Средства магнитопорошкового контроля

 

При магнитопорошковом контроле деталей применяют переносные, передвижные и стационарные дефектоскопы и (или) намагничивающие устройства. В зависимости от принципа действия и функционального назначения в состав дефектоскопа входят блок питания или управления, НУ (соленоиды, электромагниты, постоянные магниты, гибкие токопроводящие кабели и т. п.), вспомогательные устройства и приспособления.

Типы дефектоскопов и НУ выбирают с учетом формы и размеров контролируемой детали, а также необходимой для выявления дефектов напряженности магнитного поля. Рассмотрим применяемые на железнодорожном транспорте основные типы магнитопорошковых дефектоскопов.

Дефектоскоп магнитопорошковый МД-12П. Выпускается в трех модификациях: МД-12ПШ (шеечный), МД-12ПЭ (эксцентричный), МД-12ПС (седлообразный). Содержит блок управления и намагничивающее устройство соответствующего типа (рис. 2.93).

Дефектоскоп МД-12ПШ предназначен для контроля шеек осей колесных пар и других деталей, контролируемая часть которых имеет диаметр или поперечный размер не более 150 мм. НУ дефектоскопа выполнено в виде круглого соленоида, диаметр рабочего отверстия которого равен 200 мм. Магнитное поле соленоида с напряженностью в его центре 180 А/см по мере удаления от обеих торцевых поверхностей корпуса симметрично убывает (рис. 2.93, а). Помещенные внутрь соленоида протяженные детали, имеющие одинаковое сечение по всей длине, намагничиваются также симметрично относительно торцевых поверхностей корпуса соленоида.

Дефектоскоп МД-12ПЭ содержит круглый соленоид и плоский кольцевой магнитопровод, находящийся у одного из торцов соленоида. Рабочее отверстие соленоида и магнитопровода равно 235 мм. Создаваемое им магнитное поле с напряженностью в центре 120 А/см несимметрично (рис. 2.93, б) и со стороны магнитопровода намного слабее, чем со стороны катушки без магнитопровода, поэтому контролируемый участок детали всегда должен находиться с противоположной от магнитопровода стороны. На корпусе соленоида со стороны магнитопровода имеется тумблер для включения намагничивающего тока.

Дефектоскоп МД-12IIC имеет седлообразное НУ, которое представляет собой прямоугольный соленоид, изогнутый в виде «седла». Последний предназначен для локального намагничивания крупногабаритных деталей сложной формы, протяженных деталей длиной более 600 мм, имеющих диаметр или поперечный размер не менее 100 мм, а также для намагничивания отдельных участков изделий в сборе в тех случаях, когда намагничивание с помощью неразъемных соленоидов невозможно (например, при контроле средней части оси колесной пары в сборе). Напряженность создаваемого им магнитного поля под дугой составляет не менее 150 А/см.

При работе с седлообразным НУ необходимо учитывать характер распределения магнитного поля вокруг его проводников, обусловленный особенностями его конструкции. В центре намагничивающего устройства в пространстве между проводниками катушки магнитное поле имеет большую нормальную составляющую, а необходимая для выявления дефектов тангенциальная составляющая практически отсутствует (рис. 2.93, в). С двух меньших по отношению к проводникам катушки сторон магнитное поле содержит незначительную нормальную составляющую и достаточную для выявления дефектов тангенциальную составляющую. Учитывая сказанное выше, необходимо контролировать участки детали с внешних сторон от проводников катушки седлообразного НУ. Участок детали, находящийся под центральной частью между проводниками катушки седлообразного устройства, является неконтролируемой зоной (на этом участке дефекты могут не выявляться).

Дефектоскоп МД-13ПР предназначен для контроля средней части оси КП в сборе и при контроле бандажа «сухим» способом нанесения порошка ПЖВ5-160 и состоит из блоков управления и контроля, соединенных кабелем (рис. 2.94).

Максимальное значение намагничивающего тока составляет 1320 А, а напряженность магнитного поля в центре соленоида – 160 А/см. Диаметр рабочего отверстия соленоида – 240 мм. Дефектоскоп МД-13ПР может быть использован при контроле средней части оси «мокрым» способом, если блок контроля и проводники соленоида защищены от попадания на них суспензии.

