Магнитопорошковый дефектоскоп: устройство, классификация, функционал, критерии выбора​

Магнитопорошковый дефектоскоп представляет собой комплекс функциональных устройств для выполнения основных этапов проведения магнитопорошкового контроля (МПК), от намагничивания и нанесения магнитного индикатора (сухого порошка, суспензии либо пасты) до осмотра индикаторных рисунков и размагничивания объекта. Важная, но не единственная функциональная часть магнитопорошковых дефектоскопов - намагничивающее устройство, в качестве которого могут применяться медные стержни (центральные проводники), соленоиды, тороидальная обмотка, электромагниты, постоянные магниты, электроконтакты, гибкие кабели и пр. Некоторые дефектоскопы могут просто проводить ток по объекту контроля (ОК) и тем самым выполнять циркулярное намагничивание, обходясь без намагничивающего устройства. Также в конструкции может быть предусмотрено два и более намагничивающих устройств для МПК разных объектов, в разных режимах. Кроме этого, магнитопорошковые дефектоскопы оснащаются блоком питания, генератором намагничивающего тока, блоком измерения напряжённости магнитного поля, принадлежностями для определения качества магнитного индикатора, источниками видимого и/или ультрафиолетового освещения. Помимо выявления поверхностных и подповерхностных (на глубине до 2-3 мм) несплошностей, магнитопорошковые дефектоскопы могут применяться и других задач. Например, для структурного состояния, прочностных и иных механических свойств изделий и деталей из ферромагнитных материалов (с относительной магнитной проницаемостью µ ≥ 40). Магнитопорошковые дефектоскопы подразделяются на универсальные (подходят для МПК широкой номенклатуры разнотипных ОК) и специализированные (разработаны для МПК конкретных изделий, например, колёсных валов, коленвалов или пружин). Приборы обоих типов могут применяться как для ручного, так и для автоматизированного контроля. Выбор магнитопорошкового дефектоскопа, параметры его настройки и порядок работы с ним определяется положениями нормативной технической документации (НТД) и операционной технологической карты (ОТК).

Содержание:​

Как устроены магнитопорошковые дефектоскопы
Виды магнитопорошковых дефектоскопов
Метрологическое обеспечение
Подбор оборудования под конкретные задачи
Где купить хороший магнитопорошковый дефектоскоп
К переносным и мобильным моделям относятся МД-М, МДМ-2, МД-И, «ДУКАТ-300», ДМПУ-1, серия Ferrotest, "Дукат-300" и др. В промышленных условиях часто используются мощные стационарные системы. Примеры таких установок – легендарные советские магнитопорошковые дефектоскопы УМДЭ-2500 и УМДЭ-10000. Из современных стационарных систем вспомним МД-300, МС-20, МС-30, МДС-09, стенды Magnaflux и так далее.

Устройство магнитопорошкового дефектоскопа​

С конструктивной точки зрения магнитопорошковый дефектоскоп состоит из нескольких функциональных блоков и модулей.

