МАГНИТОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ КОНТРОЛЬ В ПОЛЕ – ЭТО ПРОСТО

Магнитолюминесцентная дефектоскопия, как часть магнитопорошковой, также имеет широкое распространение, особенно при контроле изделий с темной поверхностью. Достоинством магнитолюминесцентной дефектоскопии является получение индикаторного рисунка от дефекта максимальной яркости и контрастности. Применение этого метода вышло далеко за границы лабораторий, цехов и других производственных помещений. Контроль же в полевых условиях накладывает определённые требования на применяемые дефектоскопические приборы и устройства (пониженное энергопотребление, простота в эксплуатации, компактность и т.д.).

В качестве намагничивающего устройства для работы в полевых условиях обычно используют ярмо на базе постоянных магнитов, которым не требуется внешний источник энергии. Существует целый ряд фирм, которые производят такие намагничивающие устройства, например, MAGNAFLUX (UK), ELY (UK), TIDE (FRG) и др.

Более сложной задачей является создание портативного ультрафиолетового облучателя достаточно большой мощности. Международные стандарты допускают использование портативных облучателей с нижней границей мощности облучения 800 мВт/см² с использованием специального затемнения рабочего места, чтобы исключить засветку индикаторного рисунка видимым светом. Это накладывает дополнительные трудности при проведении контроля. Поэтому, желательно иметь более мощный источник ультрафиолета, чтобы можно было работать при дневном свете.

В ЗАО «НИИИН МНПО «Спектр» во многом решили имеющиеся проблемы и создали комплект портативного оборудования для магнитолюминесцентной дефектоскопии который позволяет проводить в полевых условиях полный цикл технологических операций магнитопорошкового контроля: намагничивание детали, нанесение на поверхность детали магнитного индикатора и осмотр детали.

Входящее в комплект намагничивающее устройство УН-5 с гибким магнитопроводом, представленное на рис. 1, обеспечивает полюсное намагничивание отдельных участков изделий и деталей сложной формы из ферромагнитных материалов. Устройство выполнено в виде двух магнитных блоков, соединенных между собой гибким магнитопроводом. Каждый блок представляет собой кожух из немагнитного материала с размещенными в нем постоянными магнитами из сплава неодим-железо-бор (Nd-Fe-B) и наконечниками из магнитомягкого сплава.

Участок изделия, подвергаемый намагничиванию с помощью устройства УН-5, является магнитопроводом, замыкающим полюса магнита. Устройство намагничивающее с контролируемым изделием или его участком создают замкнутую магнитную систему с направлением намагничивающего поля в изделии от одного полюса к другому.

Намагничивающее устройство УН-5 имеет следующие характеристики:

Максимальная напряжённость магнитного поля в центре воздушного зазора между рабочими полюсами, кА/м, при межполюсном расстоянии:

          95 мм                                                                                                17

          75 мм                                                                                                24

          55 мм                                                                                                34

Габаритные размеры, мм, не более:

·                общая длина устройства                                                                570

·                блока постоянного магнита                                                    120х45х25

По напряженности магнитного поля в межполюсном пространстве устройство УН-5 превосходит зарубежные аналоги примерно на 15% при меньшей в 2 раза массе.

Зависимость зоны выявляемости дефектов от величины межполюсного расстояния приведена в табл. 1.

Намагниченность изделия, достигаемая с помощью устройства УН-5, определяется магнитными характеристиками материала объекта контроля, его формой, размерами и состоянием поверхности. Гибкая перемычка между полюсами магнита позволяет не только легко варьировать межполюсное расстояние, но и контролировать изделия со сложной конфигурацией поверхности, например, угловых сварных соединений.

В качестве магнитного индикатора, входящего в комплект для магнитолюминесцентной дефектоскопии, используются аэрозоли Circle Safe 778A и Circle Safe 850А производства компании «CIRCLE SYSTEMS, Inc.» (USA). Эти аэрозоли представляют собой водные суспензии магнитного порошка в комбинации с флюоресцирующими частицами, ингибиторами коррозии, смачивающими добавками и веществами, регулирующими РН-фактор.

Аэрозоль Circle Safe 778A разработана для обнаружения очень мелких дефектов на обработанных и необработанных деталях из ферромагнитных материалов. Не менее 98% частиц проходят через стандартный фильтр №325 (45 мкм) при среднем размере частиц 7 мкм. Цвет частиц при ультрафиолетовом облучении – жёлто-зелёный.

Другая аэрозоль Circle Safe 850A, входящая в составе комплекта, состоит из флюоресцирующих частиц оранжево-красного цвета и специального смачивающего вещества. Для нее также не менее 98% частиц проходят через стандартный фильтр №325 (45 мкм) при среднем размере частиц 9 мкм. Входящий в состав этой аэрозоли порошок обеспечивает особо яркое свечение, что облегчает процесс осмотра контролируемой поверхности.

Кроме указанных выше аэрозолей Circle Safe 778A и Circle Safe 850A, входящих в комплект портативного оборудования для магнитолюминесцентной дефектоскопии, возможна поставка по желанию заказчика других магнитных порошков, концентратов и аэрозолей производства компании «CIRCLE SYSTEMS, Inc.». Все поставляемые магнитные индикаторы соответствуют государственным санитарно-эпидемиологическим правилам и нормативам.

