Магнітна рідина для магнітопорошкової дефектоскопії

Реферат: Магнітна рідина для магнітопорошкової дефектоскопії містить наночастинки феритів MFe2O4, де М=Mn, Fe, Co, Ni, стабілізованих поверхнево-активною речовиною, диспергованих в розчиннику. Розмір магнітних частинок знаходиться в нанодіапазоні (від 5 до 30 нм). UA 116493 U (54) МАГНІТНА РІДИНА ДЛЯ МАГНІТОПОРОШКОВОЇ ДЕФЕКТОСКОПІЇ UA 116493 U UA 116493 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі неруйнівної магнітної дефектоскопії, а саме магнітопорошкової дефектоскопії. Спосіб неруйнівної магнітопорошкової дефектоскопії полягає в намагнічуванні виробу, нанесенні на нього магнітного матеріалу (порошку або суспензії) та фіксації розподілу частинок в локальних магнітних полях, створених дефектами, та дозволяє визначати дефекти у виробах з феро- або феромагнітних матеріалів (зокрема, заліза, більшості сортів сталі і чавуну). Визначення дефекту здійснюється за рахунок втягування магнітних частинок в область магнітних полів розсіювання, що виникають біля дефектів виробу, що досліджується. Важливу роль в ефективності такої дефектоскопії грає магнітний матеріал, що використовуються для визначення дефектів. Таким матеріалом може бути магнітний порошок або суспензія магнітних частинок (магнітна суспензія). Ефективність магнітної суспензії визначається розміром магнітних частинок, їх намагніченістю та забарвленням. Крім цього, важливими характеристиками магнітної суспензії є седиментаційна стабільність, здатність до змочування поверхні, хімічна інертність та вартість. Значною мірою характеристики магнітного матеріалу для неруйнівної магнітної дефектоскопії визначаються методом її виготовлення. Наразі описано ряд магнітних порошків та суспензій для неруйнівного магнітного контролю. Відомим аналогом є спосіб одержання індикаторних матеріалів для магнітопорошкової дефектоскопії, суть якого полягає в змішуванні магнітних порошків (наприклад, порошок заліза та його оксидів, з розміром основної маси частинок до 30 мкм) з дисперсійним середовищем (залізний порошок) з подальшим додаванням зв'язувальної речовини (натрій карбоксиметилцелюлоза), перемішуванні до одержання гомогенної маси, розпушенні суміші, висушуванні та диспергуванні [1]. Недоліком аналога є складність процесу, зокрема необхідність стадій тривалого сушіння, розпушення та диспергування. Зв'язувальна речовина, що використовується в даному способі, знижує агрегативну стійкість, що в свою чергу знижує ефективність дефектоскопії, зокрема знижується чіткість рисунка дефекту, з'являється фон, знижується ефективність виявлення дефекту [2]. Відомим аналогом є спосіб приготування магніточутливої рідини для візуалізації магнітного поля, в якому використовується дрібнодисперсний ферит, одержаний шляхом механічного -3 дроблення частинок розміром 10 мм (2-3 % від загального об'єму), трансформаторне масло (10-15 %), одержана маса ретельно перемішується з додаванням дизельного пального [3]. Відомим аналогом є спосіб одержання концентрату магнітної суспензії для магнітнопорошкової дефектоскопії, зокрема контролю деталей, вузлів та конструкцій з феромагнітних матеріалів, який полягає у перемішуванні дисперсійного середовища з поверхнево-активною речовиною (масова частка 2-8 %) [2]. Як дисперсійне середовище використовують порошок суміші оксидів металів (наприклад, CoO•Fe2O3 з СrO2) з розміром частинок не більше 30 мкм. Як поверхнево-активну речовину здебільшого використовують композицію, що містить малорозчинний інгібітор корозії (90 % маси композиції) та піногасник (10 %). З концентрату виготовляють суспензію для дефектоскопії на водній або органічній основі (керосин, масло або їх суміш). Відомі аналоги магнітні суспензії не дозволяють виявляти дефекти розміром менше 1 мкм, крім того, існує проблема складності визначення дефектів, направлених вздовж ліній магнітного поля та проблема хибних слідів дефектів. Найближчим аналогом є магнітна суспензія на основі керосину (масла або їх сумішей) з порошком Fe3O4 (з розміром частинок 30 мкм) для магнітопорошкової дефектоскопії ТУ 6-141009-74, стабілізована присадкою Акор-1 [4]. