Магнитный порошок – главный расходник для магнитопорошковой дефектоскопии​

Магнитный порошок - дефектоскопический материал для магнитопорошкового контроля (МПК), предназначенный для образования индикаторного рисунка на контролируемой поверхности в местах расположения дефектов. Магнитный порошок представляет собой измельчённую закись-окись железа. Это ферромагнетик, изготовленный из отфильтрованной шламовой жидкости с последующей сушкой при температуре 400-500 градусов Цельсия и размолом. Для магнитопорошковой дефектоскопии используются магнитные порошки с дисперсностью (размером частиц) от 0,5 до 250 мкм, цветные (красно-коричневого, жёлтого, зелёного, светло-серого цвета в видимом свете) и люминесцентные (ярко-жёлтого или ярко-зелёного цвета в ультрафиолетовом свете с длиной волны 365 нм). Магнитный порошок используется в сухом виде либо в составе органической или водной суспензии. В зависимости от дисперсионной среды, индикатор наносится при помощи распылительного флакона, аэрозольного баллончика, пульверизатора и т.д. Принцип магнитопорошкового метода неразрушающего контроля (НК) основан на том, что под действием неоднородных магнитных полей частицы магнитного порошка притягиваются к местам расположения поверхностных и подповерхностных (на глубине до 2 мм) дефектов, вследствие чего и образуются индикаторные рисунки. Последние подлежат регистрации, измерению протяжённости, оценке характера скоплений. Благодаря этому магнитные порошки позволяют обнаруживать недоступные для визуального и измерительного контроля (ВИК) трещины, волосовины, шлаковые включения, непровары, расслоения, поры и иные несплошности шириной раскрытия не менее 0,001 мм, глубиной не менее 0,01 мм и протяжённостью не менее 0,5 мм. От дисперсности (размера частиц), цвета, плотности и других свойств магнитных порошков во многом зависит чувствительность магнитопорошкового контроля.

Содержание:​

Состав магнитного порошка для магнитопорошкового метода НК
Возможности применения магнитных порошков
Проверка качества магнитного индикатора
Подбор магнитного порошка под конкретные задачи МПК


Что собой представляют магнитные порошки для магнитопорошковой дефектоскопии​

Магнитный порошок состоит из раздробленных, очень мелких частиц ферромагнетика. Чаще всего это закись-окись железа. Дисперсность может составлять всего 2 мкм (для способа воздушной взвеси) и достигать 150-200 мкм (для сухого способа). Это сыпучие по составу индикаторные вещества, которые могут использоваться как для сухого, так и для мокрого метода дефектоскопии. Во втором случае перед применением частицы нужно растворить в масле, бензине, керосине или воде (водном концентрате – например, Magnavis WB-27) с дополнительными присадками. Есть, конечно, и готовые суспензии (размер части - в пределах 50-60 мкм), но это тема отдельного рассказа. Как указано в ГОСТ Р ИСО 9934-1-2011, в сухом виде индикаторы менее эффективны для обнаружения мелких поверхностных несплошностей.

Магнитные порошки, о которых пойдёт речь в данной статье, изготавливаются, например, в соответствии с ТУ 6-14-1009-79, ТУ 2662-003-41086427-97, ГОСТ 9849-86 и другими документами. На российском рынке встречается также продукция, сертифицированная по зарубежным стандартам ASTM E-709, AMS-3040, ASME и др. Для применения в отдельных отраслях (например, в атомной) материалы проходят дополнительную экспертизу в материаловедческих организациях и допускаются только после получения положительных заключений.
1.jpg

Использование магнитных порошков в дефектоскопии​

Как уже было отмечено, главная его функция – индикаторная. Благодаря этим веществам при проведении магнитопорошковой дефектоскопии становятся видимыми магнитные поля рассеяния. А значит – «породившие» их поверхностные и подповерхностные несплошности, которые могут остаться незамеченными при выполнении ВИК. По мере намагничивания частицы скапливаются по краям дефектов, соединяясь между собой в частицы-агрегаты. Такой след легко заметить, не прибегая к сложной увеличительной оптике.

Магнитный порошок используется для обследования литых заготовок, кованых изделий, продукции после механической и термической обработок. МПД широко практикуется для проверки качества сварных соединений. Область применения ограничена естественными физическими закономерностями метода, который распространяется только на ферромагнитные металлы и сплавы с магнитной проницаемостью μ≥40.