Как уже упоминалось выше, одной из технологических операций магнитопорошкового контроля является осмотр объекта. Для того чтобы валик люминесцентного магнитного порошка над дефектом был хорошо различим на поверхности детали, применяют ультрафиолетовые облучатели с излучением в диапазоне длин волн от 300 до 400 нм.

Ранее в ЗАО «НИИИН МНПО «Спектр» был налажен выпуск портативного облучателя УФО-3-500 с аккумуляторным электропитанием [1]. Этот облучатель рекомендован, в том числе, и для неразрушающего контроля магнитопорошковым методом в локомотивном и вагонном хозяйстве [2]. Однако, сравнительно небольшая мощность ультрафиолетового излучения (800…900 мВт/см²) требует при их использовании проведения дополнительных мероприятий по защите осматриваемого участка от воздействия видимого света. Поэтому в настоящее время разработан и серийно выпускается портативный ультрафиолетовый облучатель УФО-3-3500, внешний вид которого приведён на рис. 2. Конструктивно облучатель выполнен в легком дуралюминиевом корпусе, в передней части которого находится отражатель 1 с ультрафиолетовой лампой 2. Корпус снабжен удобной для работы ручкой 3. На нем также расположены клавишный выключатель 4 питания и световой индикатор 5 разряда внешнего аккумулятора 6.

Увеличение минимальной ультрафиолетовой облучённости более чем в четыре раза, не повлекло за собой существенного увеличения габаритов и массы облучателя. Время общей работы без подзарядки аккумулятора и энергопотребление остались также прежними. Кроме того, был несколько расширен диапазон рабочих температур.

Облучатель УФО-3-3500 имеет следующие технические характеристики:

Максимальная ультрафиолетовая облученность на расстоянии 100 мм от источника ультрафиолета, мкВт/см², не менее  3500

Электропитание облучателя осуществляется от аккумулятора напряжением 12 В емкостью 4,5 Ач.

Потребляемая от аккумулятора мощность, Вт, не более   10

Время общей работы без подзарядки аккумулятора, ч., не менее       4

Габаритные размеры, мм:

облучателя (длина х диаметр)  275х120

аккумулятора (длина х ширина х высота)   90х68х105

Масса, кг, не более:

облучателя   0,8

аккумулятора    1,9

Диапазон рабочих температур, ⁰С   +1…+40

Благодаря своей энергонезависимости облучатель позволяет проводить неразрушающий контроль качества люминесцентными методами (магнитопорошковым или капиллярным) при высотных монтажных работах, обследовании аппаратуры высокого давления, внутренних поверхностей емкостей и резервуаров и в других случаях, когда подвод электроэнергии затруднён или запрещён правилами техники безопасности.

Были проведены исследования зависимости значения ультрафиолетовой облучённости прибора УФО-3-3500 от расстояния между источником и объектом контроля. Результаты исследования представлены на рис. 3. По требованиям американского стандарта MIL-STD-1949A минимальная ультрафиолетовая облучённость на контролируемой поверхности должна составлять 1000 мкВт/см² [3]. Из графика видно, что необходимая облучённость обеспечивается на расстоянии до 170 мм. Это расстояние достаточно для проведения магнитолюминесцентного контроля в полевых условиях, что экспериментально проверено при контроле деталей и узлов локомотивного и вагонного хозяйства (см. рис. 4).

Для магнитопорошкового контроля по условному уровню чувствительности, а также для первичной и периодических калибровок устройств комплекта для магнитопорошкового контроля и проверки в условиях эксплуатации их работоспособности предназначен включённый в комплект стандартный образец. Образец представляет собой ферромагнитную пластину с искусственным дефектом в виде трещины с заданной длиной, глубиной и шириной раскрытия.

При использовании комплекта портативного оборудования для магнитолюминесцентной дефектоскопии обеспечивается выявляемость поверхностных и подповерхностных нарушений сплошности: трещин различного происхождения, волосовин, непроваров сварных соединений, флокенов, закатов, надрывов и т.д. в соответствии с ГОСТ 21105-87 при условном уровне чувствительности А.

Таким образом, благодаря дополняющим друг друга ультрафиолетовому облучателю УФО-3-3500, намагничивающему устройству УН-5, аэрозолям Circle Safe 778A, Circle Safe 850A и стандартному образцу, а также компактности, лёгкости и энергонезависимости всего оборудования, комплект предоставляет возможность проведения магнитолюминесцентого контроля участков магистральных трубопроводов, узлов подвижного состава железнодорожного транспорта, нефтехимических резервуаров, аппаратов высокого давления и т. п.

1.      А.С. Бакунов, В.Ф. Мужицкий, В.П. Петров. Портативный ультрафиолетовый облучатель УФО-3-500 и комплект оборудования для магнитолюминесцентной дефектоскопии. // Дефектоскопия. 2002, №11. с. 48-54.

2.      Инструкция по неразрушающему контролю деталей и узлов локомотивного и моторвагонного подвижного состава. Магнитопорошковый метод. 1999, 138с.

3.             J. Thomas Schmidt, Kermit Skeie, Paul McIntire. Nondestructive testing handbook (2^nd ed.). v6. Magnetic particle testing. American Society for Nondestructive Testing, 1989, - 453 p.