PRINCIPIILE DE BAZĂ ALE CURENŢILOR TURBIONARI

Proprietăţile electricităţii

Deoarece examinarea cu curenţi turbionari se bazează pe fenomenul de inductanţă electromagnetică este important să ştim principiile fizice ale electricităţii şi magnetismului

Curentul electric

După cum se ştie unul din componentele atomului este electronul Atomii au icircn general un număr de electroni care circulă icircn jurul nucleului Electronii sunt icircncărcaţi cu o sarcină electrostatică negativă şi icircn anumite condiţii ei se pot muta de la un atom la altul Direcţia icircn care electronii se pot muta icircntre atomi este de obicei dezordonată cu excepţia situaţiei icircn care mişcarea electronilor este datorată unei forţe Această mişcare a electronilor datorată forţei instabile este cunoscută sub denumirea de curent electric

Amperul

Fluxul de electroni se măsoară icircn Amperi Amperul reprezintă intensitatea curentului electric constant care trece prin doi conductori liniari paraleli şi de lungime infinită cu secţiune neglijabilă care sunt situaţi icircn vid la distanţă de 1 m unul de celălalt şi icircntre care forţa electrodinamică determinată de curent pe fiecare metru de lungime de dublă conducţie este de 210-7 N

Tensiune electromotoare

Forţa care determină mişcarea electronilor icircntr-un circuit electric se numeşte tensiune electromotoare Tensiunea electromotoare este o forţă care determină electronii să se mişte icircntr-o anume direcţie icircntr-un conductor Există mai multe surse de tensiuni electromotoare cele mai des icircntacirclnite fiind bateriile şi generatoarele electrice Voltul este unitatea de măsură a tensiunii electromotoare

Legea lui Ohm

Legea lui Ohm este cea mai importantă lege a electricităţii Stabileşte legătura dintre 3 mărimi fundamentale ale electricităţii tensiunea electrică intensitatea curentului electric şi rezistenţa curentului electric Cacircnd o tensiune electrică se aplică unui circuit ce conţine doar elemente rezistive (resistive) intensitatea curentului electric conform legii lui Ohm este

I=UR

undeI ndash intensitatea curentului electric (A)U ndash tensiunea electrică (V)R ndash rezistenţă electrică (Ω)

Inducţia şi Impedanţa

In 1824 Oersted a descoperit că trecerea curentului printr-o bobină creează un cacircmp magnetic Şapte ani mai tacircrziu Faraday şi Henry au descoperit că mişcarea cacircmpului magnetic induce icircntr-un conductor curent electric Acest proces de generare a curentului electric icircntr-un conductor prin plasarea conductorului icircntr-un cacircmp magnetic variabil se numeşte inducţie electromagnetică (sau pe scurt inducţie) Este numită inducţie deoarece curentul electric este indus icircn conductor de cacircmpul magnetic

Faraday a observat de asemenea că variaţia cacircmpului magnetic are un efect asupra intensităţii şi tensiunii induse Legea lui Faraday pentru un conductor este

U L=dφdt

unde U L ndash tensiunea electrică indusă (V)dφdt ndash variaţia cacircmpului magnetic (Wbs)

Inducţia se măsoară icircn Henry (H = WbA)Cicircnd inducţia apare icircntr-un circuit electric şi afectează curentul electric se numeşte inductanţă L Autoinductanţa sau pur şi simplu inductanţa este proprietatea unui circuit la care o modificare a intensitşţii curentului duce la o modificare a tensiunii aceluiaşi circuit Se numeşte

inductanţă mutuală atunci cacircnd un circuit induce un curent icircntr-un alt circuit alăturat Imaginea alăturată reprezintă un exemplu de inductanţă mutualăCicircnd un curent alternativ circulă printr-un conductor dintr-un circuit se produce un cacircmp electromagnetic care icircn permanenţă creşte şi scade şi icircşi schimbă orientarea datorită variaţiei continue a curentului din conductor Această variaţie a cacircmpului magnetic va induce un curent electric icircntr-un alt conductor sau circuit care se află aproape de conductorul primului circuit Curentul electric din acest al doilea conductor va fi de asemenea alternativ şi de fapt va avea proprietăţi asemănătoare cu curentul electric din primul conductor Un transformator electric foloseşte inductanţa pentru a modifica tensiunea electrică la un nivel dorit Trebuie să reţinem că deoarece variaţia cicircmpului magnetic generează inductanţa fenomenul este prezent doar icircn cazul circuitelor ce sunt alimentate cu curent alternativ şi de asemenea este bine de reţinut că o frecvenţă mai mare a curentului electric va produce o reactanţa inductivă mai mare deoarece cicircmpul magnetic se modifică mai rapid

Auto ndash inductanţa şi Reactanţa Inductivă

Proprietatea de auto-inductanţă este o formă particulară ai inducţiei electromagnetice Auto-inductanţa se defineşte ca fiind inducţia tensiunii dintr-un conductor prin care circulă curent atunci cacircnd curentul din conductor se modifică Icircn cazul auto-inductanţei cacircmpul magnetic creat de un curent alternativ va induce o tensiune electrică icircn acelaşi circuit De aceea tensiunea este auto-indusă

11 Trecerea curentului prin bobinăCacircnd un curent trece printr-un conductor un cacircmp magnetic se formează icircn jurul conductorului Mărimea cacircmpului magnetic creşte cacircnd curentul care trece prin conductor creşte Figura 1 arată cacircmpul magnetic format icircn jurul unui conductor

FIGURA 1

Icircn cazul unei bobine cacircmpul magnetic icircnconjoară bobina după cum se poate observa icircn figura 2 Curentul alternativ ce parcurge bobina creează un cacircmp magnetic icircn şi icircn jurul bobinei care creşte şi descreşte după modul de variere al curentului Cacircmpul magnetic formează bucle concentrice ce icircnconjoară conductorul şi acestea se icircnsumează formacircnd astfel bucle mai mari care icircnconjoară bobina ilustrată mai jos Cacircnd curentul se măreşte icircntr-o spiră cacircmpul magnetic ce se extinde va intersecta una sau chiar toate spirele vecine inducacircnd o tensiune icircn acestea Acest fapt produce o tensiune indusă icircn bobină atunci cacircnd curentul se modifică Studiind imaginea bobinei se poate evidenţia cu certitudine că numărul de spire dintr-o bobină va avea un anume efect asupra valorii tensiunii induse Mărind numărul de spire sau frecvenţa de modificare a cacircmpului magnetic se va mări astfel tensiunea indusă

FIGURA 2

12 Cuplaje magnetice

Cacircnd un cacircmp magnetic este produs icircn vecinătatea unui material conductiv materialul este influenţat icircn aşa fel de către fluxul magnetic icircncacirct atunci cacircnd fluxul se schimbă un curent este indus icircn conductor

13 Producerea curenţilor turbionari

Legea lui Faraday relative la inducţia electromagnetică se formulează astfel

bdquo Cacircnd un conductor taie prin orice mijloc liniile de forţa ale unui cacircmp magnetic o forţă electromotoare va fi indusă icircn conductor

Mărimea forţei electromotoare induse va depinde de

1 mărimea forţa şi apropierea cacircmpului magnetic2 viteza cu care liniile de forţă sunt tăiate3 tipul de material al conductoruluirdquo

Icircn cazul examinării cu curenţii turbionari mărimea cacircmpului magnetic este dată de mărimea bobinei traductorului feritei şi ecranării forţa lor este dată de numărul de spire şi de curentul icircn traductor iar apropierea este dată de către lift-off factorul de umplere şi geometria traductorului Viteza cu care liniile de forţă sunt tăiate este icircn funcţie de frecvenţă şi tipul de material al conductorului este icircn funcţie de pemeabilitatea şi de conductivitatea materialului

Cacircnd un curent alternativ trece printr-o bobină este generat cacircmp magnetic icircn bobină şi icircn jurul acesteia Cacircnd un palpator este adus icircn apropierea unui material conductiv cum ar fi aluminiu palpatorul modifică cacircmpul magnetic generacircnd curent electric icircn material Acest curent este indus icircn cercuri icircnchise icircn plane perpendiculare pe cacircmpul magnetic (figura 3) Numele acestor curenţi este curenţii turbionari

FIGURA 3

14 Examinarea cu curenţi turbionari

Examinarea cu curenţi turbionari este din metodele de control nedistructiv care se bazează pe principiul electromagnetismului

Pentru a forma curenţi turbionari icircn piesa de testat un curent alternativ de o anumită frecvenţă este aplicat unei bobine Curentul alternativ formează un cacircmp magnetic variabil care se mai numeşte şi cacircmpul magnetic primar al bobinei Cacircnd bobina este aşezată

Figura 1

lacircngă o piesă de metal cacircmpul magnetic primar al bobinei dă naştere prin inducţie curenţilor turbionari

Curenţii turbionari (Eddy) sunt curenţi electrici induşi care după cum denumiţi au o orientare turbionară Numele acestora provine de la ldquoeddiesrdquo ndash ldquoturbionirdquo

Adacircncimea de pătrundere a curenţilor turbionari variază invers proporţional cu conductivitatea materialului şi cu frecvenţa curentului aplicat bobinei Fluxul de curenţi turbionari generează un cacircmp magnetic secundar care interacţionează cu cacircmpul magnetic primar al bobinei Cacircmpul magnetic rezultat determină caracteristicile electrice ale bobinei şi devine sursa de informaţii care este analizată electronic pentru a colecta datele necesare Aceste date determină starea piesei examinate

Instrumentele de examinare cu curenţi turbionari analizează schimbările caracteristicilor electrice ale bobinei cauzate de schimbări icircn cacircmpul magnetic secundar care rezultă din modificări ale fluxului de curenţi turbionari

Adacircncimea standard de penetrare este definită ca acel punct din interiorul materialului icircn care intensitatea curenţilor turbionari a ajuns la 37 (1e) faţă de intensitatea acestora la suprafaţa materialului şi se poate calcula cu formula

unde δ ndash adacircncimea de penetrare (pătrundere) (mm) ρ ndash rezistivitatea materialului testat μ ndash permeabilitatea materialului testat f ndash frecvenţa curentului prin bobină (Hz)

Examinarea cu curenţi turbionari ar fi mult mai uşoară pentru inspectorii NDT dacă discontinuităţile cum ar fi fisurile şi coroziunea ar fi singurii factori care ar afecta această examinare Totuşi sunt cacircţiva alţi factori care afectează această examinare nedistructivă

Principalul avantaj icircn examinările nedistructive cu ajutorul curenţilor turbionari este varietate de examinări şi măsurători care pot fi realizate Astfel curenţii turbionari pot fi folosiţi pentru

Detectarea fisurilor Măsurarea grosimilor de material Măsurarea grosimilor straturilor de acoperii Măsurarea conductivităţii pentru

o Identificarea materialuluio Monitorizarea tratamentului termic

Examinarea cu curenţi turbionari prezintă următoarele avantaje

Sensibilitate la fisuri mici şi alte defecte Detectarea defectelor de suprafaţă şi din apropierea suprafeţei

δ=503sdotradic ρμsdotf

Rezultate icircn timp real Echipament portabil Metoda poate fi folosită nu numai pentru detectarea defectelor Pregătirea piesei ndash minimă Nu este necesar contactul palpatorului cu piesa examinată Se pot examina pisere cu forme complexe şi mărimi diferite

Examinarea cu curenţi turbionari prezintă următoarele dezavantaje

Numai materialele conductive pot fi examinate Suprafaţa trebuie să fie accesibilă traductorului Instruirea necesară este mai icircndelungată decacirct icircn cazul altor examinări Finisarea şi rugozitatea suprafeţei pot interfera Sunt necesare blocuri de referinţă pentru calibrare Adacircncimea de penetrare este limitată Defecte cum ar fi exfolierile paralele cu bobina traductorului şi direcţia de

scanare sunt nedetectabile

FACTORII CE AFECTEAZĂ CURENŢII TURBIONARI

Examinarea cu curenţi turbionari ar fi mult mai uşoară pentru inspectorii NDT dacă discontinuităţile cum ar fi fisurile şi coroziunea ar fi singurii factori care ar afecta această examinarea Totuşi sunt cacircţiva alţi factori care afectează această examinare nedistructivă

Dintre aceşti factori care afectează examinarea cu curenţi turbionari amintim

Conductivitatea σ Permeabilitatea μ Frecvenţa f Geometria Apropierea (lift offfactor de umplere) Discontinuităţile (defecte)

21 Conductivitatea electrică

Conductivitatea unui material poate fi descrisă ca abilitatea acestui material de a permite trecerea curentului electric prin acesta Conductivitate mare a unui material icircnseamnă o valoare mare a curentului electric Deoarece curenţii turbionari sunt curenţi electrici o valoare mare a conductivităţii materialului icircnseamnă o valoare

mare a curenţilor turbionari O schimbare a conductivităţii materialului va cauza schimbarea curenţilor turbionari Deci curenţii turbionari pot fi folosiţi pentru măsurarea conductivităţii materialelor Modificarea conductivităţii unui material poate fi cauzată de

a) Tratamentul termicb) Compoziţia chimicăc) Temperaturad) Forjare

Măsurările de conductivitate sunt folosite pentru a observa dacă unele componenta au fost incorect tratate termic Aceste măsurări sunt de asemenea folosite uneori pentru a observa dacă structura unor piese a fost supratratată icircn timpul folosirii şi icircn mod regulat aceste măsurători sunt folosite pentru a verifica conductivitatea pieselor

Pentru controlul nedistructiv conductivitatea se măsoară folosind Standardul Internaţional Al Cuprului Pur (IACS) care se bazează pe o puritate icircnaltă a cuprului cu o conductivitate electrică de 100 Citirile conductivităţii sunt comparate cu acest standard şi sunt exprimate icircn procente IACS

Deşi pentru cele mai multe examinări cu curenţi turbionari se fac setări pentru detectarea modificărilor de conductivitate acestea nu creează probleme la scanările pentru detectarea fisurilor

Rezistenţa (R) depinde de rezistivitatea conductorului de lungimea acestuia (l) şi de aria secţiunii transversale (A) astfel

R = ρ lA harr ρ = RAl

Conductivitatea este inversul rezistivităţii

σ = lRA sau σ = 1ρ (unitatea de măsură fiind Siemenmm)

22 Permeabilitatea

Wilhelm Weber propune o teorie icircn care structura materialelor feromagnetice este formată din ldquodomeniirdquo magnetice Acestea sunt cele mai mici particule dintr-un material care arată nordul şi sudul (poli) Icircntr-un material nemagnetizat feromagnetic domeniul magnetic este aranjat icircntr-o ordine icircntacircmplătoare (figura 4) Cacircnd materialul feromagnetic este magnetizat poli domeniului magnetic icircncep să se alinieze icircntr-o direcţie comună Cu domeniile magnetice aliniate icircn acest fel materialul dezvoltă o forţă totală egală cu suma domeniilor magnetice (figura 5)

FIGURA 4 ndash DOMENIU MAGNETIC FIGURA 5 ndash DOMENIU MAGNETIC IcircN MATERIALE NEMAGNETIZATE IcircN MATERIALE MAGNETIZATE

Densitatea fluxului se referă la liniile de forţă pe unitatea de arie Cacircmpul magnetic ar trebui tăiat la unghiuri drepte pe direcţia de curgere Densitatea fluxului este de obicei notată cu litera B iar unitatea de măsură este Tesla (Gauss)

Forţa de magnetizare este forţa fie de la un cacircmp magnetic existent fie de la un curent electric cerut pentru a stabili cacircmpul magnetic icircntr-un component Se notează cu litera H şi se măsoară icircn Oested

Permeabilitatea reprezintă uşurinţa cu care un material poate fi magnetizat ndash uşurinţa cu care se aliniază domeniile magnetice Materialele cu o icircnaltă permeabilitate sunt uşor de magnetizat şi demagnetizat Permeabilitatea este numeric egală cu BH şi este notată cu litera grecesc

Majoritatea oţelurilor cu structură martensitică au permeabilitatea peste 240

Permeabilitatea relativă nu are unitate de măsură (se notează cu r)

0 = 4 x 10-7

=

BH

r =

μμ0

Valori ale permeabilităţi relative pentru diverse materiale

Cupru 1 Stainless Steel 102

Aer 1 Cast Steel 175Aluminiu 1 Aliaj icircnalt de oţel 750

Plastic 1 Oţel inoxidabil 102

Materiale feroase neferoase paramagnetice sau diamagnetice

Materiale feromagnetice

Un material care manifestă o atracţie puternică faţă de un magnet icircl vom numi feromagnetic Icircn acest material este uşor de aliniat domeniul magnetic şi astfel uşor de magnetizat poate avea o retentivitate icircnaltă Astfel de materiale au o permeabilitate icircnaltă dar volumul şi forma curbei de histerezis poate diferi de la un tip de material feromagnetic la altul

Materiale paramagneticele

Materialele paramagnetice sunt materiale care sunt atrase uşor de magneţi

Materialele diamagneticele

Materialele diamagneticele sunt materialele care sunt respinse uşor de magneţi

Aceste trei tipuri de materiale magnetice sunt descrise icircn figura 6 care arată interelaţionarea lor cu materiale neferoase cum ar fi aluminiu plastic cupru lemn

FIGURA 6

Curba de histerezis este graficul (figura 7) care reprezintă proprietăţile magnetice ale unui material şi este trasată la schimbările densităţii fluxului (B) icircmpotriva variaţiilor forţei de magnetizare (H)

Icircncepacircnd de la zero cu materialul icircn condiţii nemagnetizate şi crescacircnd forţa de magnetizare icircn măsuri mici fluxul icircn material creşte destul de repede la icircnceput pe urmă mai icircncet pacircnă cacircnd atinge punctul ldquoardquo peste care orice creştere icircn forţa de magnetizare nu mai produce creştere icircn densitatea fluxului Acesta este punctul de saturaţie magnetică a materialului Gradual reducacircnd forţa de magnetizare rezultă curba (a-b) Cantitatea de magnetism rămasă icircn material la punctul ldquobrdquo se numeşte magnetism rezidual remanet sau retentivitate Cacircnd curentul de magnetizare este icircntors şi gradual creşte icircn valoare fluxul va continua să scadă pacircnă ce atinge punctul ldquoconductivitrdquo Icircn acest punct fluxul este zero (c-0) reprezintă forţa coercitivă icircn material Cacircmpul inversat creşte pacircnă ce punctul ldquodrdquo este atins Materialul este din nou saturat dar icircn direcţie opusă Forţa de magnetizare este acum scăzută la zero şi o porţiune a curbei (d-e) este formată şi ldquoerdquo reprezintă polaritatea inversă reziduală magnetism Din nou creşte forţa de magnetizare icircn direcţia originală completacircnd curba (e-f-a) Ciclul este acum complet iar aria este numită curbă de histerezis

FIGURA 7 BUCLA DE HISTEREZIS

Notă

BH

=μ

este complex

Icircn figura 8 se poate observa diferenţa dintre două bucle de histerezis pentru două materiale cu caracteristici diferite

BUCLA DE HISTEREZIS PENTRU MATERIAL MAGNETIC MOALE

BUCLA DE HISTEREZIS PENTRU MATERIAL MAGNETIC DUR

FIGURA 8

23 Frecvenţa

Cacircnd o frecvenţă de o valoare mare circulă printr-un conductor electronii tind să se ducă pe suprafaţa acestuia (figura 9) Acest fenomen este cunoscut ca efect de suprafaţă (bdquoskin effectrdquo) Dacă frecvenţa creşte curentul circulă icircn apropierea suprafeţei Acest fenomen este de asemenea aplicabil şi icircn cazul curenţilor turbionari astfel modificarea frecvenţei curentului prin bobină va duce la modificarea adacircncimii de penetrare (pătrundere) a curenţilor turbionari

Adacircncimea standard de penetrare este definită ca acel punct din interiorul materialului icircn care intensitatea curenţilor turbionari a ajuns la 37 (1e) faţă de intensitatea acestora la suprafaţa materialului şi se poate calcula cu formula

δ=503sdotradic ρμsdotf

FIGURA 9

unde δ ndash adacircncimea de penetrare (pătrundere) (mm)

ρ ndash rezistivitatea materialului testat

μ ndash permeabilitatea materialului testat

f ndash frecvenţa curentului prin bobină (Hz)

Rezistivitatea se poate exprima icircn funcţie de conductivitate astfel

ρ = 172 σ

Deci adacircncimea de penetrare (pătrundere) descreşte cu creşterea frecvenţei a conductivităţii şi a permeabilităţii magnetice

Deci frecvenţa se poate exprima prin următoarea formulă

f ( Hz )= 4 36sdot105

δ 2sdotσ ( IASC )sdotμ

La două adacircncimi standard de penetrare (2δ) densitatea curenţilor turbionari descreşte cu radical din 1e sau cu aproximativ 135 faţă de intensitatea acestora la suprafaţa materialului iar la trei adacircncimi standard de penetrare (3δ) densitatea curenţilor turbionari descreşte cu radical din 1e sau cu aproximativ 5 faţă de intensitatea acestora la suprafaţa materialului

Icircn figura 10 se poate observa diferenţa dintre adacircncimile de penetrare pentru două materiale cu caracteristici diferite

FIGURA 10

24 Geometria piesei

O schimbare icircn geometria piesei de testat va afecta curenţii turbionari la trecerea peste ea Acest factor poate cauza probleme deoarece fisurile apar de obicei la modificările de secţiune Scanacircnd uniform dea lungul schimbărilor de secţiune se pot face fără dificultăţi cu condiţia ca orientarea traductorului la modificările de geometrie să rămacircnă neschimbată Totuşi scanacircnd transversal dea lungul schimbărilor de secţiune pot cauză modificări ale curenţilor turbionari care duc la fluctuaţii ale acului aparatului Icircn aceste condiţii devine dificil dacă nu chiar imposibil să diferenţiem fluctuaţiile provenite de la o fisură şi cele provenite de la schimbările de secţiune De asemenea cacircnd bobina este icircn apropierea marginii curenţii turbionari devin distorsionaţi Acest fenomen este cunoscut icircn general ca efect de margine sau efect de sfacircrşit Totuşi fisurile care se află icircn apropierea margini pot fi detectate reglarea balansului echipamentului şi scanarea cu atenţie icircn lungul marginii pe o distanţă uniformă de aceasta

25 Discontinuităţile

Discontinuităţile cum ar fi fisurile sau coroziunea duc la distorsionarea curenţilor turbionari Cu ajutorul examinării cu curenţi turbionari pot fi detectate foarte uşor lungimea fisurile de suprafaţă dar nu se pot detecta adacircncimile acestora deşi cu cacirct fisurile sunt mai adacircnci cu atacirct deviaţiile acului vor fi mai ample sau curbele corespunzătoare fisurilor de pe ecranul echipamentului vor avea o amplitudine mai mare Deoarece icircn cadrul examinării cu curenţi turbionari folosim etaloane pentru calibrarea echipamentului (cum ar fi cel prezentat icircn figura alăturată) putem spune că fisura descoperită este mai mare de sau mai mică de sau este icircntre

BOBINE ŞI TRADUCTORI

CLASIFICAREA PALPATORILOR

Clasificarea palpatorilor folosiţi icircn cadrul examinării cu curenţi turbionari poate fi făcută după mai multe criterii Dintre criteriile după care se pot clasifica palpatorii amintim

1 după modul icircn care bobinele palpatorului sunt conectate la echipament a palpatori conectaţi icircn punte b palpatori tip refelexie (palpatoare tip transite-recepţionează)

2 după modul de ecranarea palpatori ecranaţib palpatori neecranaţi

3 după numărul de bobine de recepţie din interiorul palpatorului

a palpatori diferenţialib palpatori absoluţi

4 după aplicaţiile unde sunt folosiţia palpatori de suprafaţăb palpatori icircn formă de creion (pencil probes)c palpatori pentru găuri (bolt hole probes)d palpatori tip inel (ringdonut probes)e palpatori pentru diametre interioare (ID Probes)f palpatori pentru diametre exterioare (OD Probes)

ISTORIA EXAMINĂRII CU CURENŢI TURBOINARI

Examinarea cu curenţi turbionari este o metodă care a apărut o dată cu descoperirea inducţiei electromagnetice icircn 1831 de către Michael Faraday Faraday a fost un chimist icircn Anglia anilor 1800 şi este recunoscut ca descoperitor al inducţiei electromagnetice efectului optico-magnetic diamagnetismului şi multe alte descoperii Icircn 1879 alt om de ştiinţă pe nume Hughes a observat schimbări icircn proprietăţile unei bobine cacircnd aceasta este icircn contact cu metale ce au conductivităţii şi permeabilităţi deferite Totuşi abia icircn al doilea război mondial aceste fenomene au fost folosite icircn practică pentru testarea materialelor Examinarea cu curenţi turbionari a cunoscut o dezvoltare majoră icircn ani 1950 ndash 1960 icircn special icircn industria aeronautică şi icircn industria nucleară Examinarea cu curenţi turbionari este acum o metodă larg utilizată şi bine icircnţeleasă

Examinarea cu curenţi turbionari este folosită icircn diferite ramuri ale industriei pentru a detecta defecte şi efectua măsurători

Icircn general metoda este folosită pentru a inspecta zone relativ mici iar forma palpatorului şi parametrii de lucru sunt bine determinaţi fiind necesară cunoaşterea cauzei ce a determinat defectul pe care dorim să icircl determinăm Deoarece curenţii turbionari au tendinţa de a se concentra la suprafaţă aceştia pot fi folosiţi doar pentru detectarea defectelor de suprafaţă şi din apropierea suprafeţei

La materialele subţiri cum ar fi ţevile şi tablele curenţii turbionari pot fi folosiţi pentru măsurarea grosimii materialului

Astfel curenţii turbionari pot fi folosiţi pentru a detecta defectele ce apar datorită coroziunii şi a altor defecte ce pot cauza subţierea materialelor

Metoda este folosită pentru a efectua măsurători ale modificărilor de grosime rezultate icircn urma coroziunii a icircnvelişurilor de avioane sau a ţevilor din cadrul schimbătoarelor de căldură Examinarea cu curenţi turbionari este folosită pentru a măsura grosimea stratului de vopsea sau a straturilor de acoperiri

Curenţii turbionari sunt de asemenea afectaţi de conductivitatea electrică şi de permeabilitatea magnetică a materialelor De aceea măsurarea curenţilor turbionari poate fi folosită pentru sortarea materialelor şi pentru a ne da informaţii despre material

(dacă a fost afectat de temperaturi icircnalte şi dacă a fost tratat termic modificări care schimbă conductivitatea materialului)

