Магнітні та електричні методи

Магнітні методи контролю базуються на реєстрації магнітних полів розсіювання, якi виникають над дефектами, або на вивченні магнітних властивостей матеріалів, що досліджуються.

Магнітні методи використовують для визначення товщини немагнітних покрить на феромагнітній основі або у випадку різкої вiдмiнностi магнітних властивостей покриття й основи. Для вирішення цієї задачі використовують прилади з постійними магнітами та електро-магнітами, дія яких основана на вимірюванні сили відриву датчика від поверхні об’єкта, що контролюється, за допомогою пру-жинних динамометрів або за зміною струму намагнічування. Використо-вуючи магнітні методи можна виявити напружений стан елементів конструкцій. Один із напрямів зв’язаний із виникненням магнітної анізотропії під дією прикладених до об’єкта навантажень.

Перспективним для визначення напружень у матеріалах є також метод магнітних міток. При цьому методі на елемент до його деформування зовнішнім магнітним полем наносяться мітки, якi розміщаються на деякій відстані одна від другої. За зміною відстані між мітками судять про деформації об’єкта, а потім переходять до оцінювання напружень.

Ще один метод базується на використанні магнітострикційних властивостей матеріалів, тобто на залежності змін магнітної проникності вiд напружень, якi створюються в феро- та феромагнітних матеріалах.

Магнітні методи широко й ефективно використовуються для визначення товщини захисного шару бетону і діаметра арматури в залізобетонних конструкціях. Магнітометричний прилад складається із двох постійних магнітів, якi створюють магнітне поле (рис. 1.23). Посередині між двома магнітами розміщується невеликий підковоподібний магніт 1, який з’єднано зі стрiлкою-покажчиком. При відсутності арматури (рис. 1.23, а) підковоподібний магніт під дією магнітних полів, що паралельні постійним магнітам, знаходиться в нейтральному положенні. При наближенні датчика приладу до арматури (рис. 1.23, б) напруженість магнітного поля i підковоподібний магніт переміщується в напрямку до арматури 2. Екстремум відхилення покажчика під час зміщення приладу по поверхні бетону вказує на розміщення арматури, а величина відхилення визначає товщину захисного шару.

Перетворювач індукційного типу дає можливість визначити як товщину захисного шару, так i діаметр арматури.

Магнітні методи досліджень можна класифікувати за способами реєстрації магнітних полів розсіювання або визначення магнітних властивостей виробів, що контролюються. Відповідно до цього можна виділити такі методи: магнiтопорошковий, магнiтографiчний, ферозондовий, використання перетворювача Холла, індукційний та пондеромоторний.

Магнiтопорошковий метод є найбільш поширеним при виявленні дефектів типу порушення суцільності металу. Для намагнічування феромагнітних матеріалів при цьому виді контролю використовуються магнітні поля, якi виникають у просторі навколо провідника зі струмом, між полюсами постійного магніту або соленоїду. Феромагнітна деталь складається із дуже малих ділянок, що самостійно можуть намагнічуватися, так званих доменів. У розмагніченій деталі магнітні поля доменів направлені хаотично i компенсують один одного. Сумарне магнітне поле доменів у цьому випадку дорівнює нулю. Якщо деталь, яка контролюється, внесена в магнітне поле, то під його дією поля окремих доменів орієнтуються у напрямі зовнішнього поля, в результаті чого з’являється сумарне магнітне поле доменів i деталь намагнічується.

Магнiтопорошковий метод можна використовувати лише для контролю деталей із феромагнiтних матеріалів. Цей метод дозволяє виявляти дефекти без руйнування виробів: неметалеві та шлакові включення, пустоти, раковини, розшарування, дефекти зварки й тріщини.

Магнітний потік у бездефектній зоні не змінює свого напрямку. Якщо на шляху магнітного потоку (рис. 1.24) зустрічаються ділянки з пониженою магнітною проникністю через відкритий або закритий (рис. 1.24) дефекти, то частина магнітних ліній виходить із деталі. Там, де вони виходять із деталі й уходять в неї, виникають місцеві магнітні полюси N, S i магнітне поле над дефектом. Після зняття зовнішньої магнітної дії поле над дефектом та місцеві полюси залишаються через наявність залишкової індукції.

Для виявлення магнітних полів над дефектами на ділянки виробів, що контролюються, наносять феромагнітні частки або в сухому вигляді, або d зваженому станi у воді, гасі, мінеральному маслі. Частки в зоні дефекту намагнічуються та притягаються одна до одної, створюючи при цьому ланцюгові структури, що орієнтуються вздовж ліній магнітного поля. В результаті над дефектами виникає накопичення часток у вигляді стрічок, валиків, жилок, шнурів. Ширина стрічки із порошку, що осів, значно більша від ширини дефекту, тому магнiтопорошковим методом можуть бути виявлені найменші дефекти. Цей метод дає можливість виявляти тріщини з шириною розкриття 0,001 мм i більше.

