Намагничивающее устройство - ключевое средство для проведения магнитопорошковой дефектоскопии​

Намагничивающие устройства применяются для циркулярного, полюсного и комбинированного намагничивания объекта контроля (ОК) при проведении магнитопорошкового контроля (МПК) для обнаружения поверхностных и приповерхностных (на глубине до 2 мм) дефектов. К намагничивающим устройствам относятся портативные, мобильные и стационарные дефектоскопы, электромагниты (типа "ярмо"), постоянные магниты, соленоиды, гибкие силовые кабели (для тороидальной обмотки), электроконтакты и пр. Назначение намагничвающих устройств в том, чтобы возбудить переменное или постоянное магнитное поле, приложить его к поверхности ОК и обеспечить величину намагниченности, достаточную для обеспечения заданной чувствительности. Считается, что МПК позволяет обнаруживать дефекты с шириной раскрытия не менее 0,001 мм, глубиной не менее 0,01 мм и протяжённостью не менее 0,5 мм. Конкретные требования к минимальным размерам выявляемых несплошностей определяются руководящей нормативной технической документации (НТД) и операционной технологической картой (ОТК) и зависят от магнитных свойств материала ОК, его размеров, геометрии, шероховатости поверхности, толщины покрытия и пр. Также в НТД и ОТК содержатся требования к подбору намагничивающих устройств, их настройке и проверке работоспособности. Для этого, например, используются контрольные образцы типа МО-1, МО-2, МО-3, МО-4, МО-5, KETOS а также применяются тест-блоки типа ТВ-2 в виде стальных пластин для проверки подъёмной сил постоянных магнитов и электромагнитов. Намагничивающие устройства применяются вместе с магнитным индикатором – суспензией, сухим порошком или, реже, пастой. Для некоторых задач может подойти даже измельчённая металлическая стружка (например, при большой шероховатости поверхности ОК). Индикатор наносят на поверхность, после чего при помощи электромагнита (или соленоида) возбуждается магнитное поле. В тех местах, где имеются поверхностные или подповерхностные несплошности, частицы объединяются в цепочки и притягиваются к краям несплошностей, тем самым формируя валик. В местах осаждения порошка или суспензии образуется индикаторный рисунок, что делает дефекты, недоступные для визуального и измерительного контроля, более заметными. Питание намагничивающих устройств осуществляется посредством подключенных к электрической сети трансформаторов, аккумуляторов, генераторов тока типа "БАЛТИЕЦ" и др.

Содержание:​

Намагничивающие устройства - основа оборудования для магнитопорошкового метода
Подбор намагничивающего устройства
Выбор намагничивающего устройства для ручного контроля в полевых условиях
Где купить намагничивающее устройство

В чём разница между разными намагничивающими устройствами​

Для магнитопорошковой дефектоскопии чаще применяются следующие их типы.

