Магнитопорошковый контроль (МПК) — самый чувствительный метод поиска поверхностных трещин в ферромагнитных материалах. Он выявляет несплошности с раскрытием от 2 мкм, работает по неровным и окрашенным тонким слоем поверхностям и, в отличие от капиллярного контроля, находит дефекты, залегающие непосредственно под поверхностью.
Физическая основа
Намагниченная деталь проводит магнитный поток. Трещина или включение — среда с магнитной проницаемостью, во много раз меньшей, чем у стали, поэтому линии поля вынуждены её обходить, частично выходя за пределы металла. Над дефектом возникает поле рассеяния, а его локальные полюса притягивают частицы ферромагнитного порошка. Порошок скапливается над несплошностью, образуя валик, ширина которого многократно превышает раскрытие самой трещины, — именно это и делает дефект видимым.
Из механизма следует ключевое ограничение метода: поле рассеяния возникает только тогда, когда дефект пересекает линии магнитного поля. Трещина, вытянутая вдоль поля, поток почти не искажает и остаётся невидимой.
Где метод применим, а где нет
МПК работает исключительно с ферромагнетиками: углеродистыми и низколегированными сталями, чугуном, некоторыми мартенситными нержавеющими сталями. Он принципиально неприменим к аустенитным нержавеющим сталям (12Х18Н10Т и аналоги), алюминию, титану, меди и их сплавам — эти материалы не намагничиваются. Для них используют капиллярный или вихретоковый контроль.
Отдельный случай — сварное соединение разнородных сталей или аустенитная наплавка на ферритном основании: на границе резко меняется магнитная проницаемость, что само по себе даёт скопление порошка, легко принимаемое за дефект.
Способы намагничивания
- Полюсное (продольное). Деталь помещают в поле соленоида или между полюсами электромагнита — ручного ярма. Поле идёт вдоль детали, выявляются поперечные дефекты. Наиболее распространённый вариант при контроле сварных швов.
- Циркулярное. Ток пропускают по самой детали или через центральный проводник. Поле замыкается кольцами вокруг оси тока, выявляются продольные дефекты.
- Комбинированное. Одновременно два поля во взаимно перпендикулярных направлениях, обычно с разными фазами тока. Позволяет выявлять дефекты любой ориентации за один проход, но требует более сложного оборудования и аккуратной настройки.
Способ приложенного поля и способ остаточной намагниченности
СПП — суспензию наносят, пока деталь находится в магнитном поле. Даёт большую чувствительность, применим к любым сталям, в том числе магнитомягким. Требует, чтобы намагничивающее устройство работало во время нанесения и стекания суспензии.
СОН — деталь намагничивают, поле выключают, и только затем наносят суспензию. Способ применим лишь к сталям с коэрцитивной силой не менее 10 А/см и остаточной индукцией не менее 0,5 Тл, зато удобнее организационно: деталь можно снять с установки и осматривать отдельно, а вероятность прижога от контактов исключена.
Уровни чувствительности
| Условный уровень | Минимальное раскрытие | Минимальная глубина |
|---|---|---|
| А | 2,0 мкм | 25 мкм |
| Б | 10 мкм | 100 мкм |
| В | 25 мкм | 250 мкм |
Уровни заданы ГОСТ 21105-87 для шероховатости поверхности не грубее Rz 10. При более грубой поверхности реальная чувствительность падает: порошок задерживается в рисках и создаёт фон, на котором слабая индикация теряется.
Порядок проведения
- Подготовка поверхности. Удаляют окалину, ржавчину, брызги металла. Лакокрасочное покрытие толщиной до 40–50 мкм допускается, более толстое ослабляет поле рассеяния и его снимают.
- Проверка работоспособности на контрольном образце с искусственными дефектами известного размера. Выполняется перед началом смены и при смене партии суспензии — без этого результаты контроля недействительны.
- Намагничивание выбранным способом. Напряжённость поля рассчитывают исходя из геометрии детали и марки стали.
- Нанесение суспензии — магнитного порошка в керосине, масле или водной среде. Сухой порошок применяют реже, обычно на горячих поверхностях.
- Осмотр. Для чёрного и красно-бурого порошка — освещённость не менее 1000 лк; для люминесцентного — УФ-облучение 365 нм в затемнённой зоне.
- Размагничивание. Обязательная операция для деталей, работающих в узлах трения или рядом с электроникой: остаточное поле притягивает стальную стружку и сбивает показания приборов. Выполняют переменным полем убывающей амплитуды.
Как отличить дефект от ложной индикации
- Трещина даёт чёткий плотный валик с резкими границами, повторяющийся после повторного намагничивания и нанесения суспензии.
- Граница структурной неоднородности (зона термического влияния, наплавка, участок закалки) даёт размытое, широкое и слабое скопление.
- Магнитные полюса на резких изменениях сечения — у галтелей, отверстий, шпоночных пазов — дают скопления, объяснимые геометрией; они исчезают при смене направления намагничивания.
- Загрязнения и заусенцы механически удерживают порошок, но индикация пропадает после протирки участка.
Нормативная база
| ГОСТ 21105-87 | Контроль неразрушающий. Магнитопорошковый метод |
| ГОСТ Р 56512-2015 | Магнитопорошковый метод. Типовые технологические процессы |
| ГОСТ Р ИСО 9934-1-2011 | Магнитопорошковый контроль. Основные требования |
| ГОСТ Р ИСО 9712-2019 | Квалификация и сертификация персонала НК |
О чём чаще всего забывают. Проверка на контрольном образце — не формальность. Суспензия расслаивается и стареет, порошок теряет свойства, ярмо ослабевает по мере износа. Образец с искусственным дефектом известного раскрытия за минуту показывает, находится ли вся система в рабочем состоянии; без такой проверки отрицательный результат контроля ничего не доказывает.
