Магнитопорошковый дефектоскоп как средство измерения

Дата публикации: 
04.08.2015

дефектоскопия

Несколько десятилетий назад магнитопорошковые дефектоскопы были отнесены к средствам измерений.

За многие годы ни один магнитопорошковый дефектоскоп, применяемый в авиационной промышленности, на железнодорожном транспорте, на опасных производственных объектах различных отраслей промышленности, не был испытан на утверждение типа. Это можно объяснить тем, что магнитопорошковые дефектоскопы не удовлетворяют требованиям, которые предъявляются к средствам измерений.

Некоторые считают, что измеряемые метрологические параметры при магнитопорошковом контроле - размеры обнаруживаемых дефектов, в том числе трещин, различные виды погрешностей их измерения и диапазон этих измерений. Однако магнитопорошковым дефектоскопом невозможно измерить значения таких параметров. Этим объясняется отсутствие устройств и методик проведения испытаний на утверждение типа магнитопорошковых дефектоскопов.

С помощью магнитопорошкового дефектоскопа обнаруживается не трещина как таковая, а магнитное поле над ней. Причем дефектоскоп не измеряет параметры этого поля (градиент, напряженность, распределение поля по трещине), а позволяет лишь получать информацию о том, что в месте скопления порошка возникло магнитное поле без каких-либо количественных характеристик. Количественную связь этого поля с размерами трещины, характеристиками индикаторных линий осевшего над трещиной порошка с помощью магнитопорошкового дефектоскопа установить невозможно. При этом тип дефекта может быть определен лишь качественно по ряду косвенных признаков. Магнитопорошковые дефектоскопы по своей физической сущности не позволяют измерять размеры обнаруживаемых трещин и других дефектов, поэтому они не могут рассматриваться как средства измерений.

Состав магнитопорошкового дефектоскопа

По существу магнитопорошковый дефектоскоп - это намагничивающее устройство, выполненное для целей магнитопорошковой дефектоскопии, предназначенное для намагничивания, а при необходимости и размагничивания проверяемых объектов. Иногда намагничивающее устройство - единственный элемент дефектоскопа. Поэтому термины «магнитопорошковый дефектоскоп» и «намагничивающее устройство для магнитопорошковой дефектоскопии» в ряде случаев эквивалентны. Выбор того или иного из этих терминов не оказывает никакого влияния на процесс и результаты магнитопорошкового контроля. Например, намагничивающее устройство УНМД 300/2000 используется так же, как его аналог - дефектоскоп ПМД-70.

Магнитопорошковый дефектоскоп не рассчитан на измерение размеров выявляемых дефектов и возникающих над ними неоднородных локальных магнитных полей, т.е. он не относится к средствам измерений, и поэтому не подлежит периодическим метрологическим поверкам.

В некоторых случаях в составе магнитопорошковых дефектоскопов применяются измерительные приборы (либо в качестве индикаторов, либо измерителей). Средства измерений, используемые по своему прямому назначению (амперметры, магнитометры и т.д.), естественно, должны подвергаться периодическим метрологическим поверкам. Но из этого не следует, что магнитопорошковый дефектоскоп - средство измерений.

Иногда под термином «магнитопорошковый дефектоскоп» понимают намагничивающее устройство и магнитный индикатор, хотя такое определение не соответствует физическим процессам магнитопорошкового контроля. Магнитный индикатор (магнитная суспензия, сухой порошок, воздушная взвесь, полимеризующаяся паста и т.д.) предназначен для обнаружения неоднородных локальных магнитных полей, возникающих на поверхности объекта контроля. Индикатор и намагничивающее устройство не позволяют делать заключение о размерах того или иного дефекта с регламентируемой точностью. Поэтому индикатор не может рассматриваться как элемент средства измерения.

Магнитный индикатор не входит в состав намагничивающего устройства. Его выбирают в зависимости от дефектоскопических свойств объекта и задач контроля, а не от типа намагничивающего устройства. Например, для магнитопорошкового контроля резьбы, хромированных деталей, деталей агрегатов, деталей с темной поверхностью на дефектоскопе УМД-9000ВИАМ применяют соответственно следующие магнитные индикаторы: керосиновую суспензию с концентрацией стандартного порошка 7-10 г/л; воздушную взвесь стандартного порошка; масляную суспензию с концентрацией порошка 20-25 г/л; суспензию люминесцентного порошка и т.д.

