок, пермаллоевой иголки, подвешенной на тонкой нити, и т. д. Как осуществляют оценку качества размагничивания объекта контроля? Деталь располагают вертикально. На фиксированном расстоянии от одного из ее концов измеряют напряженность магнитного поля, затем деталь вместе с 107 преобразователем поворачивают на 180° вокруг малой оси детали и производят повторное измерение (рис. 3.15). а) б) Рис. 3.15. Определение качества размагничивания детали: а – расположение магнитного преобразователя относительно детали при первом измерении; б – расположение магнитного преобразователя относительно детали при втором измерении Оценку качества размагничивания объекта контроля производят путем определения показателя размагниченности K. K = в С 1 2 2 1 , где в С – поправочный коэффициент, если деталь в процессе измерений располагалась вертикально (его выбирают из таблиц); 1 – отклонение стрелки измерителя напряженности поля, когда преобразователь располагался у конца детали; 2 – то же после поворота детали вместе с преобразователем на 180° вокруг малой оси детали. В большинстве случаев деталь считают размагниченной, если K 3. Если вертикально установить деталь сложно, то необходимые операции выполняют при ее горизонтальном расположении, ориентируя в направ- лении север – юг. В этом случае показатель размагниченности определяют по формуле K = г С 1 2 2 1 , где г С – поправочный коэффициент для горизонтального расположения детали. 108 3.5. Образование поля дефекта при намагничивании объекта контроля Как образуется магнитное поле рассеяния над дефектом сплошности ферромагнитного объекта? При намагничивании ферромагнитной детали, имеющей нарушение сплошности, часть магнитного потока (вследствие сильного локального уменьшения магнитной проницаемости) выходит за пределы детали, огибая дефект и образуя магнитное поле рассеяния над ним (рис. 3.16). При этом на поверхности детали в окрестностях дефекта образуются местные магнитные полюсы N и S. После снятия внешнего магнитного поля эти магнитные полюсы и магнитное поле над дефектом (вследствие остаточной намагниченности объекта) остаются. H 0 Рис. 3.16. Образование поля рассеяния дефекта при намагничивании объекта контроля Магнитное поле над дефектом называют полем рассеяния. Проходя в бездефектной части детали, магнитный поток не меняет своего направления. Если деталь изготовлена из неферромагнитного металла, в котором магнитные проницаемости металла и дефекта близки, то магнитные потоки рассеяния не образуются и магнитная дефектоскопия неприменима. Зависит ли характер поля дефекта от того, выходит несплошность на поверхность объекта контроля или нет? Экспериментально установлено, что характер поля рассеяния дефекта существенно зависит от того, выходит несплошность на поверхность или нет. Поэтому свойства наружных (поверхностных и подповерхностных) и внут- ренних дефектов сплошности сильно отличаются. Что понимают под напряженностью поля дефекта? Под напряженностью поля дефекта понимают разность полного и приложенного внешнего поля в конкретном месте объекта контроля. 109 От чего зависит величина измеренного поля дефекта? Величина напряженности измеренного поля дефекта зависит от напря- женности намагничивающего поля, размеров и формы дефекта, глубины его зале- гания, удаленности магнитного преобразователя от поверхности, от ориентации дефекта, магнитных свойств материала контролируемого изделия и т. д. Как влияет увеличение глубины поверхностного дефекта на вели- чину его поля? Увеличение глубины поверхностного дефекта приводит приблизительно к линейному росту тангенциальной (параллельной поверхности изделия) составляющей поля дефекта. Напряженность поля дефекта особенно сильно изменяется вблизи поверхности, причем тем сильнее, чем уже несплошность. Из изложенного следует, что при магнитной дефектоскопии можно значительно ослабить фон помех, обусловленных поверхностными неровностями намагни- ченного объекта, если удалить магнитный преобразователь от скани- руемой поверхности. Какова особенность формирования магнитного поля протяженного дефекта, ориентированного под углом к внешнему приложенному полю? Поле над протяженным дефектом, продольная ось которого направлена под углом к внешнему полю, претерпевает «преломление» и ориентируется по нормали к наибольшему размеру дефекта. С увеличением угла между вектором напряженности приложенного поля и нормалью к направлению распространения дефекта поле дефекта резко спадает. Как влияет режим намагничивания на формирование поля наружного и внутреннего дефекта? Поле наружного дефекта появляется при очень малой намагниченности (близкой к нулю) и с увеличением напряженности намагничивающего поля увеличивается. Поле внутреннего дефекта становится заметным только при некото- ром пороговом значении 0 Н тем большем, чем толще покрывающий дефект слой металла. Как влияет форма внутреннего дефекта большого раскрытия на величину и топографию его поля? Для внутренних несплошностей достаточно большого раскрытия величина и топография поля дефекта слабо связаны с формой дефекта при постоянстве площади его поперечного сечения. 