• Электронный блок. В основном корпусе содержатся системы (тиристоры, силовые и импульсные трансформаторы, накопительные конденсаторы, диоды и прочие элементы электрической схемы), отвечающие за управление прибором, его питание, формирование намагничивающего тока, измерение напряжённости магнитного поля, выбор параметров намагничивания, размагничивания, сохранение настроек и т.д. И, конечно, особое внимание при конструировании корпусов уделяют разъёмам – в частности, их надёжности, пыле- и влагозащищённому исполнению.
• Намагничивающие и размагничивающие устройства. Если электронный блок – это «голова» магнитопорошкового дефектоскопа, то электромагниты – это определённо его «руки», которые делают «черновую» работу. А именно – создают те самые магнитные поля рассеяния, под действием которых индикаторный порошок (суспензия) скапливаются вокруг несплошности, тем самым обнаруживая её. В комплекте ко многим приборам поставляется не один электромагнит (или соленоид), а несколько сменных устройств. Плюс дополнительные принадлежности – стержень для установки катушек на определённом расстоянии, сменные полюсные наконечники (к примеру, как у мобильного генератора тока "БАЛТИЕЦ"), электроконтакты и прочее. Функция размагничивания необходима для того, чтобы по завершении контроля объект был пригоден к последующим технологическим процедурам (сварке, окрашиванию) и эксплуатации. Остаточная намагниченность может помехи в работе аппаратуры, вызывать дополнительную погрешность в показаниях измерительных приборов, способствовать накоплению продуктов износа в подвижных сочленениях, создавать трудности со сваркой, механической обработкой и пр. Не все НТД и ОТК требуют размагничивать объект после проведения магнитопорошкового контроля, но многие всё же предусматривают необходимость этой операции. Так, согласно многим НТД, уровень остаточной намагниченности не должен превышать 5 А/см, но встречаются и другие значения. В магнитопорошковых дефектоскопах реализуются разные подходы к размагничиванию, в основе которых - воздействие на ОК знакопеременным магнитным полем убывающей амплитуды. Также могут быть предусмотрены средства измерения остаточной намагниченности.
• Блок питания, генератор намагничивающего тока - переменного промышленной и повышенной частот, выпрямленного однополупериодного или двухполупериодного, выпрямленного 3-фазного, постоянного и/или импульсного. Тип и величина намагничивающего тока зависят от конкретного исполнения магнитопорошкового дефектоскопа, требований НТД и ОТК. Отклонения тока не должны превышать +/- 5-10%. Современные генераторы тока позволяют плавно регулировать его амплитуду в широком диапазоне. Что касается размагничивания, то блок регулирования тока должен обеспечивать уменьшение намагничивающего тока при выключении с максимального значения до нуля всего за 5 мс, не более. При работе со стационарными и передвижными магнитопорошковыми дефектоскопами важно следить за тем, чтобы они были занулены или заземлены.
• Средства измерения напряжённости магнитного поля. Требуемая напряжённость магнитного поля для обеспечения чувствительности МПК определяется НТД и ОТК и рассчитывается в зависимости от коэрцитивной силы материала ОК, способа проведения контроля (способ приложенного поля или способ остаточной намагниченности), режима намагничивания (полюсное, циркулярное, импульсное, комбинированное), формы и размеров ОК, типа намагничивающего устройства и пр. Магнитометры - это средства измерения (СИ), соответственно, подлежат аттестации, внесению в Государственный реестр СИ РФ и периодической поверке и/или калибровке (как правило, не реже 1 раза в год) в аккредитованной метрологической службе. При этом сами магнитопорошковые дефектоскопы к СИ не относятся. Также в конструкции магнитопорошковых дефектоскопов могут быть предусмотрены амперметры, вольтметры и другие измерительные приборы, которые также подлежат метрологическому обеспечению.
• Программный блок и панель управления. Обеспечивают переключение между режимами работы магнитопорошкового дефектоскопа, удобство его настройки, безопасность его эксплуатации. На панели управления могут отображаться результаты измерения напряжённости магнитного поля, значение амплитуды тока, таймер операций контроля и другие сведения. У современных моделей предусмотрен дисплей (экран). В старых приборах за информирование оператора отвечают цифровые шкалы.
• Принадлежности для проверки качества магнитных индикаторов. Пример таких средств - колбы-центрифуги.
• Распылительная система, с насосом, форсунками, подводящими шлангами и приспособления для нанесения магнитного индикатора. Его могут наносить на контролируемую поверхность распылением, поливом, либо с полным погружением объекта контроля в суспензию. Для этого магнитопорошковые дефектоскопы могут комплектоваться поддонами, резиновыми грушами, пульверизаторами, ваннами, баками и пр. Во многих системах предусмотрены стальные баки для магнитного индикатора. Регулирующие клапаны и форсунки отвечают за подачу материалов в нужном объёме, перемешивающие устройства – за поддержание их в оптимальном взвешенном состоянии. После нанесения на деталь суспензия собирается в специальный поддон и затем вновь поступает в бак;
• Источники освещения - видимого света и/или УФ-облучения. Светильники могут располагаться на регулируемых штативах, закрепляться на вертикальных поверхностях, потолке и пр.
• Система тестирования собственной работоспособности. Имеется в виду самодиагностика функциональных частей, которая выполняется, например, при включении магнитопорошкового дефектоскопа. Это не то же самое, что проверка чувствительности контроля, выявляющей способности магнитных индикаторов и работоспособности аппаратуры при помощи контрольных образцов, которая выполняется оператором вручную и предусматривается в руководящей НТД и ОТК. Контрольные образцы представляют собой детали с естественными либо - чаще всего - с искусственными дефектами (например, тупиковыми трещинами, рисками, пропилами). Проведение магнитопорошкового контроля на контрольных образцах типа МО-1, МО-2, МО-3, МО-4, МО-5, KETOS и других подлежат аттестации и калибровке раз в 3 года.
• Сетевые, намагничивающие кабели и пр.

