Как приготовить магнитопорошковую суспензию

Как приготовить магнитопорошковую суспензию

ИНСТРУКЦИЯ
по магнитопорошковому контролю оборудования и сварных соединений

с Госгортехнадзором РФ

письмом N 02-35/313 от 02.06.1997 г.

/ Зам. руководителя
Департамента нефтепереработки Минтопэнерго РФ ________________ В.П.Белов
23.06.1994 г.

Директор ВНИКТИнефтехимоборудование к.т.н., с.н.с.

Зам. директора по научной работе, к.т.н., с.н.с.

Руководитель лаборатории НМК, руководитель темы, к.т.н., с.н.с.

1. ВВЕДЕНИЕ

1.1. Настоящая инструкция предназначена для руководства по контролю деталей и изделий из ферромагнитных материалов магнитопорошковым методом на отсутствие поверхностных или подповерхностных нарушений сплошности.

1.2. Инструкция определяет порядок проведения магнитопорошковой дефектоскопии технологического оборудования нефтехимических, химических и нефтеперерабатывающих предприятий, в частности, деталей насосно-компрессорного оборудования, элементов, корпусов сосудов и аппаратов, сварных швов и околошовной зоны.

1.3. Инструкция составлена взамен инструкции 18-04-ИК76 на основании исследований лаборатории неразрушающих методов контроля ВНИКТИнефтехимоборудование, изучения работ по магнитопорошковому методу контроля других НИИ и опыта дефектоскопии на предприятиях отрасли в соответствии с положениями и требованиями ГОСТ 21105-87 «Контроль неразрушающий. Магнитопорошковый метод».

2. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2.1. Магнитопорошковый метод дефектоскопии предназначен для выявления поверхностных и подповерхностных нарушений сплошности: трещин различного происхождения, непроваров сварных соединений, волосовин, флокенов, закатов, надрывов и т.п.

2.2. Магнитопорошковый метод основан на намагничивании контролируемого изделия и выявлении магнитного поля рассеяния, возникающего над дефектом, с помощью ферромагнитных частиц, играющих роль индикатора.

2.3. Магнитопорошковый метод применим для контроля объектов только из ферромагнитных материалов, магнитные свойства которых, формы и размеры дают возможность создавать в местах нарушения сплошности магнитные поля рассеяния, достаточные для притяжения частиц магнитного порошка.

Магнитопорошковый метод позволяет контролировать изделия с немагнитными покрытиями (краска, цинк, хром, кадмий, полимерные пленки и т.д.) если толщина покрытия не превышает 100 мкм.

2.4. Чувствительность и разрешающая способность магнитопорошкового метода зависят от качества магнитного порошка, магнитных характеристик материала объекта контроля, его формы, размеров и шероховатости поверхности, от напряженности намагничивающего поля и направления намагничивающего потока к плоскости дефекта, от способа намагничивания и условий регистрации индикаторного рисунка (осаждения магнитного порошка в месте расположения дефекта), от освещенности осматриваемого участка объекта контроля и др. факторов.

2.5. Предельная чувствительность магнитопорошкового метода дефектоскопии при благоприятных условиях контроля соответствует выявлению несплошностей с раскрытием 1 мкм и более, глубиной 10 мкм и более и протяженностью 0,5 мм и более. При контроле сварных соединений с неснятым валиком усиления, выполненных ручной сваркой, чувствительность снижается на порядок и более.

2.6. Наилучшая выявляемость дефекта достигается при расположении его плоскости перпендикулярно направлению магнитного потока. Если дефект наклонен к поверхности объекта контроля под углом менее 20°, выявление дефекта не гарантируется.

2.7. Подповерхностные дефекты обнаруживаются хуже, чем поверхностные. Дефекты, залегающие на глубине более 2-3 мм от поверхности, могут быть не обнаружены. Чувствительность к выявлению подповерхностных дефектов ниже указанной в п.2.5.

2.8. Чистота обработки контролируемых магнитопорошковым методам поверхностей должна соответствовать по параметру шероховатости 10 мкм.

Изделия, имеющие грубообработанную поверхность ( 80), грубые риски, забоины, наклеи и другие повреждения, контролировать нецелесообразно в связи с возможностью регистрации ложных дефектов.

2.9. В зависимости от размеров выявляемых поверхностных дефектов согласно ГОСТ 21105-75* устанавливаются три условных уровня чувствительности, указанных в таблице 1.

* На территории Российской Федерации документ не действует. Действует ГОСТ 21105-87. — Примечание изготовителя базы данных.