В связи с тем, что индикатор не входит в состав дефектоскопа, технические условия на магнитопорошковые дефектоскопы содержат требования только к устройству намагничивания и не распространяются на магнитные индикаторы. Объединяет магнитопорошковый дефектоскоп и магнитный индикатор технология контроля.

Технология магнитопорошкового контроля объектов и выбор намагничивающего устройства

К объектам контроля относят проверяемые технические устройства или их отдельные детали и участки, тест-образцы или контрольные образцы, образцы-детали с искусственными дефектами или дефектами, возникшими в условиях эксплуатации или при изготовлении технических устройств. Объект контроля проверяют по технологии, разработанной в виде методики, технологической инструкции или карты, а по зарубежным стандартам - в виде спецификации на магнитопорошковый контроль. В технологии указывают схему намагничивания объекта контроля, силу намагничивающего тока, тип магнитного индикатора, способ его нанесения на объект, условия и порядок осмотра объекта.

Технология магнитопорошкового контроля характеризуется возможностью обнаружения локального неоднородного магнитного поля, которое может возникнуть над дефектом минимальных размеров для данного объекта. Поверхностные трещины раскрытием 0,001 мм (шлифовочные, деформационные в азотированном слое и др.) на шлифованных образцах выявляются с применением любого дефектоскопа (намагничивающего устройства), если выполняется технология контроля данного образца: выдерживаются схема и способ намагничивания, заданная напряженность магнитного поля, применяются рекомендуемые суспензия и способ ее нанесения, обеспечиваются условия осмотра образца.

При отработке технологии магнитопорошкового контроля определяют тип и минимальные размеры дефектов, которые могут быть выявлены на данном объекте. Для этого назначают режимы намагничивания, определяя их по формулам, известным в электротехнике, или по экспериментальным формулам или графикам. Намагничивающее устройство (дефектоскоп) выбирают такое, чтобы можно было обеспечить схему намагничивания и силу тока (напряженность магнитного поля), указанные в технологии. Это основное условие выбора типа дефектоскопа для контроля конкретного объекта. При разработке технологии контроля в отдельных случаях используют металлографический анализ, а также приборы (средства измерения), позволяющие измерять размеры обнаруживаемых дефектов. Например, для определения глубины трещин используют измерительные приборы электропотенциального метода, ультразвуковые. Найти размеры дефекта по индикаторному рисунку осевшего над ним порошка невозможно. В общем случае даже длина индикаторной линии не соответствует длине трещины, а форма индикаторных линий может существенно отличаться от формы распространения трещины по проверяемой поверхности.

Магнитный индикатор выбирают, как было уже сказано, в зависимости от дефектоскопических свойств объекта, целей и способа магнитопорошкового контроля. Его выбор не связан с типом дефектоскопа.

Назначение контрольного (эталонного, стандартного) образца

Иногда считают, что применение образцов с трещинами минимальных размеров полностью решает проблему метрологии магнитопорошковых дефектоскопов как средств измерений и позволяет оценить чувствительность дефектоскопа. Это далеко не так. Применение таких образцов не может обеспечить магнитопорошковому дефектоскопу свойство измерять размеры трещин с определенной метрологической точностью. Отнесение контрольных образцов с дефектами к средствам измерений, как это представлено в работе, также не решает проблему метрологического обеспечения магнитопорошковых дефектоскопов. Контрольные образцы с трещинами или другими дефектами, предназначенные для использования при магнитопорошковом контроле (как впрочем и при контроле проникающими веществами), не средства измерений. С их помощью никакой параметр не измеряется. Они не являются мерой какой-либо физической величины, не воспроизводят ее значение, не имеют измерительной шкалы, диапазона измерений, класса точности, т.е. не имеют ни одного признака, присущего средствам измерений.

Применить образцы с трещинами минимальных размеров для определения чувствительности дефектоскопа при контроле проверяемого объекта невозможно, так как размеры трещин на образцах не соответствуют размерам трещин, которые могут быть выявлены на проверяемых объектах. Основная причина этого в том, что факторы, влияющие на чувствительность дефектоскопа при контроле объекта, связаны с соответствующей технологией магнитопорошкового контроля и со специфическими свойствами объекта (форма, размеры, магнитные характеристики материала и т.д.), отличающимися от свойств образцов. При выявлении с помощью дефектоскопа микронных трещин на образце может оказаться невозможным выявление этим же дефектоскопом трещин, даже видимых невооруженным глазом, на объекте. Например, электромагнитом дефектоскопа ПМД-70 выявляются мелкие трещины на образце, входящем в комплект этого дефектоскопа, однако не выявляются даже видимые трещины по галтельному переходу между поверхностью катания и гребнем колеса электровоза, так как электромагнит дефектоскопа ПМД-70 имеет малый магнитный поток и не рассчитан на контроль объектов большой массы.

