Магнитный порошок – главный расходник для магнитопорошковой дефектоскопии​

Индикация несплошностей при проведении магнитопорошкового контроля достигается благодаря использованию специальных магнитных порошков. Они бывают чёрными, цветоконтрастными (светло-серого, красно-коричневыми, жёлтыми, зелёными) и флуоресцентными либо люминесцентными (обычно с очень насыщенным жёлто-зеленоватым свечением). Особенность последних состоит в том, что они покрыты не отслаивающимся слоем люминофора и становятся видны в ультрафиолетовом освещении с длиной волны 365 нм. Кроме УФ-лампы, для полноценного проведения контроля требуется наличие намагничивающего устройства (дефектоскопа или электромагнита), а также инструментов для визуального осмотра исследуемой поверхности и средств регистрации полученных дефектограмм (фотоаппарата, ленты и др.).

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 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.

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 остались незамеченными после визуального и измерительного контроля. По мере намагничивания частицы скапливаются по краям дефектов. 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 лишь 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 объектах, подведомственных Ростехнадзору, Атомному надзору, а также в судостроении и авиастроении. 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. К таковым, например, относятся колёсные пары, боковые и надрессорные балки, шкворни, тормозные тяги, подвески тормозных башмаков, распределительные валы дизеля и многое другое.

Наиболее популярные производители таких индикаторов в России – Magnaflux, Helling, Sherwin, КЛЕВЕР, «Дианк», MR Chemie и др.

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 до ГОСТ Р 56512-2015. Ещё один стандарт, ГОСТ Р ИСО 9934-2-2011, 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 максимально приближены к реальным дефектам, которые чаще всего встречаются на объектах контроля.

Испытания могут проводиться как на этапе производства, так и в процессе эксплуатации материалов.

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. 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).

По каким параметрам подбирают магнитные порошки​

Перво-наперво, отталкиваться нужно от объекта: методики неразрушающего контроля, руководящей документации, а главное – типа несплошностей. Чтобы не промахнуться с размером частиц, необходимо учитывать характер дефектов, их длину, глубину и ширину раскрытия. Обязательно нужно заглянуть в технологическую карту – какой способ и вид намагничивания там прописан, какая сила тока, чем производится намагничивание? Из какого металла изготовлен объект, как у него с коррозионной стойкостью? Что с шероховатостью, геометрией? Для изогнутых, наклонных поверхностей, например, лучше подойдёт суспензия, поскольку сухие частицы будут попросту осыпаться. Каким способом будет наноситься порошок - из груши, сита, способом воздушной взвеси? Как будет осуществляться фиксация индикаторного рисунка - дефектограммы (при помощи клейкой ленты, фотографирования, слепков)? Впрочем, всё это уже учтено в операционной технологической карте, которой нужно следовать.

К наиболее важным характеристикам магнитного порошка, 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 1,5–40 мкм. У сухих порошков, как уже было отмечено выше, диаметр достигает 30, 40 мкм и более;
• 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 вышеупомянутую контрастную краску;
• 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. 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 «Магнитопорошковый контроль».

Где купить магнитный порошок​