Дефектоскоп МД-14ПКМ состоит из переносного блока управления и комплекта ручных намагничивающих устройств, включающего в себя два неразъемных соленоида с диаметром рабочих отверстий 200 и 270 мм и два разъемных (200 и 280 мм), электромагнит и гибкий силовой кабель, которые поставляются по требованию заказчика.

Неразъемные соленоиды предназначены для контроля шеек осей колесных пар и других деталей, контролируемая часть которых имеет диаметр или поперечный размер соответственно не более 150 и 220 мм. Разъемные соленоиды предназначены для контроля средней части оси сформированной колесной пары.

Ручной электромагнит переменного тока имеет съемные полюсы шарнирного типа, что позволяет изменить расстояние между полюсами и контролировать детали сложных форм. Максимальное расстояние между полюсами – 200 мм.

Гибкий ручной кабель предназначен для циркулярного или полюсного намагничивания различных по форме деталей. Циркулярное намагничивание осуществляется пропусканием тока по кабелю, помещенному в центральное отверстие или полость в детали. Для полюсного намагничивания кабель складывается в витки, охватывающие контролируемую деталь. С помощью гибкого кабеля можно создать контур намагничивания, соответствующий по форме и размерам контролируемой детали.

Переносной дефектоскоп УНМ 300/2000 позволяет работать в режиме автоматического размагничивания импульсным или переменным током с использованием кабелей, электрокон-

тактов или соленоида, а также в режиме намагничивания одиночными им-пульсами тока при контроле способом остаточной намаг-ниченности (СОН), непрерывно следующими импульсами тока с частотой 2 Гц при контроле способом приложенного поля (СПП) (рис. 2.95).

Механизированная установка типа Р 8617 предназначена для магнитопорошкового контроля средней части оси и внутренних колец роликоподшипников, напрессованных на шейки оси, и выпускаются в нескольких модификациях, отличающихся комплектностью. Общий вид базовой модели установки серии Р 8617 приведен на рис. 2.96.

В состав базовой модели установки Р 8617 входят электропривод для перемещения разъемного соленоида, пневмопривод для прижима контактных головок, устройство для вращения колесной пары с пневматическим сбрасывателем, устройство для циркуляции магнитной суспензии.

Действие установки основано на выявлении магнитных полей рассеяния, возникающих над трещинами в средней части оси и шейках в приложенном переменном магнитном поле, а в кольцах – после их импульсного комбинированного намагничивания по технологии СОН. Среднюю часть оси контролируют сухим порошком типа ПЖВ5-160 в магнитном поле, создаваемом дефектоскопами типа МД-13ПР. Некоторые депо контролируют среднюю часть оси КП дефектоскопом МД-12ПС, подвешенным на поворотной балке-укосине. Свободные шейки оси контролируют дефектоскопом МД-12ПШ в СПП магнитной суспензией. Напрессованные на шейки внутренние кольца подшипников намагничивают комбинированным способом импульсами тока разряда конденсаторной батареи одновременно через ось и соленоиды, охватывающие шейки оси, и дефектоскопируют по технологии СОН. Размагничивание шеек оси и напрессованных на них колец производится соленоидами с помощью катушек, используемых для создания продольного поля при импульсном намагничивании.

Установки ТПС 9706 и УМДП-01. ТПС 9706 предназначена для контроля свободных внутренних и наружных колец диаметром от 100 до 400 мм и высотой до 132 мм буксовых подшипников колесных пар локомотивов и мотор-вагонного подвижного состава (МВПС). УМДП-01 предназначена для контроля внутренних и наружных колец диаметром от 160 до 240 мм буксовых подшипников колесных пар вагонов. В установках используется комбинированное намагничивание импульсным током, одновременно протекающим по обмотке соленоида, охватывающего кольцо (полюсное продольное), и стержню, пропущенному по центру кольца (бесполюсное – циркулярное). Источник импульсов тока (амплитудой не менее 5 кА) – быстрый разряд батареи конденсаторов (рис. 2.97). Способ дефектоскопирования – в остаточном магнитном поле. После намагничивания кольца обливают магнитной суспензией и осматривают, размагничивают их с помощью демагнитизатора с напряженностью магнитного поля не менее 18000 А/м путем воздействия на намагниченную деталь переменного магнитного поля с уменьшением амплитуды после каждого полупериода.

Уменьшение поля обеспечивают вручную с помощью автотрансформатора. Установки оборудованы гидросистемами для полива детали суспензией. При необходимости с их помощью в депо проводят контроль упорных колец (рис. 2.97).