Благодаря использованию таких индикаторных материалов становится возможным выявление визуально невидимых (либо очень слабо различимых) дефектов:
  • трещин различного происхождения (включая усталостные, закалочные, деформационные, травильные);
  • волосовин;
  • надрывов;
  • расслоений;
  • флокенов;
  • непроваров и подрезов;
  • флюсовых и шлаковых включений.
Порошок (или концентрат) как расходный материал для магнитного контроля применяется на ОПО в самых разных отраслях, от металлургии и атомной энергетики до судостроения и инспекции бурового оборудования. Отдельно стоит сказать о применении этих материалов для нужд "РЖД". Магнитопорошковый метод – один из основных для контроля деталей подвижного состава на этапе изготовления, эксплуатации и ремонта. Перечень данных узлов приведён в приложении А отраслевого документа РД 32.159-2000 "Магнитопорошковый метод неразрушающего контроля деталей вагонов". К таковым, например, относятся колёсные пары, боковые и надрессорные балки, шкворни, тормозные тяги, подвески тормозных башмаков, распределительные валы дизеля и многое другое.

Наиболее популярные в России марки таких индикаторов и суспензий на их основе – "КЛЕВЕР", "Элитест", Magnaflux, Helling, Sherwin, «Дианк», MR Chemie, R-Test и др.
2.jpg

3.jpg

Проверка качества магнитных порошков​

Необходимость её проведения продиктована положениями самых разных нормативных документов, от уже упомянутого РД 32.159-2000 и ГОСТ Р 50.05.06-2018 "Система оценки соответствия в области использования атомной энергии. Оценка соответствия в форме контроля. Унифицированные методики. Магнитопорошковый контроль" до ГОСТ Р 56512-2015 "Контроль неразрушающий. Магнитопорошковый метод. Типовые технологические процессы". Ещё один стандарт, ГОСТ Р ИСО 9934-2-2011 "Контроль неразрушающий. Магнитопорошковый метод. Часть 2. Дефектоскопические материалы", содержит более развёрнутую информацию о процедуре испытаний. Так, для проверки индикаторных веществ не обойтись без стандартных образцов №1 и №2. Также в документах встречаются МО-1, МО-2, МО-3 и так далее до МО-8. В продаже можно также найти и другие варианты – MTU-3, тест-кольца KETOS, образцы серии ОМД и т.п.

В классическом виде образцы для испытания магнитных порошков представляют собой пластины или кольца с искусственными поверхностными дефектами, по эффективности заполнения которых можно судить о чувствительности и правильности проведения контроля. По характеру и размерам дефектные зоны должны быть приближены к реальным дефектам, которые чаще всего встречаются на объектах контроля.

Испытания могут проводиться как на этапе производства, так и в процессе применения материалов непосредственно при проведении МПК.

Если абстрагироваться от специфики разных образцов, то в классическом виде проверка магнитного порошка по ГОСТ Р ИСО 9934-2-2011 включает в себя несколько этапов.
  1. Приготовление дефектоскопического материала. Например, если контроль должен выполняться мокрым способом, частицы ферромагнетика добавляют в предварительно замешанный раствор из дизтоплива, трансформаторного масла, воды или другой жидкой среды. Дополнительно могут добавляться сульфанол, нитрит натрия, ингибиторы коррозии и т.д. Главное – равномерно помешивать раствор, чтобы обеспечить однородную консистенцию.
  2. Очистка эталона. На образце не должно быть жира, влаги, пыли, окислов, остатков дефектоскопических материалов и прочих загрязнений, которые могут помешать выявляемости дефектов.
  3. Нанесение магнитного порошка. Если это суспензия, то распылять надо под заданным углом. Если это материал в сухом виде, то используются специальные распылительные флаконы из прочной резины (для распыления частиц требуется лёгкого нажатия на стенки) с распределительной насадкой. Главный принцип – не допустить искажения признаков имеющихся несплошностей. В ряде случаем может потребоваться нанесение контрастной краски – после очистки, но до порошка.
  4. Осмотр в соответствии с ГОСТ Р ИСО 3059-2015 "Контроль неразрушающий. Проникающий контроль и магнитопорошковый метод. Выбор параметров осмотра". Свои требования к цветовой температуре, длине волны, интенсивности освещения есть для цветоконтрастных (в видимом свете) и для люминесцентных (в УФ-свете) методов.
  5. Интерпретация. Полученный результат сравнивается с эталонной индикацией (может прилагаться в комплекте к образцу в виде фотографии).
4.jpg


По каким параметрам подбирают магнитные порошки​

Перво-наперво, отталкиваться нужно руководящей нормативной технической документации (НТД) и операционной технологической карты (ОТК) магнитопорошкового контроля. Выбор дефектоскопических материалов зависит от способа магнитопорошкового контроля (способ приложенного поля или способ остаточной намагниченности), вида намагничивающего тока (переменный промышленный ток, выпрямленные 1- и 2-полупериодные, выпрямленный 3-фазный, постоянный, импульсный), технологии нанесения на поверхность (распыление, полив, погружение, создание воздушной взвеси и пр.). Влияют параметры объекта контроля - магнитные свойства материала, геометрия, габариты, шероховатость поверхности. Ещё один важный момент - как будет осуществляться фиксация индикаторного рисунка, в каком виде будут регистрироваться дефектограммы (при помощи клейкой ленты, фотографирования, слепков)? Все эти и другие параметры контроля, повторимся, учитываются при составлении НТД (стандартов, отраслевых методик, технологических инструкций) и ОТК.