• Магнитопорошковые дефектоскопы. Бывают стационарные (УМДЭ-10000, УМДМ10-45-5000 AC/DC, УМДВ10-12000), мобильные (серия "БАЛТИЕЦ") и портативные (МД-И, МДМ-2, "Дукат-300", МД-300). Магнитопорошковые дефектоскопы - технически наиболее продвинутый и функциональный тип намагничивающих устройств. Они поддерживают разные способы контроля, позволяют выбирать тип магнитного поля (постоянное, переменное, индукционное, комбинированное), регулировать силу тока, напряжённость поля, могут работать с разными генераторами тока, катушками, полюсными наконечниками и пр. Магнитопорошковые дефектоскопы могут быть универсальными (для МПК разнотипных изделий, деталей, узлов) и специализированными (для МПК конкретных объектов, например, шестерён привода насосов или кромок лопаток турбин). И хотя сами магнитопорошковые дефектоскопы не являются средствами измерений - СИ могут быть предусмотрены в конструкции дефектоскопов. Например, для измерения напряжённости магнитного поля и силы тока, остаточной намагниченности, освещённости и пр. Соответственно, такие СИ должны быть аттестованы и подлежат периодической поверке и/или калибровке в аккредитованных метрологических службах. Магнитопорошковые дефектоскопы часто интегрируются с суспензионной системой, а также с механизмами для перемещения и позиционирования контролируемых изделий. У большинства современных моделей предусмотрен режим автоматического размагничивания. Чтобы настраивать и задействовать все возможности магнитопорошкового дефектоскопа, в нём предусмотрен пульт управления. Непосредственно намагничивание ОК может выполняться при помощи контактных зажимных устройств, тороидной обмотки, медных стержней, соленоидов, электроконтактов, электромагнитов, постоянных магнитов и пр.
• Ручные электромагниты. Портативные устройства типа "ярмо" для возбуждения переменного (AC) и/или постоянного (DC) магнитного поля. В качестве магнитопровода используются пакеты пластин из магнитомягкой стали. Шарнирные соединения магнитопроводов позволяют "подгонять" электромагниты под намагничивание объектов различной геометрии, включая стыковые и угловые сварные швы, цилиндрические поверхности и пр. Многие модели портативных электромагнитов работают либо от постоянного, либо от переменного тока (KY-140, РМ-2, РМ-3). Наиболее продвинутые модели (РМ-5, РМ-9) могут работать в обоих режимах - AC/DC. Переменный ток считается более эффективным для МПК деталей с малым удлинением, а также деталей сложной формы. При этом намагничивание переменным током обычно приводит к нагреву ОК и направлено на выявление исключительно поверхностных несплошностей. Постоянное же поле может подойти и для выявления подповерхностных дефектов, при этом ОК намагничивается по всему сечению, что, с другой стороны, может мешать их выявлению. Ручной электромагнит РМ-5, например, может работать в режиме переменного и постоянного поля - от специальных блоков питания (при подключении к сети) либо от аккумуляторного блока. В новинке 2023 года, электромагните РМ-9, аккумуляторы встроены в корпус намагничивающего устройства. Управление электромагнитами предельно простое - по сути, напряжённость магнитного поля регулируется только изменением межполюсного пространства. Для измерения нужен отдельный прибор, магнитометр. Переключение между режимами намагничивания осуществляется при помощи тумблера (в РМ-5) либо клавиатуры (РМ-9). Ещё один вариант - электромагнит МД-Э с управляющим модулем, при помощи которого можно корректировать силу тока. Что касается размагничивания, то чаще всего при работе с электромагнитами оно осуществляется вручную - с вращением и плавным удалением ярма от поверхности ОК. Но в наиболее продвинутых моделях, опять же, предусмотрен режим автоматического размагничивания.
• Постоянные магниты. Технически самый простой вариант, не нуждается в электропитании, не имеет никаких органов управления. Намагничивающие устройства на основе постоянных магнитов могут иметь гибкий, троссовый ("СКАН-МАГ") либо жёсткий или шарнирный (МД-4К) магнитопровод. Тип магнитного поля, соответственно, только один - постоянный. Постоянные магниты дешевле, работают без питания, практически не нуждаются в каком-либо техническом обслуживании.

На практике магнитопорошковые дефектоскопы наиболее востребованы для МПК в цеховых условиях - на металлургических заводах, в сборочных цехах, на судостроительных и судоремонтных верфях, на предприятиях по техническому обслуживанию и ремонту воздушных судов и пр. То есть там, где от намагничивающих устройств требуется гибкая настройка, высокая производительность, возможность автоматизации и пр. Электромагниты и постоянные магниты - тоже применяются в этих случаях, но наиболее широко используются в полевых условиях. Например, при проведении МПК на этапе строительства, монтажа, эксплуатации, ремонта, реконструкции, технического диагностирования (ТД) и экспертизы промышленной безопасности (ЭПБ) технических устройств (ТУ), зданий и сооружений на опасных производственных объектах (ОПО).

Виды намагничивающих устройств для магнитопорошковой дефектоскопии​

Используемые совместно с магнитопорошковыми дефектоскопами или отдельно от них устройства различаются по ряду параметров.