Основу стационарных магнитопорошковых дефектоскопов составляет стенд – несущая рама, станина, силовой каркас с рабочей поверхностью и местным освещением. В непосредственной близости может располагаться инспекционная кабина с затемнённой зоной осмотра. В ней же предусмотрен основной источник УФ-освещения и дополнительный портативный УФ-светильник. Всё это используется при работе с люминесцентными (флуоресцентными) дефектоскопическими материалами.
Дополнительно ко всему перечисленному прорабатываются механизмы транспортировки, загрузки и выгрузки проверяемых изделий. Краны, тележки, конвейеры и прочие средства, как правило, не входят в комплектацию аппаратуры для МПК.

Конструкция мобильных и переносных магнитопорошковых дефектоскопов проще - они компактнее и легче. Основные функциональные части - намагничивающие устройства, генератор тока, блок питания, блок управления. У мобильных аппаратов предусмотрены шасси - они монтируются на тележках для более удобного перемещения к месту проведения контроля.

Какие виды магнитопорошковых дефектоскопов существуют​

С функциональной точки зрения приборы можно разделить по ряду критериев:

• по доступным способу намагничивания. Намагничивающие устройства могут применяться для циркулярного, продольного и/или комбинированного намагничивания;
• по способу размагничивания. В ГОСТ Р 56512-2015, в п. 15.3, перечислены 7 различных способов и дополнительно одобрение использование «других эффективных способов». Если в двух словах, то все они сводятся к тому, чтобы уменьшить ток, воздействовать на объект разнонаправленными или разнополярными магнитными полями либо увеличить дистанцию до электромагнита. Во многих современных магнитопорошковых дефектоскопах предусмотрен режим автоматического размагничивания изделий по завершении контроля посредством воздействия на ОК полем уменьшающейся амплитуды от максимального значения до нуля с одновременным периодическим изменением его полярности;
• по типу намагничивающего устройства. Намагничивающие устройства могут быть в виде ручного электромагнита (так называемые клещи или ярма), соленоида (катушки), тороидной обмотки, центрального проводника (медного стержня), электроконтактов и пр. Выбор между ними зависит от способа намагничивания и способа проведения контроля (остаточной намагниченности или приложенного поля), геометрии и габаритов объектов и, конечно же, предписаний НТД и ОТК. В учебной литературе можно встретить упоминания стационарных систем на постоянных магнитах - но в наше время это, скорее, атавизм и экзотика. Во многих современных магнитопорошковых дефектоскопах часто предусмотрено сразу несколько разных намагничивающих устройств для реализации разных схем намагничивания.

Также магнитопорошковые дефектоскопы можно разделить на импортные (Magnaflux, Tiede, Karl Deutsch, Helling) и отечественные (НПЦ "Кропус", "Формула НК", НИИИН МНПО "СПЕКТР"). В последние несколько лет российские разработчики достигли немало успехов в импортозамещении. К преимуществам отечественного оборудования относится создание индивидуальных решений под конкретные задачи МПК, отсутствие проблем с комплектующими, большой выбор вспомогательных принадлежностей, оперативная обратная связь с инженерами-разработчиками.

Поверка, калибровка и техническое обслуживание магнитопорошковых дефектоскопов​

В отличие от большинства иных типов оборудования для неразрушающего контроля, далеко не все из этих приборов относятся к средствам измерений. По той простой причине, что они ничего не измеряют, а выполняют иные технологические операции - позиционирование ОК, нанесение индикаторного порошка (суспензии) методом полива, распыления погружения или иным способом, намагничивание, размагничивание и пр. Даже если стационарный дефектоскоп укомплектован СИ (например, для измерения напряжения или силы тока), то поверке (калибровке) будет подлежать именно этот блок, а не вся установка в целом.