110 Как влияет глубина залегания внутреннего дефекта на напряженность его поля? Экспериментально установлено, что напряженность поля внутреннего дефекта изменяется обратно пропорционально квадрату глубины залегания в слабых магнитных полях и обратно пропорционально глубине залегания в сильных полях. Приближение дефекта к внутренней относительно преобразователя поверхности изделия усиливает его поле, что нарушает установленную выше закономерность. Свойства внутренних дефектов и дефектов внутренней поверхности схожи. Магнитное поле наружного или внутреннего дефекта убывает быстрее при удалении от поверхности объекта контроля? При удалении от поверхности объекта контроля магнитное поле наружного по отношению к преобразователю дефекта убывает быстрее. Это свойство полей дефектов используется для отстройки от помех, обусловленных поверхностными неровностями, при дефектоскопии объектов. Количество помех значительно уменьшается, если магнитный преобразователь (или магнитную ленту) расположить на некотором удалении от поверхности объекта. Чем обнаруживают магнитные поля рассеяния дефектов при различных методах неразрушающего контроля? Магнитные поля рассеяния дефектов обнаруживают с помощью различных магнитных преобразователей и индикаторов магнитных полей. В частности, для этих целей может применяться пленка, визуализирующая магнитные поля. На ней в зависимости от угла наблюдения индикаторный рисунок протяженного дефекта может иметь вид светлой полосы, по обе стороны которой располагаются темные полосы, либо прилегающих друг к другу темной и светлой полос. Какой вид имеют топографии тангенциальной и нормальной составляющей поля внутреннего дефекта на поверхности ферромагнит- ной пластины? Характер изменения тангенциальной и нормальной составляющих поля внутреннего дефекта на поверхности ферромагнитной пластины при намагни- чивании параллельно ее поверхности показан на рис. 3.17 и 3.18. Тангенциальная составляющая напряженности магнитного поля дефекта определяется как разность суперпозиции тангенциальных составляющих магнитных полей и внешнего магнитного поля в тех же точках. 111 Рис. 3.17. Изменение тангенциальной составляющей поля внутреннего дефекта Рис. 3.18. Характер изменения нормальной составляющей поля внутреннего дефекта H τ d x H n d x х х d Н nd Н 112 4. МАГНИТОПОРОШКОВЫЙ МЕТОД КОНТРОЛЯ Сущность метода. Область применения. Выявляемые дефекты. Уровни чувствительности. Требования к шероховатости поверхности. Кинетика осаждения магнитного порошка над дефектом. Основные операции магнитопорошковой дефектоскопии. Материалы и оборудование. Подготовка к контролю. Способ приложенного поля и способ остаточной намагниченности. Определение режима намагничивания. Особенности намагничивания постоянным, переменным и импульсным полем. Факторы, влияющие на чувствительность магнитопорошкового контроля. Пути повышения эффективности магнитопорошковой дефектоскопии. Особенности применения вращающегося магнитного поля. Сухой магнитный порошок. Магнитные суспензии. Магнитные индикаторные пакеты. Магнитные пасты. Магнитогумированная паста. Нанесение дефектоскопического материала на объект контроля. Проверка дефектоскопических свойств магнитного порошка и суспензии. Осмотр деталей. Типичные признаки дефектов по картине осаждения магнитного порошка. Мнимые дефекты. Отстройка от мешающих факторов при магнитопорошковой дефектоскопии. Способы изготовления дефектограмм. Стандартные образцы. Контроль деталей сложной формы, пружин, шайб, сварных швов, литья, зубчатых колес, лопаток турбин и объектов в процессе их эксплуатации. Организация ремонта дефектных объектов. Магнитопорошковые дефектоскопы. Требования, предъявляемые к участку магнитопорошкового контроля на предприятии. Требования техники безопасности при магнитопорошковой дефектоскопии. 4.1. Сущность метода. Область применения. Выявляемые дефекты. Уровни чувствительности. Требования к шероховатости поверхности 4.1.1. Сущность метода Какой метод контроля называют магнитопорошковым? Магнитопорошковым методом контроля называют метод, основанный на явлении втягивания частиц ферромагнитного порошка магнитными потоками рассеяния, возникающими над дефектами, в намагниченных объектах. Скопления магнитного порошка над дефектами называют индикаторными рисунками дефектов. Индикаторные рисунки повторяют очертания обнару- женных несплошностей в контролируемом ферромагнитном изделии [1]. 