Există o mare varietate de echipamente şi palpatori pentru examinarea cu curenţi turbionari Icircn general aceste echipamente sunt de dimensiuni mici portabile Sisteme computerizate sunt de asemenea disponibile pentru gestionarea datelor Sistemul software de procesare a fost de asemenea dezvoltat pentru icircndepărtarea interferenţelor şi reducerea zgomotelor Analizoarele de impedanţă pot fi folosite uneori pentru a icircmbunătăţi măsurătorile cantitative a curenţilor turbionari

• FIGURA 9
• FIGURA 1
• FIGURA 2
• FIGURA 3
• FIGURA 4 ndash DOMENIU MAGNETIC FIGURA 5 ndash DOMENIU MAGNETIC
• • Aer
  • • FIGURA 6
    • FIGURA 7 BUCLA DE HISTEREZIS
    • FIGURA 8
    • FIGURA 10

Legea lui Ohm este cea mai importantă lege a electricităţii Stabileşte legătura dintre 3 mărimi fundamentale ale electricităţii tensiunea electrică intensitatea curentului electric şi rezistenţa curentului electric Cacircnd o tensiune electrică se aplică unui circuit ce conţine doar elemente rezistive (resistive) intensitatea curentului electric conform legii lui Ohm este

I=UR

undeI ndash intensitatea curentului electric (A)U ndash tensiunea electrică (V)R ndash rezistenţă electrică (Ω)

Inducţia şi Impedanţa

In 1824 Oersted a descoperit că trecerea curentului printr-o bobină creează un cacircmp magnetic Şapte ani mai tacircrziu Faraday şi Henry au descoperit că mişcarea cacircmpului magnetic induce icircntr-un conductor curent electric Acest proces de generare a curentului electric icircntr-un conductor prin plasarea conductorului icircntr-un cacircmp magnetic variabil se numeşte inducţie electromagnetică (sau pe scurt inducţie) Este numită inducţie deoarece curentul electric este indus icircn conductor de cacircmpul magnetic

Faraday a observat de asemenea că variaţia cacircmpului magnetic are un efect asupra intensităţii şi tensiunii induse Legea lui Faraday pentru un conductor este

U L=dφdt

unde U L ndash tensiunea electrică indusă (V)dφdt ndash variaţia cacircmpului magnetic (Wbs)

Inducţia se măsoară icircn Henry (H = WbA)Cicircnd inducţia apare icircntr-un circuit electric şi afectează curentul electric se numeşte inductanţă L Autoinductanţa sau pur şi simplu inductanţa este proprietatea unui circuit la care o modificare a intensitşţii curentului duce la o modificare a tensiunii aceluiaşi circuit Se numeşte

inductanţă mutuală atunci cacircnd un circuit induce un curent icircntr-un alt circuit alăturat Imaginea alăturată reprezintă un exemplu de inductanţă mutualăCicircnd un curent alternativ circulă printr-un conductor dintr-un circuit se produce un cacircmp electromagnetic care icircn permanenţă creşte şi scade şi icircşi schimbă orientarea datorită variaţiei continue a curentului din conductor Această variaţie a cacircmpului magnetic va induce un curent electric icircntr-un alt conductor sau circuit care se află aproape de conductorul primului circuit Curentul electric din acest al doilea conductor va fi de asemenea alternativ şi de fapt va avea proprietăţi asemănătoare cu curentul electric din primul conductor Un transformator electric foloseşte inductanţa pentru a modifica tensiunea electrică la un nivel dorit Trebuie să reţinem că deoarece variaţia cicircmpului magnetic generează inductanţa fenomenul este prezent doar icircn cazul circuitelor ce sunt alimentate cu curent alternativ şi de asemenea este bine de reţinut că o frecvenţă mai mare a curentului electric va produce o reactanţa inductivă mai mare deoarece cicircmpul magnetic se modifică mai rapid

Auto ndash inductanţa şi Reactanţa Inductivă

Proprietatea de auto-inductanţă este o formă particulară ai inducţiei electromagnetice Auto-inductanţa se defineşte ca fiind inducţia tensiunii dintr-un conductor prin care circulă curent atunci cacircnd curentul din conductor se modifică Icircn cazul auto-inductanţei cacircmpul magnetic creat de un curent alternativ va induce o tensiune electrică icircn acelaşi circuit De aceea tensiunea este auto-indusă

11 Trecerea curentului prin bobinăCacircnd un curent trece printr-un conductor un cacircmp magnetic se formează icircn jurul conductorului Mărimea cacircmpului magnetic creşte cacircnd curentul care trece prin conductor creşte Figura 1 arată cacircmpul magnetic format icircn jurul unui conductor

FIGURA 1

Icircn cazul unei bobine cacircmpul magnetic icircnconjoară bobina după cum se poate observa icircn figura 2 Curentul alternativ ce parcurge bobina creează un cacircmp magnetic icircn şi icircn jurul bobinei care creşte şi descreşte după modul de variere al curentului Cacircmpul magnetic formează bucle concentrice ce icircnconjoară conductorul şi acestea se icircnsumează formacircnd astfel bucle mai mari care icircnconjoară bobina ilustrată mai jos Cacircnd curentul se măreşte icircntr-o spiră cacircmpul magnetic ce se extinde va intersecta una sau chiar toate spirele vecine inducacircnd o tensiune icircn acestea Acest fapt produce o tensiune indusă icircn bobină atunci cacircnd curentul se modifică Studiind imaginea bobinei se poate evidenţia cu certitudine că numărul de spire dintr-o bobină va avea un anume efect asupra valorii tensiunii induse Mărind numărul de spire sau frecvenţa de modificare a cacircmpului magnetic se va mări astfel tensiunea indusă

FIGURA 2

12 Cuplaje magnetice

Cacircnd un cacircmp magnetic este produs icircn vecinătatea unui material conductiv materialul este influenţat icircn aşa fel de către fluxul magnetic icircncacirct atunci cacircnd fluxul se schimbă un curent este indus icircn conductor

13 Producerea curenţilor turbionari

Legea lui Faraday relative la inducţia electromagnetică se formulează astfel

bdquo Cacircnd un conductor taie prin orice mijloc liniile de forţa ale unui cacircmp magnetic o forţă electromotoare va fi indusă icircn conductor

Mărimea forţei electromotoare induse va depinde de

1 mărimea forţa şi apropierea cacircmpului magnetic2 viteza cu care liniile de forţă sunt tăiate3 tipul de material al conductoruluirdquo

Icircn cazul examinării cu curenţii turbionari mărimea cacircmpului magnetic este dată de mărimea bobinei traductorului feritei şi ecranării forţa lor este dată de numărul de spire şi de curentul icircn traductor iar apropierea este dată de către lift-off factorul de umplere şi geometria traductorului Viteza cu care liniile de forţă sunt tăiate este icircn funcţie de frecvenţă şi tipul de material al conductorului este icircn funcţie de pemeabilitatea şi de conductivitatea materialului

Cacircnd un curent alternativ trece printr-o bobină este generat cacircmp magnetic icircn bobină şi icircn jurul acesteia Cacircnd un palpator este adus icircn apropierea unui material conductiv cum ar fi aluminiu palpatorul modifică cacircmpul magnetic generacircnd curent electric icircn material Acest curent este indus icircn cercuri icircnchise icircn plane perpendiculare pe cacircmpul magnetic (figura 3) Numele acestor curenţi este curenţii turbionari

FIGURA 3

14 Examinarea cu curenţi turbionari

Examinarea cu curenţi turbionari este din metodele de control nedistructiv care se bazează pe principiul electromagnetismului

Pentru a forma curenţi turbionari icircn piesa de testat un curent alternativ de o anumită frecvenţă este aplicat unei bobine Curentul alternativ formează un cacircmp magnetic variabil care se mai numeşte şi cacircmpul magnetic primar al bobinei Cacircnd bobina este aşezată

Figura 1

lacircngă o piesă de metal cacircmpul magnetic primar al bobinei dă naştere prin inducţie curenţilor turbionari

Curenţii turbionari (Eddy) sunt curenţi electrici induşi care după cum denumiţi au o orientare turbionară Numele acestora provine de la ldquoeddiesrdquo ndash ldquoturbionirdquo

Adacircncimea de pătrundere a curenţilor turbionari variază invers proporţional cu conductivitatea materialului şi cu frecvenţa curentului aplicat bobinei Fluxul de curenţi turbionari generează un cacircmp magnetic secundar care interacţionează cu cacircmpul magnetic primar al bobinei Cacircmpul magnetic rezultat determină caracteristicile electrice ale bobinei şi devine sursa de informaţii care este analizată electronic pentru a colecta datele necesare Aceste date determină starea piesei examinate

Instrumentele de examinare cu curenţi turbionari analizează schimbările caracteristicilor electrice ale bobinei cauzate de schimbări icircn cacircmpul magnetic secundar care rezultă din modificări ale fluxului de curenţi turbionari

Adacircncimea standard de penetrare este definită ca acel punct din interiorul materialului icircn care intensitatea curenţilor turbionari a ajuns la 37 (1e) faţă de intensitatea acestora la suprafaţa materialului şi se poate calcula cu formula

unde δ ndash adacircncimea de penetrare (pătrundere) (mm) ρ ndash rezistivitatea materialului testat μ ndash permeabilitatea materialului testat f ndash frecvenţa curentului prin bobină (Hz)

Examinarea cu curenţi turbionari ar fi mult mai uşoară pentru inspectorii NDT dacă discontinuităţile cum ar fi fisurile şi coroziunea ar fi singurii factori care ar afecta această examinare Totuşi sunt cacircţiva alţi factori care afectează această examinare nedistructivă

Principalul avantaj icircn examinările nedistructive cu ajutorul curenţilor turbionari este varietate de examinări şi măsurători care pot fi realizate Astfel curenţii turbionari pot fi folosiţi pentru

Detectarea fisurilor Măsurarea grosimilor de material Măsurarea grosimilor straturilor de acoperii Măsurarea conductivităţii pentru

o Identificarea materialuluio Monitorizarea tratamentului termic

Examinarea cu curenţi turbionari prezintă următoarele avantaje

Sensibilitate la fisuri mici şi alte defecte Detectarea defectelor de suprafaţă şi din apropierea suprafeţei

δ=503sdotradic ρμsdotf

Rezultate icircn timp real Echipament portabil Metoda poate fi folosită nu numai pentru detectarea defectelor Pregătirea piesei ndash minimă Nu este necesar contactul palpatorului cu piesa examinată Se pot examina pisere cu forme complexe şi mărimi diferite

Examinarea cu curenţi turbionari prezintă următoarele dezavantaje

Numai materialele conductive pot fi examinate Suprafaţa trebuie să fie accesibilă traductorului Instruirea necesară este mai icircndelungată decacirct icircn cazul altor examinări Finisarea şi rugozitatea suprafeţei pot interfera Sunt necesare blocuri de referinţă pentru calibrare Adacircncimea de penetrare este limitată Defecte cum ar fi exfolierile paralele cu bobina traductorului şi direcţia de

scanare sunt nedetectabile

FACTORII CE AFECTEAZĂ CURENŢII TURBIONARI

Examinarea cu curenţi turbionari ar fi mult mai uşoară pentru inspectorii NDT dacă discontinuităţile cum ar fi fisurile şi coroziunea ar fi singurii factori care ar afecta această examinarea Totuşi sunt cacircţiva alţi factori care afectează această examinare nedistructivă

Dintre aceşti factori care afectează examinarea cu curenţi turbionari amintim

Conductivitatea σ Permeabilitatea μ Frecvenţa f Geometria Apropierea (lift offfactor de umplere) Discontinuităţile (defecte)

21 Conductivitatea electrică

Conductivitatea unui material poate fi descrisă ca abilitatea acestui material de a permite trecerea curentului electric prin acesta Conductivitate mare a unui material icircnseamnă o valoare mare a curentului electric Deoarece curenţii turbionari sunt curenţi electrici o valoare mare a conductivităţii materialului icircnseamnă o valoare

mare a curenţilor turbionari O schimbare a conductivităţii materialului va cauza schimbarea curenţilor turbionari Deci curenţii turbionari pot fi folosiţi pentru măsurarea conductivităţii materialelor Modificarea conductivităţii unui material poate fi cauzată de

a) Tratamentul termicb) Compoziţia chimicăc) Temperaturad) Forjare

Măsurările de conductivitate sunt folosite pentru a observa dacă unele componenta au fost incorect tratate termic Aceste măsurări sunt de asemenea folosite uneori pentru a observa dacă structura unor piese a fost supratratată icircn timpul folosirii şi icircn mod regulat aceste măsurători sunt folosite pentru a verifica conductivitatea pieselor

Pentru controlul nedistructiv conductivitatea se măsoară folosind Standardul Internaţional Al Cuprului Pur (IACS) care se bazează pe o puritate icircnaltă a cuprului cu o conductivitate electrică de 100 Citirile conductivităţii sunt comparate cu acest standard şi sunt exprimate icircn procente IACS

Deşi pentru cele mai multe examinări cu curenţi turbionari se fac setări pentru detectarea modificărilor de conductivitate acestea nu creează probleme la scanările pentru detectarea fisurilor

Rezistenţa (R) depinde de rezistivitatea conductorului de lungimea acestuia (l) şi de aria secţiunii transversale (A) astfel

R = ρ lA harr ρ = RAl

Conductivitatea este inversul rezistivităţii

σ = lRA sau σ = 1ρ (unitatea de măsură fiind Siemenmm)

22 Permeabilitatea

Wilhelm Weber propune o teorie icircn care structura materialelor feromagnetice este formată din ldquodomeniirdquo magnetice Acestea sunt cele mai mici particule dintr-un material care arată nordul şi sudul (poli) Icircntr-un material nemagnetizat feromagnetic domeniul magnetic este aranjat icircntr-o ordine icircntacircmplătoare (figura 4) Cacircnd materialul feromagnetic este magnetizat poli domeniului magnetic icircncep să se alinieze icircntr-o direcţie comună Cu domeniile magnetice aliniate icircn acest fel materialul dezvoltă o forţă totală egală cu suma domeniilor magnetice (figura 5)

FIGURA 4 ndash DOMENIU MAGNETIC FIGURA 5 ndash DOMENIU MAGNETIC IcircN MATERIALE NEMAGNETIZATE IcircN MATERIALE MAGNETIZATE

Densitatea fluxului se referă la liniile de forţă pe unitatea de arie Cacircmpul magnetic ar trebui tăiat la unghiuri drepte pe direcţia de curgere Densitatea fluxului este de obicei notată cu litera B iar unitatea de măsură este Tesla (Gauss)

Forţa de magnetizare este forţa fie de la un cacircmp magnetic existent fie de la un curent electric cerut pentru a stabili cacircmpul magnetic icircntr-un component Se notează cu litera H şi se măsoară icircn Oested

Permeabilitatea reprezintă uşurinţa cu care un material poate fi magnetizat ndash uşurinţa cu care se aliniază domeniile magnetice Materialele cu o icircnaltă permeabilitate sunt uşor de magnetizat şi demagnetizat Permeabilitatea este numeric egală cu BH şi este notată cu litera grecesc

Majoritatea oţelurilor cu structură martensitică au permeabilitatea peste 240

Permeabilitatea relativă nu are unitate de măsură (se notează cu r)

0 = 4 x 10-7

=

BH

r =

μμ0

Valori ale permeabilităţi relative pentru diverse materiale

Cupru 1 Stainless Steel 102

Aer 1 Cast Steel 175Aluminiu 1 Aliaj icircnalt de oţel 750

Plastic 1 Oţel inoxidabil 102

Materiale feroase neferoase paramagnetice sau diamagnetice

Materiale feromagnetice

Un material care manifestă o atracţie puternică faţă de un magnet icircl vom numi feromagnetic Icircn acest material este uşor de aliniat domeniul magnetic şi astfel uşor de magnetizat poate avea o retentivitate icircnaltă Astfel de materiale au o permeabilitate icircnaltă dar volumul şi forma curbei de histerezis poate diferi de la un tip de material feromagnetic la altul

Materiale paramagneticele

Materialele paramagnetice sunt materiale care sunt atrase uşor de magneţi

Materialele diamagneticele

Materialele diamagneticele sunt materialele care sunt respinse uşor de magneţi

Aceste trei tipuri de materiale magnetice sunt descrise icircn figura 6 care arată interelaţionarea lor cu materiale neferoase cum ar fi aluminiu plastic cupru lemn

FIGURA 6

Curba de histerezis este graficul (figura 7) care reprezintă proprietăţile magnetice ale unui material şi este trasată la schimbările densităţii fluxului (B) icircmpotriva variaţiilor forţei de magnetizare (H)

Icircncepacircnd de la zero cu materialul icircn condiţii nemagnetizate şi crescacircnd forţa de magnetizare icircn măsuri mici fluxul icircn material creşte destul de repede la icircnceput pe urmă mai icircncet pacircnă cacircnd atinge punctul ldquoardquo peste care orice creştere icircn forţa de magnetizare nu mai produce creştere icircn densitatea fluxului Acesta este punctul de saturaţie magnetică a materialului Gradual reducacircnd forţa de magnetizare rezultă curba (a-b) Cantitatea de magnetism rămasă icircn material la punctul ldquobrdquo se numeşte magnetism rezidual remanet sau retentivitate Cacircnd curentul de magnetizare este icircntors şi gradual creşte icircn valoare fluxul va continua să scadă pacircnă ce atinge punctul ldquoconductivitrdquo Icircn acest punct fluxul este zero (c-0) reprezintă forţa coercitivă icircn material Cacircmpul inversat creşte pacircnă ce punctul ldquodrdquo este atins Materialul este din nou saturat dar icircn direcţie opusă Forţa de magnetizare este acum scăzută la zero şi o porţiune a curbei (d-e) este formată şi ldquoerdquo reprezintă polaritatea inversă reziduală magnetism Din nou creşte forţa de magnetizare icircn direcţia originală completacircnd curba (e-f-a) Ciclul este acum complet iar aria este numită curbă de histerezis

FIGURA 7 BUCLA DE HISTEREZIS

Notă

BH

=μ

este complex

Icircn figura 8 se poate observa diferenţa dintre două bucle de histerezis pentru două materiale cu caracteristici diferite

BUCLA DE HISTEREZIS PENTRU MATERIAL MAGNETIC MOALE

BUCLA DE HISTEREZIS PENTRU MATERIAL MAGNETIC DUR

FIGURA 8

23 Frecvenţa

Cacircnd o frecvenţă de o valoare mare circulă printr-un conductor electronii tind să se ducă pe suprafaţa acestuia (figura 9) Acest fenomen este cunoscut ca efect de suprafaţă (bdquoskin effectrdquo) Dacă frecvenţa creşte curentul circulă icircn apropierea suprafeţei Acest fenomen este de asemenea aplicabil şi icircn cazul curenţilor turbionari astfel modificarea frecvenţei curentului prin bobină va duce la modificarea adacircncimii de penetrare (pătrundere) a curenţilor turbionari

Adacircncimea standard de penetrare este definită ca acel punct din interiorul materialului icircn care intensitatea curenţilor turbionari a ajuns la 37 (1e) faţă de intensitatea acestora la suprafaţa materialului şi se poate calcula cu formula

δ=503sdotradic ρμsdotf

FIGURA 9

unde δ ndash adacircncimea de penetrare (pătrundere) (mm)

ρ ndash rezistivitatea materialului testat

μ ndash permeabilitatea materialului testat

f ndash frecvenţa curentului prin bobină (Hz)

Rezistivitatea se poate exprima icircn funcţie de conductivitate astfel

ρ = 172 σ

Deci adacircncimea de penetrare (pătrundere) descreşte cu creşterea frecvenţei a conductivităţii şi a permeabilităţii magnetice

Deci frecvenţa se poate exprima prin următoarea formulă

f ( Hz )= 4 36sdot105

δ 2sdotσ ( IASC )sdotμ

La două adacircncimi standard de penetrare (2δ) densitatea curenţilor turbionari descreşte cu radical din 1e sau cu aproximativ 135 faţă de intensitatea acestora la suprafaţa materialului iar la trei adacircncimi standard de penetrare (3δ) densitatea curenţilor turbionari descreşte cu radical din 1e sau cu aproximativ 5 faţă de intensitatea acestora la suprafaţa materialului

Icircn figura 10 se poate observa diferenţa dintre adacircncimile de penetrare pentru două materiale cu caracteristici diferite

FIGURA 10

24 Geometria piesei

O schimbare icircn geometria piesei de testat va afecta curenţii turbionari la trecerea peste ea Acest factor poate cauza probleme deoarece fisurile apar de obicei la modificările de secţiune Scanacircnd uniform dea lungul schimbărilor de secţiune se pot face fără dificultăţi cu condiţia ca orientarea traductorului la modificările de geometrie să rămacircnă neschimbată Totuşi scanacircnd transversal dea lungul schimbărilor de secţiune pot cauză modificări ale curenţilor turbionari care duc la fluctuaţii ale acului aparatului Icircn aceste condiţii devine dificil dacă nu chiar imposibil să diferenţiem fluctuaţiile provenite de la o fisură şi cele provenite de la schimbările de secţiune De asemenea cacircnd bobina este icircn apropierea marginii curenţii turbionari devin distorsionaţi Acest fenomen este cunoscut icircn general ca efect de margine sau efect de sfacircrşit Totuşi fisurile care se află icircn apropierea margini pot fi detectate reglarea balansului echipamentului şi scanarea cu atenţie icircn lungul marginii pe o distanţă uniformă de aceasta

25 Discontinuităţile

Discontinuităţile cum ar fi fisurile sau coroziunea duc la distorsionarea curenţilor turbionari Cu ajutorul examinării cu curenţi turbionari pot fi detectate foarte uşor lungimea fisurile de suprafaţă dar nu se pot detecta adacircncimile acestora deşi cu cacirct fisurile sunt mai adacircnci cu atacirct deviaţiile acului vor fi mai ample sau curbele corespunzătoare fisurilor de pe ecranul echipamentului vor avea o amplitudine mai mare Deoarece icircn cadrul examinării cu curenţi turbionari folosim etaloane pentru calibrarea echipamentului (cum ar fi cel prezentat icircn figura alăturată) putem spune că fisura descoperită este mai mare de sau mai mică de sau este icircntre

BOBINE ŞI TRADUCTORI

CLASIFICAREA PALPATORILOR

Clasificarea palpatorilor folosiţi icircn cadrul examinării cu curenţi turbionari poate fi făcută după mai multe criterii Dintre criteriile după care se pot clasifica palpatorii amintim

1 după modul icircn care bobinele palpatorului sunt conectate la echipament a palpatori conectaţi icircn punte b palpatori tip refelexie (palpatoare tip transite-recepţionează)

2 după modul de ecranarea palpatori ecranaţib palpatori neecranaţi

3 după numărul de bobine de recepţie din interiorul palpatorului

a palpatori diferenţialib palpatori absoluţi

4 după aplicaţiile unde sunt folosiţia palpatori de suprafaţăb palpatori icircn formă de creion (pencil probes)c palpatori pentru găuri (bolt hole probes)d palpatori tip inel (ringdonut probes)e palpatori pentru diametre interioare (ID Probes)f palpatori pentru diametre exterioare (OD Probes)

ISTORIA EXAMINĂRII CU CURENŢI TURBOINARI

Examinarea cu curenţi turbionari este o metodă care a apărut o dată cu descoperirea inducţiei electromagnetice icircn 1831 de către Michael Faraday Faraday a fost un chimist icircn Anglia anilor 1800 şi este recunoscut ca descoperitor al inducţiei electromagnetice efectului optico-magnetic diamagnetismului şi multe alte descoperii Icircn 1879 alt om de ştiinţă pe nume Hughes a observat schimbări icircn proprietăţile unei bobine cacircnd aceasta este icircn contact cu metale ce au conductivităţii şi permeabilităţi deferite Totuşi abia icircn al doilea război mondial aceste fenomene au fost folosite icircn practică pentru testarea materialelor Examinarea cu curenţi turbionari a cunoscut o dezvoltare majoră icircn ani 1950 ndash 1960 icircn special icircn industria aeronautică şi icircn industria nucleară Examinarea cu curenţi turbionari este acum o metodă larg utilizată şi bine icircnţeleasă

Examinarea cu curenţi turbionari este folosită icircn diferite ramuri ale industriei pentru a detecta defecte şi efectua măsurători

Icircn general metoda este folosită pentru a inspecta zone relativ mici iar forma palpatorului şi parametrii de lucru sunt bine determinaţi fiind necesară cunoaşterea cauzei ce a determinat defectul pe care dorim să icircl determinăm Deoarece curenţii turbionari au tendinţa de a se concentra la suprafaţă aceştia pot fi folosiţi doar pentru detectarea defectelor de suprafaţă şi din apropierea suprafeţei

La materialele subţiri cum ar fi ţevile şi tablele curenţii turbionari pot fi folosiţi pentru măsurarea grosimii materialului

Astfel curenţii turbionari pot fi folosiţi pentru a detecta defectele ce apar datorită coroziunii şi a altor defecte ce pot cauza subţierea materialelor

Metoda este folosită pentru a efectua măsurători ale modificărilor de grosime rezultate icircn urma coroziunii a icircnvelişurilor de avioane sau a ţevilor din cadrul schimbătoarelor de căldură Examinarea cu curenţi turbionari este folosită pentru a măsura grosimea stratului de vopsea sau a straturilor de acoperiri

Curenţii turbionari sunt de asemenea afectaţi de conductivitatea electrică şi de permeabilitatea magnetică a materialelor De aceea măsurarea curenţilor turbionari poate fi folosită pentru sortarea materialelor şi pentru a ne da informaţii despre material

(dacă a fost afectat de temperaturi icircnalte şi dacă a fost tratat termic modificări care schimbă conductivitatea materialului)

Există o mare varietate de echipamente şi palpatori pentru examinarea cu curenţi turbionari Icircn general aceste echipamente sunt de dimensiuni mici portabile Sisteme computerizate sunt de asemenea disponibile pentru gestionarea datelor Sistemul software de procesare a fost de asemenea dezvoltat pentru icircndepărtarea interferenţelor şi reducerea zgomotelor Analizoarele de impedanţă pot fi folosite uneori pentru a icircmbunătăţi măsurătorile cantitative a curenţilor turbionari

