Магнитный и магнитопорошковый контроль

Магнитный контроль считается одним из наиболее известных методов неразрушающего контроля. Принцип действия данного вида контроля заключается в обнаружении магнитных полей рассеивания, возникающих в тех местах контролируемого изделия, где имеется какой-либо дефект. Используя магнитный контроль, можно обнаружить скрытые дефекты, находящиеся не только на поверхности, но в глубине материала, из которого изготовлен контролируемый объект. С этой целью используются специальные индикаторы, которые приводят к локальному намагничиванию отдельных участков материала. В качестве такого вещества могут выступать порошки, обладающие ферромагнитными свойствами либо специальные суспензии магнитной природы. Важно подчеркнуть, что рассматриваемый тип неразрушающего контроля применим только к тем изделиям, которые выполнены из ферромагнитных материалов. Это представляется особенно важным, так как только такие материалы способны качественно менять свои характеристики при наличии некоторого внешнего воздействия магнитной природы. Различают несколько основных методов магнитного контроля:

• магнитографический;
• феррозондовый;
• вихретоковый;
• магнитопорошковый;
• индукционный;
• метод, в основе которого лежит эффект Холла;
• пондеромоторный;
• магниторезисторный.

Каждый из приведенных методов имеет свои отличительные особенности, достоинства и недостатки. Но вместе с тем, идея, лежащая в их основе, одинакова и заключается в точном нахождении мест, соответствующих локальным возмущениям магнитного поля, которые происходят как следствие наличия несплошностей в исследуемом материале. Процесс намагничивания исследуемого объекта сопровождается возникновением потока магнитной природы, который, встречая на своем пути дефект или несплошность, рассеивается. Как следствие рассмотренного процесса возникают магнитные поля рассеивания, которые характеризуются различными параметрами. По амплитуде такого поля, а также  его форме судят об основных характеристиках имеющегося дефекта.

Рассмотрим кратко несколько основных методов магнитного контроля. Магнитографический метод находит широкое применение при выявлении дефектов, возникающих на поверхности сварных соединений, либо соединений стыкового характера. Подчеркнем, что контролируемые изделия должны быть выполнены из ферромагнитных материалов, величина дефекта не должна быть менее 1 мм или превышать 18 мм.

Феррозондовый метод отличается тем, что используется для проведения не только поверхностного, но и подповерхностного контроля. Позволяет выявлять широкий спектр самых разнообразных дефектов, включая трещины, раковины, закаты и т.д. Применяется для проведения контроля качества сварных соединений, а также для обнаружения на них различного рода дефектов, в том числе нарушения структуры. Также представленный способ активно применяется для исследования степени размагниченности изделия после проведения магнитного контроля. Преимуществом феррозондового метода является то, что никаких явных ограничений на форму и размеры контролируемого объекта нет. В качестве единственного условия, которое должно выполняться, выступает тот факт, что магнитные свойства изделия должны быть достаточно сильными, чтобы можно было его намагнить до той степени, когда возникающее поле рассеяния можно уловить, используя преобразователь.

Вихретоковый метод может быть применим только к тем объектам магнитного контроля, которые выполнены из материала, проводящего электрический ток. Причина этого заключается в том, что в основе представленного метода лежит исследование количественного и качественного взаимодействия внешнего электромагнитного поля с полем токов вихревой природы, которые предварительно наводятся на контролируемый объект.

Нельзя не сказать про магнитопорошковую дефектоскопию. Это активно используемый метод поиска, позволяющий выявить самые тонкие и незначительные дефекты на поверхности изделия. К ним могут относиться трещины, надрывы, поры, флокены и многое другое. Отличительной особенностью такого типа дефектоскопии является уникальная возможность обнаружения не только тех дефектов, которые располагаются непосредственно на поверхности контролируемого изделия, но и несплошностей, распространяющихся вглубь самого изделия. Отмеченная особенность, несомненно, является достоинством магнитопорошковой дефектоскопии.

Отметим, что магнитопорошковый контроль должен проводиться в строгом соответствии с ГОСТ 21105-87, ГОСТ 24450-80, ГОСТ 25225-82, ГОСТ 30415-96, ГОСТ Р 52005-2003.

Приборы магнитного контроля:

• коэрциметры;
• магнитометры;
• ферритометры;
• металлоискатели;
• магнитопорошковые дефектоскопы;
• магнитопорошковые комплексы;
• наборы для магнитопорошкового контроля;
• намагничивающие клещи;
• соленоиды;
• туннели;
• катушки размагничивания;
• демагнитезаторы;
• пульверизаторы;
• электромагниты;
• постоянные магниты;
• ультрафиолетовые лампы и фонари;
• суспензии, концентраты, индикаторы;
• тест-кольцо;
• материалы для магнитного контроля;
• сопутствующее оборудование.

Коэрциметр

Коэрциметр предназначен для определения коэрцитивной силы материалов ферромагнитной природы. Для ясности дальнейшего изложения, нужно сказать несколько слов о том, что же понимается под определением коэрцитивной силы.

На самом деле, этот термин относится к основным характеристикам магнитного поля и обозначает его напряженность, которая необходима для полного размагничивания предварительно намагниченного материала. Коэрцитивная сила представляет собой достаточно интересный физический эффект, тесно связанный с другим эффектом – гистерезисом. Можно отметить, что рассматриваемая сила значительно зависит от таких факторов, как температура ферромагнитного материала, его внутреннее строение, а также наличие различного рода внешних деформаций. Понятно, что даже самое незначительное изменение перечисленных условий сразу же отразиться на величине коэрцитивной силы. Вместе с тем нельзя не отметить и гибкость параметра. Известно, что можно добиться изменения коэрцитивной силы в достаточно широких пределах, если, например, определенным образом обрабатывать материал или менять его геометрические параметры.