Устройство для контроля зубчатых колес и шестерен УМДЗ предназначено для намагничивания импульсным током венцов зубчатых колес и шестерен тяговых редукторов. В состав устройства входят блок питания и индукторы (рис. 2.98).

Индуктор для венца зубчатого колеса обеспечивает одновременное намагничивание не менее 10 зубьев и межзубных впадин.

б

а

Для намагничивания всех зубьев и впадин между ними индуктор следует перемещать по окружности зубчатого колеса не менее пяти раз, отмечая мелом впадины, в которые вставлялся крайний зуб индуктора. Индуктор шестерни охватывает все его зубья, что позволяет намагничивать всю шестерню одновременно.

Стенд СМК-11 для магнитопорошкового контроля деталей (рис. 2.99) предназначен для контроля деталей длиной до 1200 мм и диаметром или максимальным размером поперечного сечения до 250 мм.

Конструкция стенда позволяет размещать на нем один или два одинаковых соленоида диаметром рабочего отверстия от 200 до 300 мм (например, дефектоскопы типа МД-12ПШ, МД-12ПЭ).

В состав стенда входит механизированное устройство, обеспечивающее перемешивание, подачу (циркуляцию), нанесение на контролируемые детали и сбор магнитной суспензии.

К вспомогательным средствам контроля относятся устройства для нанесения магнитных индикаторов на контролируемую поверхность деталей, устройства для осмотра контролируемой поверхности деталей, приборы и устройства для проверки режима намагничивания и степени размагничивания деталей, приборы и устройства для проверки выявляющей способности магнитных индикаторов.

Для проверки режимов намагничивания и степени размагничивания деталей применяют приборы для измерения напряженности магнитного поля.

Работоспособность (порог чувствительности) средств контроля проверяют с помощью СОП с искусственными дефектами. Допускается проверку работоспособности средств контроля проводить с помощью СОП с естественными дефектами (трещинами) при обеспечении выявляющей способности магнитных индикаторов и режима намагничивания деталей.

Вопросы, изложенные в этом разделе, рассмотрены в [18, 32, 34, 51, 53].

 

2.8. Феррозондовый метод неразрушающего контроля

 

феррозондовый метод неразрушающего контроля заключается в том, что на объект контроля (ОК) действуют магнитным статическим полем и сравнивают его пространственное распределение с распределением для бездефектного объекта [12]. Искаженное поле над дефектом называется полем рассеяния дефекта, или полем дефекта. Задачей феррозондового контроля является выявление поля рассеяния с помощью феррозондовых преобразователей, позволяющих преобразовывать характеристики этого поля в электрические сигналы.

В настоящее время разработано большое количество средств феррозондового контроля, достоверность выявления дефектов которыми высока при статических параметрах помех, что создается выбором границ зон контроля объекта. достоверность выявления дефектов значительно снижается при контроле ОК сложной конфигурации, когда параметры помехи меняются в зоне контроля от точки к точке, такую задачу решают комбинированные феррозондовые приборы со следящим порогом, требующие высокой подготовки операторов-дефектоскопистов.

Для обнаружения дефектов феррозондовым методом применяются феррозондовые преобразователи, краткое описание которых и характеристики приведены в подразделе 1.10.

Перечень применяемых феррозондовых преобразователей приведеных в табл. 2.21.

Таблица 2.21

Обозначение и характеристики феррозондовых преобразователей

Обозначение ФП	Назначение
Р2/3Нг (МДФ 9405.30)	ФП-градиентометр с базой 3 мм
Р2/4Нг (МДФ 9405.130)	ФП-градиентометр с базой 4 мм
Р2/3Тп (МДФ 9405.30-02)	ФП-полемер с базой 3 мм для измерения тангенциальной составляющей напряженности магнитного поля до 3000 А/м
Р2/4Нп (МДФ 9405.130-01)	ФП-полемер с базой 4 мм для измерения нормальной составляющей напряженности магнитного поля до 3000 А/м
Р2/5Тп (МПФ 205)	ФП-полемер с базой 5 мм для измерения тангенциальной составляющей напряженности магнитного поля до 25000 А/м
Р2/5Нп (МПФ 206)	ФП-полемер с базой 5 мм для измерения нормальной составляющей напряженности магнитного поля до 25000 А/м
Р2/7Нг (МПФ 207)	ФП-градиентометр с базой 7 мм