• FIGURA 9
• FIGURA 1
• FIGURA 2
• FIGURA 3
• FIGURA 4 ndash DOMENIU MAGNETIC FIGURA 5 ndash DOMENIU MAGNETIC
• • Aer
  • • FIGURA 6
    • FIGURA 7 BUCLA DE HISTEREZIS
    • FIGURA 8
    • FIGURA 10

inductanţă mutuală atunci cacircnd un circuit induce un curent icircntr-un alt circuit alăturat Imaginea alăturată reprezintă un exemplu de inductanţă mutualăCicircnd un curent alternativ circulă printr-un conductor dintr-un circuit se produce un cacircmp electromagnetic care icircn permanenţă creşte şi scade şi icircşi schimbă orientarea datorită variaţiei continue a curentului din conductor Această variaţie a cacircmpului magnetic va induce un curent electric icircntr-un alt conductor sau circuit care se află aproape de conductorul primului circuit Curentul electric din acest al doilea conductor va fi de asemenea alternativ şi de fapt va avea proprietăţi asemănătoare cu curentul electric din primul conductor Un transformator electric foloseşte inductanţa pentru a modifica tensiunea electrică la un nivel dorit Trebuie să reţinem că deoarece variaţia cicircmpului magnetic generează inductanţa fenomenul este prezent doar icircn cazul circuitelor ce sunt alimentate cu curent alternativ şi de asemenea este bine de reţinut că o frecvenţă mai mare a curentului electric va produce o reactanţa inductivă mai mare deoarece cicircmpul magnetic se modifică mai rapid

Auto ndash inductanţa şi Reactanţa Inductivă

Proprietatea de auto-inductanţă este o formă particulară ai inducţiei electromagnetice Auto-inductanţa se defineşte ca fiind inducţia tensiunii dintr-un conductor prin care circulă curent atunci cacircnd curentul din conductor se modifică Icircn cazul auto-inductanţei cacircmpul magnetic creat de un curent alternativ va induce o tensiune electrică icircn acelaşi circuit De aceea tensiunea este auto-indusă

11 Trecerea curentului prin bobinăCacircnd un curent trece printr-un conductor un cacircmp magnetic se formează icircn jurul conductorului Mărimea cacircmpului magnetic creşte cacircnd curentul care trece prin conductor creşte Figura 1 arată cacircmpul magnetic format icircn jurul unui conductor

FIGURA 1

Icircn cazul unei bobine cacircmpul magnetic icircnconjoară bobina după cum se poate observa icircn figura 2 Curentul alternativ ce parcurge bobina creează un cacircmp magnetic icircn şi icircn jurul bobinei care creşte şi descreşte după modul de variere al curentului Cacircmpul magnetic formează bucle concentrice ce icircnconjoară conductorul şi acestea se icircnsumează formacircnd astfel bucle mai mari care icircnconjoară bobina ilustrată mai jos Cacircnd curentul se măreşte icircntr-o spiră cacircmpul magnetic ce se extinde va intersecta una sau chiar toate spirele vecine inducacircnd o tensiune icircn acestea Acest fapt produce o tensiune indusă icircn bobină atunci cacircnd curentul se modifică Studiind imaginea bobinei se poate evidenţia cu certitudine că numărul de spire dintr-o bobină va avea un anume efect asupra valorii tensiunii induse Mărind numărul de spire sau frecvenţa de modificare a cacircmpului magnetic se va mări astfel tensiunea indusă

FIGURA 2

12 Cuplaje magnetice

Cacircnd un cacircmp magnetic este produs icircn vecinătatea unui material conductiv materialul este influenţat icircn aşa fel de către fluxul magnetic icircncacirct atunci cacircnd fluxul se schimbă un curent este indus icircn conductor

13 Producerea curenţilor turbionari

Legea lui Faraday relative la inducţia electromagnetică se formulează astfel

bdquo Cacircnd un conductor taie prin orice mijloc liniile de forţa ale unui cacircmp magnetic o forţă electromotoare va fi indusă icircn conductor

Mărimea forţei electromotoare induse va depinde de

1 mărimea forţa şi apropierea cacircmpului magnetic2 viteza cu care liniile de forţă sunt tăiate3 tipul de material al conductoruluirdquo

Icircn cazul examinării cu curenţii turbionari mărimea cacircmpului magnetic este dată de mărimea bobinei traductorului feritei şi ecranării forţa lor este dată de numărul de spire şi de curentul icircn traductor iar apropierea este dată de către lift-off factorul de umplere şi geometria traductorului Viteza cu care liniile de forţă sunt tăiate este icircn funcţie de frecvenţă şi tipul de material al conductorului este icircn funcţie de pemeabilitatea şi de conductivitatea materialului

Cacircnd un curent alternativ trece printr-o bobină este generat cacircmp magnetic icircn bobină şi icircn jurul acesteia Cacircnd un palpator este adus icircn apropierea unui material conductiv cum ar fi aluminiu palpatorul modifică cacircmpul magnetic generacircnd curent electric icircn material Acest curent este indus icircn cercuri icircnchise icircn plane perpendiculare pe cacircmpul magnetic (figura 3) Numele acestor curenţi este curenţii turbionari

FIGURA 3

14 Examinarea cu curenţi turbionari

Examinarea cu curenţi turbionari este din metodele de control nedistructiv care se bazează pe principiul electromagnetismului

Pentru a forma curenţi turbionari icircn piesa de testat un curent alternativ de o anumită frecvenţă este aplicat unei bobine Curentul alternativ formează un cacircmp magnetic variabil care se mai numeşte şi cacircmpul magnetic primar al bobinei Cacircnd bobina este aşezată

Figura 1

lacircngă o piesă de metal cacircmpul magnetic primar al bobinei dă naştere prin inducţie curenţilor turbionari

Curenţii turbionari (Eddy) sunt curenţi electrici induşi care după cum denumiţi au o orientare turbionară Numele acestora provine de la ldquoeddiesrdquo ndash ldquoturbionirdquo

Adacircncimea de pătrundere a curenţilor turbionari variază invers proporţional cu conductivitatea materialului şi cu frecvenţa curentului aplicat bobinei Fluxul de curenţi turbionari generează un cacircmp magnetic secundar care interacţionează cu cacircmpul magnetic primar al bobinei Cacircmpul magnetic rezultat determină caracteristicile electrice ale bobinei şi devine sursa de informaţii care este analizată electronic pentru a colecta datele necesare Aceste date determină starea piesei examinate

Instrumentele de examinare cu curenţi turbionari analizează schimbările caracteristicilor electrice ale bobinei cauzate de schimbări icircn cacircmpul magnetic secundar care rezultă din modificări ale fluxului de curenţi turbionari

Adacircncimea standard de penetrare este definită ca acel punct din interiorul materialului icircn care intensitatea curenţilor turbionari a ajuns la 37 (1e) faţă de intensitatea acestora la suprafaţa materialului şi se poate calcula cu formula

unde δ ndash adacircncimea de penetrare (pătrundere) (mm) ρ ndash rezistivitatea materialului testat μ ndash permeabilitatea materialului testat f ndash frecvenţa curentului prin bobină (Hz)

Examinarea cu curenţi turbionari ar fi mult mai uşoară pentru inspectorii NDT dacă discontinuităţile cum ar fi fisurile şi coroziunea ar fi singurii factori care ar afecta această examinare Totuşi sunt cacircţiva alţi factori care afectează această examinare nedistructivă

Principalul avantaj icircn examinările nedistructive cu ajutorul curenţilor turbionari este varietate de examinări şi măsurători care pot fi realizate Astfel curenţii turbionari pot fi folosiţi pentru

Detectarea fisurilor Măsurarea grosimilor de material Măsurarea grosimilor straturilor de acoperii Măsurarea conductivităţii pentru

o Identificarea materialuluio Monitorizarea tratamentului termic

Examinarea cu curenţi turbionari prezintă următoarele avantaje

Sensibilitate la fisuri mici şi alte defecte Detectarea defectelor de suprafaţă şi din apropierea suprafeţei

δ=503sdotradic ρμsdotf

Rezultate icircn timp real Echipament portabil Metoda poate fi folosită nu numai pentru detectarea defectelor Pregătirea piesei ndash minimă Nu este necesar contactul palpatorului cu piesa examinată Se pot examina pisere cu forme complexe şi mărimi diferite

Examinarea cu curenţi turbionari prezintă următoarele dezavantaje

Numai materialele conductive pot fi examinate Suprafaţa trebuie să fie accesibilă traductorului Instruirea necesară este mai icircndelungată decacirct icircn cazul altor examinări Finisarea şi rugozitatea suprafeţei pot interfera Sunt necesare blocuri de referinţă pentru calibrare Adacircncimea de penetrare este limitată Defecte cum ar fi exfolierile paralele cu bobina traductorului şi direcţia de

scanare sunt nedetectabile

FACTORII CE AFECTEAZĂ CURENŢII TURBIONARI

Examinarea cu curenţi turbionari ar fi mult mai uşoară pentru inspectorii NDT dacă discontinuităţile cum ar fi fisurile şi coroziunea ar fi singurii factori care ar afecta această examinarea Totuşi sunt cacircţiva alţi factori care afectează această examinare nedistructivă

Dintre aceşti factori care afectează examinarea cu curenţi turbionari amintim

Conductivitatea σ Permeabilitatea μ Frecvenţa f Geometria Apropierea (lift offfactor de umplere) Discontinuităţile (defecte)

21 Conductivitatea electrică

Conductivitatea unui material poate fi descrisă ca abilitatea acestui material de a permite trecerea curentului electric prin acesta Conductivitate mare a unui material icircnseamnă o valoare mare a curentului electric Deoarece curenţii turbionari sunt curenţi electrici o valoare mare a conductivităţii materialului icircnseamnă o valoare

mare a curenţilor turbionari O schimbare a conductivităţii materialului va cauza schimbarea curenţilor turbionari Deci curenţii turbionari pot fi folosiţi pentru măsurarea conductivităţii materialelor Modificarea conductivităţii unui material poate fi cauzată de

a) Tratamentul termicb) Compoziţia chimicăc) Temperaturad) Forjare

Măsurările de conductivitate sunt folosite pentru a observa dacă unele componenta au fost incorect tratate termic Aceste măsurări sunt de asemenea folosite uneori pentru a observa dacă structura unor piese a fost supratratată icircn timpul folosirii şi icircn mod regulat aceste măsurători sunt folosite pentru a verifica conductivitatea pieselor

Pentru controlul nedistructiv conductivitatea se măsoară folosind Standardul Internaţional Al Cuprului Pur (IACS) care se bazează pe o puritate icircnaltă a cuprului cu o conductivitate electrică de 100 Citirile conductivităţii sunt comparate cu acest standard şi sunt exprimate icircn procente IACS

Deşi pentru cele mai multe examinări cu curenţi turbionari se fac setări pentru detectarea modificărilor de conductivitate acestea nu creează probleme la scanările pentru detectarea fisurilor

Rezistenţa (R) depinde de rezistivitatea conductorului de lungimea acestuia (l) şi de aria secţiunii transversale (A) astfel

R = ρ lA harr ρ = RAl

Conductivitatea este inversul rezistivităţii

σ = lRA sau σ = 1ρ (unitatea de măsură fiind Siemenmm)

22 Permeabilitatea

Wilhelm Weber propune o teorie icircn care structura materialelor feromagnetice este formată din ldquodomeniirdquo magnetice Acestea sunt cele mai mici particule dintr-un material care arată nordul şi sudul (poli) Icircntr-un material nemagnetizat feromagnetic domeniul magnetic este aranjat icircntr-o ordine icircntacircmplătoare (figura 4) Cacircnd materialul feromagnetic este magnetizat poli domeniului magnetic icircncep să se alinieze icircntr-o direcţie comună Cu domeniile magnetice aliniate icircn acest fel materialul dezvoltă o forţă totală egală cu suma domeniilor magnetice (figura 5)

FIGURA 4 ndash DOMENIU MAGNETIC FIGURA 5 ndash DOMENIU MAGNETIC IcircN MATERIALE NEMAGNETIZATE IcircN MATERIALE MAGNETIZATE

Densitatea fluxului se referă la liniile de forţă pe unitatea de arie Cacircmpul magnetic ar trebui tăiat la unghiuri drepte pe direcţia de curgere Densitatea fluxului este de obicei notată cu litera B iar unitatea de măsură este Tesla (Gauss)

Forţa de magnetizare este forţa fie de la un cacircmp magnetic existent fie de la un curent electric cerut pentru a stabili cacircmpul magnetic icircntr-un component Se notează cu litera H şi se măsoară icircn Oested

Permeabilitatea reprezintă uşurinţa cu care un material poate fi magnetizat ndash uşurinţa cu care se aliniază domeniile magnetice Materialele cu o icircnaltă permeabilitate sunt uşor de magnetizat şi demagnetizat Permeabilitatea este numeric egală cu BH şi este notată cu litera grecesc

Majoritatea oţelurilor cu structură martensitică au permeabilitatea peste 240

Permeabilitatea relativă nu are unitate de măsură (se notează cu r)

0 = 4 x 10-7

=

BH

r =

μμ0

Valori ale permeabilităţi relative pentru diverse materiale

Cupru 1 Stainless Steel 102

Aer 1 Cast Steel 175Aluminiu 1 Aliaj icircnalt de oţel 750

Plastic 1 Oţel inoxidabil 102

Materiale feroase neferoase paramagnetice sau diamagnetice

Materiale feromagnetice

Un material care manifestă o atracţie puternică faţă de un magnet icircl vom numi feromagnetic Icircn acest material este uşor de aliniat domeniul magnetic şi astfel uşor de magnetizat poate avea o retentivitate icircnaltă Astfel de materiale au o permeabilitate icircnaltă dar volumul şi forma curbei de histerezis poate diferi de la un tip de material feromagnetic la altul

Materiale paramagneticele

Materialele paramagnetice sunt materiale care sunt atrase uşor de magneţi

Materialele diamagneticele

Materialele diamagneticele sunt materialele care sunt respinse uşor de magneţi

Aceste trei tipuri de materiale magnetice sunt descrise icircn figura 6 care arată interelaţionarea lor cu materiale neferoase cum ar fi aluminiu plastic cupru lemn

FIGURA 6

Curba de histerezis este graficul (figura 7) care reprezintă proprietăţile magnetice ale unui material şi este trasată la schimbările densităţii fluxului (B) icircmpotriva variaţiilor forţei de magnetizare (H)

Icircncepacircnd de la zero cu materialul icircn condiţii nemagnetizate şi crescacircnd forţa de magnetizare icircn măsuri mici fluxul icircn material creşte destul de repede la icircnceput pe urmă mai icircncet pacircnă cacircnd atinge punctul ldquoardquo peste care orice creştere icircn forţa de magnetizare nu mai produce creştere icircn densitatea fluxului Acesta este punctul de saturaţie magnetică a materialului Gradual reducacircnd forţa de magnetizare rezultă curba (a-b) Cantitatea de magnetism rămasă icircn material la punctul ldquobrdquo se numeşte magnetism rezidual remanet sau retentivitate Cacircnd curentul de magnetizare este icircntors şi gradual creşte icircn valoare fluxul va continua să scadă pacircnă ce atinge punctul ldquoconductivitrdquo Icircn acest punct fluxul este zero (c-0) reprezintă forţa coercitivă icircn material Cacircmpul inversat creşte pacircnă ce punctul ldquodrdquo este atins Materialul este din nou saturat dar icircn direcţie opusă Forţa de magnetizare este acum scăzută la zero şi o porţiune a curbei (d-e) este formată şi ldquoerdquo reprezintă polaritatea inversă reziduală magnetism Din nou creşte forţa de magnetizare icircn direcţia originală completacircnd curba (e-f-a) Ciclul este acum complet iar aria este numită curbă de histerezis

FIGURA 7 BUCLA DE HISTEREZIS

Notă

BH

=μ

este complex

Icircn figura 8 se poate observa diferenţa dintre două bucle de histerezis pentru două materiale cu caracteristici diferite

BUCLA DE HISTEREZIS PENTRU MATERIAL MAGNETIC MOALE

BUCLA DE HISTEREZIS PENTRU MATERIAL MAGNETIC DUR

FIGURA 8

23 Frecvenţa

Cacircnd o frecvenţă de o valoare mare circulă printr-un conductor electronii tind să se ducă pe suprafaţa acestuia (figura 9) Acest fenomen este cunoscut ca efect de suprafaţă (bdquoskin effectrdquo) Dacă frecvenţa creşte curentul circulă icircn apropierea suprafeţei Acest fenomen este de asemenea aplicabil şi icircn cazul curenţilor turbionari astfel modificarea frecvenţei curentului prin bobină va duce la modificarea adacircncimii de penetrare (pătrundere) a curenţilor turbionari

Adacircncimea standard de penetrare este definită ca acel punct din interiorul materialului icircn care intensitatea curenţilor turbionari a ajuns la 37 (1e) faţă de intensitatea acestora la suprafaţa materialului şi se poate calcula cu formula

δ=503sdotradic ρμsdotf

FIGURA 9

unde δ ndash adacircncimea de penetrare (pătrundere) (mm)

ρ ndash rezistivitatea materialului testat

μ ndash permeabilitatea materialului testat

f ndash frecvenţa curentului prin bobină (Hz)

Rezistivitatea se poate exprima icircn funcţie de conductivitate astfel

ρ = 172 σ

Deci adacircncimea de penetrare (pătrundere) descreşte cu creşterea frecvenţei a conductivităţii şi a permeabilităţii magnetice

Deci frecvenţa se poate exprima prin următoarea formulă

f ( Hz )= 4 36sdot105

δ 2sdotσ ( IASC )sdotμ

La două adacircncimi standard de penetrare (2δ) densitatea curenţilor turbionari descreşte cu radical din 1e sau cu aproximativ 135 faţă de intensitatea acestora la suprafaţa materialului iar la trei adacircncimi standard de penetrare (3δ) densitatea curenţilor turbionari descreşte cu radical din 1e sau cu aproximativ 5 faţă de intensitatea acestora la suprafaţa materialului

Icircn figura 10 se poate observa diferenţa dintre adacircncimile de penetrare pentru două materiale cu caracteristici diferite

FIGURA 10

24 Geometria piesei

O schimbare icircn geometria piesei de testat va afecta curenţii turbionari la trecerea peste ea Acest factor poate cauza probleme deoarece fisurile apar de obicei la modificările de secţiune Scanacircnd uniform dea lungul schimbărilor de secţiune se pot face fără dificultăţi cu condiţia ca orientarea traductorului la modificările de geometrie să rămacircnă neschimbată Totuşi scanacircnd transversal dea lungul schimbărilor de secţiune pot cauză modificări ale curenţilor turbionari care duc la fluctuaţii ale acului aparatului Icircn aceste condiţii devine dificil dacă nu chiar imposibil să diferenţiem fluctuaţiile provenite de la o fisură şi cele provenite de la schimbările de secţiune De asemenea cacircnd bobina este icircn apropierea marginii curenţii turbionari devin distorsionaţi Acest fenomen este cunoscut icircn general ca efect de margine sau efect de sfacircrşit Totuşi fisurile care se află icircn apropierea margini pot fi detectate reglarea balansului echipamentului şi scanarea cu atenţie icircn lungul marginii pe o distanţă uniformă de aceasta

25 Discontinuităţile

Discontinuităţile cum ar fi fisurile sau coroziunea duc la distorsionarea curenţilor turbionari Cu ajutorul examinării cu curenţi turbionari pot fi detectate foarte uşor lungimea fisurile de suprafaţă dar nu se pot detecta adacircncimile acestora deşi cu cacirct fisurile sunt mai adacircnci cu atacirct deviaţiile acului vor fi mai ample sau curbele corespunzătoare fisurilor de pe ecranul echipamentului vor avea o amplitudine mai mare Deoarece icircn cadrul examinării cu curenţi turbionari folosim etaloane pentru calibrarea echipamentului (cum ar fi cel prezentat icircn figura alăturată) putem spune că fisura descoperită este mai mare de sau mai mică de sau este icircntre

BOBINE ŞI TRADUCTORI

CLASIFICAREA PALPATORILOR

Clasificarea palpatorilor folosiţi icircn cadrul examinării cu curenţi turbionari poate fi făcută după mai multe criterii Dintre criteriile după care se pot clasifica palpatorii amintim

1 după modul icircn care bobinele palpatorului sunt conectate la echipament a palpatori conectaţi icircn punte b palpatori tip refelexie (palpatoare tip transite-recepţionează)

2 după modul de ecranarea palpatori ecranaţib palpatori neecranaţi

3 după numărul de bobine de recepţie din interiorul palpatorului

a palpatori diferenţialib palpatori absoluţi

4 după aplicaţiile unde sunt folosiţia palpatori de suprafaţăb palpatori icircn formă de creion (pencil probes)c palpatori pentru găuri (bolt hole probes)d palpatori tip inel (ringdonut probes)e palpatori pentru diametre interioare (ID Probes)f palpatori pentru diametre exterioare (OD Probes)

ISTORIA EXAMINĂRII CU CURENŢI TURBOINARI

Examinarea cu curenţi turbionari este o metodă care a apărut o dată cu descoperirea inducţiei electromagnetice icircn 1831 de către Michael Faraday Faraday a fost un chimist icircn Anglia anilor 1800 şi este recunoscut ca descoperitor al inducţiei electromagnetice efectului optico-magnetic diamagnetismului şi multe alte descoperii Icircn 1879 alt om de ştiinţă pe nume Hughes a observat schimbări icircn proprietăţile unei bobine cacircnd aceasta este icircn contact cu metale ce au conductivităţii şi permeabilităţi deferite Totuşi abia icircn al doilea război mondial aceste fenomene au fost folosite icircn practică pentru testarea materialelor Examinarea cu curenţi turbionari a cunoscut o dezvoltare majoră icircn ani 1950 ndash 1960 icircn special icircn industria aeronautică şi icircn industria nucleară Examinarea cu curenţi turbionari este acum o metodă larg utilizată şi bine icircnţeleasă

Examinarea cu curenţi turbionari este folosită icircn diferite ramuri ale industriei pentru a detecta defecte şi efectua măsurători

Icircn general metoda este folosită pentru a inspecta zone relativ mici iar forma palpatorului şi parametrii de lucru sunt bine determinaţi fiind necesară cunoaşterea cauzei ce a determinat defectul pe care dorim să icircl determinăm Deoarece curenţii turbionari au tendinţa de a se concentra la suprafaţă aceştia pot fi folosiţi doar pentru detectarea defectelor de suprafaţă şi din apropierea suprafeţei

La materialele subţiri cum ar fi ţevile şi tablele curenţii turbionari pot fi folosiţi pentru măsurarea grosimii materialului

Astfel curenţii turbionari pot fi folosiţi pentru a detecta defectele ce apar datorită coroziunii şi a altor defecte ce pot cauza subţierea materialelor

Metoda este folosită pentru a efectua măsurători ale modificărilor de grosime rezultate icircn urma coroziunii a icircnvelişurilor de avioane sau a ţevilor din cadrul schimbătoarelor de căldură Examinarea cu curenţi turbionari este folosită pentru a măsura grosimea stratului de vopsea sau a straturilor de acoperiri

Curenţii turbionari sunt de asemenea afectaţi de conductivitatea electrică şi de permeabilitatea magnetică a materialelor De aceea măsurarea curenţilor turbionari poate fi folosită pentru sortarea materialelor şi pentru a ne da informaţii despre material

(dacă a fost afectat de temperaturi icircnalte şi dacă a fost tratat termic modificări care schimbă conductivitatea materialului)

Există o mare varietate de echipamente şi palpatori pentru examinarea cu curenţi turbionari Icircn general aceste echipamente sunt de dimensiuni mici portabile Sisteme computerizate sunt de asemenea disponibile pentru gestionarea datelor Sistemul software de procesare a fost de asemenea dezvoltat pentru icircndepărtarea interferenţelor şi reducerea zgomotelor Analizoarele de impedanţă pot fi folosite uneori pentru a icircmbunătăţi măsurătorile cantitative a curenţilor turbionari

• FIGURA 9
• FIGURA 1
• FIGURA 2
• FIGURA 3
• FIGURA 4 ndash DOMENIU MAGNETIC FIGURA 5 ndash DOMENIU MAGNETIC
• • Aer
  • • FIGURA 6
    • FIGURA 7 BUCLA DE HISTEREZIS
    • FIGURA 8
    • FIGURA 10

Icircn cazul unei bobine cacircmpul magnetic icircnconjoară bobina după cum se poate observa icircn figura 2 Curentul alternativ ce parcurge bobina creează un cacircmp magnetic icircn şi icircn jurul bobinei care creşte şi descreşte după modul de variere al curentului Cacircmpul magnetic formează bucle concentrice ce icircnconjoară conductorul şi acestea se icircnsumează formacircnd astfel bucle mai mari care icircnconjoară bobina ilustrată mai jos Cacircnd curentul se măreşte icircntr-o spiră cacircmpul magnetic ce se extinde va intersecta una sau chiar toate spirele vecine inducacircnd o tensiune icircn acestea Acest fapt produce o tensiune indusă icircn bobină atunci cacircnd curentul se modifică Studiind imaginea bobinei se poate evidenţia cu certitudine că numărul de spire dintr-o bobină va avea un anume efect asupra valorii tensiunii induse Mărind numărul de spire sau frecvenţa de modificare a cacircmpului magnetic se va mări astfel tensiunea indusă

FIGURA 2

12 Cuplaje magnetice

Cacircnd un cacircmp magnetic este produs icircn vecinătatea unui material conductiv materialul este influenţat icircn aşa fel de către fluxul magnetic icircncacirct atunci cacircnd fluxul se schimbă un curent este indus icircn conductor

13 Producerea curenţilor turbionari

Legea lui Faraday relative la inducţia electromagnetică se formulează astfel

bdquo Cacircnd un conductor taie prin orice mijloc liniile de forţa ale unui cacircmp magnetic o forţă electromotoare va fi indusă icircn conductor

Mărimea forţei electromotoare induse va depinde de

1 mărimea forţa şi apropierea cacircmpului magnetic2 viteza cu care liniile de forţă sunt tăiate3 tipul de material al conductoruluirdquo

Icircn cazul examinării cu curenţii turbionari mărimea cacircmpului magnetic este dată de mărimea bobinei traductorului feritei şi ecranării forţa lor este dată de numărul de spire şi de curentul icircn traductor iar apropierea este dată de către lift-off factorul de umplere şi geometria traductorului Viteza cu care liniile de forţă sunt tăiate este icircn funcţie de frecvenţă şi tipul de material al conductorului este icircn funcţie de pemeabilitatea şi de conductivitatea materialului

Cacircnd un curent alternativ trece printr-o bobină este generat cacircmp magnetic icircn bobină şi icircn jurul acesteia Cacircnd un palpator este adus icircn apropierea unui material conductiv cum ar fi aluminiu palpatorul modifică cacircmpul magnetic generacircnd curent electric icircn material Acest curent este indus icircn cercuri icircnchise icircn plane perpendiculare pe cacircmpul magnetic (figura 3) Numele acestor curenţi este curenţii turbionari

FIGURA 3

14 Examinarea cu curenţi turbionari

Examinarea cu curenţi turbionari este din metodele de control nedistructiv care se bazează pe principiul electromagnetismului