• Форм-фактор. Две наиболее распространённые разновидности – это клещи (ярмо) и соленоиды. Отдельно стоит выделить модели, состоящие из двух магнитных блоков, которые соединены между собой гибким магнитопроводом. Соленоиды, как указано в ГОСТ Р 56512-2015 "Контроль неразрушающий. Магнитопорошковый метод. Типовые технологические процессы", представляют собой полую катушку индуктивности. Объект располагает внутри неё либо возле торцевой части. Классические электромагниты-клещи имеют П-образную форму с ферромагнитным сердечником и обмотками. Магнитное поле возбуждается между полюсными наконечниками. Намагничивающие устройства типа «ярмо» используются для габаритных объектов, особенно при одностороннем доступе к поверхности. Катушки же лучше подходят для обследования валов, прутков, шпилек и прочих деталей вытянутой формы.
• Способ намагничивания. Оно может быть циркулярным, полюсным, индукционным и/или комбинированным. Подробнее о них написано тут. Выбор определяется предполагаемой ориентацией дефектов и схемой контроля, которая указана в операционной карте.
• Принцип действия. В данном контексте мы имеем в виду модели на постоянных или электрических магнитах. Первые привлекательны тем, что не нуждаются в электропитании. Однако магнитный поток у них не поддаётся регулированию и со временем ослабевает. Электрические намагничивающие устройства можно включать и выключать по мере необходимости. С их помощью можно возбуждать постоянный (DC), переменный (AC) или импульсный ток. Его силу можно регулировать – изменяя межполюсное расстояние или, к примеру, используя намагничивающие кабели разного сечения. В некоторых моделях (например, РМ-5) можно переключаться между переменным и постоянным магнитным полем. При должном обслуживании электромагниты могут прожить значительно дольше постоянных. Кроме того, последние могут создать ряд неудобств при транспортировке и эксплуатации, поскольку будут притягиваться к случайным предметам (стоит чуть потерять бдительность - можно что-нибудь повредить или прищемить себе пальцы). Опять же - размагничивать ОК после контроля с использованием постоянного магнита сложнее. Считается, что нужно вращать его и медленно отдалять от поверхности, но на практике добиться необходимых значений остаточной намагниченности бывает нелегко. При наличии режима автоматического размагничивания (как, например, в том же РМ-5) - достаточно приставить электромагнит к поверхности, выбрать соответствующий режим на аккумуляторном блоке AL-18, нажать на кнопку - и прибор сам размагничивает ОК.
• Возможность регулировать межполюсное расстояние. У одних электромагнитов можно изменять межполюсное расстояние и придавать контактным частям «ломаную» форму таким образом, чтобы обеспечить намагничивание заданного участка даже при сложной конфигурации объекта. Другие же имеют заданную П-образную геометрию без каких-либо регулировок. Внутренний проходной диаметр катушек тоже, понятное дело, остаётся неизменным. В среднем, у большинства моделей можно так отрегулировать наконечники, чтобы расстояние между полюсами составляло от 40 до 250 мм. От данного параметра, к слову, зависит размер зоны выявляемости дефектов и усилие подъёма (отрыва). Тяговая сила может достигать 4,5–35 кг и более. Для её проверки используются специальные грузы в виде металлических пластин. Наконец, на рынке можно найти крестовые электромагниты (к примеру, Helling KMU 8/42), которые позволяют за один подход выполнять намагничивание зоны контроля одновременно в двух взаимно перпендикулярных направлениях.
• Способ размагничивания. Во многих современных намагничивающих устройствах доступно несколько методов размагничивания на выбор. Например, убывающими по амплитуде импульсами тока, убывающим низкочастотным полем либо постепенным снижением амплитуды поля.
• Наличие дополнительной встроенной подсветки. В рукоять некоторых электромагнитов предусмотрен источник освещения, направленный на зону намагничивания.

Требования к намагничивающим устройствам и другой аппаратуре для магнитопорошковой дефектоскопии отражены в ГОСТ Р 53700-2009.

Как выбрать намагничивающее устройство - электромагнит​

На сегодняшний день в продаже распространены ручные электромагниты РМ-2, РМ-3, РМ-5, KY-140 от НПЦ "Кропус", СКАН-МАГ от НПФ "АКА-Скан", Magnaflux Y1, Y6, Y7, «МАГВЕЛ», МД-6 и др. Из катушек – модели ТМ-120, Magnaflux L10, «ЮНИМАГ» и др. При выборе конкретного намагничивающего устройства - электромагнита рекомендуется учитывать следующие его параметры.

• Виды намагничивающего тока. Чаще всего требуется поддержка переменного (AC) и/или постоянного (DC) магнитного поля. AC и DC – базовый минимум. Переменный ток хорош для поверхностных несплошностей. Постоянный или выпрямленный ток эффективен для обнаружения как поверхностных, так и подповерхностных дефектов.
• Удобство переключения между режимами магнитного поля, включения тока и размагничивания (если оно предусмотрено).
• Максимальные значения тока и напряжённости магнитного поля. Перед покупкой намагничивающего устройства можно прикинуть эти величины, используя формулы из ГОСТ Р 56512-2015. При расчётах учитывается угол между предполагаемой плоскостью дефектов и направлением магнитного поля, периметр и площадь сечения объекта (диаметр), длина соленоида, число витков обмотки и пр.
• Размер зоны выявляемости дефектов с учётом зоны перекрытия (20-30 мм в зависимости от НТД и ОТК).
• Сечение и длину намагничивающих кабелей. Чем больше первый параметр, тем выше допустимая напряжённость магнитного поля. Сечение может составлять 4, 6, 16 кв. мм и т.д. Длина должна быть такой, чтобы кабеля хватало для комфортной работы. Но при этом он должен быть слишком длинным, дабы не путаться под ногами.
• Наличие дополнительных аксессуаров – наплечного ремня, кейса, контрольных образцов, лупы и прочие полезные приспособления для магнитного контроля, которые предоставляет производитель.
• Требования к питанию, возможность подключения к бортовым сетям 24В и т.д. Возможность работы от аккумулятора и его исполнение.

Наконец, чтобы не ошибиться с выбором намагничивающего устройства, вы всегда можете обратиться за советом на форум «Дефектоскопист.ру».

Где купить намагничивающее устройство​

Чтобы не ошибиться с приобретением электромагнита, обращайтесь к надёжным поставщикам. Покупайте намагничивающие устройства у проверенных производителей – и получайте удовольствие от проведения контроля!