 

Феррозонды-полемеры предназначены для измерения составляющих напряженности магнитного поля: ФП МДФ 9405.30-02 и МПФ 205 – для измерения тангенциальной составляющей напряженности, а МДФ 9405 130-01 и МПД 206 – нормальной. направление составляющей поля определяет расположение пермаллоевых стержней в преобразователе. H_n реализуется координатной составляющей H_z, которая часто также называется нормальной и измеряется при постановке соответствующего преобразователя перпендикулярно объекту контроля. Для измерения тангенциальной составляющей напряженности создаваемого магнитного поля H_τ необходимо повернуть ФП вокруг его оси до получения максимального показания (тангенциальная составляющая является геометрической суммой координатных составляющих напряженности магнитного поля H_x и H_y).

При использовании преобразователей-градиентометров начало координат располагается в центре основания ФП. точки, в которых измеряются составляющие H_z для подсчета градиента по формуле:

 

, (2.57)

 

где Δ x – конечное приращение координаты x – базы преобразователя, имеют следующие координаты (совпадают с серединой стержней ФП):

первая: x = Δ x /2 = 2 мм, y = 0, z = h + l /2 = 4,3 мм;

вторая: x –Δ x = –Δ x /2 = –2 мм, y = 0, z = h + l /2 = 4,3 мм,

здесь h – расстояние между стержнями и основанием ФП, h = 0,8 мм;

Δ x = 4 мм.

На корпус преобразователя наносится метка, которая указывает на то, что при положительных показаниях градиентометра значение H_z увеличивается в сторону метки.

На практике не оперируют двумя точками, а ориентировочно считают, что градиент напряженности магнитного поля измеряется в одной точке.

Выбор оптимальной базы феррозонда-градиентометра. Чем ближе стержни ФП к поверхности объекта контроля, тем выше чувствительность преобразователя, но разместить стержни сколь угодно близко к поверхности объекта невозможно, так как между ними находится защитный колпачок, который предохраняет стержни от повреждения и имеет конечную толщину. Кроме того, между стержнями и защитным колпачком вводится дополнительный зазор, который подбирается при настройке ФП на заводе-изготовителе. В результате расстояние h между стержнями и основанием ФП невозможно установить меньше чем 0,8 мм.

На практике дефекты с большим раскрытием (более 0,2 мм) выявляются при визуальном осмотре, поэтому в задачу феррозондового контроля входит обнаружение дефектов с раскрытием менее 0,2 мм, которое значительно меньше l и h. В работе [51] показано, что максимальное отношение «сигнал/шум» обеспечивается при базе преобразователя, равной 4 мм, и не зависит от раскрытия и глубины дефектов. Однако для деталей сложной формы, имеющих углубления и переходы с малым радиусом закругления, применяют преобразователи с базой 3 мм, что несколько ухудшает характеристики преобразователей.

 

2.8.1 Феррозондовые установки

 

На основании руководящего документа РД 32.174-2001 феррозондовый контроль на железнодорожном транспорте проводится с использованием феррозондовых установок (табл. 2.22), включающих в себя феррозондовые дефектоскопы ДФ-201.1А или комбинированные феррозондовые приборы Ф-205.03, Ф-205.30А и пр. и намагничивающие устройства (НУ) МСН 10, МСН 11 (МСН 11, МСН 11-01, МСН 11-02, МСН 11-03), МСН 12, МСН 14, МСН-17, МСН 22, МСН 31, МСН 32, МСН 33, МСН 34 в комбинации со стандартными образцами предприятия. Основными объектами феррозондового контроля являются тележки вагонов и детали автосцепного устройства.

Таблица 2.22

феррозондовые установки, применяемые

в вагонном хозяйстве для контроля деталей вагонов

Наименование объекта	Феррозондовая установка
Грузовые вагоны
Боковая рама, надрессорная балка тележки 18-100 (при контроле в составе тележки)	8-ДФ-201, 8-ДФ-205
Боковая рама, надрессорная балка тележки 18-493 (при контроле в составе тележки)	7-ДФ-201, 7-ДФ-205
Боковая рама тележек 18-100, 18-493 (при контроле подетально)	91-ДФ-201, 91-ДФ-205
Надрессорная балка тележек 18-100, 18-493 (при контроле подетально)	51-ДФ-201, 1-ДФ-205
Боковая рама, надрессорная балка тележки 18-100 и соединительная балка тележки 18-101	4-ДФ-201, 4-ДФ-205