Классификация уровней чувствительности

Условный уровень чувствительности

Максимально допустимая шероховатость контролируемой поверхности, мкм (по ГОСТ 2789-73)

ширина (раскрытие) условного дефекта, мкм

Глубина условного дефекта, мкм

2.10. При соблюдении всех требований настоящей инструкции чувствительность при контроле соответствует уровню Б ГОСТа 21105-87 и позволяет выявлять поверхностные дефекты с раскрытием 10 мкм, глубиной 100 мкм и протяженностью свыше 0,5 мм.

На практике уровень чувствительности Б применяют для контроля деталей насосно-компрессорного оборудования и сварных швов со снятым валиком усиления и уровень чувствительности В — для сварных швов при наличии валика усиления.

3. АППАРАТУРА И ПОМЕЩЕНИЕ ДЛЯ МАГНИТОПОРОШКОВОГО КОНТРОЛЯ

3.1. Основными средствами магнитопорошкового метода контроля технологического оборудования отрасли являются универсальные дефектоскопы типа ПМД-87, МД-50П, МД-87П, ПМД-70 и др. Краткие технические характеристики и область применения этих дефектоскопов даны в приложении 2.

Допускается применение других типов дефектоскопов, которые обеспечивают требуемые режимы намагничивания контролируемых изделий или их участков.

Дефектоскопы имеют источники тока намагничивания, устройства для подвода тока к контролируемому изделию (токовые контакты) и для полюсного намагничивания (соленоиды, электромагниты, гибкие кабели), измерители тока (или напряженности магнитного поля), устройства для нанесения магнитной суспензии на контролируемое изделие и устройства для размагничивания контролируемого изделия после контроля.

3.2. Для каждого типа дефектоскопов на заводе должна быть инструкция по работе на нем. Она должна быть изучена операторами, работающими на данном дефектоскопе.

3.3. Электроизмерительные приборы дефектоскопов (измерители тока, напряженности и др.) подлежат государственной проверке в установленные сроки при помощи образцовых приборов.

Электрическая часть дефектоскопов (заземление, изоляция, устройство для регулировки тока, сигнальные устройства) должна проверяться не реже одного раза в квартал.

3.4. Соленоиды для продольного намагничивания деталей, имеющие отношение длины к диаметру более 10, должны обеспечивать в центре напряженность поля не менее 200 А/см (250 э).

Соленоиды для намагничивания коротких деталей (дисков, шестерен, пальцев крейцкопфов и т.д.) должны иметь в центре напряженность поля не менее 400 А/см (500 э).

3.5. В состав средств магнитопорошкового метода контроля входят также приборы и устройства для оценки качества магнитного порошка и магнитной суспензии, осветительные и ультрафиолетовые лампы для осмотра поверхности изделия, контрольные образцы с дефектами для проверки чувствительности, устройства для контроля степени размагничивания, устройства для транспортировки, установки и кантовки на участке контроля контролируемых изделий.

3.6. Контрольные образцы для проверки качества магнитной суспензии и чувствительности должны иметь как видимые, так и невидимые невооруженным глазом естественные трещины или искусственные, изготовленные путем хорошо зачеканенных вставок. Участки с дефектами кернят или обводят электрографом, а сам образец должен иметь номер, клеймо и паспорт ЦЗЛ (ОТК). В паспорте указываются: материал детали, величина намагничивающего тока, род тока (постоянный или переменный), способ намагничивания, количество и длина дефектов, приводится эскиз или фотография дефектов с осажденным на них порошком.

Примечание: Рекомендуется в качестве контрольных образцов использовать ранее забракованные детали с естественными дефектами, изготовленные из сталей, магнитные характеристики которых позволяют проводить магнитопорошковый контроль способом остаточной намагниченности.

3.7. Сосуды для хранения магнитной суспензии, ванны, поддоны должны быть изготовлены из немагнитного материала (пластмассы, алюминия, стекла). Сосуды должны плотно закрываться во избежание загрязнения суспензии.

3.8. Помещение для размещения дефектоскопов и проведения магнитопорошкового контроля должно быть изолированным, сухим и теплым, защищенным от попадания пыли и стружки. Оно должно быть обеспечено вентиляцией с 5-ти кратным обменом, горячей и холодной водой, а для контроля крупных изделий — механизированными средствами для транспортировки, установки и кантования изделий.

3.9. При недостаточной общей освещенности помещения, для усиления местного освещения контролируемых поверхностей изделий необходимо иметь переносную лампу напряжением не более 12 B.