К наиболее важным характеристикам магнитного порошка и приготовленных на его основе суспензий, от которых зависит чувствительность и удобство применения, относятся следующие их свойства:
  • размер частиц. Определяется при помощи импедансных счётчиков Култера либо эквивалентным методом. Частицы в суспензиях должны иметь размер не более 50 мкм (0,05 мм). У сухих порошков, как уже было отмечено выше, диаметр достигает 150 мкм (0,15 мм), а то и до 2,0 мм;
  • коэффициент чувствительности - показывает, во сколько раз минимальная напряжённость поля, необходимая для осаждения порошка над несплошностью, больше либо меньше напряжённости поля в этом месте, принятой за единицу. В советской практике МПК для определения коэффициента чувствительности использовался прибор ПКМС-2М. Если коэффициент превышает 1-1,5, то такой дефектоскопический материал рациональнее использовать для способа остаточной намагниченности при снижении концентрации до 5 г/л. Если же коэффициент чувствительности меньше 1,0 (порядка 0,5-0,6), то такой магнитный порошок больше подходит для способа приложенного поля. Слишком интенсивная коагуляция - образование цепочек из частиц может привести к снижению чувствительности и затруднить анализ индикаторных рисунков, из-за образования длинных валиков над дефектами. Индикаторный рисунок получается недостаточно чётким - поэтому, чтобы "оптимизировать" интенсивность коагуляции, в жидких суспензиях к магнитному порошку добавляются поверхностно-активные вещества;
  • концентрация. Остаётся на совести изготовителя и указывается на упаковке;
  • цвет. Лучше подбирать по контрасту с фоновой поверхностью – то есть с самим объектом контроля. Либо – использовать контрастную краску - фоновый грунт жёлтого или, чаще, белого цвета, например, "КЛЕВЕР-КБф";
  • термостойкость. Максимально допустимая температура опять же указывается производителем. Магнитный порошок должен выдерживать её не менее 5 минут без потери своих эксплуатационных качеств;
  • коэффициент флуоресценции и её стабильность (для люминесцентных или флуоресцентных магнитных порошков). Актуально для флуоресцентных индикаторов, свечение которых становится заметно в ультрафиолетовом спектре. Для проверки этих параметров материал тестируют дважды, используя УФ-лампу и прибор для измерения яркости. Сначала индикаторное вещество равномерно освещают ультрафиолетом, после чего измеряют яркость свечения. Второе значение делят на первое – так высчитывается коэффициент флуоресценции. А чтобы убедиться в её стабильности, после спустя 30 минут процедуру повторяют. Если коэффициент уменьшился не более чем на 5%, то всё в порядке;
  • пенообразование. Обильное количество пены мешает нормальной работе с материалом;
  • вязкость дисперсионной среды (если магнитный порошок используется в качестве концентрата для приготовления жидкой суспензии). При температуре 20±2 ˚С динамическая вязкость должна оставаться в пределах 5 мПа*с;
  • влияние на коррозию и pH-фактор. По химическому составу современные индикаторы сбалансированы таким образом, чтобы не допустить коррозионного и эрозионного воздействия на поверхность;
  • стойкость. Так называемые долгосрочные испытания магнитных порошков на усталость выполняются в установках для магнитопорошковой дефектоскопии либо в замешивающих устройствах – стальных барабанах с центробежным насосом. Последний обеспечивает принудительную циркуляцию частиц (в течение 5 секунд с открытым клапаном и ещё столько же – с закрытым). Затем выжидают 2 часа и тестируют индикатор на эталонном образце. Если выявляемость и другие показатели остались прежними, то продукт можно смело допускать к интенсивной работе;
  • экологичность (отсутствие серы, галогенов) и т.д.
Наконец, ещё один надёжный способ правильно подобрать расходные материалы для магнитного контроля – спросить у форумчан «Дефектоскопист.ру». На нашем форуме зарегистрированы тысячи специалистов МПД – кто-нибудь обязательно да откликнется. Кроме того, в архиве уже сейчас доступны отзывы о продукции разных брендов. Чтобы задать свой вопрос по магнитным порошкам, просто зарегистрируйтесь на форуме и создайте свою тему в разделе «Магнитный контроль».
Сверху