Электромагнитный и магнитный методы испытания железобетонных конструкций и арматуры

Однако для обнаружения искажений магнитных силовых линий (потока рассеяния) могут использоваться и другие приборы. Самый простой вариант – это компас.
Обнаружение дефектов с помощью компаса заключается в том, что если его поднести к исследуемому намагниченному металлу, то стрелка стремится к тому, чтобы расположиться вдоль силовых линий магнитного поля. Если при перемещении компаса стрелка начинает отклоняться, то это говорит о том, что в данном месте есть дефект (это простейший алгоритм использования прибора, работающего по принципу компаса). То есть суть метода заключается в обнаружении отклонений магнитного поля в дефектных местах.
Методы подразделяются на:

• магнитопорошковый;
  
• магнитографический;
  
• феррозондовый;
  
• эффект Холла. Все замеры и проверки проводятся с помощью преобразователя Холла;
  
• индукционный;
  
• пондеромоторный.
  

Давайте конкретно рассмотрим каждый из этих способов.

Магнитопорошковый метод применяют для контроля деталей из ферромагнитных материалов. Данный способ проверяет наличие дефектов, в качестве которых могут выступать пустоты, трещины, шлаковые включения, расслоения и т.д. Наличие дефекта в намагниченном металле выявляется по магнитному полю рассеяния ферромагнитных частиц вокруг дефекта. Этот метод отличается своей простотой и надежностью. Он позволяет обнаружить дефекты как на поверхности арматуры, так и на небольшой глубине.
Если деталь не имеет дефектов, то магнитный поток проходит по ней без каких-либо отклонений. Если же в изделии есть какой-то дефект, то при встрече с ним магнитные линии выходят из детали и образуются в местные магнитные полюса и поле.

После снятия магнитных полей местные поля и полюса остаются из-за наличия остаточной индукции. Обнаружить участки, где магнитные линии выходили из ЖБ-конструкции можно по поведению ферромагнитных частиц. Они притягиваются одна к одной, тем самым образуя цепочные структуры. Благодаря этому можно выявить наличие трещин с шириной до 0,001 миллиметра и глубиной до 0,01 миллиметра.
Данный метод состоит из двух основных этапов:

• намагничивание испытуемого изделия;
  
• нанесение порошка.
  

В качестве магнитных порошков могут использоваться только измельченные ферромагнитные порошки, которые обладают высокой магнитной проницаемостью. Их можно получить из отходов стали, феррита, магнетита и других металлов. Использовать порошки можно в сухом виде либо в виде суспензий. Перед нанесением порошка на изделие его поверхность очищается. Чаще всего для этих целей используют шлифовальный либо пескоструйный аппарат. В некоторых случаях можно использовать обычную металлическую щетку.
После этого в зоне поверхностного дефекта возникают парамагнитные полюса, которые, словно маленькие магниты, задерживают магнитный порошок по контуру дефекта, образуя его видимое изображение. Если же дефект на поверхности изделия, то рисунок всегда получается плотным, т.к. металлические частицы порошка хорошо сцепляются друг с другом. Если же дефект находится на какой-то глубине, то рисунок получается менее плотным. Но даже в таком случае можно определить характер дефекта.

Данный способ основан на обнаружении магнитных полей рассеяния, которые возникают в местах дефектов при намагничивании испытуемых изделий. Магнитное поле создается при помощи электромагнита. Поле рассеяния фиксируется в виде магнитных отпечатков на специальной магнитной ленте. Данный процесс состоит из двух основных этапов:

• намагничивание изделия;
  
• воспроизведение или считывание записи с ленты. Осуществляется данная операция при помощи дефектоскопа.
  

Магнитографический метод можно использовать для проверки целостности арматуры, труб, стыков на сварных швах или различных изделий, которые изготовлены из металлов и имеют толщину стенки от 1 до 16 миллиметров.
Перед проверкой изделие нужно очистить от грязи, ржавчины, остатков шлака или металлических брызг. В ходе проверки используются магнитные ленты типа МК-1 или МК-2. Они изготовлены из целлюлозы или другой эластичной основы и из магнитного слоя.
Ленту магнитным слоем прикладывают к контролируемому изделию и плотно прижимают к нему резиновым поясом. После этого изделие одновременно намагничивается и записываются поля рассеяния. После этого лента снимается со шва, наматывается на кассету и воспроизводится на магнитографическом дефектоскопе.
Чтобы правильно определить величину дефектов, магнитографические дефектоскопы настраивают по эталонным лентам, которые записаны на контрольных образцах металлоизделия. Форма изображения на экране соответствует форме дефекта, а степень почернения характеризует его глубину.

