Понятие минимального и ложного дефекта

Чтобы сопоставить возможности контроля при различных методиках используют три условных уровня чувствитель­ности — три порога чувствительности, соответствующих уверенному выявлению искусственного дефекта в виде паза заданных размеров. Модель дефекта в виде паза (рис. 154) удобна тем, что, во-первых, его параметры точно известны, а во-вторых, этот дефект сравнительно легко можно реа­лизовать на любом объекте.

Рис. 154. Параметры ми­нимального обнаруживае­мого дефекта.

Такой выбор уровней чувствительности позволяет количес­твенно сопоставлять между собой различные условия контроля. Уровень Б — основной, уровень А применяется для особо ответственных деталей. Уровень В применяют на стадии пред­варительного контроля или в тех случаях, когда свойства материала не позволяют перейти к уровням Б или А. Иссле­дования показывают, что при указанных уровнях чувстви­тельности могут быть также выявлены дефекты вдвое меньшей ширины.

Приведем примеры режимов размагничивания для раз­ных уровней чувствительности. На рис. 155 приведены гра­фики для определения чувствительности при контроле по остаточной намагниченности. Точкой 1 обозначена сталь ШХ15, для которой уверенно обеспечивается режим контроля с максимальной чувствительностью (уровень А), пос­кольку остаточная индукция этой стали велика (В_r = 0,79 Тл) при большом значении коэрцитивной силы (Н_с = 36 А/см). Это означает, что поток рассеяния на дефектах окажется достаточным для удержания порошка.

Аналогичный результат (точка 2) получается для стали 30ХГСЛ. Для стали 65Г, для которой H_с = 16 А/см, В_r = 1,09 Тл, режим контроля по уровню А обеспечивается без всякого запаса (точка попадает практически на линию уровня А). Следовательно, при каких-либо ухудшениях магнитных свойств возможна потеря чувствительности при контроле. Для стали Х12Ф1 с параметрами Н_с = 68 А/см, В_r = 0,44 Тл, отмеченной точкой 3, контроль по уровню А уже невозможен и для нее может быть достигнут только уровень Б.

Можно убедиться, что аналогичный вывод имеет место и для стали 32Х2НГСМ с параметрами H_с = 28 А,см; В_r = 0,68 Тл. Для стали Х16Н6 с параметрами Н_с = 40 А/см; В_r = 0,5 Тл, отмеченной точкой 4, возможен контроль только по самому низкому уровню В. Такой же результат получаем и для стали 42Х2НГСМ с параметрами Н_с = 36 А/см; В_r = 0,51 Тл.

В то же время многие стали в сос­тоянии поставки невозможно контро­лировать магнитопорошковым мето­дом даже по самому низкому уровню чувствительности. Это, например, сталь 10 (Н_с = 4,8 А/см; В_r = 0,86 Тл), отмеченная точкой 5, а также сталь 20 (Н_с = 3,2 А/см; В_r = 1,17 Тл), сталь 45 (Н_с = 6,4 А/см; В_r = 1,12 Тл).

Определить минимальные размеры обнаруживаемой трещины (пороговый дефект) можно с помощью графиков, приведенных на рис. 156, 157. Здесь рассматривается стан­дартный дефект в виде длинного паза с отношением глуби­ны h к ширине b, равным 10 (рис. 154). По известным магнитным параметрам Н_с и В_r можно определить мини­мальную ширину, а следовательно, и минимальную глубину обнаруживаемого дефекта. Например, в стали 37Х2НСМ, имеющей магнитные параметры Н_с = 24 А/см; В_r = 0,63 Тл, обнаруживается трещина минимальной ширины около 15 мкм, а минимальная глубина ее 150 мкм.

Индикаторный рисунок па дефектах различного про­исхождения зависит от характера, величины и глубины за­легания дефекта. Это дает возможность по форме индикаторного рисунка установить происхождение дефек­та. На глубоко залегающих подповерхностных дефектах осаждения имеют вид размытых полосок с нерезкими, не­четкими границами.

Рис. 155. Номограмма для определе­ния уровня Рис. 156. К определению мини­мальных

чувствительности при контроле на остаточной размеров трещины

намагни­ченности. (по­рогового дефекта).

Осаждения порошка происходит также в местах мни­мых дефектов.

В местах поверхностных дефектов порошок осаждается в виде резко очерченных линий. Чем больше отношение высоты дефекта к его ширине, тем интенсивнее осаждается порошок на краях дефекта.

В случаях, когда наличие дефектов на деталях вызы­вает сомнение (например, в случае размытого вида осаж­дения порошка), повторяют контроль, намагничивая деталь перпендикулярно направлению предполагаемой трещины, и проверяют, не указывает ли такое осаждение на мнимый дефект.

Рис. 157. К определению напряженности приложен­ного магнитного поля.