Продолжение таблицы. 2.2

Боковая рама, надрессорная балка, шкворневая балка, балансир тележки 18-102	3-ДФ-201, 3-ДФ-205
Рефрижераторные вагоны
Надрессорная балка, рама тележек КВЗ-ЦНИИ, ЦМВ	6-ДФ-201, 6-ДФ-205
Пассажирские вагоны
Надрессорная балка, рама тележек КВЗ-ЦНИИ, КВЗ-5	2-ДФ-201, 2-ДФ-205
Диск колеса	11-ДФ-205
Автосцепное устройство
Корпус автосцепки, тяговый хомут автосцепных устройств СА-3 и СА-3М	1-ДФ-201, 1-ДФ-205

 

Примечание. Первая цифра в обозначении установки – модификация феррозондовой установки, определяемая объектом контроля; буквы ДФ – дефектоскопная феррозондовая; последние три цифры – модификация применяемого дефектоскопа.

В состав каждой феррозондовой установки входят НУ, СОП и дефектоскоп (табл. 2.23).

Устройство электромагнитное намагничивающее типа МСН 10. Устройство МСН 10 является стационарным, предназначено для намагничивания боковых рам и надрессорных балок тележек модели 18-100 грузовых вагонов при феррозондовом контроле и обеспечивает при этом тангенциальную составляющую напряженности магнитного поля в режиме остаточной намагниченности (тележка установлена, полюсные замыкатели подведены) на поверхности боковых рам:

Таблица 2.23

Состав феррозондовых установок

Феррозондовая установка	Намагничивающее устройство	СОП	Дефектоскоп
1-дф-201	−	−	ДФ-201.1А
1-дф-205	Ф-205.03, Ф-205.30А
2-дф-201	МСН 21, МСН 12-01, МСН 14	СОП-НО-025	ДФ-201.1А
2-дф-205	Ф-205.03, Ф-205.30А
3-дф-201	МСН 11, МСН 11-02, МСН 11-03	СОП-НО-024	ДФ-201.1А
3-дф-205	Ф-205.03, Ф-205.30А
4-дф-201	МСН 10, МСН 11	СОП-НО-021, СОП-НО-024	ДФ-201.1А
4-дф-205	Ф-205.03, Ф-205.30А
5-ДФ-201	МСН 31	СОП-НО-021	ДФ-201.1А
5-ДФ-205	Ф-205.03, Ф-205.30А
6-дф-201	МСН 22, МСН 14	СОП-НО-025	ДФ-201.1А
6-дф-205	Ф-205.03, Ф-205,30А

Продолжение таблицы 2.23

7-дф-201	МСН 10-03, МСН 14	СОП-НО-021	ДФ-201.1А
7-дф-205	Ф-205.03, Ф-205.30А
8-дф-201	МСН 10, МСН 14	СОП-НО-021	ДФ-201.1
8-дф-205
9-ДФ-201	МСН 32, МСН 14	СОП-НО-021	ДФ-201.1
9-ДФ-205	Ф-205.03, Ф-205.30А
11-дф-205	МСН 14 (2 шт.)	СОП-НО-026	Ф-205.03, Ф-205.30А
51-дф-201	МСН 33	СОП-НО-021	ДФ-201.1
51-дф-205	Ф-205.03, Ф-205.30А
91-дф-201	МСН 34, МСН 14	СОП-НО-021	ДФ-201.1
91-дф-205	Ф-205.03, Ф-205.30А

 

– в зоне наклонного пояса – не менее 40 А/м;

– в зоне внутреннего угла буксового проема – не менее 60 А/м;

– на боковых стенках надрессорной балки напротив технологических отверстий – не менее 30 А/м.

Устройство МСН 10 осуществляет

– базирование тележки грузового вагона на рабочей позиции дефектоскопирования (обычно на первой позиции тележечного конвейера вагонного депо);

– подвод замыкателей магнитного потока к наружным поверхностям челюстей боковых рам;

– одновременное намагничивание деталей тележки с помощью пяти электромагнитов в заданном режиме (автоматически, в течение 9 с);

– отвод замыкателей магнитного потока от наружных поверхностей челюстей боковых рам после завершения дефектоскопирования.