Данный способ проверки относится к неразрушающим методам контроля металлоизделий. Он основан на выявлении феррозондовым преобразователем магнитного поля рассеяния дефекта в намагниченных изделиях. После того, как прибор обнаруживает эти поля, он преобразует их в электрический сигнал. Феррозондовый метод можно использовать для обнаружения поверхностных и подповерхностных дефектов: трещин, сколов, закатов, ужимов и так далее.
Подвергать испытаниям можно изделия любых размеров и форм, если отношение их длины к наибольшему размеру в поперечном направлении и их магнитные свойства позволяют выполнить намагничивание до степени, которой будет достаточно, чтобы создавать магнитные поля рассеяния дефекта, обнаруживаемого при помощи магнитного преобразователя.
Феррозондовый метод контроля предусматривает выполнение следующих операций:

• подготовка изделия. Включает в себя очистку поверхности от загрязнений;
  
• намагничивание;
  
• сканирование изделия и получение сигнала от дефекта (если он есть);
  
• разбраковка;
  
• размагничивание.
  

Изделия, которые прошли испытания, нужно обязательно размагнитить, если они имеют трущиеся поверхности. В противном случае погрешность измерений будет очень большая.
Стоит отметить, что данный способ получил наибольшее распространение при проверке качества сварных швов и стыков трубопроводов.

Датчик Холла – это устройство, которое измеряет величину магнитного поля, используя эффект Холла. Преобразователь состоит из нескольких элементов:

• пластина в виде прямоугольника;
  
• 4 электрических вывода, которые присоединены к данной пластине.

Эффект Холла заключается в том, что если пропустить через образец прямоугольной формы электрический ток, а перпендикулярно плоскости пластины создать магнитное поле, то на боковых пластинах возникнет электрическое поле. На практике данный эффект характеризует разность потенциалов, которая измеряется между симметричными точками на боковой поверхности исследуемого образца. Данную разность потенциалов называют Холловской либо же ЭДС Холла.
Эффект Холла можно объяснить тем, что в магнитном поле на электрические заряды, которые находятся в движении, действует сила Лоренца. Ее направление и величину можно определить следующим векторным уравнением:

В данном случае V перпендикулярно B и электрическое поле Холла в таком случае можно определить формулой:

Поле непосредственно связано с ЭДС Холла:

Сила тока, который протекает через определенную площадь сечения, равна плотности тока:

Получается, что ЭДС Холла пропорциональна силе тока, индукции магнитного поля и обратно пропорциональна толщине образца и концентрации носителей, которые содержатся в нем.

Принцип же работы датчика Холла показан на данном рисунке. Здесь показана характерная зависимость ЭДС Холла от магнитного поля при постоянном токе. Если же магнитное поле отсутствует, то ЭДС Холла будет равна нулю. Но из-за побочных явлений измерительный прибор на выходе показывает разницу потенциалов. В качестве таких побочных явлений могут выступать дефекты, которые присутствуют в образце. Именно на них начинает реагировать датчик.

Он основан на выявлении полей рассеяния в намагниченном металле с помощью катушки с сердечником, которая является элементом мостовой схемы. Данную катушку необходимо расположить между полосами электромагнита. Потоки рассеяния возбуждают ЭДС, которая усиливается и подаётся на осциллограф либо преобразуется в звуковые сигналы. Чаще всего данный метод используют при проверке кабеля, проводов, арматуры и других металлических изделий небольшого диаметра.

Данный метод основан на явлении преобразования энергии электромагнитного поля в механическую энергию. Он используется при толщине защитного слоя от 60 миллиметров и при диаметре арматуры от 6 миллиметров. Точность оценки толщины защитного слоя составляет 95%, диаметра арматуры 90%, а места расположения торцов арматурных стержней около 80%. Количество контролируемых точек определяется задачей контроля и требованиям к изделию.

Строительная лаборатория ООО "Бюро "Строительные исследования" занимается испытаниями конструкций и материалов в Санкт-Петербурге и Москве

Основная специализация лаборатории:

• Испытания бетона
• Геотехнический контроль грунта
• Другие области испытаний
• Наши вакансии

Бесплатно вызвать лаборанта на объект или задать вопрос эксперту можно:

1. Заполнив форму на нашем сайте

2. По телефонам:

+7(812)386-11-75 - главный офис в Санкт-Петербурге

+7(965)006-94-59 (WhatsApp, Telegramm) - отдел по работе с клиентами Санкт-Петербург и Москва

3. Написать нам на почту

Подписывайтесь на наши социальные сети и YouTube канал, там много интересной информации и лайфхаков.