Магнитная структуроскопия

Физические основы и классификация магнитных методов контроля. Методы и средства намагничивания. Магнитная структуроскопия. Связь коэрцитивной силы,магнитной проницаемости с твердостью и прочностью.

Магнитные методы контроля основаны на регистрации магнитных полей рассеяния, возникающих над дефектами, или на определении магнитных свойств контролируемых изделий.

Вид контроля
по характеру взаимодействия физических полей или проникающих веществ с ОК	по первичному информативному параметру	по способу получения первичной информации
Магнитный	Магнитный	Коэрцитивной силы Намагниченности Остаточной индукции Магнитной проницаемости Эффекта Баркгаузена	Магнитопорошковый Индукционный Феррозондовый Эффекта Холла Магнитографический Пондеромоторный Магниторезисторный

Для выявления дефектов типа нарушений сплошности металла в ферромагнитных изделиях применяют все магнитные методы.

Магнитопорошковый метод является одним из самых распространенных методов обнаружения дефектов типа нарушения сплошности металла. Метод имеет следующие преимущества: высокую чувствительность; простоту контроля и возможность проверки различных по форме и размерам деталей на одном и том же дефектоскопе; возможность контроля деталей, находящихся в конструкции; сравнительно высокую производительность контроля.

Качество МНК существенно зависит от способа намагничивания контролируемого изделия. С целью получения максимальной чувствительности и разрешающей способности магнитного метода неразрушающего контроля применяются различные виды намагничивания материалов, среди которых пять основных: продольное (полюсное), циркулярное, комбинированное, параллельное, способом магнитного контакта. Более подробное описание представлено в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Основные виды намагничивания материалов

№ п/п	Вид намагничивания	Рисунок
	Продольным (полюсным) намагничиванием называется такое намагничивание, при котором магнитные силовые линии часть пути проходят по изделию, а часть – по воздуху. Это намагничивание осуществляется путём помещения контролируемого протяжённого изделия правильной формы (цилиндрического, прямоугольного и т.п.) либо между полюсами постоянного магнита (электромагнита), либо в соленоид. После удаления изделия из намагничивающего поля за счёт остаточной намагниченности в изделии возникают два магнитных полюса, N и S
	Циркулярным называется намагничивание, при котором магнитные силовые линии имеют вид концентрических окружностей, расположенных в плоскости, перпендикулярной направлению тока. При отсутствии дефектов магнитные силовые линии замыкаются внутри детали, магнитные полюса не образуются. При наличии дефекта магнитное поле выходит из детали
	Комбинированным называется намагничивание, при котором магнитное поле возбуждается одновременно действием двух или трёх источников полей, например, продольным полем электромагнита и одного или двух циркулярных полей прямого тока. Комбинированное намагничивание обеспечивает максимальную выявляемость дефектов, особенно в деталях сложной формы.
	Параллельным называется намагничивание, при котором провод с намагничивающим потоком расположен параллельно поверхности контролируемой детали (Схема параллельного намагничивания детали с применением: а – обычного кабеля; б – кабеля с полукольцом; 1 – кабель с током; 2 – контролируемое изделие; 3 – щель; 4 – дополнительные магнитопроводы)
	Способом магнитного контакта называется намагничивание контролируемого изделия прямолинейным или подковообразным постоянным магнитом (электромагнитом) путём перемещения одного из полюсов магнита по поверхности изделия. Между контролируемой поверхностью и прижимаемым к ней полюсом магнита следует обеспечить хороший магнитный контакт. Второй полюс магнита должен быть удалён на возможно большее расстояние от контролируемой поверхности, чтобы уменьшить его размагничивающее действие

Выбор способа намагничивания зависит, в частности, от направления распространения дефектов по детали. Выбирают такой способ намагничивания, при котором угол γ между векторами напряженности магнитного поля и направлением распространения дефектов близок к 90°, при этом достигается наибольшая чувствительность метода. При углах γ < 20-30° чувствительность значительно снижается, а при γ ≈ 0° не обнаруживаются даже очень крупные дефекты. Если неизвестно направление распространения трещин или деталь имеет сложную форму, намагничивание проводят в двух и более направлениях, нанося суспензию и осматривая деталь после каждого намагничивания.

Для выявления различно ориентированных дефектов одной операцией намагничивания рекомендуется применять комбинированное намагничивание.

Магнитная структуроскопия

Все изменения в структуре материала в процессе его изготовления, обработки, зарождения и развития повреждений отражаются в соответствующих изменениях магнитных и электрофизических параметров. Появление этих изменений объясняется разворотом и перемещением доменов и междоменных границ, составляющих в совокупности доменную структуру материала. В основу методов магнитной структуроскопии положена корреляция между некоторыми магнитными и физико-механическими свойствами материалов, когда они одновременно зависят от одних и тех же факторов: химического состава, режима термообработки, напряженного состояния, накопления усталостных повреждений и др. По использованным магнитным информативным параметрам различают следующие разновидности магнитной структуроскопии:

- ферритометрия;

- коэрцитиметрия;

- контроль по остаточной намагниченности;

- контроль по магнитной проницаемости;

- контроль по магнитным шумам.

Наибольшее распространение нашли две первые разновидности магнитной структуроскопии.

Ферритометрия применяется для контроля ферритной фазы, повышенное содержание которой снижает трещиностойкость сталей и особенно сварных соединений. Содержание этой фазы определяет магнитную проницаемость материала, поэтому для ее определения измеряют магнитное сопротивление. Измерительным элементом ферритометра является одно- или двухполюсный феррозондовый магнитный преобразователь, содержащий возбуждающую и измерительную катушки. Магнитный поток, создаваемый возбуждающей катушкой феррозонда, зависит от магнитного сопротивления участка объекта контроля, определяемого содержанием ферритной фазы. Поэтому ее величину оценивают по ЭДС, наведенной при этом в измерительной катушке. Градуировка ферритометров производится по эталонным образцам с известным содержанием ферритной фазы. Большую погрешность при измерении может внести изменение зазора между преобразователем и поверхностью объекта контроля, а так же геометрия этой поверхности (край, кривизна).

Коэрцитиметрия Наиболее широко в структуроскопии используется зависимость между твердостью углеродистых и низколегированных сталей и их коэрцитивной силой. Твердость в свою очередь определяется температурой закалки и отпуска, что позволяет использовать коэрцитивную силу для контроля режимов термообработки стали.

В последние годы коэрцитиметрия стала широко применяться для контроля напряженного состояния металлоконструкций опасных производственных объектов различного назначения, что является весьма актуальным для технической диагностики.

Дата добавления: 2015-12-08