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалити магнітну речовину з більш високою чутливістю, за допомогою формування об'ємного і широкого зображення замість вузької лінії шляхом того, що до складу матеріалу входять магнітні частинки значно меншого розміру (5-30 нм), зображення дефекту формують не самі магнітні частинки, а магнітна рідина в цілому (частинки з розчинником), внаслідок чого зображення є об'ємним, широким, що збільшує чутливість дефектоскопії. Вимогами до матеріалів для реалізації моделі є малий розмір частинок та їх стабілізація в магнітній рідині (що забезпечує седиментаційну стійкість рідини і рух частинок разом з розчинником) та достатньо високе значення намагніченості, яке забезпечує рух магнітної рідини в магнітному полі постійного магніту (напруженість поля до 20 кА/м). Поставлена задача вирішується ти, що магнітна рідина для магнітопорошкової дефектоскопії містить наночастинки феритів MFe2O4, де М=Mn, Fe, Co, Ni, стабілізованих 1 UA 116493 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 поверхнево-активною речовиною, диспергованих в розчиннику, згідно з корисною моделлю, розмір магнітних частинок феритів знаходиться в нанодіапазоні (від 5 до 30 нм). Згідно з корисною моделлю, як ферити використовують CoFe2O4 з розміром частинок від 6 до 10 нм, як розчинник містить керосин, а як поверхнево-активні речовини містить олеїнову кислоту. Корисна модель пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 показаний робочий стандартний зразок для дефектоскопії; на фіг. 2 показана магнітна рідина, нанесена на зразок з дефектом; на фіг. 3 показана магнітна рідина, нанесена на зразок з дефектом з прикладеним магнітом. Приклад одержання та випробування магнітної рідини. Корисну модель було реалізовано на прикладі магнітної рідини на основі наночастинок фериту кобальту середнім розміром 8 нм, що стабілізовані олеїновою кислотою, в керосині. Для синтезу рідини було використано комерційно доступні реактиви без додаткової очистки: олеїнову кислоту марки "хч" та керосин очищений. Наночастинки CoFe2О4 були синтезовані за методикою описаною в [5]. Методом трансмісійної електронної мікроскопії з використанням приладу Селмі ПЕМ-125К показано, що зразок складається з частинок розміром від 6 до 10 нм, а середній розмір частинок становить 8 нм. 1,25 г наночастинок було ретельно перетерто в ступці з 0,5 мл олеїнової кислоти до однорідного стану, поступово додано 50 мл керосину при ретельному перетиранні. Одержану рідину розведено в 2, 4, 8 та 16 раз з утворенням розчинів з концентраціями 12,5; 6,3; 3,1; 1,6 та 0,8 г/л відповідно. Одержані рідини седиментаційно стійкі, мають забарвлення від темнокоричневого до чорного. Для випробування магнітної рідини було використано зразок з дефектом, що виготовлений зі сталі марки ЭИ-268. Ширина розкриття тріщини 1,2 мкм (фіг. 1). Розміри: довжина 10 см, ширина 2 см. Тріщина у формі кола знаходиться посередині. Як намагнічуючий пристрій використано постійний магніт для дефектоскопії "МАГЕКС-3" з можливістю регулювання напруженості магнітного поля (11, 16 та 19 кА/м). В ході експерименту з візуалізації дефекту 1, 2, 3, 4 або 5 крапель магнітної рідини наносили 2 на 4 см поверхні стандартного зразку в області дефекту, що відповідає витраті 42, 82, 125, 167 2 або 208 мл рідини на 1 м відповідно (фіг. 2). До країв зразку з дефектом підносили магніти, що створюють магнітні поля різної напруженості, після чого магнітна рідина втягувалася в область дефекту і дефект ставав видимим. Найбільш контрастні зображення дефекту було одержано при використанні магнітної рідини з концентрацією 1,6 г/л (фіг. 3). Зміна кількості нанесеної магнітної рідини в дослідженому діапазоні не мала впливу на контрастність зображення. Напруженість магнітного поля 11 кА/м є достатньою для візуалізації дефекту, збільшення напруженості не привело до видимих ефектів. Джерело інформації: [1]. Патент RU 2309400, Волков А.Н., Способ получения индикаторных материалов для магнитопорошковой дефектоскопии, 2006. [2]. Патент RU 2398223, Слепнев Г.А., Казимир П.И., Способ получения концентрата магнитной суспензии, 2010. [3]. Патент RU 2313085, Селезнев С.В., Кострикин В.Д., Комаров Н.П., Способ получения магниточувствительной жидкости для визуализации магнитного поля, 2007. [4]. Неразрушающий контроль металлов и изделий. Справочник. Под ред. Г.С. Самойловича. М., "Машиностроение", 1976, 456 с. [5]. И.В. Василенко, К.С. Гавриленко, И.Е. Котенко, О. Cador, L. Ouahab, B.B.Павлищук //Теорет. и эксперим. химия 2014. - Т.50, № 4. 227-231. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 1. Магнітна рідина для магнітопорошкової дефектоскопії, що містить наночастинки феритів MFe2O4, де М=Mn, Fe, Co, Ni, стабілізованих поверхнево-активною речовиною, диспергованих в розчиннику, яка відрізняється тим, що розмір магнітних частинок знаходиться в нанодіапазоні (від 5 до 30 нм). 2. Магнітна рідина за п. 1, яка відрізняється тим, що як ферит містить CoFe2O4. 3. Магнітна рідина за п. 1, яка відрізняється тим, що розмір магнітних частинок феритів знаходиться в діапазоні від 6 до 10 нм. 4. Магнітна рідина за п. 1, яка відрізняється тим, що як розчинник містить керосин, а як поверхнево-активну речовину містить олеїнову кислоту. 2 UA 116493 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3