Феромагнітний порошок може бути у вигляді подрібнених часток феромагнiтних металів, причому колір порошку добирається так, щоб він контрастував з кольором виробу, що випробовується.

Магнiтографiчний метод контролю (рис. 1.25) полягає в запису магнітних полів розсіювання над дефектом 4 на магнітну плівку 5 шляхом намагнічування електромагнітом 1 ділянки виробу 2, що контролюється, з притисненою до її поверхні магнітної плівки. Потім показання плівки відтворюються i розшифровуються. Для розшифрування записів використовують, як правило, магнітні кільцеві головки. За величиною та формою кривої електрорушійної сили, що відтворюється на екранах електронно-променевої трубки, судять про наявність та характер дефектів. Цей метод в основному використовують для перевірки суцільності швів 3, виготовлених із феромагнiтних матеріалів із товщиною стінки до 18 мм.

Ферозондовий метод базується на перетворенні градієнта або напруженості магнітного поля в електричний сигнал.

Метод, що базується на ефекті Холла, використовують для знаходження дефектів, а також у приладах для контролю структури та механічних властивостей. Ефект Холла полягає в тому, що коли прямокутну пластину із напівпровідникового матеріалу (германію, антимоніту, арсеніду індію) помістити в магнітне поле перпендикулярно вектору напруженості й пропустити через неї струм в напрямі двох протилежних граней, то на двох інших гранях виникає електрорушійна сила, яка пропорційна напруженості магнітного поля.

Індукційний метод оснований на тому, що виявлення полів розсіювання в намагніченому металi здійснюється за допомогою котушки із сердечником, яка живиться змінним струмом та є елементом мостової схеми. Котушка встановлюється між полюсами електромагніту. Потоки розсіювання від знайденого дефекту збуджують електрорушійну силу, що підсилюється та виводиться на індикатор (осцилограф або звуковий). Цей метод використовують для знаходження тріщин, непроварiв, уключень при контролі зварних швів.

Пондемоторний метод базується на взаємодії магнітного поля, що заміряється, і магнітного поля струму в рамці приладу або магніту.

Електричні методи вимірювання неелектричних величин одержали широке розповсюдження при контролі та визначенні фiзико-механiчних характеристик будівельних матеріалів, виробів i конструкцій та при їх дефектоскопії.

Вологість деревини й піску визначають за заміряним електричним опором. Для цього використовуються градуювальнi залежності між електропровідністю та вологістю.

Більш точними є методи визначення вологості, що ґрунтуються на термоелектричних і діелектричних ефектах. Термоелектричний метод базується на функціональній залежності теплопровідності піску та його вологості. Діелектричний метод основано на вимiрi електроємності конденсатора, між пластинками якого розміщується проба піску різної вологості.

Для визначення вмісту води у бетонній суміші також використовується електричний метод. Прилад для цього складається з двох електродів i вібратора. Для визначення вмісту води коробку з електродами й вібратором частково занурюють у бетонну суміш i вмикають струм. Під дією коливань навкруги електродів починає утворюватись цементне тісто. Величина струму, що проходить через це тісто, є показником кількості води, яка міститься в бетонній суміші.

У дефектоскопії найбільш широко використовуються такі електричні методи: електростатичний, термоелектричний i електроiндуктивний.

Електростатичний метод оснований на взаємодії дрібних частинок з електростатичним полем. Метод використовується для пошуку поверхневих тріщин в елементах, що помiщенi в електростатичне поле. Поверхня елемента посипається подрібненою крейдою. В результаті неоднорідності поля частки крейди концентруються біля країв тріщини.

Термоелектричний метод базується на вимірюванні електрорушійної сили, що виникає в замкнутому колі при награванні місця контакту двох різнорідних матеріалів. Якщо один із матеріалів прийняти за еталон, то при заданій різниці гарячого i холодного контактів величина електрорушійної сили буде визначатися хімічним складом другого матеріалу, котрий випробовується. Цим методом звичайно визначають марку матеріалу, наприклад сталі.

Електроiндуктивний метод ґрунтується на збудженні вихрових струмів змінним магнітним полем датчика. Цей метод використовують для виявлення та оцінювання розмірів дефектів типу несуцiльностi, вимірювання фiзико-механiчних характеристик матеріалів, вимірювання розмірів деталей і їх динамічних характеристик.

Дата добавления: 2014-11-29