В отдельных случаях после многократного повторного осаждения магнитного порошка и затруднении в расшиф­ровке целесообразно проведение контрольных металлогра­фических исследований на шлифах, вырезанных поперек предполагаемого дефекта.

Часто индикаторные рисунки над действительными и мнимыми дефектами отличаются незначительно. Требуется знание характерных признаков мнимых дефектов и мето­дических приемов для расшифровки осаждений над ними магнитного порошка.

Ниже приведены некоторые случаи ложных индикаций и реко­мендации по их расшифровке.

Осаждение порошка (рис. 158, а) по месту касания намагниченной детали каким-либо ферромагнит­ным предметом — один из распространенных мнимых дефектов. В месте соприкосновения, например, конца стальной отвертки с поверх­ностью намагниченной детали про­исходит четкое осаждение порошка, аналогичное его осаждению над тре­щиной (рис. 158, а). Причем, чем сильнее намагничена деталь, тем интенсивнее осаждение частиц порошка. Причиной появления такого осаждения является изменение поверхностной намагниченности на не­больших участках — в местах касания металлического предмета.

Для расшифровки мнимого дефекта контролируемую деталь намагничивают повторно. После повторного намаг­ничивания осаждение порошка над такого рода мнимым дефектом не происходит.

Осаждение порошка часто происходит в местах рез­кого изменения сечения детали. При намагничивании в этих местах имеет место сильное увеличение магнитной ин­дукции, что приводит к образованию поля рассеяния (рис. 158, б). Магнитный порошок в этих местах осажда­ется в виде размытых полос. Для расшифровки такого мни­мого дефекта выравнивают сечение детали 1, например, вставляют болт 2, шпонку и т.д. При повторном намагни­чивании и нанесении суспензии оседание порошка не про­исходит.

258

Если дополнить сечение детали не предоставляется воз­можным, то на место мнимого дефекта наносят низкокон­центрированную суспензию, а процесс постепенного накопления порошка наблюдают через лупу. Например, можно наблюдать индикаторные рисунки в начале процесса накопления порошка. При отсутствии трещины накопление индикатора происходит иначе, чем при наличии в этом мес­те трещины.

Рис. 158. Осаждение порошка: а — по месту касания поверхности намагниченной детали посторонним металлом; б — в местах резкого изменения сечения детали.

Однако часто после окончания процесса накопления порошка сделать заключение о наличии или отсутствии тре­щин только по окончательному виду валика порошка прак­тически невозможно.

Осаждение порошка часто происходит по риске (рис. 159). Если риска имеет острые края или если ее глу­бина будет несколько больше ширины, то плотность осаж­дения валика увеличивается, но четкого валика не образуется. Кроме того, при боковом освещении риска даже без нанесения порошка может выглядеть как нитевидное его осаждение (из-за неосвещенности боковой теневой по­верхности и дна риски). Чтобы отличить риску от трещины, тщательно осматривают поверхность детали с применением лупы 4-10-кратного увеличения, несколько меняя угол па­дения световых лучей и угол осмотра. При этом риска на чистой поверхности хорошо видна. При освещении повер­хности лучами, падающими вдоль риски, можно различить ее дно и края.

Рис. 159. Осаждение порошка а — по риске; б — схема накопления порошка над риской: 1,2,3 — без трещины; 1', 2', 3' — на дне рис­ки имеется трещина.

Если контролируемая поверхность не достаточно чиста, например, корродирована, то ее зачищают мелким наждач­ным полотном. При зачистке происходит не только удале­ние продуктов коррозии, но и округление краев риски. Поэтому при повторном нанесении суспензии после зачис­тки осаждения порошка над ней обычно не происходит.

При контроле в приложенном поле осаждение порошка по рискам происходит почти всегда.

В случаях осаждения порошка по риске для расшиф­ровки (нет ли на дне риски трещины) может быть применен следующий способ. Наблюдая через лупу или бинокуляр­ный микроскоп место расположения риски, наносят каплями из пипетки суспензию, отстоявшуюся в течение 3...5 мин после размешивания. Если на поверхности изделия имеется риска, а на дне риски трещины нет, то накопление порошка будет происходить сначала в виде отдельных то­чечных скоплений, которые затем увеличиваются до обра­зования цепочек (рис. 159, 1, 2). При дальнейшем нанесении суспензии цепочки удлиняются и увеличивается их количество до полного заполнения риски (рис. 159, 3).

Если по дну риски проходит трещина, то накопление порошка происходит сразу по всей длине трещины, четко обрисовывая ее очертание (рис. 159). При дальнейшем на­несении суспензии увеличивается количество порошка над трещиной до полного заполнения риски (рис. 159, 2', 3'). Таким образом, разница в осаждении порошка по риске без трещины и по риске с трещиной может быть обнаружена только в начальной стадии накопления порошка. После окончания процесса осаждения сделать заключение об отсутствии или наличии трещины по дну риски часто бывает практически невозможно.

