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CORRENTES PARASITAS, TUDO SOBRE ESSA IMPORTANTE TÉCNICA DE END.

Ensaio Não Destrutivos Correntes parasitas (Eddy Current)

O magnetismo, o princípio subjacente por trás de motores e geradores elétricos, relés e alto-falantes estéreo, também é a força que permite uma categoria importante de ferramentas END denominadas instrumentos de correntes parasitas.

O teste de correntes parasitas é amplamente utilizado na indústria aeroespacial e em outros ambientes de manufatura e serviços que exigem inspeção de metais finos para possíveis problemas relacionados à segurança ou à qualidade.

Além da detecção de trincas em chapas e tubos de metal, a corrente parasita pode ser usada para determinadas medições de espessura de metal, como a identificação de corrosão sob a pele da aeronave, para medir a condutividade e monitorar os efeitos do tratamento térmico, e para determinar a espessura de revestimentos não condutores sobre condutores. substratos. Os instrumentos de campo portáteis e de sistema fixo estão disponíveis para atender a uma ampla variedade de necessidades de teste.

O Ensaio por correntes parasitas pode examinar grandes áreas muito rapidamente e não requer o uso de líquidos de acoplamento. Além de encontrar rachaduras, a corrente parasita também pode ser usada para verificar a dureza e a condutividade do metal em aplicações onde essas propriedades são de interesse e para medir camadas finas de revestimentos não condutores, como tinta em peças de metal.

Ao mesmo tempo, os testes de correntes parasitas são limitados a materiais que conduzem eletricidade e, portanto, não podem ser usados ​​em plásticos. Em alguns casos, a corrente parasita e os testes ultrassônicos são usadas ​​juntos como técnicas complementares, com a corrente parasita tendo uma vantagem nos testes rápidos de superfície e os ultrassônicos com uma melhor penetração na profundidade

Como funciona

O teste de correntes parasitas é baseado no fenômeno físico da indução eletromagnética. Em uma sonda de corrente parasita, uma corrente alternada flui através de uma bobina de arame e gera um campo magnético oscilante. Se a sonda e seu campo magnético forem aproximados de um material condutor, como uma peça de teste de metal, um fluxo circular de elétrons conhecido como corrente de fuga começará a se mover através do metal como água em turbilhão em um fluxo.

 Essa corrente parasita que flui através do metal, por sua vez, gera seu próprio campo magnético, que interage com a bobina e seu campo por indutância mútua. Alterações na espessura do metal ou defeitos como rachaduras na superfície próxima interromperão ou alterarão a amplitude e o padrão da corrente parasita e o campo magnético resultante.

sua vez, isso afeta o movimento dos elétrons na bobina, variando a impedância elétrica da bobina. O instrumento de corrente parasita traça alterações na amplitude da impedância e no ângulo de fase, que podem ser usados ​​por um operador treinado para identificar alterações na peça de teste.

A densidade da corrente parasita é mais alta perto da superfície da peça, de modo que é a região de maior resolução de teste.

 A profundidade de penetração padrão é definida como a profundidade em que a densidade da corrente parasita é 37% do seu valor de superfície, que por sua vez pode ser calculado a partir da frequência de teste e da permeabilidade magnética e condutividade do material de teste. Assim, variações na condutividade do material de teste, sua permeabilidade magnética, a frequência dos pulsos CA que conduzem a bobina e a geometria da bobina terão efeito na sensibilidade, resolução e penetração do teste.

Existem muitos fatores que afetam os recursos de uma inspeção por correntes parasita. As correntes parasitas que viajam em materiais com valores mais altos de condutividade serão mais sensíveis a defeitos de superfície, mas terão menos penetração no material, sendo a penetração também dependente da frequência de teste.

Frequências de teste mais altas aumentam perto da resolução da superfície, mas limitam a profundidade de penetração, enquanto frequências de teste mais baixas aumentam a penetração. Bobinas maiores inspecionam um volume maior de material de qualquer posição, pois o campo magnético flui mais profundamente na peça de teste, enquanto bobinas menores são mais sensíveis a pequenos defeitos. Variações na permeabilidade de um material geram ruído que pode limitar a resolução de falhas devido a maiores variações de fundo.

Embora a condutividade e a permeabilidade sejam propriedades dos materiais ferromagnéticos de teste que estão fora do controle do operador, a frequência do teste, o tipo e o tamanho da bobina podem ser escolhidos com base nos requisitos do teste.

Em um determinado teste, a resolução será determinada pelo tipo de sonda, enquanto a capacidade de detecção será controlada pelas características do material e do equipamento. Algumas inspeções envolvem varredura através de múltiplas frequências para otimizar resultados, ou inspeção com múltiplas sondas para obter a melhor resolução e penetração necessárias para detectar todas as possíveis falhas.

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Exibições do plano de impedância

Enquanto alguns instrumentos antigos de corrente parasita usavam visores simples de medidores analógicos, o formato padrão agora é um gráfico do plano de impedância que representa graficamente a resistência da bobina no eixo x versus a reatância indutiva no eixo y. Variações na plotagem correspondem a variações na peça de teste.

 Por exemplo, a tela abaixo mostra uma configuração para inspeção de rachaduras na superfície do alumínio. A curva superior representa uma trinca de superfície profunda de 0,040 “, a curva do meio é uma trinca profunda de 0,020” e a menor curva é uma trinca profunda de 0,008 “. A linha horizontal é a decolagem na qual a sonda foi” anulada “(balanceada)) na parte de alumínio e, quando levantada no ar, o sinal se move diretamente para a esquerda. Esta inspeção é feita com uma sonda de lápis.