Pentru a forma curenţi turbionari icircn piesa de testat un curent alternativ de o anumită frecvenţă este aplicat unei bobine Curentul alternativ formează un cacircmp magnetic variabil care se mai numeşte şi cacircmpul magnetic primar al bobinei Cacircnd bobina este aşezată

Figura 1

lacircngă o piesă de metal cacircmpul magnetic primar al bobinei dă naştere prin inducţie curenţilor turbionari

Curenţii turbionari (Eddy) sunt curenţi electrici induşi care după cum denumiţi au o orientare turbionară Numele acestora provine de la ldquoeddiesrdquo ndash ldquoturbionirdquo

Adacircncimea de pătrundere a curenţilor turbionari variază invers proporţional cu conductivitatea materialului şi cu frecvenţa curentului aplicat bobinei Fluxul de curenţi turbionari generează un cacircmp magnetic secundar care interacţionează cu cacircmpul magnetic primar al bobinei Cacircmpul magnetic rezultat determină caracteristicile electrice ale bobinei şi devine sursa de informaţii care este analizată electronic pentru a colecta datele necesare Aceste date determină starea piesei examinate

Instrumentele de examinare cu curenţi turbionari analizează schimbările caracteristicilor electrice ale bobinei cauzate de schimbări icircn cacircmpul magnetic secundar care rezultă din modificări ale fluxului de curenţi turbionari

Adacircncimea standard de penetrare este definită ca acel punct din interiorul materialului icircn care intensitatea curenţilor turbionari a ajuns la 37 (1e) faţă de intensitatea acestora la suprafaţa materialului şi se poate calcula cu formula

unde δ ndash adacircncimea de penetrare (pătrundere) (mm) ρ ndash rezistivitatea materialului testat μ ndash permeabilitatea materialului testat f ndash frecvenţa curentului prin bobină (Hz)

Examinarea cu curenţi turbionari ar fi mult mai uşoară pentru inspectorii NDT dacă discontinuităţile cum ar fi fisurile şi coroziunea ar fi singurii factori care ar afecta această examinare Totuşi sunt cacircţiva alţi factori care afectează această examinare nedistructivă

Principalul avantaj icircn examinările nedistructive cu ajutorul curenţilor turbionari este varietate de examinări şi măsurători care pot fi realizate Astfel curenţii turbionari pot fi folosiţi pentru

Detectarea fisurilor Măsurarea grosimilor de material Măsurarea grosimilor straturilor de acoperii Măsurarea conductivităţii pentru

o Identificarea materialuluio Monitorizarea tratamentului termic

Examinarea cu curenţi turbionari prezintă următoarele avantaje

Sensibilitate la fisuri mici şi alte defecte Detectarea defectelor de suprafaţă şi din apropierea suprafeţei

δ=503sdotradic ρμsdotf

Rezultate icircn timp real Echipament portabil Metoda poate fi folosită nu numai pentru detectarea defectelor Pregătirea piesei ndash minimă Nu este necesar contactul palpatorului cu piesa examinată Se pot examina pisere cu forme complexe şi mărimi diferite

Examinarea cu curenţi turbionari prezintă următoarele dezavantaje

Numai materialele conductive pot fi examinate Suprafaţa trebuie să fie accesibilă traductorului Instruirea necesară este mai icircndelungată decacirct icircn cazul altor examinări Finisarea şi rugozitatea suprafeţei pot interfera Sunt necesare blocuri de referinţă pentru calibrare Adacircncimea de penetrare este limitată Defecte cum ar fi exfolierile paralele cu bobina traductorului şi direcţia de

scanare sunt nedetectabile

FACTORII CE AFECTEAZĂ CURENŢII TURBIONARI

Examinarea cu curenţi turbionari ar fi mult mai uşoară pentru inspectorii NDT dacă discontinuităţile cum ar fi fisurile şi coroziunea ar fi singurii factori care ar afecta această examinarea Totuşi sunt cacircţiva alţi factori care afectează această examinare nedistructivă

Dintre aceşti factori care afectează examinarea cu curenţi turbionari amintim

Conductivitatea σ Permeabilitatea μ Frecvenţa f Geometria Apropierea (lift offfactor de umplere) Discontinuităţile (defecte)

21 Conductivitatea electrică

Conductivitatea unui material poate fi descrisă ca abilitatea acestui material de a permite trecerea curentului electric prin acesta Conductivitate mare a unui material icircnseamnă o valoare mare a curentului electric Deoarece curenţii turbionari sunt curenţi electrici o valoare mare a conductivităţii materialului icircnseamnă o valoare

mare a curenţilor turbionari O schimbare a conductivităţii materialului va cauza schimbarea curenţilor turbionari Deci curenţii turbionari pot fi folosiţi pentru măsurarea conductivităţii materialelor Modificarea conductivităţii unui material poate fi cauzată de

a) Tratamentul termicb) Compoziţia chimicăc) Temperaturad) Forjare

Măsurările de conductivitate sunt folosite pentru a observa dacă unele componenta au fost incorect tratate termic Aceste măsurări sunt de asemenea folosite uneori pentru a observa dacă structura unor piese a fost supratratată icircn timpul folosirii şi icircn mod regulat aceste măsurători sunt folosite pentru a verifica conductivitatea pieselor

Pentru controlul nedistructiv conductivitatea se măsoară folosind Standardul Internaţional Al Cuprului Pur (IACS) care se bazează pe o puritate icircnaltă a cuprului cu o conductivitate electrică de 100 Citirile conductivităţii sunt comparate cu acest standard şi sunt exprimate icircn procente IACS

Deşi pentru cele mai multe examinări cu curenţi turbionari se fac setări pentru detectarea modificărilor de conductivitate acestea nu creează probleme la scanările pentru detectarea fisurilor

Rezistenţa (R) depinde de rezistivitatea conductorului de lungimea acestuia (l) şi de aria secţiunii transversale (A) astfel

R = ρ lA harr ρ = RAl

Conductivitatea este inversul rezistivităţii

σ = lRA sau σ = 1ρ (unitatea de măsură fiind Siemenmm)

22 Permeabilitatea

Wilhelm Weber propune o teorie icircn care structura materialelor feromagnetice este formată din ldquodomeniirdquo magnetice Acestea sunt cele mai mici particule dintr-un material care arată nordul şi sudul (poli) Icircntr-un material nemagnetizat feromagnetic domeniul magnetic este aranjat icircntr-o ordine icircntacircmplătoare (figura 4) Cacircnd materialul feromagnetic este magnetizat poli domeniului magnetic icircncep să se alinieze icircntr-o direcţie comună Cu domeniile magnetice aliniate icircn acest fel materialul dezvoltă o forţă totală egală cu suma domeniilor magnetice (figura 5)

FIGURA 4 ndash DOMENIU MAGNETIC FIGURA 5 ndash DOMENIU MAGNETIC IcircN MATERIALE NEMAGNETIZATE IcircN MATERIALE MAGNETIZATE

Densitatea fluxului se referă la liniile de forţă pe unitatea de arie Cacircmpul magnetic ar trebui tăiat la unghiuri drepte pe direcţia de curgere Densitatea fluxului este de obicei notată cu litera B iar unitatea de măsură este Tesla (Gauss)

Forţa de magnetizare este forţa fie de la un cacircmp magnetic existent fie de la un curent electric cerut pentru a stabili cacircmpul magnetic icircntr-un component Se notează cu litera H şi se măsoară icircn Oested

Permeabilitatea reprezintă uşurinţa cu care un material poate fi magnetizat ndash uşurinţa cu care se aliniază domeniile magnetice Materialele cu o icircnaltă permeabilitate sunt uşor de magnetizat şi demagnetizat Permeabilitatea este numeric egală cu BH şi este notată cu litera grecesc

Majoritatea oţelurilor cu structură martensitică au permeabilitatea peste 240

Permeabilitatea relativă nu are unitate de măsură (se notează cu r)

0 = 4 x 10-7

=

BH

r =

μμ0

Valori ale permeabilităţi relative pentru diverse materiale

Cupru 1 Stainless Steel 102

Aer 1 Cast Steel 175Aluminiu 1 Aliaj icircnalt de oţel 750

Plastic 1 Oţel inoxidabil 102

Materiale feroase neferoase paramagnetice sau diamagnetice

Materiale feromagnetice

Un material care manifestă o atracţie puternică faţă de un magnet icircl vom numi feromagnetic Icircn acest material este uşor de aliniat domeniul magnetic şi astfel uşor de magnetizat poate avea o retentivitate icircnaltă Astfel de materiale au o permeabilitate icircnaltă dar volumul şi forma curbei de histerezis poate diferi de la un tip de material feromagnetic la altul

Materiale paramagneticele

Materialele paramagnetice sunt materiale care sunt atrase uşor de magneţi

Materialele diamagneticele

Materialele diamagneticele sunt materialele care sunt respinse uşor de magneţi

Aceste trei tipuri de materiale magnetice sunt descrise icircn figura 6 care arată interelaţionarea lor cu materiale neferoase cum ar fi aluminiu plastic cupru lemn

FIGURA 6

Curba de histerezis este graficul (figura 7) care reprezintă proprietăţile magnetice ale unui material şi este trasată la schimbările densităţii fluxului (B) icircmpotriva variaţiilor forţei de magnetizare (H)

Icircncepacircnd de la zero cu materialul icircn condiţii nemagnetizate şi crescacircnd forţa de magnetizare icircn măsuri mici fluxul icircn material creşte destul de repede la icircnceput pe urmă mai icircncet pacircnă cacircnd atinge punctul ldquoardquo peste care orice creştere icircn forţa de magnetizare nu mai produce creştere icircn densitatea fluxului Acesta este punctul de saturaţie magnetică a materialului Gradual reducacircnd forţa de magnetizare rezultă curba (a-b) Cantitatea de magnetism rămasă icircn material la punctul ldquobrdquo se numeşte magnetism rezidual remanet sau retentivitate Cacircnd curentul de magnetizare este icircntors şi gradual creşte icircn valoare fluxul va continua să scadă pacircnă ce atinge punctul ldquoconductivitrdquo Icircn acest punct fluxul este zero (c-0) reprezintă forţa coercitivă icircn material Cacircmpul inversat creşte pacircnă ce punctul ldquodrdquo este atins Materialul este din nou saturat dar icircn direcţie opusă Forţa de magnetizare este acum scăzută la zero şi o porţiune a curbei (d-e) este formată şi ldquoerdquo reprezintă polaritatea inversă reziduală magnetism Din nou creşte forţa de magnetizare icircn direcţia originală completacircnd curba (e-f-a) Ciclul este acum complet iar aria este numită curbă de histerezis

FIGURA 7 BUCLA DE HISTEREZIS

Notă

BH

=μ

este complex

Icircn figura 8 se poate observa diferenţa dintre două bucle de histerezis pentru două materiale cu caracteristici diferite

BUCLA DE HISTEREZIS PENTRU MATERIAL MAGNETIC MOALE

BUCLA DE HISTEREZIS PENTRU MATERIAL MAGNETIC DUR

FIGURA 8

23 Frecvenţa

Cacircnd o frecvenţă de o valoare mare circulă printr-un conductor electronii tind să se ducă pe suprafaţa acestuia (figura 9) Acest fenomen este cunoscut ca efect de suprafaţă (bdquoskin effectrdquo) Dacă frecvenţa creşte curentul circulă icircn apropierea suprafeţei Acest fenomen este de asemenea aplicabil şi icircn cazul curenţilor turbionari astfel modificarea frecvenţei curentului prin bobină va duce la modificarea adacircncimii de penetrare (pătrundere) a curenţilor turbionari

Adacircncimea standard de penetrare este definită ca acel punct din interiorul materialului icircn care intensitatea curenţilor turbionari a ajuns la 37 (1e) faţă de intensitatea acestora la suprafaţa materialului şi se poate calcula cu formula

δ=503sdotradic ρμsdotf

FIGURA 9

unde δ ndash adacircncimea de penetrare (pătrundere) (mm)

ρ ndash rezistivitatea materialului testat

μ ndash permeabilitatea materialului testat

f ndash frecvenţa curentului prin bobină (Hz)

Rezistivitatea se poate exprima icircn funcţie de conductivitate astfel

ρ = 172 σ

Deci adacircncimea de penetrare (pătrundere) descreşte cu creşterea frecvenţei a conductivităţii şi a permeabilităţii magnetice

Deci frecvenţa se poate exprima prin următoarea formulă

f ( Hz )= 4 36sdot105

δ 2sdotσ ( IASC )sdotμ

La două adacircncimi standard de penetrare (2δ) densitatea curenţilor turbionari descreşte cu radical din 1e sau cu aproximativ 135 faţă de intensitatea acestora la suprafaţa materialului iar la trei adacircncimi standard de penetrare (3δ) densitatea curenţilor turbionari descreşte cu radical din 1e sau cu aproximativ 5 faţă de intensitatea acestora la suprafaţa materialului

Icircn figura 10 se poate observa diferenţa dintre adacircncimile de penetrare pentru două materiale cu caracteristici diferite

FIGURA 10

24 Geometria piesei

O schimbare icircn geometria piesei de testat va afecta curenţii turbionari la trecerea peste ea Acest factor poate cauza probleme deoarece fisurile apar de obicei la modificările de secţiune Scanacircnd uniform dea lungul schimbărilor de secţiune se pot face fără dificultăţi cu condiţia ca orientarea traductorului la modificările de geometrie să rămacircnă neschimbată Totuşi scanacircnd transversal dea lungul schimbărilor de secţiune pot cauză modificări ale curenţilor turbionari care duc la fluctuaţii ale acului aparatului Icircn aceste condiţii devine dificil dacă nu chiar imposibil să diferenţiem fluctuaţiile provenite de la o fisură şi cele provenite de la schimbările de secţiune De asemenea cacircnd bobina este icircn apropierea marginii curenţii turbionari devin distorsionaţi Acest fenomen este cunoscut icircn general ca efect de margine sau efect de sfacircrşit Totuşi fisurile care se află icircn apropierea margini pot fi detectate reglarea balansului echipamentului şi scanarea cu atenţie icircn lungul marginii pe o distanţă uniformă de aceasta

25 Discontinuităţile

Discontinuităţile cum ar fi fisurile sau coroziunea duc la distorsionarea curenţilor turbionari Cu ajutorul examinării cu curenţi turbionari pot fi detectate foarte uşor lungimea fisurile de suprafaţă dar nu se pot detecta adacircncimile acestora deşi cu cacirct fisurile sunt mai adacircnci cu atacirct deviaţiile acului vor fi mai ample sau curbele corespunzătoare fisurilor de pe ecranul echipamentului vor avea o amplitudine mai mare Deoarece icircn cadrul examinării cu curenţi turbionari folosim etaloane pentru calibrarea echipamentului (cum ar fi cel prezentat icircn figura alăturată) putem spune că fisura descoperită este mai mare de sau mai mică de sau este icircntre

BOBINE ŞI TRADUCTORI

CLASIFICAREA PALPATORILOR

Clasificarea palpatorilor folosiţi icircn cadrul examinării cu curenţi turbionari poate fi făcută după mai multe criterii Dintre criteriile după care se pot clasifica palpatorii amintim

1 după modul icircn care bobinele palpatorului sunt conectate la echipament a palpatori conectaţi icircn punte b palpatori tip refelexie (palpatoare tip transite-recepţionează)

2 după modul de ecranarea palpatori ecranaţib palpatori neecranaţi

3 după numărul de bobine de recepţie din interiorul palpatorului

a palpatori diferenţialib palpatori absoluţi

4 după aplicaţiile unde sunt folosiţia palpatori de suprafaţăb palpatori icircn formă de creion (pencil probes)c palpatori pentru găuri (bolt hole probes)d palpatori tip inel (ringdonut probes)e palpatori pentru diametre interioare (ID Probes)f palpatori pentru diametre exterioare (OD Probes)

ISTORIA EXAMINĂRII CU CURENŢI TURBOINARI

Examinarea cu curenţi turbionari este o metodă care a apărut o dată cu descoperirea inducţiei electromagnetice icircn 1831 de către Michael Faraday Faraday a fost un chimist icircn Anglia anilor 1800 şi este recunoscut ca descoperitor al inducţiei electromagnetice efectului optico-magnetic diamagnetismului şi multe alte descoperii Icircn 1879 alt om de ştiinţă pe nume Hughes a observat schimbări icircn proprietăţile unei bobine cacircnd aceasta este icircn contact cu metale ce au conductivităţii şi permeabilităţi deferite Totuşi abia icircn al doilea război mondial aceste fenomene au fost folosite icircn practică pentru testarea materialelor Examinarea cu curenţi turbionari a cunoscut o dezvoltare majoră icircn ani 1950 ndash 1960 icircn special icircn industria aeronautică şi icircn industria nucleară Examinarea cu curenţi turbionari este acum o metodă larg utilizată şi bine icircnţeleasă

Examinarea cu curenţi turbionari este folosită icircn diferite ramuri ale industriei pentru a detecta defecte şi efectua măsurători

Icircn general metoda este folosită pentru a inspecta zone relativ mici iar forma palpatorului şi parametrii de lucru sunt bine determinaţi fiind necesară cunoaşterea cauzei ce a determinat defectul pe care dorim să icircl determinăm Deoarece curenţii turbionari au tendinţa de a se concentra la suprafaţă aceştia pot fi folosiţi doar pentru detectarea defectelor de suprafaţă şi din apropierea suprafeţei

La materialele subţiri cum ar fi ţevile şi tablele curenţii turbionari pot fi folosiţi pentru măsurarea grosimii materialului

Astfel curenţii turbionari pot fi folosiţi pentru a detecta defectele ce apar datorită coroziunii şi a altor defecte ce pot cauza subţierea materialelor

Metoda este folosită pentru a efectua măsurători ale modificărilor de grosime rezultate icircn urma coroziunii a icircnvelişurilor de avioane sau a ţevilor din cadrul schimbătoarelor de căldură Examinarea cu curenţi turbionari este folosită pentru a măsura grosimea stratului de vopsea sau a straturilor de acoperiri

Curenţii turbionari sunt de asemenea afectaţi de conductivitatea electrică şi de permeabilitatea magnetică a materialelor De aceea măsurarea curenţilor turbionari poate fi folosită pentru sortarea materialelor şi pentru a ne da informaţii despre material

(dacă a fost afectat de temperaturi icircnalte şi dacă a fost tratat termic modificări care schimbă conductivitatea materialului)

Există o mare varietate de echipamente şi palpatori pentru examinarea cu curenţi turbionari Icircn general aceste echipamente sunt de dimensiuni mici portabile Sisteme computerizate sunt de asemenea disponibile pentru gestionarea datelor Sistemul software de procesare a fost de asemenea dezvoltat pentru icircndepărtarea interferenţelor şi reducerea zgomotelor Analizoarele de impedanţă pot fi folosite uneori pentru a icircmbunătăţi măsurătorile cantitative a curenţilor turbionari

• FIGURA 9
• FIGURA 1
• FIGURA 2
• FIGURA 3
• FIGURA 4 ndash DOMENIU MAGNETIC FIGURA 5 ndash DOMENIU MAGNETIC
• • Aer
  • • FIGURA 6
    • FIGURA 7 BUCLA DE HISTEREZIS
    • FIGURA 8
    • FIGURA 10

1 mărimea forţa şi apropierea cacircmpului magnetic2 viteza cu care liniile de forţă sunt tăiate3 tipul de material al conductoruluirdquo

Icircn cazul examinării cu curenţii turbionari mărimea cacircmpului magnetic este dată de mărimea bobinei traductorului feritei şi ecranării forţa lor este dată de numărul de spire şi de curentul icircn traductor iar apropierea este dată de către lift-off factorul de umplere şi geometria traductorului Viteza cu care liniile de forţă sunt tăiate este icircn funcţie de frecvenţă şi tipul de material al conductorului este icircn funcţie de pemeabilitatea şi de conductivitatea materialului

Cacircnd un curent alternativ trece printr-o bobină este generat cacircmp magnetic icircn bobină şi icircn jurul acesteia Cacircnd un palpator este adus icircn apropierea unui material conductiv cum ar fi aluminiu palpatorul modifică cacircmpul magnetic generacircnd curent electric icircn material Acest curent este indus icircn cercuri icircnchise icircn plane perpendiculare pe cacircmpul magnetic (figura 3) Numele acestor curenţi este curenţii turbionari

FIGURA 3

14 Examinarea cu curenţi turbionari

Examinarea cu curenţi turbionari este din metodele de control nedistructiv care se bazează pe principiul electromagnetismului

Pentru a forma curenţi turbionari icircn piesa de testat un curent alternativ de o anumită frecvenţă este aplicat unei bobine Curentul alternativ formează un cacircmp magnetic variabil care se mai numeşte şi cacircmpul magnetic primar al bobinei Cacircnd bobina este aşezată

Figura 1

lacircngă o piesă de metal cacircmpul magnetic primar al bobinei dă naştere prin inducţie curenţilor turbionari

Curenţii turbionari (Eddy) sunt curenţi electrici induşi care după cum denumiţi au o orientare turbionară Numele acestora provine de la ldquoeddiesrdquo ndash ldquoturbionirdquo

Adacircncimea de pătrundere a curenţilor turbionari variază invers proporţional cu conductivitatea materialului şi cu frecvenţa curentului aplicat bobinei Fluxul de curenţi turbionari generează un cacircmp magnetic secundar care interacţionează cu cacircmpul magnetic primar al bobinei Cacircmpul magnetic rezultat determină caracteristicile electrice ale bobinei şi devine sursa de informaţii care este analizată electronic pentru a colecta datele necesare Aceste date determină starea piesei examinate

Instrumentele de examinare cu curenţi turbionari analizează schimbările caracteristicilor electrice ale bobinei cauzate de schimbări icircn cacircmpul magnetic secundar care rezultă din modificări ale fluxului de curenţi turbionari

Adacircncimea standard de penetrare este definită ca acel punct din interiorul materialului icircn care intensitatea curenţilor turbionari a ajuns la 37 (1e) faţă de intensitatea acestora la suprafaţa materialului şi se poate calcula cu formula

unde δ ndash adacircncimea de penetrare (pătrundere) (mm) ρ ndash rezistivitatea materialului testat μ ndash permeabilitatea materialului testat f ndash frecvenţa curentului prin bobină (Hz)

Examinarea cu curenţi turbionari ar fi mult mai uşoară pentru inspectorii NDT dacă discontinuităţile cum ar fi fisurile şi coroziunea ar fi singurii factori care ar afecta această examinare Totuşi sunt cacircţiva alţi factori care afectează această examinare nedistructivă

Principalul avantaj icircn examinările nedistructive cu ajutorul curenţilor turbionari este varietate de examinări şi măsurători care pot fi realizate Astfel curenţii turbionari pot fi folosiţi pentru

Detectarea fisurilor Măsurarea grosimilor de material Măsurarea grosimilor straturilor de acoperii Măsurarea conductivităţii pentru

o Identificarea materialuluio Monitorizarea tratamentului termic

Examinarea cu curenţi turbionari prezintă următoarele avantaje

Sensibilitate la fisuri mici şi alte defecte Detectarea defectelor de suprafaţă şi din apropierea suprafeţei

δ=503sdotradic ρμsdotf

Rezultate icircn timp real Echipament portabil Metoda poate fi folosită nu numai pentru detectarea defectelor Pregătirea piesei ndash minimă Nu este necesar contactul palpatorului cu piesa examinată Se pot examina pisere cu forme complexe şi mărimi diferite

Examinarea cu curenţi turbionari prezintă următoarele dezavantaje

Numai materialele conductive pot fi examinate Suprafaţa trebuie să fie accesibilă traductorului Instruirea necesară este mai icircndelungată decacirct icircn cazul altor examinări Finisarea şi rugozitatea suprafeţei pot interfera Sunt necesare blocuri de referinţă pentru calibrare Adacircncimea de penetrare este limitată Defecte cum ar fi exfolierile paralele cu bobina traductorului şi direcţia de

scanare sunt nedetectabile

FACTORII CE AFECTEAZĂ CURENŢII TURBIONARI

Examinarea cu curenţi turbionari ar fi mult mai uşoară pentru inspectorii NDT dacă discontinuităţile cum ar fi fisurile şi coroziunea ar fi singurii factori care ar afecta această examinarea Totuşi sunt cacircţiva alţi factori care afectează această examinare nedistructivă

Dintre aceşti factori care afectează examinarea cu curenţi turbionari amintim

Conductivitatea σ Permeabilitatea μ Frecvenţa f Geometria Apropierea (lift offfactor de umplere) Discontinuităţile (defecte)

21 Conductivitatea electrică

Conductivitatea unui material poate fi descrisă ca abilitatea acestui material de a permite trecerea curentului electric prin acesta Conductivitate mare a unui material icircnseamnă o valoare mare a curentului electric Deoarece curenţii turbionari sunt curenţi electrici o valoare mare a conductivităţii materialului icircnseamnă o valoare

mare a curenţilor turbionari O schimbare a conductivităţii materialului va cauza schimbarea curenţilor turbionari Deci curenţii turbionari pot fi folosiţi pentru măsurarea conductivităţii materialelor Modificarea conductivităţii unui material poate fi cauzată de

a) Tratamentul termicb) Compoziţia chimicăc) Temperaturad) Forjare

Măsurările de conductivitate sunt folosite pentru a observa dacă unele componenta au fost incorect tratate termic Aceste măsurări sunt de asemenea folosite uneori pentru a observa dacă structura unor piese a fost supratratată icircn timpul folosirii şi icircn mod regulat aceste măsurători sunt folosite pentru a verifica conductivitatea pieselor

Pentru controlul nedistructiv conductivitatea se măsoară folosind Standardul Internaţional Al Cuprului Pur (IACS) care se bazează pe o puritate icircnaltă a cuprului cu o conductivitate electrică de 100 Citirile conductivităţii sunt comparate cu acest standard şi sunt exprimate icircn procente IACS

Deşi pentru cele mai multe examinări cu curenţi turbionari se fac setări pentru detectarea modificărilor de conductivitate acestea nu creează probleme la scanările pentru detectarea fisurilor

Rezistenţa (R) depinde de rezistivitatea conductorului de lungimea acestuia (l) şi de aria secţiunii transversale (A) astfel

R = ρ lA harr ρ = RAl

Conductivitatea este inversul rezistivităţii

σ = lRA sau σ = 1ρ (unitatea de măsură fiind Siemenmm)

22 Permeabilitatea

Wilhelm Weber propune o teorie icircn care structura materialelor feromagnetice este formată din ldquodomeniirdquo magnetice Acestea sunt cele mai mici particule dintr-un material care arată nordul şi sudul (poli) Icircntr-un material nemagnetizat feromagnetic domeniul magnetic este aranjat icircntr-o ordine icircntacircmplătoare (figura 4) Cacircnd materialul feromagnetic este magnetizat poli domeniului magnetic icircncep să se alinieze icircntr-o direcţie comună Cu domeniile magnetice aliniate icircn acest fel materialul dezvoltă o forţă totală egală cu suma domeniilor magnetice (figura 5)