Осаждение порошка почти всегда происходит в мес­тах поверхностного наклепа и забоин. В этих местах об­разуется слабое поле рассеяния с малым градиентом и происходит слабое размытое осаждение порошка. Порошок слабо удерживается в месте наклепа. В местах наклепа пос­ле снятия осевшего порошка иногда видна светлая полоска.

Забоины обычно видны при осмотре невооруженным глазом или через лупу.

Осаждение порошка происходит и в местах карбидной полосчатости (рис. 160) аналогично осаждению порошка над трещинами. Для проверки применяют более высоко­дисперсную суспензию с пониженной концентрацией по­рошка. Дополнительно проверяют детали с карбидной полосчатостью другим методом дефектоскопии, например, капиллярным.

Осаждение порошка по границе раздела участков с резко отличными структурами (рис. 161) характеризует­ся тем, что они имеют вид непрерывной линии по всей границе раздела участков. Например, по границе основного материала и наплавленного кольца 1 вала происходит осаж­дение порошка по всей его окружности.

В месте приварки наконечника 1 к цилиндрической час­ти оси происходит осаждение порошка по окружности оси (рис. 161, б), которое не связано с наличием дефектов.

Знание конструктивных особенностей и технологии из­готовления сталей облегчает распознание такого типа мни­мого дефекта.

Рис. 160. Осаждение порошка: а — по месту карбидной полосчатос­ти; б — по границам зон термического влияния.

Осаждение порошка происходит и по границам зон термического влияния сварки (рис. 162), в околошовной зоне, повторяя форму границы сварного шва. Это осаж­дение имеет вид размытых неплотных полосок осевшего порошка. При нанесении суспензии осевший порошок легко смывается, но при натекании суспензии с других участков контролируемой детали вновь происходит накопление по­рошка в этой зоне. Осаждение порошка может происходить как в приложенном магнитном поле, так и на остаточной намагниченности.

Осаждение порошка всегда происходит по границам незачищенных сварных швов перехода одной части повер­хности шва к другой. Этот резкий переход (наплыв) реко­мендуется зашлифовать или запилить, сделав его плавным, вновь намагнитить и нанести магнитную суспензию.

262

Рис. 161. Осаждение порошка на границе двух структур: 1 — нап­лавленный металл; 2 — приваренный наконечник.

Рис. 162. Осаждение порошка: 1 — по зонам термического влияния; 2 — по подрезу; 3 — по наплывам на валике усиления.

Если при повторном нанесении суспензии осаждения порошка не происходит, то дефект отсутствует.

Осаждение порошка может быть по волокнам металла (рис. 163, а). Интенсивность осаждения порошка зависит не только от марки стали, но и от номера плавки. Это осаждение отличается характерной направленностью по волокнам. Для уменьшения его интенсивности снижают оптимальный ток на 15...20 %. Если это не уменьшает интенсивного осаждения порошка, то применяют другие методы дефектоскопии.

Осаждение порошка по шероховатостям поверхности (рис. 163, б) возникает обычно в приложенном магнитном поле. Такое осаждение порошка свидетельствует о чрезмер­ной концентрации магнитной суспензии, высокой напря­женности поля или неправильно выбранной вязкости дисперсионной среды.

Часто осаждение порошка на сварном шве происходит, даже если валик усиления сошлифован (рис. 164). При сварке сталей ВНС-2 осаждение имеет вид неплотных пятен различ­ной формы и размеров с нечеткими границами, которые образуются в приложенном поле.

Рис. 163. Осаждение порошка: а Рис. 164. Осаждение порошка по

— по волокнам металла; б — границам зашлифованного

по шероховатостям поверхности. сварного шва.

При контроле на ос­таточной намагниченности накопление порошка происходит лишь при натекании суспензии с соседних участков.

Осаждение порошка может быть в местах больших внутренних напряжений. Оно имеет вид широкой (1 ...2 мм) полосы (рис. 165). Порошок здесь слабо удерживается на по­верхности детали. Часто подобное наблюдается на болтах с большой наработкой.

Осаждение порошка происходит по острым кромкам, углам, ребрам выступающих частей детали, на которых образуются резко выраженные магнитные полюсы. Осаж­дение порошка имеет нитевидную пли игольчатую струк­туру. Нити направлены по магнитным силовым линиям полюсно намагниченной детали. Интенсивность такого осаждения всегда выше при намагничивании постоянным полем, меньше — переменным и практически отсутствует при использовании импульсных полей.

Осаждение порошка происходит и по местам грубой обработки поверхности. Порошок заполняет все углубле­ния поверхности, количество порошка над ними растет с увеличением напряженности поля.

Рис. 165. Схема осаждения порош­ка на болте 1 (после его демонтажа) в месте высоких внутренних напря­жений, возникших на границе стя­гиваемых болтов деталей 2.