В состав устройства МСН 10 входят

– два блока намагничивания боковых рам;

– один блок намагничивания надрессорной балки;

– блок питания МБП 9617.

Схемы устройств типа МСН 10 представлены на рис. 2.100. Варианты устройств намагничивания надрессорной балки, которые в эксплуатационном отношении эквивалентны друг другу, изображены на рис. 2.100 а, б и в. На рис. 2.101 приведен блок питания МБП 9617.

питание намагничивающей системы МСН 10 осуществляется от однофазной сети переменного тока напряжением (220±22) В частотой (50±0,5) Гц

Приставное намагничивающее устройство типа МСН 11. Приставное намагничивающее устройство МСН 11 выпускается в четырех модификациях: МСН 11, МСН 11-01, МСН 11-02 и МСН 11-03, которые предназначены для намагничивания участков деталей тележки модели 18-102 и соединительной балки тележки модели 18-101, кроме того, МСН 11-01 используется для намагничивания корпуса автосцепки.

Технические характеристики приставных намагничивающих устройств приведены в табл. 2.24.

 

Таблица 2.24

Технические характеристики намагничивающих устройств

типа МСН 11

Наименование параметра	Намагничивающее устройство
МСН 11	МСН 11-01	МСН 11-02	МСН 11-03
Размеры магнитного полюса, мм	240´15	160´20	240´15	240´15
Максимальное расстояние между полюсами, мм
Расстояние между контролируемой поверхностью и магнитопроводом, мм
Магнитная индукция в листе из стали марки сталь 10 размером 800´1500´15 мм при расстоянии между полюсами 400 мм, мТл, не менее

 

устройства МСН 11, МСН 11-02, МСН 11-03 представляют собой П-образные магнитные системы, у которых изменяется расстояние между магнитными полюсами (рис. 2.102).

Эти системы содержат постоянные магниты, рас-положенные в кассетах 5. Каждая кассета имеет окраску, указывающую на полярность. Красный цвет соответствует южному полюсу, синий – северному. От механических повреждений магниты предохранены полюсными наконечниками 6. Кассеты с полюсными наконечниками крепятся латунными винтами к треугольным магнитопроводам 4, образуя полюсы системы, которые соединены друг с другом штангой 3. Положение полюсов устанавливается на штанге с помощью цанговых зажимов 2. Максимальное расстояние между полюсами ограничивают гайки 1, расположенные на концах замыкателя.

Устройство МСН 11-01 представляет собой Г-образную магнитную систему, представленную на рис. 2.103.

Приставные намагничивающие устройства МСН 12.01, МСН 14 и МСН 15.Приставные намагничивающие устройства МСН 12.01, МСН 14 и МСН 15 на постоянных магнитах предназначены для намагничивания ферромагнитных изделий сложной формы при проведении контроля способом приложенного поля.

Устройства МСН 12-01, МСН 14 и МСН 15 представляют собой U-образные магнитные системы с гибким магнитопроводом (рис. 2.104), выполненные из материала с высокими магнитными характеристиками. Намагничивающие системы содержат магниты большой мощности, расположенные в держателях 2, которые имеют окраску, указывающую на полярность: красный цвет соответствует южному полюсу, синий – северному. От механических повреждений магниты предохранены полюсными наконечниками 1 и соединены друг с другом гибким магнитопроводом в кожаном чехле 3. максимальное расстояние между полюсами ограничивается длиной магнитопровода.

Технические характеристики намагничивающих устройств приведены в табл. 2.25.

Таблица 2.25

Технические характеристики намагничивающих устройств

МСН 12-01, МСН 14 и МСН 15

Наименование характеристики	Намагничивающее устройство
МСН 12-01	МСН 14	МСН 15
Высота полюсного наконечника, мм
Диаметр полюсного наконечника, мм
Максимальное расстояние между полюсами, мм
Магнитная индукция в листе из стали марки сталь 10 размером 800×1500×15 мм при расстоянии между полюсами 400 мм, мТл, не менее

 

Стандартные образцы предприятий типа СОП-НО-021, СОП-НО-022 и др. в зависимости от размеров выявляемых поверхностных и подповерхностных дефектов, а также от глубины их залегания ГОСТ 21104-75 устанавливает одиннадцать уровней чувствительности феррозондового метода, которые приведены в табл. 2.26.