FIGURA 4 ndash DOMENIU MAGNETIC FIGURA 5 ndash DOMENIU MAGNETIC IcircN MATERIALE NEMAGNETIZATE IcircN MATERIALE MAGNETIZATE

Densitatea fluxului se referă la liniile de forţă pe unitatea de arie Cacircmpul magnetic ar trebui tăiat la unghiuri drepte pe direcţia de curgere Densitatea fluxului este de obicei notată cu litera B iar unitatea de măsură este Tesla (Gauss)

Forţa de magnetizare este forţa fie de la un cacircmp magnetic existent fie de la un curent electric cerut pentru a stabili cacircmpul magnetic icircntr-un component Se notează cu litera H şi se măsoară icircn Oested

Permeabilitatea reprezintă uşurinţa cu care un material poate fi magnetizat ndash uşurinţa cu care se aliniază domeniile magnetice Materialele cu o icircnaltă permeabilitate sunt uşor de magnetizat şi demagnetizat Permeabilitatea este numeric egală cu BH şi este notată cu litera grecesc

Majoritatea oţelurilor cu structură martensitică au permeabilitatea peste 240

Permeabilitatea relativă nu are unitate de măsură (se notează cu r)

0 = 4 x 10-7

=

BH

r =

μμ0

Valori ale permeabilităţi relative pentru diverse materiale

Cupru 1 Stainless Steel 102

Aer 1 Cast Steel 175Aluminiu 1 Aliaj icircnalt de oţel 750

Plastic 1 Oţel inoxidabil 102

Materiale feroase neferoase paramagnetice sau diamagnetice

Materiale feromagnetice

Un material care manifestă o atracţie puternică faţă de un magnet icircl vom numi feromagnetic Icircn acest material este uşor de aliniat domeniul magnetic şi astfel uşor de magnetizat poate avea o retentivitate icircnaltă Astfel de materiale au o permeabilitate icircnaltă dar volumul şi forma curbei de histerezis poate diferi de la un tip de material feromagnetic la altul

Materiale paramagneticele

Materialele paramagnetice sunt materiale care sunt atrase uşor de magneţi

Materialele diamagneticele

Materialele diamagneticele sunt materialele care sunt respinse uşor de magneţi

Aceste trei tipuri de materiale magnetice sunt descrise icircn figura 6 care arată interelaţionarea lor cu materiale neferoase cum ar fi aluminiu plastic cupru lemn

FIGURA 6

Curba de histerezis este graficul (figura 7) care reprezintă proprietăţile magnetice ale unui material şi este trasată la schimbările densităţii fluxului (B) icircmpotriva variaţiilor forţei de magnetizare (H)

Icircncepacircnd de la zero cu materialul icircn condiţii nemagnetizate şi crescacircnd forţa de magnetizare icircn măsuri mici fluxul icircn material creşte destul de repede la icircnceput pe urmă mai icircncet pacircnă cacircnd atinge punctul ldquoardquo peste care orice creştere icircn forţa de magnetizare nu mai produce creştere icircn densitatea fluxului Acesta este punctul de saturaţie magnetică a materialului Gradual reducacircnd forţa de magnetizare rezultă curba (a-b) Cantitatea de magnetism rămasă icircn material la punctul ldquobrdquo se numeşte magnetism rezidual remanet sau retentivitate Cacircnd curentul de magnetizare este icircntors şi gradual creşte icircn valoare fluxul va continua să scadă pacircnă ce atinge punctul ldquoconductivitrdquo Icircn acest punct fluxul este zero (c-0) reprezintă forţa coercitivă icircn material Cacircmpul inversat creşte pacircnă ce punctul ldquodrdquo este atins Materialul este din nou saturat dar icircn direcţie opusă Forţa de magnetizare este acum scăzută la zero şi o porţiune a curbei (d-e) este formată şi ldquoerdquo reprezintă polaritatea inversă reziduală magnetism Din nou creşte forţa de magnetizare icircn direcţia originală completacircnd curba (e-f-a) Ciclul este acum complet iar aria este numită curbă de histerezis

FIGURA 7 BUCLA DE HISTEREZIS

Notă

BH

=μ

este complex

Icircn figura 8 se poate observa diferenţa dintre două bucle de histerezis pentru două materiale cu caracteristici diferite

BUCLA DE HISTEREZIS PENTRU MATERIAL MAGNETIC MOALE

BUCLA DE HISTEREZIS PENTRU MATERIAL MAGNETIC DUR

FIGURA 8

23 Frecvenţa

Cacircnd o frecvenţă de o valoare mare circulă printr-un conductor electronii tind să se ducă pe suprafaţa acestuia (figura 9) Acest fenomen este cunoscut ca efect de suprafaţă (bdquoskin effectrdquo) Dacă frecvenţa creşte curentul circulă icircn apropierea suprafeţei Acest fenomen este de asemenea aplicabil şi icircn cazul curenţilor turbionari astfel modificarea frecvenţei curentului prin bobină va duce la modificarea adacircncimii de penetrare (pătrundere) a curenţilor turbionari

Adacircncimea standard de penetrare este definită ca acel punct din interiorul materialului icircn care intensitatea curenţilor turbionari a ajuns la 37 (1e) faţă de intensitatea acestora la suprafaţa materialului şi se poate calcula cu formula

δ=503sdotradic ρμsdotf

FIGURA 9

unde δ ndash adacircncimea de penetrare (pătrundere) (mm)

ρ ndash rezistivitatea materialului testat

μ ndash permeabilitatea materialului testat

f ndash frecvenţa curentului prin bobină (Hz)

Rezistivitatea se poate exprima icircn funcţie de conductivitate astfel

ρ = 172 σ

Deci adacircncimea de penetrare (pătrundere) descreşte cu creşterea frecvenţei a conductivităţii şi a permeabilităţii magnetice

Deci frecvenţa se poate exprima prin următoarea formulă

f ( Hz )= 4 36sdot105

δ 2sdotσ ( IASC )sdotμ

La două adacircncimi standard de penetrare (2δ) densitatea curenţilor turbionari descreşte cu radical din 1e sau cu aproximativ 135 faţă de intensitatea acestora la suprafaţa materialului iar la trei adacircncimi standard de penetrare (3δ) densitatea curenţilor turbionari descreşte cu radical din 1e sau cu aproximativ 5 faţă de intensitatea acestora la suprafaţa materialului

Icircn figura 10 se poate observa diferenţa dintre adacircncimile de penetrare pentru două materiale cu caracteristici diferite

FIGURA 10

24 Geometria piesei

O schimbare icircn geometria piesei de testat va afecta curenţii turbionari la trecerea peste ea Acest factor poate cauza probleme deoarece fisurile apar de obicei la modificările de secţiune Scanacircnd uniform dea lungul schimbărilor de secţiune se pot face fără dificultăţi cu condiţia ca orientarea traductorului la modificările de geometrie să rămacircnă neschimbată Totuşi scanacircnd transversal dea lungul schimbărilor de secţiune pot cauză modificări ale curenţilor turbionari care duc la fluctuaţii ale acului aparatului Icircn aceste condiţii devine dificil dacă nu chiar imposibil să diferenţiem fluctuaţiile provenite de la o fisură şi cele provenite de la schimbările de secţiune De asemenea cacircnd bobina este icircn apropierea marginii curenţii turbionari devin distorsionaţi Acest fenomen este cunoscut icircn general ca efect de margine sau efect de sfacircrşit Totuşi fisurile care se află icircn apropierea margini pot fi detectate reglarea balansului echipamentului şi scanarea cu atenţie icircn lungul marginii pe o distanţă uniformă de aceasta

25 Discontinuităţile

Discontinuităţile cum ar fi fisurile sau coroziunea duc la distorsionarea curenţilor turbionari Cu ajutorul examinării cu curenţi turbionari pot fi detectate foarte uşor lungimea fisurile de suprafaţă dar nu se pot detecta adacircncimile acestora deşi cu cacirct fisurile sunt mai adacircnci cu atacirct deviaţiile acului vor fi mai ample sau curbele corespunzătoare fisurilor de pe ecranul echipamentului vor avea o amplitudine mai mare Deoarece icircn cadrul examinării cu curenţi turbionari folosim etaloane pentru calibrarea echipamentului (cum ar fi cel prezentat icircn figura alăturată) putem spune că fisura descoperită este mai mare de sau mai mică de sau este icircntre

BOBINE ŞI TRADUCTORI

CLASIFICAREA PALPATORILOR

Clasificarea palpatorilor folosiţi icircn cadrul examinării cu curenţi turbionari poate fi făcută după mai multe criterii Dintre criteriile după care se pot clasifica palpatorii amintim

1 după modul icircn care bobinele palpatorului sunt conectate la echipament a palpatori conectaţi icircn punte b palpatori tip refelexie (palpatoare tip transite-recepţionează)

2 după modul de ecranarea palpatori ecranaţib palpatori neecranaţi

3 după numărul de bobine de recepţie din interiorul palpatorului

a palpatori diferenţialib palpatori absoluţi

4 după aplicaţiile unde sunt folosiţia palpatori de suprafaţăb palpatori icircn formă de creion (pencil probes)c palpatori pentru găuri (bolt hole probes)d palpatori tip inel (ringdonut probes)e palpatori pentru diametre interioare (ID Probes)f palpatori pentru diametre exterioare (OD Probes)

ISTORIA EXAMINĂRII CU CURENŢI TURBOINARI

Examinarea cu curenţi turbionari este o metodă care a apărut o dată cu descoperirea inducţiei electromagnetice icircn 1831 de către Michael Faraday Faraday a fost un chimist icircn Anglia anilor 1800 şi este recunoscut ca descoperitor al inducţiei electromagnetice efectului optico-magnetic diamagnetismului şi multe alte descoperii Icircn 1879 alt om de ştiinţă pe nume Hughes a observat schimbări icircn proprietăţile unei bobine cacircnd aceasta este icircn contact cu metale ce au conductivităţii şi permeabilităţi deferite Totuşi abia icircn al doilea război mondial aceste fenomene au fost folosite icircn practică pentru testarea materialelor Examinarea cu curenţi turbionari a cunoscut o dezvoltare majoră icircn ani 1950 ndash 1960 icircn special icircn industria aeronautică şi icircn industria nucleară Examinarea cu curenţi turbionari este acum o metodă larg utilizată şi bine icircnţeleasă

Examinarea cu curenţi turbionari este folosită icircn diferite ramuri ale industriei pentru a detecta defecte şi efectua măsurători

Icircn general metoda este folosită pentru a inspecta zone relativ mici iar forma palpatorului şi parametrii de lucru sunt bine determinaţi fiind necesară cunoaşterea cauzei ce a determinat defectul pe care dorim să icircl determinăm Deoarece curenţii turbionari au tendinţa de a se concentra la suprafaţă aceştia pot fi folosiţi doar pentru detectarea defectelor de suprafaţă şi din apropierea suprafeţei

La materialele subţiri cum ar fi ţevile şi tablele curenţii turbionari pot fi folosiţi pentru măsurarea grosimii materialului

Astfel curenţii turbionari pot fi folosiţi pentru a detecta defectele ce apar datorită coroziunii şi a altor defecte ce pot cauza subţierea materialelor

Metoda este folosită pentru a efectua măsurători ale modificărilor de grosime rezultate icircn urma coroziunii a icircnvelişurilor de avioane sau a ţevilor din cadrul schimbătoarelor de căldură Examinarea cu curenţi turbionari este folosită pentru a măsura grosimea stratului de vopsea sau a straturilor de acoperiri

Curenţii turbionari sunt de asemenea afectaţi de conductivitatea electrică şi de permeabilitatea magnetică a materialelor De aceea măsurarea curenţilor turbionari poate fi folosită pentru sortarea materialelor şi pentru a ne da informaţii despre material

(dacă a fost afectat de temperaturi icircnalte şi dacă a fost tratat termic modificări care schimbă conductivitatea materialului)

Există o mare varietate de echipamente şi palpatori pentru examinarea cu curenţi turbionari Icircn general aceste echipamente sunt de dimensiuni mici portabile Sisteme computerizate sunt de asemenea disponibile pentru gestionarea datelor Sistemul software de procesare a fost de asemenea dezvoltat pentru icircndepărtarea interferenţelor şi reducerea zgomotelor Analizoarele de impedanţă pot fi folosite uneori pentru a icircmbunătăţi măsurătorile cantitative a curenţilor turbionari

• FIGURA 9
• FIGURA 1
• FIGURA 2
• FIGURA 3
• FIGURA 4 ndash DOMENIU MAGNETIC FIGURA 5 ndash DOMENIU MAGNETIC
• • Aer
  • • FIGURA 6
    • FIGURA 7 BUCLA DE HISTEREZIS
    • FIGURA 8
    • FIGURA 10

lacircngă o piesă de metal cacircmpul magnetic primar al bobinei dă naştere prin inducţie curenţilor turbionari

Curenţii turbionari (Eddy) sunt curenţi electrici induşi care după cum denumiţi au o orientare turbionară Numele acestora provine de la ldquoeddiesrdquo ndash ldquoturbionirdquo

Adacircncimea de pătrundere a curenţilor turbionari variază invers proporţional cu conductivitatea materialului şi cu frecvenţa curentului aplicat bobinei Fluxul de curenţi turbionari generează un cacircmp magnetic secundar care interacţionează cu cacircmpul magnetic primar al bobinei Cacircmpul magnetic rezultat determină caracteristicile electrice ale bobinei şi devine sursa de informaţii care este analizată electronic pentru a colecta datele necesare Aceste date determină starea piesei examinate

Instrumentele de examinare cu curenţi turbionari analizează schimbările caracteristicilor electrice ale bobinei cauzate de schimbări icircn cacircmpul magnetic secundar care rezultă din modificări ale fluxului de curenţi turbionari

Adacircncimea standard de penetrare este definită ca acel punct din interiorul materialului icircn care intensitatea curenţilor turbionari a ajuns la 37 (1e) faţă de intensitatea acestora la suprafaţa materialului şi se poate calcula cu formula

unde δ ndash adacircncimea de penetrare (pătrundere) (mm) ρ ndash rezistivitatea materialului testat μ ndash permeabilitatea materialului testat f ndash frecvenţa curentului prin bobină (Hz)

Examinarea cu curenţi turbionari ar fi mult mai uşoară pentru inspectorii NDT dacă discontinuităţile cum ar fi fisurile şi coroziunea ar fi singurii factori care ar afecta această examinare Totuşi sunt cacircţiva alţi factori care afectează această examinare nedistructivă

Principalul avantaj icircn examinările nedistructive cu ajutorul curenţilor turbionari este varietate de examinări şi măsurători care pot fi realizate Astfel curenţii turbionari pot fi folosiţi pentru

Detectarea fisurilor Măsurarea grosimilor de material Măsurarea grosimilor straturilor de acoperii Măsurarea conductivităţii pentru

o Identificarea materialuluio Monitorizarea tratamentului termic

Examinarea cu curenţi turbionari prezintă următoarele avantaje

Sensibilitate la fisuri mici şi alte defecte Detectarea defectelor de suprafaţă şi din apropierea suprafeţei

δ=503sdotradic ρμsdotf

Rezultate icircn timp real Echipament portabil Metoda poate fi folosită nu numai pentru detectarea defectelor Pregătirea piesei ndash minimă Nu este necesar contactul palpatorului cu piesa examinată Se pot examina pisere cu forme complexe şi mărimi diferite

Examinarea cu curenţi turbionari prezintă următoarele dezavantaje

Numai materialele conductive pot fi examinate Suprafaţa trebuie să fie accesibilă traductorului Instruirea necesară este mai icircndelungată decacirct icircn cazul altor examinări Finisarea şi rugozitatea suprafeţei pot interfera Sunt necesare blocuri de referinţă pentru calibrare Adacircncimea de penetrare este limitată Defecte cum ar fi exfolierile paralele cu bobina traductorului şi direcţia de

scanare sunt nedetectabile

FACTORII CE AFECTEAZĂ CURENŢII TURBIONARI

Examinarea cu curenţi turbionari ar fi mult mai uşoară pentru inspectorii NDT dacă discontinuităţile cum ar fi fisurile şi coroziunea ar fi singurii factori care ar afecta această examinarea Totuşi sunt cacircţiva alţi factori care afectează această examinare nedistructivă

Dintre aceşti factori care afectează examinarea cu curenţi turbionari amintim

Conductivitatea σ Permeabilitatea μ Frecvenţa f Geometria Apropierea (lift offfactor de umplere) Discontinuităţile (defecte)

21 Conductivitatea electrică

Conductivitatea unui material poate fi descrisă ca abilitatea acestui material de a permite trecerea curentului electric prin acesta Conductivitate mare a unui material icircnseamnă o valoare mare a curentului electric Deoarece curenţii turbionari sunt curenţi electrici o valoare mare a conductivităţii materialului icircnseamnă o valoare

mare a curenţilor turbionari O schimbare a conductivităţii materialului va cauza schimbarea curenţilor turbionari Deci curenţii turbionari pot fi folosiţi pentru măsurarea conductivităţii materialelor Modificarea conductivităţii unui material poate fi cauzată de

a) Tratamentul termicb) Compoziţia chimicăc) Temperaturad) Forjare

Măsurările de conductivitate sunt folosite pentru a observa dacă unele componenta au fost incorect tratate termic Aceste măsurări sunt de asemenea folosite uneori pentru a observa dacă structura unor piese a fost supratratată icircn timpul folosirii şi icircn mod regulat aceste măsurători sunt folosite pentru a verifica conductivitatea pieselor

Pentru controlul nedistructiv conductivitatea se măsoară folosind Standardul Internaţional Al Cuprului Pur (IACS) care se bazează pe o puritate icircnaltă a cuprului cu o conductivitate electrică de 100 Citirile conductivităţii sunt comparate cu acest standard şi sunt exprimate icircn procente IACS

Deşi pentru cele mai multe examinări cu curenţi turbionari se fac setări pentru detectarea modificărilor de conductivitate acestea nu creează probleme la scanările pentru detectarea fisurilor

Rezistenţa (R) depinde de rezistivitatea conductorului de lungimea acestuia (l) şi de aria secţiunii transversale (A) astfel

R = ρ lA harr ρ = RAl

Conductivitatea este inversul rezistivităţii

σ = lRA sau σ = 1ρ (unitatea de măsură fiind Siemenmm)

22 Permeabilitatea

Wilhelm Weber propune o teorie icircn care structura materialelor feromagnetice este formată din ldquodomeniirdquo magnetice Acestea sunt cele mai mici particule dintr-un material care arată nordul şi sudul (poli) Icircntr-un material nemagnetizat feromagnetic domeniul magnetic este aranjat icircntr-o ordine icircntacircmplătoare (figura 4) Cacircnd materialul feromagnetic este magnetizat poli domeniului magnetic icircncep să se alinieze icircntr-o direcţie comună Cu domeniile magnetice aliniate icircn acest fel materialul dezvoltă o forţă totală egală cu suma domeniilor magnetice (figura 5)

FIGURA 4 ndash DOMENIU MAGNETIC FIGURA 5 ndash DOMENIU MAGNETIC IcircN MATERIALE NEMAGNETIZATE IcircN MATERIALE MAGNETIZATE

Densitatea fluxului se referă la liniile de forţă pe unitatea de arie Cacircmpul magnetic ar trebui tăiat la unghiuri drepte pe direcţia de curgere Densitatea fluxului este de obicei notată cu litera B iar unitatea de măsură este Tesla (Gauss)

Forţa de magnetizare este forţa fie de la un cacircmp magnetic existent fie de la un curent electric cerut pentru a stabili cacircmpul magnetic icircntr-un component Se notează cu litera H şi se măsoară icircn Oested

Permeabilitatea reprezintă uşurinţa cu care un material poate fi magnetizat ndash uşurinţa cu care se aliniază domeniile magnetice Materialele cu o icircnaltă permeabilitate sunt uşor de magnetizat şi demagnetizat Permeabilitatea este numeric egală cu BH şi este notată cu litera grecesc

Majoritatea oţelurilor cu structură martensitică au permeabilitatea peste 240

Permeabilitatea relativă nu are unitate de măsură (se notează cu r)

0 = 4 x 10-7

=

BH

r =

μμ0

Valori ale permeabilităţi relative pentru diverse materiale

Cupru 1 Stainless Steel 102

Aer 1 Cast Steel 175Aluminiu 1 Aliaj icircnalt de oţel 750

Plastic 1 Oţel inoxidabil 102

Materiale feroase neferoase paramagnetice sau diamagnetice

Materiale feromagnetice

Un material care manifestă o atracţie puternică faţă de un magnet icircl vom numi feromagnetic Icircn acest material este uşor de aliniat domeniul magnetic şi astfel uşor de magnetizat poate avea o retentivitate icircnaltă Astfel de materiale au o permeabilitate icircnaltă dar volumul şi forma curbei de histerezis poate diferi de la un tip de material feromagnetic la altul

Materiale paramagneticele

Materialele paramagnetice sunt materiale care sunt atrase uşor de magneţi

Materialele diamagneticele

Materialele diamagneticele sunt materialele care sunt respinse uşor de magneţi

Aceste trei tipuri de materiale magnetice sunt descrise icircn figura 6 care arată interelaţionarea lor cu materiale neferoase cum ar fi aluminiu plastic cupru lemn

FIGURA 6

Curba de histerezis este graficul (figura 7) care reprezintă proprietăţile magnetice ale unui material şi este trasată la schimbările densităţii fluxului (B) icircmpotriva variaţiilor forţei de magnetizare (H)

Icircncepacircnd de la zero cu materialul icircn condiţii nemagnetizate şi crescacircnd forţa de magnetizare icircn măsuri mici fluxul icircn material creşte destul de repede la icircnceput pe urmă mai icircncet pacircnă cacircnd atinge punctul ldquoardquo peste care orice creştere icircn forţa de magnetizare nu mai produce creştere icircn densitatea fluxului Acesta este punctul de saturaţie magnetică a materialului Gradual reducacircnd forţa de magnetizare rezultă curba (a-b) Cantitatea de magnetism rămasă icircn material la punctul ldquobrdquo se numeşte magnetism rezidual remanet sau retentivitate Cacircnd curentul de magnetizare este icircntors şi gradual creşte icircn valoare fluxul va continua să scadă pacircnă ce atinge punctul ldquoconductivitrdquo Icircn acest punct fluxul este zero (c-0) reprezintă forţa coercitivă icircn material Cacircmpul inversat creşte pacircnă ce punctul ldquodrdquo este atins Materialul este din nou saturat dar icircn direcţie opusă Forţa de magnetizare este acum scăzută la zero şi o porţiune a curbei (d-e) este formată şi ldquoerdquo reprezintă polaritatea inversă reziduală magnetism Din nou creşte forţa de magnetizare icircn direcţia originală completacircnd curba (e-f-a) Ciclul este acum complet iar aria este numită curbă de histerezis

FIGURA 7 BUCLA DE HISTEREZIS

Notă

BH

=μ

este complex

Icircn figura 8 se poate observa diferenţa dintre două bucle de histerezis pentru două materiale cu caracteristici diferite

BUCLA DE HISTEREZIS PENTRU MATERIAL MAGNETIC MOALE

BUCLA DE HISTEREZIS PENTRU MATERIAL MAGNETIC DUR

FIGURA 8

23 Frecvenţa

Cacircnd o frecvenţă de o valoare mare circulă printr-un conductor electronii tind să se ducă pe suprafaţa acestuia (figura 9) Acest fenomen este cunoscut ca efect de suprafaţă (bdquoskin effectrdquo) Dacă frecvenţa creşte curentul circulă icircn apropierea suprafeţei Acest fenomen este de asemenea aplicabil şi icircn cazul curenţilor turbionari astfel modificarea frecvenţei curentului prin bobină va duce la modificarea adacircncimii de penetrare (pătrundere) a curenţilor turbionari

Adacircncimea standard de penetrare este definită ca acel punct din interiorul materialului icircn care intensitatea curenţilor turbionari a ajuns la 37 (1e) faţă de intensitatea acestora la suprafaţa materialului şi se poate calcula cu formula

δ=503sdotradic ρμsdotf

FIGURA 9

unde δ ndash adacircncimea de penetrare (pătrundere) (mm)

ρ ndash rezistivitatea materialului testat

μ ndash permeabilitatea materialului testat

f ndash frecvenţa curentului prin bobină (Hz)

Rezistivitatea se poate exprima icircn funcţie de conductivitate astfel

ρ = 172 σ

Deci adacircncimea de penetrare (pătrundere) descreşte cu creşterea frecvenţei a conductivităţii şi a permeabilităţii magnetice

Deci frecvenţa se poate exprima prin următoarea formulă

f ( Hz )= 4 36sdot105

δ 2sdotσ ( IASC )sdotμ

La două adacircncimi standard de penetrare (2δ) densitatea curenţilor turbionari descreşte cu radical din 1e sau cu aproximativ 135 faţă de intensitatea acestora la suprafaţa materialului iar la trei adacircncimi standard de penetrare (3δ) densitatea curenţilor turbionari descreşte cu radical din 1e sau cu aproximativ 5 faţă de intensitatea acestora la suprafaţa materialului

Icircn figura 10 se poate observa diferenţa dintre adacircncimile de penetrare pentru două materiale cu caracteristici diferite

FIGURA 10

24 Geometria piesei

O schimbare icircn geometria piesei de testat va afecta curenţii turbionari la trecerea peste ea Acest factor poate cauza probleme deoarece fisurile apar de obicei la modificările de secţiune Scanacircnd uniform dea lungul schimbărilor de secţiune se pot face fără dificultăţi cu condiţia ca orientarea traductorului la modificările de geometrie să rămacircnă neschimbată Totuşi scanacircnd transversal dea lungul schimbărilor de secţiune pot cauză modificări ale curenţilor turbionari care duc la fluctuaţii ale acului aparatului Icircn aceste condiţii devine dificil dacă nu chiar imposibil să diferenţiem fluctuaţiile provenite de la o fisură şi cele provenite de la schimbările de secţiune De asemenea cacircnd bobina este icircn apropierea marginii curenţii turbionari devin distorsionaţi Acest fenomen este cunoscut icircn general ca efect de margine sau efect de sfacircrşit Totuşi fisurile care se află icircn apropierea margini pot fi detectate reglarea balansului echipamentului şi scanarea cu atenţie icircn lungul marginii pe o distanţă uniformă de aceasta

