Полюсное намагничивание при магнитопорошковой дефектоскопии

Полюсное намагничивание — один из базовых способов МПД для выявления поперечных дефектов на ферромагнитных деталях. Метод реализуется с помощью электромагнитов, ярм, катушек, обмоток гибким кабелем и устройств на постоянных магнитах.

Что такое полюсное намагничивание

Полюсное намагничивание — это часть более общего понятия «продольное полюсное намагничивание», способ, при котором магнитное поле создается между двумя полюсами и проходит через контролируемую деталь. Если магнитный поток идет между полюсами магнита или электромагнита через деталь, то это полюсная схема намагничивания. Если поток создается катушкой вдоль оси детали, это тоже продольное намагничивание, но уже без выраженных внешних полюсных наконечников. На практике чаще всего именно ярма и постоянные магниты ассоциируются с полюсным методом.

Какие дефекты лучше всего выявляет полюсное намагничивание

ГОСТ Р 56512-2015 указывает, что при продольном (полюсном) намагничивании преимущественно обнаруживаются дефекты поперечной ориентации, то есть распространяющиеся перпендикулярно линиям магнитного поля. Выявление продольных дефектов при этом не гарантируется.

Сам магнитопорошковый метод по ISO 9934-1 / ГОСТ Р ИСО 9934-1-2011 в первую очередь предназначен для выявления поверхностных дефектов, особенно трещин, а также может обнаруживать дефекты, расположенные близко к поверхности, хотя чувствительность быстро снижается с глубиной. Полюсное намагничивание особенно рационально применять для:

• поперечных трещин;
• кольцевых трещин;
• дефектов в галтелях и переходных сечениях;
• части шлифовочных и термических трещин;
• локальных трещин на сварных и ремонтных участках.

Один из ключевых принципов МПД состоит в том, что дефект лучше всего выявляется, когда магнитное поле направлено перпендикулярно его плоскости или направлению. ISO 9934-1 указывает, что поле можно считать эффективным для выявления дефектов, ориентированных до 60° от оптимального направления, а полное покрытие достигается при намагничивании поверхности в двух перпендикулярных направлениях. В ГОСТ Р 56512-2015 указано требование выбирать схему поля по ориентации ожидаемых дефектов и при необходимости использовать два или три направления намагничивания.

Полюсное намагничивание хорошо работает когда дефект расположен перпендикулярно линиям намагничивающего поля. Если направление дефекта заранее неизвестно, полюсный метод обычно используют в двух взаимно перпендикулярных положениях или дополняют другой схемой намагничивания.

Полюсное намагничивание особенно удобно там, где нужен локальный контроль или объект неудобно помещать в катушку или подключать к токовой схеме. Это:

• крупные детали;
• сварные соединения;
• участки ремонта;
• зоны галтелей и переходов;
• контроль на объекте, в полевых или стапельных условиях;
• выборочная проверка участков на готовой конструкции.

ГОСТ Р 56512-2015 прямо допускает применение электромагнитов и устройств на постоянных магнитах для локального контроля конструктивно сложных и крупногабаритных объектов, в том числе в полевых и стапельных условиях. 

Какое оборудование используют для полюсного намагничивания

Ярмовые электромагниты

Ярмо — базовое решение для локального полюсного намагничивания, особенно при ремонте, выездном контроле, контроле сварных швов и крупных деталей. Электромагнит может иметь переменное или постоянное намагничивающее поле. ГОСТ Р 53700-2009 устанавливает следующие требования к портативным электромагнитам:

• при температуре воздуха 30 °С длительность включения должна быть не менее 5 секунд;

• температура поверхности рукоятки — не более 40 °С;

• тангенциальная составляющая напряженности поля при максимальном расстоянии между полюсами — не менее 2 кА/м;

• подъемная сила — не менее 44 Н.

Для реализации этого способа может применяться электромагнит НЕВА-СМН-60.

Устройства на постоянных магнитах

ГОСТ Р 56512-2015 прямо включает намагничивающие устройства на постоянных магнитах в перечень средств продольного (полюсного) намагничивания. Они особенно удобны там, где нужен автономный локальный контроль и ограничен доступ к питанию. Для полевых условий это один из самых практичных вариантов.

Катушки и соленоиды

Хотя катушки чаще воспринимаются как отдельный “продольный” способ намагничивания, нормативно они входят в тот же раздел продольного (полюсного) намагничивания. Они особенно полезны для серийного контроля деталей, которые можно разместить внутри активной зоны катушки и когда нужна высокая повторяемость режима. ГОСТ Р 53700-2009 требует указывать для намагничивающих катушек:

• число витков;

• ампер-витки;

• длину;

• размеры окна;

• напряженность поля в центре катушки.

Гибкий кабель

ГОСТ Р 56512-2015 и ISO 9934-1 допускают использование обмоток с гибким кабелем как средства продольного намагничивания, при этом их питание осуществляется от мобильных намагничивающих источников. Это особенно полезно для крупных объектов и участков сложной формы, когда стационарная катушка неудобна, а ярмо не перекрывает нужную зону.

Как выбирать режим поля и тока

ГОСТ Р 56512-2015 указывает, что при магнитопорошковом контроле применяют переменный, постоянный, импульсный и выпрямленный ток. При переменном или импульсном токе намагничивается в основном поверхностный слой, а при постоянном и выпрямленном токе — поверхностный и подповерхностный слои, что позволяет выявлять дефекты на глубине до 2 мм. Для полюсного метода это означает, что AC чаще выбирают для чисто поверхностных дефектов, а DC/выпрямленное поле — когда нужна чувствительность к приповерхностной зоне.

Для реализации этого способа может применяться магнитопорошковый дефектоскоп НЕВА-ПЭМ-2.

Полюсное намагничивание особенно рационально, если:

• нужен локальный контроль;
• объект крупный и неудобен для катушки;
• предполагаемые дефекты имеют поперечную ориентацию к полю;
• нужно быстро развернуть контроль на объекте.

Одного полюсного метода недостаточно, если:

• ожидаемые дефекты расположены вдоль линии между полюсами;
• заранее неизвестно направление дефектов;
• объект имеет несколько критических зон с разной ориентацией дефектов;
• требуется надежно перекрыть и продольные, и поперечные трещины.

В этих случаях стандартная практика — использовать два взаимно перпендикулярных положения ярма, либо комбинировать полюсную схему с другой схемой намагничивания.

Метод используется, в частности, для задачи выездного магнитопорошкового контроля.

Часто задаваемые вопросы

Нужно подобрать оборудование и схему полюсного намагничивания под вашу задачу?

Поможем определить, когда необходимо ярмо, когда лучше использовать постоянный магнит, а когда катушку намагничивания для надежного контроля.