Essa exibição seria considerada a calibração do instrumento. Depois que os parâmetros são definidos, eles não devem ser alterados durante a inspeção. As medições de inspeção dependem inteiramente da comparação do sinal com a calibração de referência.

Outro teste comum envolve a medição de revestimentos não condutores, como tinta sobre metais. A tela abaixo mostra um revestimento não metálico sobre o alumínio. Para esta aplicação, a sonda é “anulada” (equilibrada) no ar e depois colocada na amostra.

 A linha superior mostra o sinal em alumínio sem revestimento. A segunda linha abaixo é um revestimento de 0,004 “, depois um revestimento de 0,008” e a linha inferior é um revestimento de 0,012 “. Para criar esta imagem, a posição de exibição teve que ser alterada entre cada medição para exibir uma separação entre cada sinal.

 Após a calibração, o inspetor mede suas peças e observa a distância que o sinal percorre na tela. alarmes podem ser usados ​​para alertar o inspetor quando um revestimento é muito espesso ou muito fino.

Uma segunda maneira de medir a espessura de um revestimento não condutor em um material condutor é usar a capacidade de medição de condutividade dos instrumentos da série Olympus NDT N500 (N500C ou superior). Esta medição usa uma sonda de condutividade especial que exibe a tela abaixo em vez da tela de impedância padrão mostrada acima.

 Essa medição é mais comumente usada para determinar a condutividade de um material, mas também fornece a espessura de um revestimento que é considerado o “Liftoff” do material ou a que distância a sonda está acima da superfície do material condutor. Este exemplo foi um revestimento de 0,004 “em uma peça de teste de alumínio. Tipos de sondas

Os instrumentos com correntes parasitas podem executar uma ampla variedade de testes, dependendo do tipo de sonda que está sendo usada, e uma seleção cuidadosa da sonda ajudará a otimizar o desempenho. Alguns tipos de sonda comuns estão listados abaixo.

  • Sondas de superfície – Usado para identificar falhas nas superfícies metálicas e abaixo delas, geralmente de diâmetro grande para acomodar frequências mais baixas para penetração mais profunda ou para varrer áreas maiores.
  • Sondas de lápis – sondas de diâmetro menor que acomodam bobinas construídas para altas frequências para alta resolução de falhas próximas à superfície.
  • Pontas de prova do orifício do parafuso – Projetadas para inspecionar o interior de um orifício do parafuso. Essas sondas podem ser giradas manualmente ou automaticamente, usando um scanner rotativo.
  • Sondas de rosca – Projetadas para inspecionar os orifícios dos prendedores de aeronaves com os prendedores no lugar.
  • Sondas deslizantes – Também usadas no teste de furos de fixação de aeronaves, oferecendo taxas de varredura mais altas que as sondas de rosca.
  • Sondas de identificação – Utilizadas para inspeção de trocadores de calor e tubos de metal similares por dentro, disponíveis em vários tamanhos.
  • Sondas OD – Utilizadas para inspeção de tubos e barras de metal do lado de fora, com o provete passando pela bobina

Padrões de referência

Um sistema de corrente parasitas que consiste em um instrumento e uma sonda sempre deve ser calibrado com padrões de referência apropriados no início de um teste. Esse processo envolve identificar a exibição da linha de base de uma determinada peça de teste e observar como ela muda nas condições que o teste se destina a identificar.

Em aplicações de detecção de descontinuidades, esse processo de calibração geralmente envolve o uso de padrões de referência do mesmo material, forma e tamanho da peça de teste, contendo defeitos artificiais como cortes de serra, furos ou paredes fresadas para simular falhas. Nas aplicações de medição de espessura, os padrões de referência consistem em várias amostras de espessura conhecida.

O operador observa a resposta dos padrões de referência e compara as indicações dos provetes com esses padrões de referência para categorizar as peças. A calibração adequada com padrões de referência apropriados é uma parte essencial de qualquer procedimento de teste de corrente parasitas.

Aplicações comuns

Os instrumentos de corrente parasitas podem ser usados ​​em uma ampla variedade de testes. Alguns dos mais comuns estão listados abaixo.

  • Inspeção de solda – Muitas inspeções de solda empregam END ultrassônico para testes de subsuperfície e um método complementar de corrente parasitas para digitalizar a superfície em busca de rachaduras na superfície aberta nas tampas de solda e nas zonas afetadas pelo calor.
  • Teste de condutividade – A capacidade do teste de correntes parasitas para medir condutividade pode ser usada para identificar e classificar ligas ferrosas e não ferrosas e para verificar o tratamento térmico.
  • Inspeção de superfície – Rachaduras na superfície de peças usinadas e material metálico podem ser facilmente identificadas com correntes parasitas. Isso inclui a inspeção da área em torno dos elementos de fixação em aeronaves e outras aplicações críticas.
  • Detecção de corrosão – Os instrumentos de corrente parasitas podem ser usados ​​para detectar e quantificar a corrosão no interior de metais finos, como a pele de aeronaves de alumínio. As sondas de baixa frequência podem ser usadas para localizar a corrosão na segunda e terceira camadas de metal que não podem ser inspecionadas por ultrassom.
  • Inspeção do orifício do parafuso – Rachaduras no interior dos orifícios dos parafusos podem ser detectadas usando sondas de orifício, geralmente com scanners rotativos automatizados.
  • Inspeção da tubulação – Tanto a inspeção em linha da tubulação no estágio de fabricação quanto a inspeção de campo da tubulação como trocadores de calor são aplicações comuns de correntes parasitas. Variações de rachaduras e espessura podem ser detectadas.

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