Таблица 2.26

Условные уровни чувствительности феррозондового

метода контроля

Условный уровень чувствительности	Минимальный размер выявляемого дефекта, мм	Максимальная глубина залегания дефекта, мм
ширина	глубина
Поверхностный дефект
А1	От 0,002 до 0,005	От 0,007 до 0,15	–
А2	От 0,005 до 0,012
А3	От 0,012 до 0,020
А	0,1	0,2
Б	От 0,1 до 0,2	От 0,2 до 1,0
Подповерхностный дефект
В1	От 0,02 до 0,004	От 0,2 до 0,15
В	0,3	0,5
Г1	0,3	От 0,5 до 1,0
Д1	От 0,3 до 0,5	От 0,5 до 1,0
Д	От 0,3 до 0,5	От 0,5 до 1,0

 

Минимальная длина выявляемого дефекта при феррозондовом контроле – 2 мм.

Высокую достоверность контроля гарантирует настройка дефектоскопа с использованием СОП, которые предназначены для настройки рабочей чувствительности и проверки работоспособности дефектоскопов.

Магнитная система стандартного образца (рис. 2.105) содержит два устройства 1 с постоянным магнитом 2, позволяющим регулировать магнитный поток в образце. Величина магнитного потока изменяется от нуля до максимального значения при вращении ручки 6. Фиксатор 7 предназначен для предотвращения произвольного проворачивания регулирующего устройства 1. Магнитная система помещена в кожух 5 с опорами 8.

Пластина СОП имеет размеры 300×40×10 мм и изготовлена из стали марки Сталь 3 или Сталь 20 ГФЛ. На пластине имеются три (или один) нормированных искусственных дефекта (ИД). Искусственные дефекты на стандартном образце изготовлены таким образом, чтобы градиент их полей рассеяния был равен градиенту поля рассеяния минимального допустимого дефекта объекта контроля.

На эталонном образце 4 расположены три искусственных дефекта, один из которых подповерхностный (внутренний) поперечный (глубина залегания – 4 мм, площадь – 17,5 мм²), два других – поверхностные (раскрытие – 0,15 мм, глубина – 3 мм, длина одного (поперечного) дефекта – 5 мм, второго (продольного) – 15 мм). Допускается применять пластины с одним ИД, значение градиента напряженности магнитного поля над которым соответствует минимальному значению градиента напряженности магнитного поля над ИД для СОП, имеющих три нормированных искусственных дефекта.

Стандартные образцы предприятия, их назначение и основные характеристики приведены в табл. 2.27.

Измеритель напряженности магнитного поля МФ-107 (МФ-107А).Предназначен для измерения напряженности постоянного магнитного поля в свободном пространстве и на поверхности контролируемых деталей для контроля степени намагниченности или размагниченности ОК. Могут использоваться и другие измерители напряженности магнитного поля.

Таблица 2.27

Стандартные образцы предприятия, используемые

для проведения ФЗК

Наименование СОП	Номинальное значение градиента напряженности магнитного поля над ИД, А/м2	Погрешность воспроизведения градиента напряженности магнитного поля, А/м2	Детали, при контроле которых применяется СОП для настройки дефектоскопа
СОП-НО-021		±325	Боковые рамы и надрессорные балки тележек 18-100, 18-493
СОП-НО-022		±325	Тяговый хомут
СОП-НО-023		±325	Корпус автосцепки
СОП-НО-024		±325	Детали тележки 18-102, соединительная балка тележки 18-101
СОП-НО-025		±325	Надрессорные балки и рамы тележек КВЗ-И2, ЦМВ, КВЗ-ЦНИИ и КВЗ-5

Продолжение таблицы 2.27

СОП-НО-026		±325	Цельнокатаное колесо
СОП-НО-027		±325	Сварные соединения котлов вагонов-цистерн

 

Примечание. При организации работ по продлению срока службы боковых рам и надрессорных балок в соответствии с реализацией решения правления ОАО «РЖД» от 26 июля 2007 г. № 20 настройка дефектоскопов производится с использованием СОП-НО-029, для которого номинальное значение градиента напряженности магнитного поля над дефектом устанавливается равным 11000 А/м².

В комплект измерителя входят феррозонды-полемеры двух типов: МДФ 9405.130-01, который используется для измерения нормальной составляющей вектора напряженности магнитного поля Н_n, МДФ 9405.30-02 – тангенциальной составляющей Н_t.

Технические характеристики прибора типа МФ-107 (МФ-107А) приведены в табл. 2.28.