По указанным причинам выявление трещины на контрольном образце не позволяет:

  • определить параметры дефектов, которые могут быть на реальном объекте;

  • настроить дефектоскоп на требуемую чувствительность; /

  • скорректировать или определить правильность выбора технологии контроля проверяемого объекта.

Таким образом, выявление трещины на контрольном образце нужно только для оценки работоспособности дефектоскопа.

Работоспособность дефектоскопа

Термин «работоспособность» принят в технике. Его определение дано в ГОСТ 27.002-89 и справочнике.

Проверка работоспособности дефектоскопа по образцу - качественная оценка его технического состояния, так как не дает количественных характеристик состояния его электрических и магнитных систем, в том числе программных устройств, систем измерения напряженности поля и тока, выключающих средств и не характеризует выявляемость дефектов на реальном объекте контроля.

Магнитопорошковые дефектоскопы и требования государственных стандартов к средствам измерений

Магнитопорошковые дефектоскопы не удовлетворяют требованиям государственных стандартов к средствам измерений. Из документов следует, что средство измерений - это техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины, размер которой принимается неизменным в течение известного интервала времени. Но Магнитопорошковые дефектоскопы не предназначены для измерений. Они служат для обнаружения дефектов типа нарушения сплошности металла. С учетом этого они не могут относиться к средствам измерений.

Магнитопорошковые дефектоскопы не воспроизводят и не хранят никакой единицы физической величины. Так что и с этой позиции их нельзя считать средствами измерений.

Магнитопорошковые дефектоскопы никакой параметр ни в каких единицах физической величины не измеряют. У них нет шкалы или цифрового индикатора, показывающего или регистрирующего результат измерений. Применение магнитопорошкового дефектоскопа не дает возможность сделать заключение о размерах того или иного дефекта с регламентируемой точностью. Следовательно, и с этой точки зрения Магнитопорошковые дефектоскопы средствами измерений считать нельзя.

Включение магнитопорошковых дефектоскопов в перечень средств измерений - нарушение требований государственных стандартов и не соответствует закону.

Метрологическая оценка магнитопорошковых дефектоскопов за рубежом

За рубежом Магнитопорошковые дефектоскопы к средствам измерений не относят. Это следует, в частности, из стандартов международных, США и европейских стран по магнитопорошковой дефектоскопии. В некоторых из них предусмотрена периодическая проверка работоспособности различных систем дефектоскопов, а также калибровка средств измерений, если они применяются в составе дефектоскопов. Сами магнитопорошковые дефектоскопы средствами измерений в этих стандартах не считаются и периодическим метрологическим поверкам не подвергаются. Последствия включения магнитопорошковых дефектоскопов в Государственный реестр средств

измерений

Включение в 60-70-х годах магнитопорошковых дефектоскопов в перечень средств измерений привело к ряду отрицательных последствий, в частности:

  • невозможности разработки методики их поверки как средств измерений (до настоящего времени таких методик не существует);

  • проведению в некоторых случаях метрологическими службами фиктивных поверок с составлением фиктивных документов об этом (действительную поверку магнито-порошкового дефектоскопа согласно действующим стандартам, методикам и правилам провести невозможно). Такие «поверки» снижают эффективность магнитопорошкового контроля;

  • отсутствию методики проверки их технического состояния и работоспособности. Вследствие этого, как правило, не проверяются встроенные системы измерения намагничивающего тока, выключающие устройства, системы автоматизации дефектоскопов, не измеряется скорость снятия магнитного поля, не определяются другие диагностические параметры, что значительно снижает надежность магнитопорошкового контроля ответственных объектов.

Таким образом, исключение магнитопорошковых дефектоскопов из реестра средств измерений позволит начать разработку методик их проверки, провести оценку их работоспособности и калибровку или поверку средств измерений, если он и применяются в составе дефектоскопов.

магнитопорошковый дефектоскоп