Освещенность осматриваемой поверхности изделия, контролируемого с помощью черного магнитного порошка, должна быть не менее 500 лк. Измерение освещенности проводить люксметром.

Примечание: Ориентировочно, косвенным методом освещенность можно проверить так: если при имеющейся освещенности четко видны выявленные на контрольных образцах дефекты, то она достаточна.

4. МАГНИТНЫЕ ПОРОШКИ И СУСПЕНЗИИ

4.1. Магнитные порошки, используемые в качестве индикаторов дефектов, должны удовлетворять требованиям ГОСТ 9849-86 и содержать Fe 98,5%, C 0,08% и минимальное количество неферромагнитных примесей. Частицы порошка должны быть в основном одного размера и, желательно, величиной 8 10 мкм. Наиболее полно удовлетворяет этим требованиям порошок ПЖВ1.71.26 ГОСТ 9849-86.

4.2. Поступающий на завод порошок должен быть испытан в заводской лаборатории на содержание Fe, С и размер частиц. Результаты исследований оформляют актом и записывают в журнале регистрации анализов магнитного порошка с указанием его пригодности для дефектоскопии.

4.3. Магнитные порошки выбирают с учетом цвета контролируемой поверхности; для изделий со светлой поверхностью используют черный магнитный порошок, для изделий с темной поверхностью — магнитолюминесцентный порошок или цветную пасту КМ-К ТУ 6-09-5387-88*.

* Документ в информационных продуктах не содержится. За информацией о документе Вы можете обратиться в Службу поддержки пользователей. — Примечание изготовителя базы данных.

4.4. Магнитные порошки наносят на контролируемое изделие сухим способом — путем распыления или мокрым способом — в виде суспензии, путем полива или погружения изделия в суспензию.

4.5. Магнитные суспензии готовят либо на водной основе (водные суспензии), либо на основе масла и керосина (масляные суспензии).

Водная суспензия обладает большей чувствительностью по сравнению с масляной, ее целесообразно применять при контроле крупных деталей при недостаточном токе намагничивания или при контроле деталей с мелкими зубьями или мелкой резьбой. Однако, водная суспензия может вызывать корродирование изделий.

Масляная суспензия не способствует корродированию изделия, не требует предварительного обезжиривания и последующей сушки изделия.

4.6. Для магнитопорошковой дефектоскопии рекомендуется применять следующие составы водных магнитных суспензий:

Черный магнитный порошок

или магнитолюминесцентный порошок

Бихромат калия (калиевый хромпик K Cr O )

Источник

Магнитопорошковый контроль – простой и наглядный вид НК ферромагнитных материалов

Из всех направлений магнитной дефектоскопии самым популярным по праву считается магнитопорошковый контроль (сокращённо – МПД). Вкратце: на изделие наносят сухой порошок либо суспензию, затем объект намагничивают. В местах несплошности силовые линии магнитного поля выходят на поверхность, образуя полюса на краях дефекта и тем самым притягивая ферромагнитные частицы. В зоне имеющихся несплошностей скапливаются валики магнитных частиц. Так образуется индикаторный рисунок, по которому можно обнаруживать (но не измерять!) поверхностных и подповерхностных (на глубине до 2 мм) дефектов. Магнитопорошковый метод неразрушающего контроля позволяет выявлять трещины, поры, расслоения и инородные включения, недоступные для визуального и измерительного контроля и зачастую закладывается в руководящих НТД в качестве альтернативы цветной дефектоскопии. По сравнению с ней МПД привлекательны меньшими требованиями к шероховатости поверхности (Ra 6,3 мкм, Rz 40 мкм). Для сравнения: перед проведением ПВК необходимо зачистить поверхность до шероховатости Ra 3,2 мкм (20 мкм).

Магнитопорошковый контроль распространён в самых разных отраслях. Вот лишь краткий перечень изделий (конструкций, механизмов, заготовок), которые проверяют при помощи данного вида НК:

• стальные трубы и трубопроводы (в первую очередь – сварные соединения, но встречается также МПД основного металла);
• литые изделия;
• комплектующие грузоподъёмных машин (подвесные крюки, шестерни, узлы лебёдок, талей, цепи и прочее);
• боковые рамы, оси колёсных пар, надрессорных балок и иных деталей грузовых и пассажирских вагонов и локомотивов. Магнитопорошковый метод – один из основных в железнодорожной отрасли;
• клепаные и болтовые соединения несущих металлоконструкций (к примеру, пролётов эстакад);
• бурильные трубы;
• муфты, зубчатые колёса, корпуса сосудов, насосных агрегатов и т.д.