25 Discontinuităţile

Discontinuităţile cum ar fi fisurile sau coroziunea duc la distorsionarea curenţilor turbionari Cu ajutorul examinării cu curenţi turbionari pot fi detectate foarte uşor lungimea fisurile de suprafaţă dar nu se pot detecta adacircncimile acestora deşi cu cacirct fisurile sunt mai adacircnci cu atacirct deviaţiile acului vor fi mai ample sau curbele corespunzătoare fisurilor de pe ecranul echipamentului vor avea o amplitudine mai mare Deoarece icircn cadrul examinării cu curenţi turbionari folosim etaloane pentru calibrarea echipamentului (cum ar fi cel prezentat icircn figura alăturată) putem spune că fisura descoperită este mai mare de sau mai mică de sau este icircntre

BOBINE ŞI TRADUCTORI

CLASIFICAREA PALPATORILOR

Clasificarea palpatorilor folosiţi icircn cadrul examinării cu curenţi turbionari poate fi făcută după mai multe criterii Dintre criteriile după care se pot clasifica palpatorii amintim

1 după modul icircn care bobinele palpatorului sunt conectate la echipament a palpatori conectaţi icircn punte b palpatori tip refelexie (palpatoare tip transite-recepţionează)

2 după modul de ecranarea palpatori ecranaţib palpatori neecranaţi

3 după numărul de bobine de recepţie din interiorul palpatorului

a palpatori diferenţialib palpatori absoluţi

4 după aplicaţiile unde sunt folosiţia palpatori de suprafaţăb palpatori icircn formă de creion (pencil probes)c palpatori pentru găuri (bolt hole probes)d palpatori tip inel (ringdonut probes)e palpatori pentru diametre interioare (ID Probes)f palpatori pentru diametre exterioare (OD Probes)

ISTORIA EXAMINĂRII CU CURENŢI TURBOINARI

Examinarea cu curenţi turbionari este o metodă care a apărut o dată cu descoperirea inducţiei electromagnetice icircn 1831 de către Michael Faraday Faraday a fost un chimist icircn Anglia anilor 1800 şi este recunoscut ca descoperitor al inducţiei electromagnetice efectului optico-magnetic diamagnetismului şi multe alte descoperii Icircn 1879 alt om de ştiinţă pe nume Hughes a observat schimbări icircn proprietăţile unei bobine cacircnd aceasta este icircn contact cu metale ce au conductivităţii şi permeabilităţi deferite Totuşi abia icircn al doilea război mondial aceste fenomene au fost folosite icircn practică pentru testarea materialelor Examinarea cu curenţi turbionari a cunoscut o dezvoltare majoră icircn ani 1950 ndash 1960 icircn special icircn industria aeronautică şi icircn industria nucleară Examinarea cu curenţi turbionari este acum o metodă larg utilizată şi bine icircnţeleasă

Examinarea cu curenţi turbionari este folosită icircn diferite ramuri ale industriei pentru a detecta defecte şi efectua măsurători

Icircn general metoda este folosită pentru a inspecta zone relativ mici iar forma palpatorului şi parametrii de lucru sunt bine determinaţi fiind necesară cunoaşterea cauzei ce a determinat defectul pe care dorim să icircl determinăm Deoarece curenţii turbionari au tendinţa de a se concentra la suprafaţă aceştia pot fi folosiţi doar pentru detectarea defectelor de suprafaţă şi din apropierea suprafeţei

La materialele subţiri cum ar fi ţevile şi tablele curenţii turbionari pot fi folosiţi pentru măsurarea grosimii materialului

Astfel curenţii turbionari pot fi folosiţi pentru a detecta defectele ce apar datorită coroziunii şi a altor defecte ce pot cauza subţierea materialelor

Metoda este folosită pentru a efectua măsurători ale modificărilor de grosime rezultate icircn urma coroziunii a icircnvelişurilor de avioane sau a ţevilor din cadrul schimbătoarelor de căldură Examinarea cu curenţi turbionari este folosită pentru a măsura grosimea stratului de vopsea sau a straturilor de acoperiri

Curenţii turbionari sunt de asemenea afectaţi de conductivitatea electrică şi de permeabilitatea magnetică a materialelor De aceea măsurarea curenţilor turbionari poate fi folosită pentru sortarea materialelor şi pentru a ne da informaţii despre material

(dacă a fost afectat de temperaturi icircnalte şi dacă a fost tratat termic modificări care schimbă conductivitatea materialului)

Există o mare varietate de echipamente şi palpatori pentru examinarea cu curenţi turbionari Icircn general aceste echipamente sunt de dimensiuni mici portabile Sisteme computerizate sunt de asemenea disponibile pentru gestionarea datelor Sistemul software de procesare a fost de asemenea dezvoltat pentru icircndepărtarea interferenţelor şi reducerea zgomotelor Analizoarele de impedanţă pot fi folosite uneori pentru a icircmbunătăţi măsurătorile cantitative a curenţilor turbionari

• FIGURA 9
• FIGURA 1
• FIGURA 2
• FIGURA 3
• FIGURA 4 ndash DOMENIU MAGNETIC FIGURA 5 ndash DOMENIU MAGNETIC
• • Aer
  • • FIGURA 6
    • FIGURA 7 BUCLA DE HISTEREZIS
    • FIGURA 8
    • FIGURA 10

Rezultate icircn timp real Echipament portabil Metoda poate fi folosită nu numai pentru detectarea defectelor Pregătirea piesei ndash minimă Nu este necesar contactul palpatorului cu piesa examinată Se pot examina pisere cu forme complexe şi mărimi diferite

Examinarea cu curenţi turbionari prezintă următoarele dezavantaje

Numai materialele conductive pot fi examinate Suprafaţa trebuie să fie accesibilă traductorului Instruirea necesară este mai icircndelungată decacirct icircn cazul altor examinări Finisarea şi rugozitatea suprafeţei pot interfera Sunt necesare blocuri de referinţă pentru calibrare Adacircncimea de penetrare este limitată Defecte cum ar fi exfolierile paralele cu bobina traductorului şi direcţia de

scanare sunt nedetectabile

FACTORII CE AFECTEAZĂ CURENŢII TURBIONARI

Examinarea cu curenţi turbionari ar fi mult mai uşoară pentru inspectorii NDT dacă discontinuităţile cum ar fi fisurile şi coroziunea ar fi singurii factori care ar afecta această examinarea Totuşi sunt cacircţiva alţi factori care afectează această examinare nedistructivă

Dintre aceşti factori care afectează examinarea cu curenţi turbionari amintim

Conductivitatea σ Permeabilitatea μ Frecvenţa f Geometria Apropierea (lift offfactor de umplere) Discontinuităţile (defecte)

21 Conductivitatea electrică

Conductivitatea unui material poate fi descrisă ca abilitatea acestui material de a permite trecerea curentului electric prin acesta Conductivitate mare a unui material icircnseamnă o valoare mare a curentului electric Deoarece curenţii turbionari sunt curenţi electrici o valoare mare a conductivităţii materialului icircnseamnă o valoare

mare a curenţilor turbionari O schimbare a conductivităţii materialului va cauza schimbarea curenţilor turbionari Deci curenţii turbionari pot fi folosiţi pentru măsurarea conductivităţii materialelor Modificarea conductivităţii unui material poate fi cauzată de

a) Tratamentul termicb) Compoziţia chimicăc) Temperaturad) Forjare

Măsurările de conductivitate sunt folosite pentru a observa dacă unele componenta au fost incorect tratate termic Aceste măsurări sunt de asemenea folosite uneori pentru a observa dacă structura unor piese a fost supratratată icircn timpul folosirii şi icircn mod regulat aceste măsurători sunt folosite pentru a verifica conductivitatea pieselor

Pentru controlul nedistructiv conductivitatea se măsoară folosind Standardul Internaţional Al Cuprului Pur (IACS) care se bazează pe o puritate icircnaltă a cuprului cu o conductivitate electrică de 100 Citirile conductivităţii sunt comparate cu acest standard şi sunt exprimate icircn procente IACS

Deşi pentru cele mai multe examinări cu curenţi turbionari se fac setări pentru detectarea modificărilor de conductivitate acestea nu creează probleme la scanările pentru detectarea fisurilor

Rezistenţa (R) depinde de rezistivitatea conductorului de lungimea acestuia (l) şi de aria secţiunii transversale (A) astfel

R = ρ lA harr ρ = RAl

Conductivitatea este inversul rezistivităţii

σ = lRA sau σ = 1ρ (unitatea de măsură fiind Siemenmm)

22 Permeabilitatea

Wilhelm Weber propune o teorie icircn care structura materialelor feromagnetice este formată din ldquodomeniirdquo magnetice Acestea sunt cele mai mici particule dintr-un material care arată nordul şi sudul (poli) Icircntr-un material nemagnetizat feromagnetic domeniul magnetic este aranjat icircntr-o ordine icircntacircmplătoare (figura 4) Cacircnd materialul feromagnetic este magnetizat poli domeniului magnetic icircncep să se alinieze icircntr-o direcţie comună Cu domeniile magnetice aliniate icircn acest fel materialul dezvoltă o forţă totală egală cu suma domeniilor magnetice (figura 5)

FIGURA 4 ndash DOMENIU MAGNETIC FIGURA 5 ndash DOMENIU MAGNETIC IcircN MATERIALE NEMAGNETIZATE IcircN MATERIALE MAGNETIZATE

Densitatea fluxului se referă la liniile de forţă pe unitatea de arie Cacircmpul magnetic ar trebui tăiat la unghiuri drepte pe direcţia de curgere Densitatea fluxului este de obicei notată cu litera B iar unitatea de măsură este Tesla (Gauss)

Forţa de magnetizare este forţa fie de la un cacircmp magnetic existent fie de la un curent electric cerut pentru a stabili cacircmpul magnetic icircntr-un component Se notează cu litera H şi se măsoară icircn Oested

Permeabilitatea reprezintă uşurinţa cu care un material poate fi magnetizat ndash uşurinţa cu care se aliniază domeniile magnetice Materialele cu o icircnaltă permeabilitate sunt uşor de magnetizat şi demagnetizat Permeabilitatea este numeric egală cu BH şi este notată cu litera grecesc

Majoritatea oţelurilor cu structură martensitică au permeabilitatea peste 240

Permeabilitatea relativă nu are unitate de măsură (se notează cu r)

0 = 4 x 10-7

=

BH

r =

μμ0

Valori ale permeabilităţi relative pentru diverse materiale

Cupru 1 Stainless Steel 102

Aer 1 Cast Steel 175Aluminiu 1 Aliaj icircnalt de oţel 750

Plastic 1 Oţel inoxidabil 102

Materiale feroase neferoase paramagnetice sau diamagnetice

Materiale feromagnetice

Un material care manifestă o atracţie puternică faţă de un magnet icircl vom numi feromagnetic Icircn acest material este uşor de aliniat domeniul magnetic şi astfel uşor de magnetizat poate avea o retentivitate icircnaltă Astfel de materiale au o permeabilitate icircnaltă dar volumul şi forma curbei de histerezis poate diferi de la un tip de material feromagnetic la altul

Materiale paramagneticele

Materialele paramagnetice sunt materiale care sunt atrase uşor de magneţi

Materialele diamagneticele

Materialele diamagneticele sunt materialele care sunt respinse uşor de magneţi

Aceste trei tipuri de materiale magnetice sunt descrise icircn figura 6 care arată interelaţionarea lor cu materiale neferoase cum ar fi aluminiu plastic cupru lemn

FIGURA 6

Curba de histerezis este graficul (figura 7) care reprezintă proprietăţile magnetice ale unui material şi este trasată la schimbările densităţii fluxului (B) icircmpotriva variaţiilor forţei de magnetizare (H)

Icircncepacircnd de la zero cu materialul icircn condiţii nemagnetizate şi crescacircnd forţa de magnetizare icircn măsuri mici fluxul icircn material creşte destul de repede la icircnceput pe urmă mai icircncet pacircnă cacircnd atinge punctul ldquoardquo peste care orice creştere icircn forţa de magnetizare nu mai produce creştere icircn densitatea fluxului Acesta este punctul de saturaţie magnetică a materialului Gradual reducacircnd forţa de magnetizare rezultă curba (a-b) Cantitatea de magnetism rămasă icircn material la punctul ldquobrdquo se numeşte magnetism rezidual remanet sau retentivitate Cacircnd curentul de magnetizare este icircntors şi gradual creşte icircn valoare fluxul va continua să scadă pacircnă ce atinge punctul ldquoconductivitrdquo Icircn acest punct fluxul este zero (c-0) reprezintă forţa coercitivă icircn material Cacircmpul inversat creşte pacircnă ce punctul ldquodrdquo este atins Materialul este din nou saturat dar icircn direcţie opusă Forţa de magnetizare este acum scăzută la zero şi o porţiune a curbei (d-e) este formată şi ldquoerdquo reprezintă polaritatea inversă reziduală magnetism Din nou creşte forţa de magnetizare icircn direcţia originală completacircnd curba (e-f-a) Ciclul este acum complet iar aria este numită curbă de histerezis

FIGURA 7 BUCLA DE HISTEREZIS

Notă

BH

=μ

este complex

Icircn figura 8 se poate observa diferenţa dintre două bucle de histerezis pentru două materiale cu caracteristici diferite

BUCLA DE HISTEREZIS PENTRU MATERIAL MAGNETIC MOALE

BUCLA DE HISTEREZIS PENTRU MATERIAL MAGNETIC DUR

FIGURA 8

23 Frecvenţa

Cacircnd o frecvenţă de o valoare mare circulă printr-un conductor electronii tind să se ducă pe suprafaţa acestuia (figura 9) Acest fenomen este cunoscut ca efect de suprafaţă (bdquoskin effectrdquo) Dacă frecvenţa creşte curentul circulă icircn apropierea suprafeţei Acest fenomen este de asemenea aplicabil şi icircn cazul curenţilor turbionari astfel modificarea frecvenţei curentului prin bobină va duce la modificarea adacircncimii de penetrare (pătrundere) a curenţilor turbionari

Adacircncimea standard de penetrare este definită ca acel punct din interiorul materialului icircn care intensitatea curenţilor turbionari a ajuns la 37 (1e) faţă de intensitatea acestora la suprafaţa materialului şi se poate calcula cu formula

δ=503sdotradic ρμsdotf

FIGURA 9

unde δ ndash adacircncimea de penetrare (pătrundere) (mm)

ρ ndash rezistivitatea materialului testat

μ ndash permeabilitatea materialului testat

f ndash frecvenţa curentului prin bobină (Hz)

Rezistivitatea se poate exprima icircn funcţie de conductivitate astfel

ρ = 172 σ

Deci adacircncimea de penetrare (pătrundere) descreşte cu creşterea frecvenţei a conductivităţii şi a permeabilităţii magnetice

Deci frecvenţa se poate exprima prin următoarea formulă

f ( Hz )= 4 36sdot105

δ 2sdotσ ( IASC )sdotμ

La două adacircncimi standard de penetrare (2δ) densitatea curenţilor turbionari descreşte cu radical din 1e sau cu aproximativ 135 faţă de intensitatea acestora la suprafaţa materialului iar la trei adacircncimi standard de penetrare (3δ) densitatea curenţilor turbionari descreşte cu radical din 1e sau cu aproximativ 5 faţă de intensitatea acestora la suprafaţa materialului

Icircn figura 10 se poate observa diferenţa dintre adacircncimile de penetrare pentru două materiale cu caracteristici diferite

FIGURA 10

24 Geometria piesei

O schimbare icircn geometria piesei de testat va afecta curenţii turbionari la trecerea peste ea Acest factor poate cauza probleme deoarece fisurile apar de obicei la modificările de secţiune Scanacircnd uniform dea lungul schimbărilor de secţiune se pot face fără dificultăţi cu condiţia ca orientarea traductorului la modificările de geometrie să rămacircnă neschimbată Totuşi scanacircnd transversal dea lungul schimbărilor de secţiune pot cauză modificări ale curenţilor turbionari care duc la fluctuaţii ale acului aparatului Icircn aceste condiţii devine dificil dacă nu chiar imposibil să diferenţiem fluctuaţiile provenite de la o fisură şi cele provenite de la schimbările de secţiune De asemenea cacircnd bobina este icircn apropierea marginii curenţii turbionari devin distorsionaţi Acest fenomen este cunoscut icircn general ca efect de margine sau efect de sfacircrşit Totuşi fisurile care se află icircn apropierea margini pot fi detectate reglarea balansului echipamentului şi scanarea cu atenţie icircn lungul marginii pe o distanţă uniformă de aceasta

25 Discontinuităţile

Discontinuităţile cum ar fi fisurile sau coroziunea duc la distorsionarea curenţilor turbionari Cu ajutorul examinării cu curenţi turbionari pot fi detectate foarte uşor lungimea fisurile de suprafaţă dar nu se pot detecta adacircncimile acestora deşi cu cacirct fisurile sunt mai adacircnci cu atacirct deviaţiile acului vor fi mai ample sau curbele corespunzătoare fisurilor de pe ecranul echipamentului vor avea o amplitudine mai mare Deoarece icircn cadrul examinării cu curenţi turbionari folosim etaloane pentru calibrarea echipamentului (cum ar fi cel prezentat icircn figura alăturată) putem spune că fisura descoperită este mai mare de sau mai mică de sau este icircntre

BOBINE ŞI TRADUCTORI

CLASIFICAREA PALPATORILOR

Clasificarea palpatorilor folosiţi icircn cadrul examinării cu curenţi turbionari poate fi făcută după mai multe criterii Dintre criteriile după care se pot clasifica palpatorii amintim

1 după modul icircn care bobinele palpatorului sunt conectate la echipament a palpatori conectaţi icircn punte b palpatori tip refelexie (palpatoare tip transite-recepţionează)

2 după modul de ecranarea palpatori ecranaţib palpatori neecranaţi

3 după numărul de bobine de recepţie din interiorul palpatorului

a palpatori diferenţialib palpatori absoluţi

4 după aplicaţiile unde sunt folosiţia palpatori de suprafaţăb palpatori icircn formă de creion (pencil probes)c palpatori pentru găuri (bolt hole probes)d palpatori tip inel (ringdonut probes)e palpatori pentru diametre interioare (ID Probes)f palpatori pentru diametre exterioare (OD Probes)

ISTORIA EXAMINĂRII CU CURENŢI TURBOINARI

Examinarea cu curenţi turbionari este o metodă care a apărut o dată cu descoperirea inducţiei electromagnetice icircn 1831 de către Michael Faraday Faraday a fost un chimist icircn Anglia anilor 1800 şi este recunoscut ca descoperitor al inducţiei electromagnetice efectului optico-magnetic diamagnetismului şi multe alte descoperii Icircn 1879 alt om de ştiinţă pe nume Hughes a observat schimbări icircn proprietăţile unei bobine cacircnd aceasta este icircn contact cu metale ce au conductivităţii şi permeabilităţi deferite Totuşi abia icircn al doilea război mondial aceste fenomene au fost folosite icircn practică pentru testarea materialelor Examinarea cu curenţi turbionari a cunoscut o dezvoltare majoră icircn ani 1950 ndash 1960 icircn special icircn industria aeronautică şi icircn industria nucleară Examinarea cu curenţi turbionari este acum o metodă larg utilizată şi bine icircnţeleasă

Examinarea cu curenţi turbionari este folosită icircn diferite ramuri ale industriei pentru a detecta defecte şi efectua măsurători

Icircn general metoda este folosită pentru a inspecta zone relativ mici iar forma palpatorului şi parametrii de lucru sunt bine determinaţi fiind necesară cunoaşterea cauzei ce a determinat defectul pe care dorim să icircl determinăm Deoarece curenţii turbionari au tendinţa de a se concentra la suprafaţă aceştia pot fi folosiţi doar pentru detectarea defectelor de suprafaţă şi din apropierea suprafeţei

La materialele subţiri cum ar fi ţevile şi tablele curenţii turbionari pot fi folosiţi pentru măsurarea grosimii materialului

Astfel curenţii turbionari pot fi folosiţi pentru a detecta defectele ce apar datorită coroziunii şi a altor defecte ce pot cauza subţierea materialelor

Metoda este folosită pentru a efectua măsurători ale modificărilor de grosime rezultate icircn urma coroziunii a icircnvelişurilor de avioane sau a ţevilor din cadrul schimbătoarelor de căldură Examinarea cu curenţi turbionari este folosită pentru a măsura grosimea stratului de vopsea sau a straturilor de acoperiri

Curenţii turbionari sunt de asemenea afectaţi de conductivitatea electrică şi de permeabilitatea magnetică a materialelor De aceea măsurarea curenţilor turbionari poate fi folosită pentru sortarea materialelor şi pentru a ne da informaţii despre material

(dacă a fost afectat de temperaturi icircnalte şi dacă a fost tratat termic modificări care schimbă conductivitatea materialului)

Există o mare varietate de echipamente şi palpatori pentru examinarea cu curenţi turbionari Icircn general aceste echipamente sunt de dimensiuni mici portabile Sisteme computerizate sunt de asemenea disponibile pentru gestionarea datelor Sistemul software de procesare a fost de asemenea dezvoltat pentru icircndepărtarea interferenţelor şi reducerea zgomotelor Analizoarele de impedanţă pot fi folosite uneori pentru a icircmbunătăţi măsurătorile cantitative a curenţilor turbionari

• FIGURA 9
• FIGURA 1
• FIGURA 2
• FIGURA 3
• FIGURA 4 ndash DOMENIU MAGNETIC FIGURA 5 ndash DOMENIU MAGNETIC
• • Aer
  • • FIGURA 6
    • FIGURA 7 BUCLA DE HISTEREZIS
    • FIGURA 8
    • FIGURA 10

mare a curenţilor turbionari O schimbare a conductivităţii materialului va cauza schimbarea curenţilor turbionari Deci curenţii turbionari pot fi folosiţi pentru măsurarea conductivităţii materialelor Modificarea conductivităţii unui material poate fi cauzată de

a) Tratamentul termicb) Compoziţia chimicăc) Temperaturad) Forjare

Măsurările de conductivitate sunt folosite pentru a observa dacă unele componenta au fost incorect tratate termic Aceste măsurări sunt de asemenea folosite uneori pentru a observa dacă structura unor piese a fost supratratată icircn timpul folosirii şi icircn mod regulat aceste măsurători sunt folosite pentru a verifica conductivitatea pieselor

Pentru controlul nedistructiv conductivitatea se măsoară folosind Standardul Internaţional Al Cuprului Pur (IACS) care se bazează pe o puritate icircnaltă a cuprului cu o conductivitate electrică de 100 Citirile conductivităţii sunt comparate cu acest standard şi sunt exprimate icircn procente IACS

Deşi pentru cele mai multe examinări cu curenţi turbionari se fac setări pentru detectarea modificărilor de conductivitate acestea nu creează probleme la scanările pentru detectarea fisurilor

Rezistenţa (R) depinde de rezistivitatea conductorului de lungimea acestuia (l) şi de aria secţiunii transversale (A) astfel

R = ρ lA harr ρ = RAl

Conductivitatea este inversul rezistivităţii

σ = lRA sau σ = 1ρ (unitatea de măsură fiind Siemenmm)

22 Permeabilitatea

Wilhelm Weber propune o teorie icircn care structura materialelor feromagnetice este formată din ldquodomeniirdquo magnetice Acestea sunt cele mai mici particule dintr-un material care arată nordul şi sudul (poli) Icircntr-un material nemagnetizat feromagnetic domeniul magnetic este aranjat icircntr-o ordine icircntacircmplătoare (figura 4) Cacircnd materialul feromagnetic este magnetizat poli domeniului magnetic icircncep să se alinieze icircntr-o direcţie comună Cu domeniile magnetice aliniate icircn acest fel materialul dezvoltă o forţă totală egală cu suma domeniilor magnetice (figura 5)

FIGURA 4 ndash DOMENIU MAGNETIC FIGURA 5 ndash DOMENIU MAGNETIC IcircN MATERIALE NEMAGNETIZATE IcircN MATERIALE MAGNETIZATE

Densitatea fluxului se referă la liniile de forţă pe unitatea de arie Cacircmpul magnetic ar trebui tăiat la unghiuri drepte pe direcţia de curgere Densitatea fluxului este de obicei notată cu litera B iar unitatea de măsură este Tesla (Gauss)

Forţa de magnetizare este forţa fie de la un cacircmp magnetic existent fie de la un curent electric cerut pentru a stabili cacircmpul magnetic icircntr-un component Se notează cu litera H şi se măsoară icircn Oested

Permeabilitatea reprezintă uşurinţa cu care un material poate fi magnetizat ndash uşurinţa cu care se aliniază domeniile magnetice Materialele cu o icircnaltă permeabilitate sunt uşor de magnetizat şi demagnetizat Permeabilitatea este numeric egală cu BH şi este notată cu litera grecesc

Majoritatea oţelurilor cu structură martensitică au permeabilitatea peste 240

Permeabilitatea relativă nu are unitate de măsură (se notează cu r)

0 = 4 x 10-7

=

BH

r =

μμ0

Valori ale permeabilităţi relative pentru diverse materiale

Cupru 1 Stainless Steel 102

Aer 1 Cast Steel 175Aluminiu 1 Aliaj icircnalt de oţel 750

Plastic 1 Oţel inoxidabil 102

Materiale feroase neferoase paramagnetice sau diamagnetice

Materiale feromagnetice

Un material care manifestă o atracţie puternică faţă de un magnet icircl vom numi feromagnetic Icircn acest material este uşor de aliniat domeniul magnetic şi astfel uşor de magnetizat poate avea o retentivitate icircnaltă Astfel de materiale au o permeabilitate icircnaltă dar volumul şi forma curbei de histerezis poate diferi de la un tip de material feromagnetic la altul

Materiale paramagneticele

Materialele paramagnetice sunt materiale care sunt atrase uşor de magneţi

Materialele diamagneticele

Materialele diamagneticele sunt materialele care sunt respinse uşor de magneţi

Aceste trei tipuri de materiale magnetice sunt descrise icircn figura 6 care arată interelaţionarea lor cu materiale neferoase cum ar fi aluminiu plastic cupru lemn

FIGURA 6

Curba de histerezis este graficul (figura 7) care reprezintă proprietăţile magnetice ale unui material şi este trasată la schimbările densităţii fluxului (B) icircmpotriva variaţiilor forţei de magnetizare (H)