Техническое обслуживание, диагностика и оценка соответствия магнитопорошкового дефектоскопа руководящим НТД подразумевают проверку следующих технических параметров:

• максимального значения импульсного тока, длительности и частоты следования импульсов;
• погрешности измерения тока самим прибором;
• определение механических свойств и микроструктуры листового, сортового, фасонного, полосового металлопроката, включая листы с немагнитными покрытиями и трубы из электротехнической, легированной, углеродистой стали. Магнитный метод контроля как одно из направлений структуроскопии регламентирован ГОСТ 30415-96;
• длительности протекания тока в соленоиде в состоянии остаточной намагниченности и силы удержания. Данный эффект возникает из-за так называемой самоиндукции, когда даже после отключения питания затухающий ток протекает в катушке;
• продолжительности размагничивания;
• длительности тока и паузы в режиме «ток-пауза»;
• выявляющей способности – возможности выявления несплошностей при использовании магнитных суспензий надлежащего качества.

Наличие исправного магнитопорошкового дефектоскопа с документами, подтверждающими его соответствие техническим регламента Таможенного союза, может понадобиться на этапе аттестации, а также инспектирования (аудита) лаборатории. Сведения о периодическом осмотре и техническом обслуживании аппаратуры отражаются в соответствующих журналах.

Как выбрать магнитопорошковый дефектоскоп​

Прежде всего, исходить нужно из требований НТД и характеристик объекта – его размеров, формы, марки сплава, коэрцитивной силы материала. Одно дело – дефектоскопия приварки патрубков, другое – контроль зубчатых колёс или, к примеру, литых деталей железнодорожного подвижного состава. Сварные соединения тоже бывают разные – стыковые, угловые и т.п. Отдельное направление - магнитопорошковые дефектоскопы для автоматизированного контроля протяжённого проката - труб, прутков, рельсов, насосных штанг и пр. Диаметр катушки, межполюсное расстояние, длина магнитопровода, полюсные наконечники, регулировка контактных зажимных устройств – эти и другие параметры аппаратуры должны подбираться с учётом размеров зоны контроля.

Не менее важный аспект – условия проведения дефектоскопии. Конструкция прибора должна сочетаться с местом работы, где бы оно ни располагалось – в «полях», в цеху, внутри какой-нибудь большой ёмкости, на строительных лесах и т.д. Если магнитопорошковый дефектоскоп придётся часто перемещать между разными участками, то он не должен быть слишком громоздким и тяжёлым.

Кроме этого, при выборе магнитопорошкового дефектоскопа нужно учитывать:

• требования к намагничивающему току и напряжённости магнитного поля;
• способ проведения контроля - способ приложенного поля либо способ остаточной намагниченности;
• вид намагничивания. Он должен подбираться с учётом предполагаемых дефектов – продольных, радиально направленных, поперечно ориентированных или разнонаправленных. Также нужно учесть шероховатость поверхности;
• условия размагничивания и величину коэрцитивной силы;
• шаг и диапазон регулировки тока. Максимальный ток зависит не только от электронного блока, но и от сечения намагничивающего кабеля. Некоторые приборы могут работать с кабелями разных типов, что делает их более универсальными;
• способ нанесения магнитного индикатора;
• способ размагничивания;
• ёмкость аккумулятора (при наличии).

Чтобы купить именно тот магнитопорошковый дефектоскоп, который вам действительно подходит, вы можете зарегистрироваться на «Дефектоскопист.ру» и спросить совета у опытных дефектоскопистов и специалистов магнитного контроля.

Где купить магнитопорошковый дефектоскоп​

Приобрести портативный прибор и/или стационарную систему для МПД можно у двух уважаемых спонсоров форума «Дефектоскопист.ру». Покупайте магнитопорошковые дефектоскопы у проверенных поставщиков – и да пребудет с вами контроль по всем требованиям ГОСТ Р 56512-2015 и ГОСТ Р 53700-2009.