Метод успешно используется на самых ответственных объектах «Газпрома», «Транснефти», «Роснефти», «РЖД», «Росатома» и других крупных предприятий.

Сильные и слабые стороны магнитопорошкового контроля

Способы магнитопорошкового контроля

Другая классификация методов магнитопорошкового контроля основана на таком параметре, как физическое состояние магнитного порошка. По данному критерию также выделяют два способа проведения контроля:

• сухой. Порошок из металлических частиц (например, закиси-окиси железа) наносится, «как есть», без добавления каких-либо растворов и пр. Порошки изготавливают из тщательно просеянной и измельчённой железной окалины, магнетита, никеля, карбонильного железа и пр. Для лучшей заметности материалы могут иметь белый, красный или жёлтый цвет. Сухой метод магнитопорошкового контроля подходит для дефектов поверхностного и подповерхностного типа. Намагничивание выполняется постоянным либо переменным током 300–600А при помощи П-образных электромагнитов. Чтобы нанести индикаторы, удобно использовать резиновые груши, пульверизаторы, подвижные сита и прочие приспособления;
• мокрый. Частицы порошка находятся во взвешенном состоянии – в воде, масле, керосине или специальном концентрате с поверхностно-активными добавками. Наносить можно кистью, погружением, поливом и пр. Мокрый способ эффективен для поиска поверхностных несплошностей.

Виды намагничивания

Главные процедуры магнитопорошкового контроля

МПД проводится в строгом соответствии с технологической инструкцией (картой) и руководящей документацией, актуальной для отрасли и предприятия. К таковой нормативно-технической документации относятся, например, ГОСТ Р 56512-2015, ГОСТ Р ИСО 10893-5-2016 и пр. Помимо самой методики, в НТД содержатся подробные указания о типах и характеристиках недопустимых дефектов.

В традиционном виде магнитопорошковый метод предполагает следующие этапы контроля.

1. Подготовка. Нужно изучить технологическую карту, выбрать индикаторные материалы, аппаратуру, убедиться в надлежащем метрологическом обеспечении. Определиться со схемой и способом намагничивания, типом и величиной тока. Проследить за тем, что зона контроля (по 20 мм околошовной стороны с каждой стороны сварного шва) зачищена. Проверить шероховатость при помощи аттестованных образцов или профилографов (профилометров). При необходимости разделить периметр на участки на 300-500 мм или обозначить начало отсчёта и закрепить мерительный пояс. Непосредственно перед контролем протереть поверхность чистой сухой ветошью и убедиться, что на ОК нет остатков ворса и иных препятствий для магнитного порошка. Если будет использоваться суспензия на водной основе, ОК предварительно нужно просушить. Работоспособность намагничивающего устройства и магнитного порошка проверяется по аттестованным контрольным образцам. Для получения более контрастного индикаторного рисунка на поверхность можно нанести белую фоновую краску (толщина слоя — до 20 мкм).
2. Намагничивание. Для выявления поверхностных дефектов требуется переменный либо импульсный ток. Постоянный и выпрямленный ток эффективен как для поверхностных, так и для подповерхностных слоёв (на глубине в пределах 2 мм). Чтобы не допустить локального нагревания и возникновения прожогов при СПП, намагничивание рекомендовано проводить в прерывистом режиме «ток-пауза» (5-6 циклов длительностью 0,1-3 с, продолжительность пауз — от 1 до 5 с). Намагничивание производят поочерёдно в двух взаимно перпендикулярных направлениях, регулируя межполюсное расстояние в диапазоне 70-250 мм. Чтобы обеспечить 100% контроль всей зоны, важно не забыть про зону невыявляемости — до 20 мм вблизи полюсов.
3. Нанесение индикатора. Он должен покрывать всю исследуемую зону, включая труднодоступные ниши, глухие отверстия, пазы и пр. При использовании аэрозольных баллонов нужно следить за тем, чтобы расстояние между соплом и поверхностью составляло 200–300 мм. Перед проведением осмотра нужно дать излишкам суспензии стечь с ОК.
4. Осмотр. Этот этап магнитопорошкового контроля выполняется после стекания излишков индикатора. Выявленные несплошности тщательно осматривают при помощи оптических инструментов и приборов. В стационарных установках применяются автоматизированные системы расшифровки индикаторных рисунков. При ручном проведении дефектоскопии протяжённость и координаты несплошностей замеряют линейками, угольниками и кронциркулями из немагнитных материалов. По характеру индикаторного следа можно определить тип дефекта. Тонкие удлинённые линии указывают на плоскостные дефекты, округлые рисунки – на объёмные поры, включения и раковины. Если осаждение порошка не имеет чётких контуров, это служит косвенным признаком подповерхностных несплошностей. В зависимости от требований к чувствительности подбирается комбинированное освещение рабочей зоны с использованием разрядных и галогенных ламп. Для защиты от бликов предпочтительны светильники с рассеивателями и отражателями. Обязательна возможность регулировки интенсивности освещения. При работе с люминесцентными индикаторами задействуются источники ультрафиолетового излучения 2000 мкВт/кв. см и выше с длиной волны 315–400 нм.
5. Регистрация результатов магнитопорошкового контроля. Прежде всего, вносят соответствующие записи в протокол (заключение или акт) и журнал. К описанию и схематическому изображению могут прилагаться дефектограммы – фотографию или слепок (отпечаток на клейкой ленте) индикаторного рисунка. Места выявленных дефектов могут также отображаться на эскизе ОК. Файлы могут быть переданы на ПК и продублированы на USB-носителе. Если того требует инструкция, на годные участки и выявленные дефекты наносят маркировку – непосредственно по поверхности объекта.
6. Размагничивание. Остаточную намагниченность нужно убирать, так как она может спровоцировать скопление продуктов износа, мешает корректной работе электроаппаратуры и негативно влияет на последующую обработку изделия.