 

Таблица 2.28

Технические характеристики измерителя

напряженности магнитного поля типа МФ-107А

Основная характеристика	Значение
Диапазон измерения напряженности магнитного поля, А/м	±(40–180); ±(16–1800)
Класс точности	10/1

 

Внешний вид электронного блока измерителя напряженности магнитного поля МФ-107А показан на рис. 2.106.

Приборы магнитоизмерительные феррозондовые комбинированные. Один из самых распространенных приборов – прибор типа Ф-205.03 (и его модификации) электромагнитный феррозондовый комбинированный совмещает в себе функции порогового дефектоскопа и измерителя, предназначен он для обнаружения дефектов в намагниченных ферромагнитных деталях, в том числе и в сварных конструкциях, и для измерения напряженности постоянного магнитного поля на поверхностях ОК и в свободном пространстве, а также градиента напряженности постоянного магнитного поля на поверхностях деталей и в свободном пространстве. прибор ДФ-205.03 комплектуется феррозондовыми преобразователями (МДФ 9405.30, МДФ 9405.30-02, МДФ 9405.130, МДФ 9405.130-01) и пакетом прикладных программ РМД-1, позволяет хранить в памяти дефектоскопа служебную информацию об ОК, личный номер дефектоскописта и автоматически фиксируемую информацию о параметрах дефектов 400 деталей и передавать эти данные на компьютер:

– заводской номер контролируемого изделия;

– заводской номер контролируемой детали;

– код контролируемой детали, параметр контролируемой детали;

– код предприятия-изготовителя и год изготовления контролируемой детали;

– табельный номер дефектоскописта;

– значения измеряемых характеристик поля в виде таблицы значений;

– дата и время контроля (фиксируются автоматически);

– тип дефекта;

– зона дефекта;

– длина дефекта;

– заключение по дефекту.

Внешний вид прибора Ф-205.03 показан на рис. 2.107, его технические характеристики приведены в табл. 2.29.

Минимальные размеры выявляемых дефектов:

поверхностных: ширина – 0,002 мм, глубина – 0,1 мм, длина – 2 мм;

подповерхностных: ширина – 0,3 мм, глубина – 0,5 мм, длина – 2 мм при максимальной глубине залегания дефекта 5,0 мм.

 

Таблица 2.29

Технические характеристики прибора Ф-205.03

Основная характеристика	Значение
Условный уровень чувствительности контроля по ГОСТ 21104-75	А, б, д
Диапазон показаний напряженности магнитного поля, А/м	±(0–4000)
Диапазон измерения напряженности магнитного поля, А/м	±(30–3000)
Предел допускаемой основной погрешности напряженности магнитного поля, % (Н к – верхний предел измерения напряженности магнитного поля, Н – измеренное значение напряженности магнитного поля)
Диапазон показаний градиента напряженности магнитного поля, А/м2	±(0–250000)

Продолжение табл. 2.29

Диапазон измерения градиента напряженности магнитного поля, А/м2	±(1000–150000)
Предел допускаемой основной погрешности градиента напряженности магнитного поля, % (G к – верхний предел измерения градиента напряженности магнитного поля, G – измеренное значение градиента напряженности магнитного поля)

 

2.8.2. Способы дефектоскопирования при феррозондовом

контроле

 

В зависимости от магнитных свойств материала, размера и формы контролируемого изделия применяют два способа контроля: приложенного магнитного поля (СПП) и остаточной намагниченности (СОН).

Контроль способом приложенного магнитного поля заключается в намагничивании изделия и одновременной регистрации преобразователем напряженности магнитных полей рассеяния дефектов в присутствии намагничивающего поля. В приложенном поле следует контролировать изделия из материалов с низкими значениями коэрцитивной силы (H_c < 1280 А/м) и остаточной индукции (B_r < 0,53 Тл), если в технической документации на контролируемое изделие, утвержденной в установленном порядке, способ контроля не оговорен.

Контроль способом остаточной намагниченности заключается в намагничивании изделия и регистрации преобразователем напряженности магнитных полей рассеивания после снятия намагничивающего поля. По остаточной намагниченности следует контролировать изделия из материалов с высокими значениями коэрцитивной силы (H_c ³ 1280 А/м) и остаточной индукции (B_r ³ 0,53 Тл).

Намагничивание деталей переменным током следует применять при контроле способом остаточной намагниченности.