113 В каких отраслях народного хозяйства применяют магнито- порошковый метод контроля? Магнитопорошковый метод контроля нашел широкое применение в энергетике, авиации, железнодорожном транспорте, химическом машинострое- нии, судостроении, автомобильной и многих других отраслях промышленности. Объектами контроля являются полуфабрикаты-отливки, поковки, прокат, заготовки, детали на промежуточных стадиях изготовления, готовые детали, детали и узлы, восстановленные на ремонтных предприятиях, объекты, бывшие в эксплуатации и контролируемые при техническом обслуживании и ремонте, включая и те, которые контролируют в узлах без демонтажа. Какие основные нормативные документы регламентируют применение магнитопорошкового метода для контроля ферромагнитных объектов? ГОСТ 21105–87, который распространяется на контроль деталей, изделий и полуфабрикатов из ферромагнитных материалов с максимальной относительной магнитной проницаемостью не менее 40, а также отраслевые норматив- ные документы. СТБ ЕН 12062–2004. Контроль неразрушающий сварных соединений. Общие требования для металлов. СТБ ISO 5817–2009. Соединения стали, никеля, титана и их сплавов, выполненные сваркой плавлением (кроме лучевой сварки). Уровни качества шва в зависимости от дефектов. Термины и их определения, касающиеся неразрушающего контроля, содержатся в ГОСТ 24450–80. Для обнаружения каких дефектов применяют магнитопорошковый метод контроля? Магнитопорошковый метод контроля предназначен для обнаружения поверхностных и подповерхностных нарушений сплошности: трещин, волосовин, непроваров сварных соединений, флокенов, закатов надрывов, неметаллических включений и т. п. Метод может быть использован для дефектоскопии объектов с немагнитными покрытиями. В процессе контроля выявляются дефекты сплошности шириной не менее 0,001 мм, глубиной 0,01 мм и длиной 0,5 мм и более. Увеличение протяженности дефекта не приводит к улучшению его выявляемости. При постоянной ширине лучше обнаруживаются трещины большей глубины. Могут быть обнаружены и достаточно крупные нарушения сплош- ности металла (непровары, поры, шлаковые включения и другие величиной не менее 1,5...3 мм), расположенные на глубине до 5...6 мм от поверхности. Лучше всего выявляются трещины, ориентированные под углом 90° 114 к направлению намагничивающего поля. Чем меньше , тем хуже обнаруживаются протяженные дефекты. Угол наклона плоских дефектов к контролируемой поверхности почти не влияет на выявляемость, если больше 45°. При меньших углах дефекты выявляются хуже, а если °, то дефекты выявляются ненадежно или вообще не обнаруживаются. Дефекты округлой формы создают слабые магнитные поля рассеяния при контроле и обнаруживаются неудовлетворительно [2–5]. Какие условные уровни чувствительности установлены при магнитопорошковой дефектоскопии? В зависимости от размеров выявляемых дефектов при магнитопорошковой дефектоскопии (МПД) установлено три условных уровня чувствительности для дефектов с минимальным раскрытием : А,если = 2,0мкм Б,если = 10мкм если = мкм Минимальная протяженность дефекта – 0,5 мм. Считается, что глубина несплошности в 10 раз превышает ее ширину. Требуемый уровень чувствительности задается техническими условиями на объект контроля. Поэтому, если, например, применяемая технология контроля позволяет обна- ружить дефект раскрытием 15 мкм, то достигается уровень чувствительности В и не достигаются А и Б. Уровни чувствительности названы условными потому, что они определены для идеальных дефектов в форме щели с параллельными стенками, перпендикулярными поверхности детали [1]. При какой шероховатости поверхности достигаются уровни чувст- вительности А, Б и В? Условный уровень чувствительности А достигается при параметре шероховатости контролируемой поверхности Rа 2,5 мкм, уровни чувстви- тельности Б и В – при Rа 10 мкм. При выявлении подповерхностных дефектов, а также при Rа > 10 мкм чувствительность метода снижается и условный уровень чувствительности не нормируется. При контроле изделий с немагнитными покрытиями с увеличением толщины покрытия чувстви- тельность метода понижается. С ростом шероховатости поверхности чувствительность метода падает из-за появления фона магнитного порошка. Снизить фон от частиц магнитного порошка можно, уменьшив напряженность намагничивающего поля, однако это приводит к снижению чувствительности метода [1]. 115 4.2. Кинетика осаждения магнитного порошка над дефектом Под действием каких сил уединенные частицы магнитного порошка скапливаются над дефектами сплошности? Уединенные частицы магнитного порошка скапливаются над дефектами под действием равнодействующей R пондеромоторной силы з F , силы тяжес- ти G и архимедовой силы А F , силы трения и вязкости жидкости mp F (рис. 4.1). Рис. 4.1. Силы, действующие на уединенную частицу магнитного порошка вблизи дефекта Если частицы не являются уединенными (например, соединены в цепочку), то к перечисленным выше силам добавляются силы электростатического и магнитного взаимодействия, возникающие между частицами. |