Оборудование и расходники для магнитопорошкового метода контроля

Прежде всего, не обойтись без индикаторных материалов – порошков, суспензий, готовых аэрозолей, магнитогуммированных паст и пр. Последние представляют собой затвердевающую консистентную смесь из ферромагнитного порошка, пластификаторов и вспомогательных добавок. Изготавливаются на основе хлоркаучука и полимеров. Предназначаются для труднодоступных участков.

Для магнитопорошкового метода контроля используются порошки естественного (чёрного либо красно-коричневого) цвета, а также окрашенные в более контрастные тона – жёлтый, красный, белый и пр. Отдельная категория – люминесцирующие материалы для получения более чётких и ярких индикаторных рисунков.

Порошок не должен неприятно пахнуть, а химический состав не должен быть токсичным. Выявляющую способность периодически проверяют при помощи профильных СИ и контрольных образцов с искусственными или естественными дефектами (трещинами, пропилами, отверстиями).

Что касается аппаратуры, то для магнитопорошкового контроля предусмотрены следующие виды оборудования:

• дефектоскопы. Бывают стационарные и переносные, универсальные и специализированные (к примеру, галтелей малого радиуса). В отдельную группу можно выделить автоматизированные системы МПД на производствах, где собственно дефектоскоп – лишь один из модулей, а поиск и распознавание дефектов осуществляет специальная система;
• намагничивающие устройства (соленоиды, электромагниты, «ярмо»), постоянные магниты и размагничивающие устройства;
• средства измерения магнитных полей напряжённости и индукции (магнитометры, ферритометры и гауссметры);
• ультрафиолетовые светильники и приборы для проверки уровня освещённости;
• контрольные образцы – для оценки качества порошков, концентратов, паст и суспензий, калибровки и настройки дефектоскопов (в первую очередь, МО-4);
• магнитные индикаторные полоски;
• ASTM-колбы для оценки концентрации взвешенных магнитных частиц в жидких растворах;
• приспособления для осмотра индикаторных следов – лупы, микроскопы, зеркала и т.д.

Требования к дефектоскопам для магнитопорошкового контроля содержатся в ГОСТ Р 53700-2009. При выборе модели учитывают поддержку способов СОН и/или СПП, напряжение питания, минимальное и предельную величину намагничивающего тока, его вид, плавность регулировки и т.д.

В качестве альтернативы дефектоскопам используются более компактные портативные электромагниты и соленоиды. Дополнительно к ним рекомендовано применять блок регулирования тока.

Обучение и аттестация специалистов магнитопорошкового контроля

Программы подготовки включают в себя теоретические и практические занятия по металловедению, видам и способам намагничивания, технологическим процедурам МПД, изучению материалов и средств проведения дефектоскопии. Для дефектоскопии на объектах, подведомственных Ростехнадзору, требуется аттестация персонала на I, II и III уровня в соответствии с СДАНК-02-2021 или СНК ОПО РОНКТД-02-2021 (в зависимости от того, в какой Системе НК нужно подтвердить компетенцию, чтобы зайти на объект заказчика).

Источник