Коэрциметры предназначены для фиксирования коэрцитивной силы ферромагнитного материала, из которого изготовлен контролируемый объект. При этом определение силы возможно несколькими методами: по магнитной индукции, а также по намагниченности исследуемого образца. Сегодня наиболее распространены измерители, работа которых основана на втором методе определения коэрцитивной силы, а именно, по известной намагниченности материала. Этот факт можно объяснить сравнительным удобством и  простотой измерительного процесса. Что касается определения коэрцитивной силы посредством наблюдения магнитной индукции, то это не всегда практически удобный и точный процесс, так как при некоторых значениях намагниченности, значения определяемой величины очень мало отличаются друг от друга.

Методика, лежащая в основе определения величины коэрцитивной силы через намагниченность не так сложна. Исследуемый образец, находящийся в катушке, предварительно намагничивается до состояния насыщения, а затем через катушку пускают постоянный ток, который вызывает образование магнитного поля, размагничивающего контролируемый материал. Величину тока, соответствующую такому состоянию, когда намагниченность материала объекта контроля обратится в ноль, фиксируют, используя специальные устройства. По величине зафиксированного максимального тока, при котором намагниченность обратилась в ноль, судят о величине напряженности поля.

 Коэрциметры активно используются в целях магнитного контроля качества материалов, прошедших различные виды обработки (термическую, термохимическую, термомеханическую), для определения марок материалов, а также для проведения поверхностного контроля качества объектов, выполненных из ферромагнитных материалов и проверки их прочности.

Магнитометры

Магнитометры применяются для фиксирования всевозможных характеристик полей магнитной природы, а также свойств магнитных материалов. Отличительной особенностью устройств представленного типа можно считать возможность наблюдать с их помощью широкий спектр характеристик, включая напряженность магнитного поля, его направление, градиент, магнитную индукцию, коэрцитивную силу, проницаемость, восприимчивость, магнитный момент. Как следствие этого, существует множество всевозможных модификаций магнитометров, среди которых наибольшей популярностью пользуются эрстедметры, инклинаторы, тесламетры, веберметры, коэрцитиметры и т.д. Шкалы магнитных измерителей чаще всего проградуированы в единицах напряженности или магнитной индукции.

Область использования магнитометров очень широка и охватывает самые разные научные направления. Например, такие приборы активно используются в биологии, медицине, в геологии при проведении поисковых работ полезных ископаемых, в астрофизике при наблюдении планетных орбит. Интересной областью применения можно считать сейсмологию, где магнитометры используют для предсказаний времени наступления землетрясений. Не обходятся без таких устройств и навигационные работы, которые могут проводиться на море или, например, в авиационной сфере.

По принципу работы все магнитометры делятся на магнитостатические, индукционные и квантовые. Первые из них фиксируют механический момент, который впоследствии оказывает прямое влияние на специальный магнит, служащий индикатором в приборе, вторые работают на широко известном в физике явлении – возникновении ЭДС, третьи используют в своей работе тончайшие квантовые эффекты (например, явление резонанса ядер).

Ферритометры

Ферритометры используются для фиксирования содержания ферритной фазы в материале, из которого изготовлен контролируемый объект. Преимуществом работы с такими видами магнитных измерителей является то, что в качестве объекта контроля могут выступать изделия различных геометрических форм и параметров. Наличие труднодоступных зон никак не скажется на качестве измерительного процесса. Помимо этого, современные модели ферритометров чаще всего оснащены множеством дополнительных функций, что позволяет им решать широкий круг задач. Так некоторые приборы позволяют также контролировать электропроводность, толщину покрытий изделия. В качестве контролируемого изделия могут выступать стали, образцы наплавочных материалов, сварочные изделия, разнообразные заготовки. Ферритометры активно используются во многих областях промышленности, например, в атомной энергетике. Кроме этого, измерители находят широкое применение в цехах, лабораториях и прочее.

Металлоискатели

Металлоискатели, называемые также металлодетекторами, представляют собой электронные приборы, позволяющие проводить оперативный поиск элементов, изготовленных из металлов. Принцип работы устройства основан на проводящих свойствах объекта контроля, находящегося в слабопроводящей либо нейтральной среде. Таким образом, используя данное поисковое устройство, можно обнаруживать металлические объекты, расположенные в древесине, воде, стенах, почвах. Отличительной особенностью современных металлоискателей является их компактность и повышенное удобство в проведении измерения. По принципу действия все магнитные измерители представленного типа можно условно разделить на следующие: индукционные, импульсные, устройства, работающие на основе фиксирования изменения добротности, измерения частоты, измерители типа прием-передача.

Область применения металлоискателей достаточно обширна, вследствие чего все магнитные приборы делятся на:

• грунтовые;
• досмотровые;
• военные;
• глубинные.

Первые из них, грунтовые измерители, это как раз те самые приборы, которые используются для поиска ценных кладов и реликвий. Действие искателей основано на индукционном методе. Досмотровые магнитные устройства активно используются в деятельности служб безопасности, а также на контрольно-пропускных пунктах. Используя их, можно обнаруживать опасные металлические объекты на теле людей. Особенное внимание здесь стоит уделить арочным металлоискателям. Такие приборы также называются рамочными, так как выполнены в форме рамок, через которые проходит поток людей. Такие приборы ценны тем, что позволяют проводить контроль больших потоков людей, что широко используется на вокзалах, аэропортах и прочее. Военные металлоискатели используются для поиска мин, глубинные – для проведения масштабных поисковых работ на значительной глубине, например, сундука с золотом.