Icircncepacircnd de la zero cu materialul icircn condiţii nemagnetizate şi crescacircnd forţa de magnetizare icircn măsuri mici fluxul icircn material creşte destul de repede la icircnceput pe urmă mai icircncet pacircnă cacircnd atinge punctul ldquoardquo peste care orice creştere icircn forţa de magnetizare nu mai produce creştere icircn densitatea fluxului Acesta este punctul de saturaţie magnetică a materialului Gradual reducacircnd forţa de magnetizare rezultă curba (a-b) Cantitatea de magnetism rămasă icircn material la punctul ldquobrdquo se numeşte magnetism rezidual remanet sau retentivitate Cacircnd curentul de magnetizare este icircntors şi gradual creşte icircn valoare fluxul va continua să scadă pacircnă ce atinge punctul ldquoconductivitrdquo Icircn acest punct fluxul este zero (c-0) reprezintă forţa coercitivă icircn material Cacircmpul inversat creşte pacircnă ce punctul ldquodrdquo este atins Materialul este din nou saturat dar icircn direcţie opusă Forţa de magnetizare este acum scăzută la zero şi o porţiune a curbei (d-e) este formată şi ldquoerdquo reprezintă polaritatea inversă reziduală magnetism Din nou creşte forţa de magnetizare icircn direcţia originală completacircnd curba (e-f-a) Ciclul este acum complet iar aria este numită curbă de histerezis

FIGURA 7 BUCLA DE HISTEREZIS

Notă

BH

=μ

este complex

Icircn figura 8 se poate observa diferenţa dintre două bucle de histerezis pentru două materiale cu caracteristici diferite

BUCLA DE HISTEREZIS PENTRU MATERIAL MAGNETIC MOALE

BUCLA DE HISTEREZIS PENTRU MATERIAL MAGNETIC DUR

FIGURA 8

23 Frecvenţa

Cacircnd o frecvenţă de o valoare mare circulă printr-un conductor electronii tind să se ducă pe suprafaţa acestuia (figura 9) Acest fenomen este cunoscut ca efect de suprafaţă (bdquoskin effectrdquo) Dacă frecvenţa creşte curentul circulă icircn apropierea suprafeţei Acest fenomen este de asemenea aplicabil şi icircn cazul curenţilor turbionari astfel modificarea frecvenţei curentului prin bobină va duce la modificarea adacircncimii de penetrare (pătrundere) a curenţilor turbionari

Adacircncimea standard de penetrare este definită ca acel punct din interiorul materialului icircn care intensitatea curenţilor turbionari a ajuns la 37 (1e) faţă de intensitatea acestora la suprafaţa materialului şi se poate calcula cu formula

δ=503sdotradic ρμsdotf

FIGURA 9

unde δ ndash adacircncimea de penetrare (pătrundere) (mm)

ρ ndash rezistivitatea materialului testat

μ ndash permeabilitatea materialului testat

f ndash frecvenţa curentului prin bobină (Hz)

Rezistivitatea se poate exprima icircn funcţie de conductivitate astfel

ρ = 172 σ

Deci adacircncimea de penetrare (pătrundere) descreşte cu creşterea frecvenţei a conductivităţii şi a permeabilităţii magnetice

Deci frecvenţa se poate exprima prin următoarea formulă

f ( Hz )= 4 36sdot105

δ 2sdotσ ( IASC )sdotμ

La două adacircncimi standard de penetrare (2δ) densitatea curenţilor turbionari descreşte cu radical din 1e sau cu aproximativ 135 faţă de intensitatea acestora la suprafaţa materialului iar la trei adacircncimi standard de penetrare (3δ) densitatea curenţilor turbionari descreşte cu radical din 1e sau cu aproximativ 5 faţă de intensitatea acestora la suprafaţa materialului

Icircn figura 10 se poate observa diferenţa dintre adacircncimile de penetrare pentru două materiale cu caracteristici diferite

FIGURA 10

24 Geometria piesei

O schimbare icircn geometria piesei de testat va afecta curenţii turbionari la trecerea peste ea Acest factor poate cauza probleme deoarece fisurile apar de obicei la modificările de secţiune Scanacircnd uniform dea lungul schimbărilor de secţiune se pot face fără dificultăţi cu condiţia ca orientarea traductorului la modificările de geometrie să rămacircnă neschimbată Totuşi scanacircnd transversal dea lungul schimbărilor de secţiune pot cauză modificări ale curenţilor turbionari care duc la fluctuaţii ale acului aparatului Icircn aceste condiţii devine dificil dacă nu chiar imposibil să diferenţiem fluctuaţiile provenite de la o fisură şi cele provenite de la schimbările de secţiune De asemenea cacircnd bobina este icircn apropierea marginii curenţii turbionari devin distorsionaţi Acest fenomen este cunoscut icircn general ca efect de margine sau efect de sfacircrşit Totuşi fisurile care se află icircn apropierea margini pot fi detectate reglarea balansului echipamentului şi scanarea cu atenţie icircn lungul marginii pe o distanţă uniformă de aceasta

25 Discontinuităţile

Discontinuităţile cum ar fi fisurile sau coroziunea duc la distorsionarea curenţilor turbionari Cu ajutorul examinării cu curenţi turbionari pot fi detectate foarte uşor lungimea fisurile de suprafaţă dar nu se pot detecta adacircncimile acestora deşi cu cacirct fisurile sunt mai adacircnci cu atacirct deviaţiile acului vor fi mai ample sau curbele corespunzătoare fisurilor de pe ecranul echipamentului vor avea o amplitudine mai mare Deoarece icircn cadrul examinării cu curenţi turbionari folosim etaloane pentru calibrarea echipamentului (cum ar fi cel prezentat icircn figura alăturată) putem spune că fisura descoperită este mai mare de sau mai mică de sau este icircntre

BOBINE ŞI TRADUCTORI

CLASIFICAREA PALPATORILOR

Clasificarea palpatorilor folosiţi icircn cadrul examinării cu curenţi turbionari poate fi făcută după mai multe criterii Dintre criteriile după care se pot clasifica palpatorii amintim

1 după modul icircn care bobinele palpatorului sunt conectate la echipament a palpatori conectaţi icircn punte b palpatori tip refelexie (palpatoare tip transite-recepţionează)

2 după modul de ecranarea palpatori ecranaţib palpatori neecranaţi

3 după numărul de bobine de recepţie din interiorul palpatorului

a palpatori diferenţialib palpatori absoluţi

4 după aplicaţiile unde sunt folosiţia palpatori de suprafaţăb palpatori icircn formă de creion (pencil probes)c palpatori pentru găuri (bolt hole probes)d palpatori tip inel (ringdonut probes)e palpatori pentru diametre interioare (ID Probes)f palpatori pentru diametre exterioare (OD Probes)

ISTORIA EXAMINĂRII CU CURENŢI TURBOINARI

Examinarea cu curenţi turbionari este o metodă care a apărut o dată cu descoperirea inducţiei electromagnetice icircn 1831 de către Michael Faraday Faraday a fost un chimist icircn Anglia anilor 1800 şi este recunoscut ca descoperitor al inducţiei electromagnetice efectului optico-magnetic diamagnetismului şi multe alte descoperii Icircn 1879 alt om de ştiinţă pe nume Hughes a observat schimbări icircn proprietăţile unei bobine cacircnd aceasta este icircn contact cu metale ce au conductivităţii şi permeabilităţi deferite Totuşi abia icircn al doilea război mondial aceste fenomene au fost folosite icircn practică pentru testarea materialelor Examinarea cu curenţi turbionari a cunoscut o dezvoltare majoră icircn ani 1950 ndash 1960 icircn special icircn industria aeronautică şi icircn industria nucleară Examinarea cu curenţi turbionari este acum o metodă larg utilizată şi bine icircnţeleasă

Examinarea cu curenţi turbionari este folosită icircn diferite ramuri ale industriei pentru a detecta defecte şi efectua măsurători

Icircn general metoda este folosită pentru a inspecta zone relativ mici iar forma palpatorului şi parametrii de lucru sunt bine determinaţi fiind necesară cunoaşterea cauzei ce a determinat defectul pe care dorim să icircl determinăm Deoarece curenţii turbionari au tendinţa de a se concentra la suprafaţă aceştia pot fi folosiţi doar pentru detectarea defectelor de suprafaţă şi din apropierea suprafeţei

La materialele subţiri cum ar fi ţevile şi tablele curenţii turbionari pot fi folosiţi pentru măsurarea grosimii materialului

Astfel curenţii turbionari pot fi folosiţi pentru a detecta defectele ce apar datorită coroziunii şi a altor defecte ce pot cauza subţierea materialelor

Metoda este folosită pentru a efectua măsurători ale modificărilor de grosime rezultate icircn urma coroziunii a icircnvelişurilor de avioane sau a ţevilor din cadrul schimbătoarelor de căldură Examinarea cu curenţi turbionari este folosită pentru a măsura grosimea stratului de vopsea sau a straturilor de acoperiri

Curenţii turbionari sunt de asemenea afectaţi de conductivitatea electrică şi de permeabilitatea magnetică a materialelor De aceea măsurarea curenţilor turbionari poate fi folosită pentru sortarea materialelor şi pentru a ne da informaţii despre material

(dacă a fost afectat de temperaturi icircnalte şi dacă a fost tratat termic modificări care schimbă conductivitatea materialului)

Există o mare varietate de echipamente şi palpatori pentru examinarea cu curenţi turbionari Icircn general aceste echipamente sunt de dimensiuni mici portabile Sisteme computerizate sunt de asemenea disponibile pentru gestionarea datelor Sistemul software de procesare a fost de asemenea dezvoltat pentru icircndepărtarea interferenţelor şi reducerea zgomotelor Analizoarele de impedanţă pot fi folosite uneori pentru a icircmbunătăţi măsurătorile cantitative a curenţilor turbionari

• FIGURA 9
• FIGURA 1
• FIGURA 2
• FIGURA 3
• FIGURA 4 ndash DOMENIU MAGNETIC FIGURA 5 ndash DOMENIU MAGNETIC
• • Aer
  • • FIGURA 6
    • FIGURA 7 BUCLA DE HISTEREZIS
    • FIGURA 8
    • FIGURA 10

FIGURA 4 ndash DOMENIU MAGNETIC FIGURA 5 ndash DOMENIU MAGNETIC IcircN MATERIALE NEMAGNETIZATE IcircN MATERIALE MAGNETIZATE

Densitatea fluxului se referă la liniile de forţă pe unitatea de arie Cacircmpul magnetic ar trebui tăiat la unghiuri drepte pe direcţia de curgere Densitatea fluxului este de obicei notată cu litera B iar unitatea de măsură este Tesla (Gauss)

Forţa de magnetizare este forţa fie de la un cacircmp magnetic existent fie de la un curent electric cerut pentru a stabili cacircmpul magnetic icircntr-un component Se notează cu litera H şi se măsoară icircn Oested

Permeabilitatea reprezintă uşurinţa cu care un material poate fi magnetizat ndash uşurinţa cu care se aliniază domeniile magnetice Materialele cu o icircnaltă permeabilitate sunt uşor de magnetizat şi demagnetizat Permeabilitatea este numeric egală cu BH şi este notată cu litera grecesc

Majoritatea oţelurilor cu structură martensitică au permeabilitatea peste 240

Permeabilitatea relativă nu are unitate de măsură (se notează cu r)

0 = 4 x 10-7

=

BH

r =

μμ0

Valori ale permeabilităţi relative pentru diverse materiale

Cupru 1 Stainless Steel 102

Aer 1 Cast Steel 175Aluminiu 1 Aliaj icircnalt de oţel 750

Plastic 1 Oţel inoxidabil 102

Materiale feroase neferoase paramagnetice sau diamagnetice

Materiale feromagnetice

Un material care manifestă o atracţie puternică faţă de un magnet icircl vom numi feromagnetic Icircn acest material este uşor de aliniat domeniul magnetic şi astfel uşor de magnetizat poate avea o retentivitate icircnaltă Astfel de materiale au o permeabilitate icircnaltă dar volumul şi forma curbei de histerezis poate diferi de la un tip de material feromagnetic la altul

Materiale paramagneticele

Materialele paramagnetice sunt materiale care sunt atrase uşor de magneţi

Materialele diamagneticele

Materialele diamagneticele sunt materialele care sunt respinse uşor de magneţi

Aceste trei tipuri de materiale magnetice sunt descrise icircn figura 6 care arată interelaţionarea lor cu materiale neferoase cum ar fi aluminiu plastic cupru lemn

FIGURA 6

Curba de histerezis este graficul (figura 7) care reprezintă proprietăţile magnetice ale unui material şi este trasată la schimbările densităţii fluxului (B) icircmpotriva variaţiilor forţei de magnetizare (H)

Icircncepacircnd de la zero cu materialul icircn condiţii nemagnetizate şi crescacircnd forţa de magnetizare icircn măsuri mici fluxul icircn material creşte destul de repede la icircnceput pe urmă mai icircncet pacircnă cacircnd atinge punctul ldquoardquo peste care orice creştere icircn forţa de magnetizare nu mai produce creştere icircn densitatea fluxului Acesta este punctul de saturaţie magnetică a materialului Gradual reducacircnd forţa de magnetizare rezultă curba (a-b) Cantitatea de magnetism rămasă icircn material la punctul ldquobrdquo se numeşte magnetism rezidual remanet sau retentivitate Cacircnd curentul de magnetizare este icircntors şi gradual creşte icircn valoare fluxul va continua să scadă pacircnă ce atinge punctul ldquoconductivitrdquo Icircn acest punct fluxul este zero (c-0) reprezintă forţa coercitivă icircn material Cacircmpul inversat creşte pacircnă ce punctul ldquodrdquo este atins Materialul este din nou saturat dar icircn direcţie opusă Forţa de magnetizare este acum scăzută la zero şi o porţiune a curbei (d-e) este formată şi ldquoerdquo reprezintă polaritatea inversă reziduală magnetism Din nou creşte forţa de magnetizare icircn direcţia originală completacircnd curba (e-f-a) Ciclul este acum complet iar aria este numită curbă de histerezis

FIGURA 7 BUCLA DE HISTEREZIS

Notă

BH

=μ

este complex

Icircn figura 8 se poate observa diferenţa dintre două bucle de histerezis pentru două materiale cu caracteristici diferite

BUCLA DE HISTEREZIS PENTRU MATERIAL MAGNETIC MOALE

BUCLA DE HISTEREZIS PENTRU MATERIAL MAGNETIC DUR

FIGURA 8

23 Frecvenţa

Cacircnd o frecvenţă de o valoare mare circulă printr-un conductor electronii tind să se ducă pe suprafaţa acestuia (figura 9) Acest fenomen este cunoscut ca efect de suprafaţă (bdquoskin effectrdquo) Dacă frecvenţa creşte curentul circulă icircn apropierea suprafeţei Acest fenomen este de asemenea aplicabil şi icircn cazul curenţilor turbionari astfel modificarea frecvenţei curentului prin bobină va duce la modificarea adacircncimii de penetrare (pătrundere) a curenţilor turbionari

Adacircncimea standard de penetrare este definită ca acel punct din interiorul materialului icircn care intensitatea curenţilor turbionari a ajuns la 37 (1e) faţă de intensitatea acestora la suprafaţa materialului şi se poate calcula cu formula

δ=503sdotradic ρμsdotf

FIGURA 9

unde δ ndash adacircncimea de penetrare (pătrundere) (mm)

ρ ndash rezistivitatea materialului testat

μ ndash permeabilitatea materialului testat

f ndash frecvenţa curentului prin bobină (Hz)

Rezistivitatea se poate exprima icircn funcţie de conductivitate astfel

ρ = 172 σ

Deci adacircncimea de penetrare (pătrundere) descreşte cu creşterea frecvenţei a conductivităţii şi a permeabilităţii magnetice

Deci frecvenţa se poate exprima prin următoarea formulă

f ( Hz )= 4 36sdot105

δ 2sdotσ ( IASC )sdotμ

La două adacircncimi standard de penetrare (2δ) densitatea curenţilor turbionari descreşte cu radical din 1e sau cu aproximativ 135 faţă de intensitatea acestora la suprafaţa materialului iar la trei adacircncimi standard de penetrare (3δ) densitatea curenţilor turbionari descreşte cu radical din 1e sau cu aproximativ 5 faţă de intensitatea acestora la suprafaţa materialului

Icircn figura 10 se poate observa diferenţa dintre adacircncimile de penetrare pentru două materiale cu caracteristici diferite

FIGURA 10

24 Geometria piesei

O schimbare icircn geometria piesei de testat va afecta curenţii turbionari la trecerea peste ea Acest factor poate cauza probleme deoarece fisurile apar de obicei la modificările de secţiune Scanacircnd uniform dea lungul schimbărilor de secţiune se pot face fără dificultăţi cu condiţia ca orientarea traductorului la modificările de geometrie să rămacircnă neschimbată Totuşi scanacircnd transversal dea lungul schimbărilor de secţiune pot cauză modificări ale curenţilor turbionari care duc la fluctuaţii ale acului aparatului Icircn aceste condiţii devine dificil dacă nu chiar imposibil să diferenţiem fluctuaţiile provenite de la o fisură şi cele provenite de la schimbările de secţiune De asemenea cacircnd bobina este icircn apropierea marginii curenţii turbionari devin distorsionaţi Acest fenomen este cunoscut icircn general ca efect de margine sau efect de sfacircrşit Totuşi fisurile care se află icircn apropierea margini pot fi detectate reglarea balansului echipamentului şi scanarea cu atenţie icircn lungul marginii pe o distanţă uniformă de aceasta

25 Discontinuităţile

Discontinuităţile cum ar fi fisurile sau coroziunea duc la distorsionarea curenţilor turbionari Cu ajutorul examinării cu curenţi turbionari pot fi detectate foarte uşor lungimea fisurile de suprafaţă dar nu se pot detecta adacircncimile acestora deşi cu cacirct fisurile sunt mai adacircnci cu atacirct deviaţiile acului vor fi mai ample sau curbele corespunzătoare fisurilor de pe ecranul echipamentului vor avea o amplitudine mai mare Deoarece icircn cadrul examinării cu curenţi turbionari folosim etaloane pentru calibrarea echipamentului (cum ar fi cel prezentat icircn figura alăturată) putem spune că fisura descoperită este mai mare de sau mai mică de sau este icircntre

BOBINE ŞI TRADUCTORI

CLASIFICAREA PALPATORILOR

Clasificarea palpatorilor folosiţi icircn cadrul examinării cu curenţi turbionari poate fi făcută după mai multe criterii Dintre criteriile după care se pot clasifica palpatorii amintim

1 după modul icircn care bobinele palpatorului sunt conectate la echipament a palpatori conectaţi icircn punte b palpatori tip refelexie (palpatoare tip transite-recepţionează)

2 după modul de ecranarea palpatori ecranaţib palpatori neecranaţi

3 după numărul de bobine de recepţie din interiorul palpatorului

a palpatori diferenţialib palpatori absoluţi

4 după aplicaţiile unde sunt folosiţia palpatori de suprafaţăb palpatori icircn formă de creion (pencil probes)c palpatori pentru găuri (bolt hole probes)d palpatori tip inel (ringdonut probes)e palpatori pentru diametre interioare (ID Probes)f palpatori pentru diametre exterioare (OD Probes)

ISTORIA EXAMINĂRII CU CURENŢI TURBOINARI

Examinarea cu curenţi turbionari este o metodă care a apărut o dată cu descoperirea inducţiei electromagnetice icircn 1831 de către Michael Faraday Faraday a fost un chimist icircn Anglia anilor 1800 şi este recunoscut ca descoperitor al inducţiei electromagnetice efectului optico-magnetic diamagnetismului şi multe alte descoperii Icircn 1879 alt om de ştiinţă pe nume Hughes a observat schimbări icircn proprietăţile unei bobine cacircnd aceasta este icircn contact cu metale ce au conductivităţii şi permeabilităţi deferite Totuşi abia icircn al doilea război mondial aceste fenomene au fost folosite icircn practică pentru testarea materialelor Examinarea cu curenţi turbionari a cunoscut o dezvoltare majoră icircn ani 1950 ndash 1960 icircn special icircn industria aeronautică şi icircn industria nucleară Examinarea cu curenţi turbionari este acum o metodă larg utilizată şi bine icircnţeleasă

Examinarea cu curenţi turbionari este folosită icircn diferite ramuri ale industriei pentru a detecta defecte şi efectua măsurători

Icircn general metoda este folosită pentru a inspecta zone relativ mici iar forma palpatorului şi parametrii de lucru sunt bine determinaţi fiind necesară cunoaşterea cauzei ce a determinat defectul pe care dorim să icircl determinăm Deoarece curenţii turbionari au tendinţa de a se concentra la suprafaţă aceştia pot fi folosiţi doar pentru detectarea defectelor de suprafaţă şi din apropierea suprafeţei

La materialele subţiri cum ar fi ţevile şi tablele curenţii turbionari pot fi folosiţi pentru măsurarea grosimii materialului

Astfel curenţii turbionari pot fi folosiţi pentru a detecta defectele ce apar datorită coroziunii şi a altor defecte ce pot cauza subţierea materialelor

Metoda este folosită pentru a efectua măsurători ale modificărilor de grosime rezultate icircn urma coroziunii a icircnvelişurilor de avioane sau a ţevilor din cadrul schimbătoarelor de căldură Examinarea cu curenţi turbionari este folosită pentru a măsura grosimea stratului de vopsea sau a straturilor de acoperiri

Curenţii turbionari sunt de asemenea afectaţi de conductivitatea electrică şi de permeabilitatea magnetică a materialelor De aceea măsurarea curenţilor turbionari poate fi folosită pentru sortarea materialelor şi pentru a ne da informaţii despre material

(dacă a fost afectat de temperaturi icircnalte şi dacă a fost tratat termic modificări care schimbă conductivitatea materialului)

Există o mare varietate de echipamente şi palpatori pentru examinarea cu curenţi turbionari Icircn general aceste echipamente sunt de dimensiuni mici portabile Sisteme computerizate sunt de asemenea disponibile pentru gestionarea datelor Sistemul software de procesare a fost de asemenea dezvoltat pentru icircndepărtarea interferenţelor şi reducerea zgomotelor Analizoarele de impedanţă pot fi folosite uneori pentru a icircmbunătăţi măsurătorile cantitative a curenţilor turbionari

• FIGURA 9
• FIGURA 1
• FIGURA 2
• FIGURA 3
• FIGURA 4 ndash DOMENIU MAGNETIC FIGURA 5 ndash DOMENIU MAGNETIC
• • Aer
  • • FIGURA 6
    • FIGURA 7 BUCLA DE HISTEREZIS
    • FIGURA 8
    • FIGURA 10

Aer 1 Cast Steel 175Aluminiu 1 Aliaj icircnalt de oţel 750

Plastic 1 Oţel inoxidabil 102

Materiale feroase neferoase paramagnetice sau diamagnetice

Materiale feromagnetice

Un material care manifestă o atracţie puternică faţă de un magnet icircl vom numi feromagnetic Icircn acest material este uşor de aliniat domeniul magnetic şi astfel uşor de magnetizat poate avea o retentivitate icircnaltă Astfel de materiale au o permeabilitate icircnaltă dar volumul şi forma curbei de histerezis poate diferi de la un tip de material feromagnetic la altul

Materiale paramagneticele

Materialele paramagnetice sunt materiale care sunt atrase uşor de magneţi

Materialele diamagneticele

Materialele diamagneticele sunt materialele care sunt respinse uşor de magneţi

Aceste trei tipuri de materiale magnetice sunt descrise icircn figura 6 care arată interelaţionarea lor cu materiale neferoase cum ar fi aluminiu plastic cupru lemn

FIGURA 6

Curba de histerezis este graficul (figura 7) care reprezintă proprietăţile magnetice ale unui material şi este trasată la schimbările densităţii fluxului (B) icircmpotriva variaţiilor forţei de magnetizare (H)

Icircncepacircnd de la zero cu materialul icircn condiţii nemagnetizate şi crescacircnd forţa de magnetizare icircn măsuri mici fluxul icircn material creşte destul de repede la icircnceput pe urmă mai icircncet pacircnă cacircnd atinge punctul ldquoardquo peste care orice creştere icircn forţa de magnetizare nu mai produce creştere icircn densitatea fluxului Acesta este punctul de saturaţie magnetică a materialului Gradual reducacircnd forţa de magnetizare rezultă curba (a-b) Cantitatea de magnetism rămasă icircn material la punctul ldquobrdquo se numeşte magnetism rezidual remanet sau retentivitate Cacircnd curentul de magnetizare este icircntors şi gradual creşte icircn valoare fluxul va continua să scadă pacircnă ce atinge punctul ldquoconductivitrdquo Icircn acest punct fluxul este zero (c-0) reprezintă forţa coercitivă icircn material Cacircmpul inversat creşte pacircnă ce punctul ldquodrdquo este atins Materialul este din nou saturat dar icircn direcţie opusă Forţa de magnetizare este acum scăzută la zero şi o porţiune a curbei (d-e) este formată şi ldquoerdquo reprezintă polaritatea inversă reziduală magnetism Din nou creşte forţa de magnetizare icircn direcţia originală completacircnd curba (e-f-a) Ciclul este acum complet iar aria este numită curbă de histerezis

FIGURA 7 BUCLA DE HISTEREZIS

Notă

BH

=μ

este complex

Icircn figura 8 se poate observa diferenţa dintre două bucle de histerezis pentru două materiale cu caracteristici diferite

BUCLA DE HISTEREZIS PENTRU MATERIAL MAGNETIC MOALE

BUCLA DE HISTEREZIS PENTRU MATERIAL MAGNETIC DUR

FIGURA 8

23 Frecvenţa

Cacircnd o frecvenţă de o valoare mare circulă printr-un conductor electronii tind să se ducă pe suprafaţa acestuia (figura 9) Acest fenomen este cunoscut ca efect de suprafaţă (bdquoskin effectrdquo) Dacă frecvenţa creşte curentul circulă icircn apropierea suprafeţei Acest fenomen este de asemenea aplicabil şi icircn cazul curenţilor turbionari astfel modificarea frecvenţei curentului prin bobină va duce la modificarea adacircncimii de penetrare (pătrundere) a curenţilor turbionari

Adacircncimea standard de penetrare este definită ca acel punct din interiorul materialului icircn care intensitatea curenţilor turbionari a ajuns la 37 (1e) faţă de intensitatea acestora la suprafaţa materialului şi se poate calcula cu formula

δ=503sdotradic ρμsdotf

FIGURA 9

unde δ ndash adacircncimea de penetrare (pătrundere) (mm)

ρ ndash rezistivitatea materialului testat

μ ndash permeabilitatea materialului testat

f ndash frecvenţa curentului prin bobină (Hz)

Rezistivitatea se poate exprima icircn funcţie de conductivitate astfel

ρ = 172 σ

Deci adacircncimea de penetrare (pătrundere) descreşte cu creşterea frecvenţei a conductivităţii şi a permeabilităţii magnetice

Deci frecvenţa se poate exprima prin următoarea formulă

f ( Hz )= 4 36sdot105

δ 2sdotσ ( IASC )sdotμ

La două adacircncimi standard de penetrare (2δ) densitatea curenţilor turbionari descreşte cu radical din 1e sau cu aproximativ 135 faţă de intensitatea acestora la suprafaţa materialului iar la trei adacircncimi standard de penetrare (3δ) densitatea curenţilor turbionari descreşte cu radical din 1e sau cu aproximativ 5 faţă de intensitatea acestora la suprafaţa materialului

Icircn figura 10 se poate observa diferenţa dintre adacircncimile de penetrare pentru două materiale cu caracteristici diferite

FIGURA 10

24 Geometria piesei

O schimbare icircn geometria piesei de testat va afecta curenţii turbionari la trecerea peste ea Acest factor poate cauza probleme deoarece fisurile apar de obicei la modificările de secţiune Scanacircnd uniform dea lungul schimbărilor de secţiune se pot face fără dificultăţi cu condiţia ca orientarea traductorului la modificările de geometrie să rămacircnă neschimbată Totuşi scanacircnd transversal dea lungul schimbărilor de secţiune pot cauză modificări ale curenţilor turbionari care duc la fluctuaţii ale acului aparatului Icircn aceste condiţii devine dificil dacă nu chiar imposibil să diferenţiem fluctuaţiile provenite de la o fisură şi cele provenite de la schimbările de secţiune De asemenea cacircnd bobina este icircn apropierea marginii curenţii turbionari devin distorsionaţi Acest fenomen este cunoscut icircn general ca efect de margine sau efect de sfacircrşit Totuşi fisurile care se află icircn apropierea margini pot fi detectate reglarea balansului echipamentului şi scanarea cu atenţie icircn lungul marginii pe o distanţă uniformă de aceasta

25 Discontinuităţile

Discontinuităţile cum ar fi fisurile sau coroziunea duc la distorsionarea curenţilor turbionari Cu ajutorul examinării cu curenţi turbionari pot fi detectate foarte uşor lungimea fisurile de suprafaţă dar nu se pot detecta adacircncimile acestora deşi cu cacirct fisurile sunt mai adacircnci cu atacirct deviaţiile acului vor fi mai ample sau curbele corespunzătoare fisurilor de pe ecranul echipamentului vor avea o amplitudine mai mare Deoarece icircn cadrul examinării cu curenţi turbionari folosim etaloane pentru calibrarea echipamentului (cum ar fi cel prezentat icircn figura alăturată) putem spune că fisura descoperită este mai mare de sau mai mică de sau este icircntre

BOBINE ŞI TRADUCTORI

CLASIFICAREA PALPATORILOR

Clasificarea palpatorilor folosiţi icircn cadrul examinării cu curenţi turbionari poate fi făcută după mai multe criterii Dintre criteriile după care se pot clasifica palpatorii amintim

1 după modul icircn care bobinele palpatorului sunt conectate la echipament a palpatori conectaţi icircn punte b palpatori tip refelexie (palpatoare tip transite-recepţionează)

2 după modul de ecranarea palpatori ecranaţib palpatori neecranaţi

3 după numărul de bobine de recepţie din interiorul palpatorului

a palpatori diferenţialib palpatori absoluţi

4 după aplicaţiile unde sunt folosiţia palpatori de suprafaţăb palpatori icircn formă de creion (pencil probes)c palpatori pentru găuri (bolt hole probes)d palpatori tip inel (ringdonut probes)e palpatori pentru diametre interioare (ID Probes)f palpatori pentru diametre exterioare (OD Probes)

ISTORIA EXAMINĂRII CU CURENŢI TURBOINARI

Examinarea cu curenţi turbionari este o metodă care a apărut o dată cu descoperirea inducţiei electromagnetice icircn 1831 de către Michael Faraday Faraday a fost un chimist icircn Anglia anilor 1800 şi este recunoscut ca descoperitor al inducţiei electromagnetice efectului optico-magnetic diamagnetismului şi multe alte descoperii Icircn 1879 alt om de ştiinţă pe nume Hughes a observat schimbări icircn proprietăţile unei bobine cacircnd aceasta este icircn contact cu metale ce au conductivităţii şi permeabilităţi deferite Totuşi abia icircn al doilea război mondial aceste fenomene au fost folosite icircn practică pentru testarea materialelor Examinarea cu curenţi turbionari a cunoscut o dezvoltare majoră icircn ani 1950 ndash 1960 icircn special icircn industria aeronautică şi icircn industria nucleară Examinarea cu curenţi turbionari este acum o metodă larg utilizată şi bine icircnţeleasă

Examinarea cu curenţi turbionari este folosită icircn diferite ramuri ale industriei pentru a detecta defecte şi efectua măsurători

Icircn general metoda este folosită pentru a inspecta zone relativ mici iar forma palpatorului şi parametrii de lucru sunt bine determinaţi fiind necesară cunoaşterea cauzei ce a determinat defectul pe care dorim să icircl determinăm Deoarece curenţii turbionari au tendinţa de a se concentra la suprafaţă aceştia pot fi folosiţi doar pentru detectarea defectelor de suprafaţă şi din apropierea suprafeţei

La materialele subţiri cum ar fi ţevile şi tablele curenţii turbionari pot fi folosiţi pentru măsurarea grosimii materialului

Astfel curenţii turbionari pot fi folosiţi pentru a detecta defectele ce apar datorită coroziunii şi a altor defecte ce pot cauza subţierea materialelor

Metoda este folosită pentru a efectua măsurători ale modificărilor de grosime rezultate icircn urma coroziunii a icircnvelişurilor de avioane sau a ţevilor din cadrul schimbătoarelor de căldură Examinarea cu curenţi turbionari este folosită pentru a măsura grosimea stratului de vopsea sau a straturilor de acoperiri

Curenţii turbionari sunt de asemenea afectaţi de conductivitatea electrică şi de permeabilitatea magnetică a materialelor De aceea măsurarea curenţilor turbionari poate fi folosită pentru sortarea materialelor şi pentru a ne da informaţii despre material

(dacă a fost afectat de temperaturi icircnalte şi dacă a fost tratat termic modificări care schimbă conductivitatea materialului)

Există o mare varietate de echipamente şi palpatori pentru examinarea cu curenţi turbionari Icircn general aceste echipamente sunt de dimensiuni mici portabile Sisteme computerizate sunt de asemenea disponibile pentru gestionarea datelor Sistemul software de procesare a fost de asemenea dezvoltat pentru icircndepărtarea interferenţelor şi reducerea zgomotelor Analizoarele de impedanţă pot fi folosite uneori pentru a icircmbunătăţi măsurătorile cantitative a curenţilor turbionari

• FIGURA 9
• FIGURA 1
• FIGURA 2
• FIGURA 3
• FIGURA 4 ndash DOMENIU MAGNETIC FIGURA 5 ndash DOMENIU MAGNETIC
• • Aer
  • • FIGURA 6
    • FIGURA 7 BUCLA DE HISTEREZIS
    • FIGURA 8
    • FIGURA 10

Curba de histerezis este graficul (figura 7) care reprezintă proprietăţile magnetice ale unui material şi este trasată la schimbările densităţii fluxului (B) icircmpotriva variaţiilor forţei de magnetizare (H)

Icircncepacircnd de la zero cu materialul icircn condiţii nemagnetizate şi crescacircnd forţa de magnetizare icircn măsuri mici fluxul icircn material creşte destul de repede la icircnceput pe urmă mai icircncet pacircnă cacircnd atinge punctul ldquoardquo peste care orice creştere icircn forţa de magnetizare nu mai produce creştere icircn densitatea fluxului Acesta este punctul de saturaţie magnetică a materialului Gradual reducacircnd forţa de magnetizare rezultă curba (a-b) Cantitatea de magnetism rămasă icircn material la punctul ldquobrdquo se numeşte magnetism rezidual remanet sau retentivitate Cacircnd curentul de magnetizare este icircntors şi gradual creşte icircn valoare fluxul va continua să scadă pacircnă ce atinge punctul ldquoconductivitrdquo Icircn acest punct fluxul este zero (c-0) reprezintă forţa coercitivă icircn material Cacircmpul inversat creşte pacircnă ce punctul ldquodrdquo este atins Materialul este din nou saturat dar icircn direcţie opusă Forţa de magnetizare este acum scăzută la zero şi o porţiune a curbei (d-e) este formată şi ldquoerdquo reprezintă polaritatea inversă reziduală magnetism Din nou creşte forţa de magnetizare icircn direcţia originală completacircnd curba (e-f-a) Ciclul este acum complet iar aria este numită curbă de histerezis

FIGURA 7 BUCLA DE HISTEREZIS

Notă

BH

=μ

este complex

Icircn figura 8 se poate observa diferenţa dintre două bucle de histerezis pentru două materiale cu caracteristici diferite

BUCLA DE HISTEREZIS PENTRU MATERIAL MAGNETIC MOALE

BUCLA DE HISTEREZIS PENTRU MATERIAL MAGNETIC DUR

FIGURA 8

23 Frecvenţa

Cacircnd o frecvenţă de o valoare mare circulă printr-un conductor electronii tind să se ducă pe suprafaţa acestuia (figura 9) Acest fenomen este cunoscut ca efect de suprafaţă (bdquoskin effectrdquo) Dacă frecvenţa creşte curentul circulă icircn apropierea suprafeţei Acest fenomen este de asemenea aplicabil şi icircn cazul curenţilor turbionari astfel modificarea frecvenţei curentului prin bobină va duce la modificarea adacircncimii de penetrare (pătrundere) a curenţilor turbionari

Adacircncimea standard de penetrare este definită ca acel punct din interiorul materialului icircn care intensitatea curenţilor turbionari a ajuns la 37 (1e) faţă de intensitatea acestora la suprafaţa materialului şi se poate calcula cu formula

δ=503sdotradic ρμsdotf

FIGURA 9

unde δ ndash adacircncimea de penetrare (pătrundere) (mm)

ρ ndash rezistivitatea materialului testat

μ ndash permeabilitatea materialului testat

f ndash frecvenţa curentului prin bobină (Hz)

Rezistivitatea se poate exprima icircn funcţie de conductivitate astfel

ρ = 172 σ

Deci adacircncimea de penetrare (pătrundere) descreşte cu creşterea frecvenţei a conductivităţii şi a permeabilităţii magnetice

Deci frecvenţa se poate exprima prin următoarea formulă

f ( Hz )= 4 36sdot105

δ 2sdotσ ( IASC )sdotμ

La două adacircncimi standard de penetrare (2δ) densitatea curenţilor turbionari descreşte cu radical din 1e sau cu aproximativ 135 faţă de intensitatea acestora la suprafaţa materialului iar la trei adacircncimi standard de penetrare (3δ) densitatea curenţilor turbionari descreşte cu radical din 1e sau cu aproximativ 5 faţă de intensitatea acestora la suprafaţa materialului

Icircn figura 10 se poate observa diferenţa dintre adacircncimile de penetrare pentru două materiale cu caracteristici diferite

FIGURA 10

24 Geometria piesei

O schimbare icircn geometria piesei de testat va afecta curenţii turbionari la trecerea peste ea Acest factor poate cauza probleme deoarece fisurile apar de obicei la modificările de secţiune Scanacircnd uniform dea lungul schimbărilor de secţiune se pot face fără dificultăţi cu condiţia ca orientarea traductorului la modificările de geometrie să rămacircnă neschimbată Totuşi scanacircnd transversal dea lungul schimbărilor de secţiune pot cauză modificări ale curenţilor turbionari care duc la fluctuaţii ale acului aparatului Icircn aceste condiţii devine dificil dacă nu chiar imposibil să diferenţiem fluctuaţiile provenite de la o fisură şi cele provenite de la schimbările de secţiune De asemenea cacircnd bobina este icircn apropierea marginii curenţii turbionari devin distorsionaţi Acest fenomen este cunoscut icircn general ca efect de margine sau efect de sfacircrşit Totuşi fisurile care se află icircn apropierea margini pot fi detectate reglarea balansului echipamentului şi scanarea cu atenţie icircn lungul marginii pe o distanţă uniformă de aceasta

25 Discontinuităţile

Discontinuităţile cum ar fi fisurile sau coroziunea duc la distorsionarea curenţilor turbionari Cu ajutorul examinării cu curenţi turbionari pot fi detectate foarte uşor lungimea fisurile de suprafaţă dar nu se pot detecta adacircncimile acestora deşi cu cacirct fisurile sunt mai adacircnci cu atacirct deviaţiile acului vor fi mai ample sau curbele corespunzătoare fisurilor de pe ecranul echipamentului vor avea o amplitudine mai mare Deoarece icircn cadrul examinării cu curenţi turbionari folosim etaloane pentru calibrarea echipamentului (cum ar fi cel prezentat icircn figura alăturată) putem spune că fisura descoperită este mai mare de sau mai mică de sau este icircntre

BOBINE ŞI TRADUCTORI

CLASIFICAREA PALPATORILOR

Clasificarea palpatorilor folosiţi icircn cadrul examinării cu curenţi turbionari poate fi făcută după mai multe criterii Dintre criteriile după care se pot clasifica palpatorii amintim

1 după modul icircn care bobinele palpatorului sunt conectate la echipament a palpatori conectaţi icircn punte b palpatori tip refelexie (palpatoare tip transite-recepţionează)

2 după modul de ecranarea palpatori ecranaţib palpatori neecranaţi

3 după numărul de bobine de recepţie din interiorul palpatorului

a palpatori diferenţialib palpatori absoluţi

4 după aplicaţiile unde sunt folosiţia palpatori de suprafaţăb palpatori icircn formă de creion (pencil probes)c palpatori pentru găuri (bolt hole probes)d palpatori tip inel (ringdonut probes)e palpatori pentru diametre interioare (ID Probes)f palpatori pentru diametre exterioare (OD Probes)

ISTORIA EXAMINĂRII CU CURENŢI TURBOINARI

Examinarea cu curenţi turbionari este o metodă care a apărut o dată cu descoperirea inducţiei electromagnetice icircn 1831 de către Michael Faraday Faraday a fost un chimist icircn Anglia anilor 1800 şi este recunoscut ca descoperitor al inducţiei electromagnetice efectului optico-magnetic diamagnetismului şi multe alte descoperii Icircn 1879 alt om de ştiinţă pe nume Hughes a observat schimbări icircn proprietăţile unei bobine cacircnd aceasta este icircn contact cu metale ce au conductivităţii şi permeabilităţi deferite Totuşi abia icircn al doilea război mondial aceste fenomene au fost folosite icircn practică pentru testarea materialelor Examinarea cu curenţi turbionari a cunoscut o dezvoltare majoră icircn ani 1950 ndash 1960 icircn special icircn industria aeronautică şi icircn industria nucleară Examinarea cu curenţi turbionari este acum o metodă larg utilizată şi bine icircnţeleasă

Examinarea cu curenţi turbionari este folosită icircn diferite ramuri ale industriei pentru a detecta defecte şi efectua măsurători

Icircn general metoda este folosită pentru a inspecta zone relativ mici iar forma palpatorului şi parametrii de lucru sunt bine determinaţi fiind necesară cunoaşterea cauzei ce a determinat defectul pe care dorim să icircl determinăm Deoarece curenţii turbionari au tendinţa de a se concentra la suprafaţă aceştia pot fi folosiţi doar pentru detectarea defectelor de suprafaţă şi din apropierea suprafeţei

La materialele subţiri cum ar fi ţevile şi tablele curenţii turbionari pot fi folosiţi pentru măsurarea grosimii materialului

Astfel curenţii turbionari pot fi folosiţi pentru a detecta defectele ce apar datorită coroziunii şi a altor defecte ce pot cauza subţierea materialelor

Metoda este folosită pentru a efectua măsurători ale modificărilor de grosime rezultate icircn urma coroziunii a icircnvelişurilor de avioane sau a ţevilor din cadrul schimbătoarelor de căldură Examinarea cu curenţi turbionari este folosită pentru a măsura grosimea stratului de vopsea sau a straturilor de acoperiri

Curenţii turbionari sunt de asemenea afectaţi de conductivitatea electrică şi de permeabilitatea magnetică a materialelor De aceea măsurarea curenţilor turbionari poate fi folosită pentru sortarea materialelor şi pentru a ne da informaţii despre material

(dacă a fost afectat de temperaturi icircnalte şi dacă a fost tratat termic modificări care schimbă conductivitatea materialului)

Există o mare varietate de echipamente şi palpatori pentru examinarea cu curenţi turbionari Icircn general aceste echipamente sunt de dimensiuni mici portabile Sisteme computerizate sunt de asemenea disponibile pentru gestionarea datelor Sistemul software de procesare a fost de asemenea dezvoltat pentru icircndepărtarea interferenţelor şi reducerea zgomotelor Analizoarele de impedanţă pot fi folosite uneori pentru a icircmbunătăţi măsurătorile cantitative a curenţilor turbionari

• FIGURA 9
• FIGURA 1
• FIGURA 2
• FIGURA 3
• FIGURA 4 ndash DOMENIU MAGNETIC FIGURA 5 ndash DOMENIU MAGNETIC
• • Aer
  • • FIGURA 6
    • FIGURA 7 BUCLA DE HISTEREZIS
    • FIGURA 8
    • FIGURA 10

Notă

BH

=μ

este complex

Icircn figura 8 se poate observa diferenţa dintre două bucle de histerezis pentru două materiale cu caracteristici diferite

BUCLA DE HISTEREZIS PENTRU MATERIAL MAGNETIC MOALE

BUCLA DE HISTEREZIS PENTRU MATERIAL MAGNETIC DUR

FIGURA 8

23 Frecvenţa

Cacircnd o frecvenţă de o valoare mare circulă printr-un conductor electronii tind să se ducă pe suprafaţa acestuia (figura 9) Acest fenomen este cunoscut ca efect de suprafaţă (bdquoskin effectrdquo) Dacă frecvenţa creşte curentul circulă icircn apropierea suprafeţei Acest fenomen este de asemenea aplicabil şi icircn cazul curenţilor turbionari astfel modificarea frecvenţei curentului prin bobină va duce la modificarea adacircncimii de penetrare (pătrundere) a curenţilor turbionari

Adacircncimea standard de penetrare este definită ca acel punct din interiorul materialului icircn care intensitatea curenţilor turbionari a ajuns la 37 (1e) faţă de intensitatea acestora la suprafaţa materialului şi se poate calcula cu formula

δ=503sdotradic ρμsdotf

FIGURA 9

unde δ ndash adacircncimea de penetrare (pătrundere) (mm)

ρ ndash rezistivitatea materialului testat

μ ndash permeabilitatea materialului testat

f ndash frecvenţa curentului prin bobină (Hz)

Rezistivitatea se poate exprima icircn funcţie de conductivitate astfel

ρ = 172 σ

Deci adacircncimea de penetrare (pătrundere) descreşte cu creşterea frecvenţei a conductivităţii şi a permeabilităţii magnetice

Deci frecvenţa se poate exprima prin următoarea formulă

f ( Hz )= 4 36sdot105

δ 2sdotσ ( IASC )sdotμ

La două adacircncimi standard de penetrare (2δ) densitatea curenţilor turbionari descreşte cu radical din 1e sau cu aproximativ 135 faţă de intensitatea acestora la suprafaţa materialului iar la trei adacircncimi standard de penetrare (3δ) densitatea curenţilor turbionari descreşte cu radical din 1e sau cu aproximativ 5 faţă de intensitatea acestora la suprafaţa materialului

Icircn figura 10 se poate observa diferenţa dintre adacircncimile de penetrare pentru două materiale cu caracteristici diferite

FIGURA 10

24 Geometria piesei

O schimbare icircn geometria piesei de testat va afecta curenţii turbionari la trecerea peste ea Acest factor poate cauza probleme deoarece fisurile apar de obicei la modificările de secţiune Scanacircnd uniform dea lungul schimbărilor de secţiune se pot face fără dificultăţi cu condiţia ca orientarea traductorului la modificările de geometrie să rămacircnă neschimbată Totuşi scanacircnd transversal dea lungul schimbărilor de secţiune pot cauză modificări ale curenţilor turbionari care duc la fluctuaţii ale acului aparatului Icircn aceste condiţii devine dificil dacă nu chiar imposibil să diferenţiem fluctuaţiile provenite de la o fisură şi cele provenite de la schimbările de secţiune De asemenea cacircnd bobina este icircn apropierea marginii curenţii turbionari devin distorsionaţi Acest fenomen este cunoscut icircn general ca efect de margine sau efect de sfacircrşit Totuşi fisurile care se află icircn apropierea margini pot fi detectate reglarea balansului echipamentului şi scanarea cu atenţie icircn lungul marginii pe o distanţă uniformă de aceasta

25 Discontinuităţile

Discontinuităţile cum ar fi fisurile sau coroziunea duc la distorsionarea curenţilor turbionari Cu ajutorul examinării cu curenţi turbionari pot fi detectate foarte uşor lungimea fisurile de suprafaţă dar nu se pot detecta adacircncimile acestora deşi cu cacirct fisurile sunt mai adacircnci cu atacirct deviaţiile acului vor fi mai ample sau curbele corespunzătoare fisurilor de pe ecranul echipamentului vor avea o amplitudine mai mare Deoarece icircn cadrul examinării cu curenţi turbionari folosim etaloane pentru calibrarea echipamentului (cum ar fi cel prezentat icircn figura alăturată) putem spune că fisura descoperită este mai mare de sau mai mică de sau este icircntre

BOBINE ŞI TRADUCTORI

CLASIFICAREA PALPATORILOR

Clasificarea palpatorilor folosiţi icircn cadrul examinării cu curenţi turbionari poate fi făcută după mai multe criterii Dintre criteriile după care se pot clasifica palpatorii amintim

1 după modul icircn care bobinele palpatorului sunt conectate la echipament a palpatori conectaţi icircn punte b palpatori tip refelexie (palpatoare tip transite-recepţionează)

2 după modul de ecranarea palpatori ecranaţib palpatori neecranaţi

3 după numărul de bobine de recepţie din interiorul palpatorului

a palpatori diferenţialib palpatori absoluţi

4 după aplicaţiile unde sunt folosiţia palpatori de suprafaţăb palpatori icircn formă de creion (pencil probes)c palpatori pentru găuri (bolt hole probes)d palpatori tip inel (ringdonut probes)e palpatori pentru diametre interioare (ID Probes)f palpatori pentru diametre exterioare (OD Probes)

ISTORIA EXAMINĂRII CU CURENŢI TURBOINARI

Examinarea cu curenţi turbionari este o metodă care a apărut o dată cu descoperirea inducţiei electromagnetice icircn 1831 de către Michael Faraday Faraday a fost un chimist icircn Anglia anilor 1800 şi este recunoscut ca descoperitor al inducţiei electromagnetice efectului optico-magnetic diamagnetismului şi multe alte descoperii Icircn 1879 alt om de ştiinţă pe nume Hughes a observat schimbări icircn proprietăţile unei bobine cacircnd aceasta este icircn contact cu metale ce au conductivităţii şi permeabilităţi deferite Totuşi abia icircn al doilea război mondial aceste fenomene au fost folosite icircn practică pentru testarea materialelor Examinarea cu curenţi turbionari a cunoscut o dezvoltare majoră icircn ani 1950 ndash 1960 icircn special icircn industria aeronautică şi icircn industria nucleară Examinarea cu curenţi turbionari este acum o metodă larg utilizată şi bine icircnţeleasă

Examinarea cu curenţi turbionari este folosită icircn diferite ramuri ale industriei pentru a detecta defecte şi efectua măsurători

Icircn general metoda este folosită pentru a inspecta zone relativ mici iar forma palpatorului şi parametrii de lucru sunt bine determinaţi fiind necesară cunoaşterea cauzei ce a determinat defectul pe care dorim să icircl determinăm Deoarece curenţii turbionari au tendinţa de a se concentra la suprafaţă aceştia pot fi folosiţi doar pentru detectarea defectelor de suprafaţă şi din apropierea suprafeţei

La materialele subţiri cum ar fi ţevile şi tablele curenţii turbionari pot fi folosiţi pentru măsurarea grosimii materialului

Astfel curenţii turbionari pot fi folosiţi pentru a detecta defectele ce apar datorită coroziunii şi a altor defecte ce pot cauza subţierea materialelor

Metoda este folosită pentru a efectua măsurători ale modificărilor de grosime rezultate icircn urma coroziunii a icircnvelişurilor de avioane sau a ţevilor din cadrul schimbătoarelor de căldură Examinarea cu curenţi turbionari este folosită pentru a măsura grosimea stratului de vopsea sau a straturilor de acoperiri

Curenţii turbionari sunt de asemenea afectaţi de conductivitatea electrică şi de permeabilitatea magnetică a materialelor De aceea măsurarea curenţilor turbionari poate fi folosită pentru sortarea materialelor şi pentru a ne da informaţii despre material

(dacă a fost afectat de temperaturi icircnalte şi dacă a fost tratat termic modificări care schimbă conductivitatea materialului)

Există o mare varietate de echipamente şi palpatori pentru examinarea cu curenţi turbionari Icircn general aceste echipamente sunt de dimensiuni mici portabile Sisteme computerizate sunt de asemenea disponibile pentru gestionarea datelor Sistemul software de procesare a fost de asemenea dezvoltat pentru icircndepărtarea interferenţelor şi reducerea zgomotelor Analizoarele de impedanţă pot fi folosite uneori pentru a icircmbunătăţi măsurătorile cantitative a curenţilor turbionari

• FIGURA 9
• FIGURA 1
• FIGURA 2
• FIGURA 3
• FIGURA 4 ndash DOMENIU MAGNETIC FIGURA 5 ndash DOMENIU MAGNETIC
• • Aer
  • • FIGURA 6
    • FIGURA 7 BUCLA DE HISTEREZIS
    • FIGURA 8
    • FIGURA 10

unde δ ndash adacircncimea de penetrare (pătrundere) (mm)

ρ ndash rezistivitatea materialului testat

μ ndash permeabilitatea materialului testat

f ndash frecvenţa curentului prin bobină (Hz)

Rezistivitatea se poate exprima icircn funcţie de conductivitate astfel

ρ = 172 σ

Deci adacircncimea de penetrare (pătrundere) descreşte cu creşterea frecvenţei a conductivităţii şi a permeabilităţii magnetice

Deci frecvenţa se poate exprima prin următoarea formulă

f ( Hz )= 4 36sdot105

δ 2sdotσ ( IASC )sdotμ

La două adacircncimi standard de penetrare (2δ) densitatea curenţilor turbionari descreşte cu radical din 1e sau cu aproximativ 135 faţă de intensitatea acestora la suprafaţa materialului iar la trei adacircncimi standard de penetrare (3δ) densitatea curenţilor turbionari descreşte cu radical din 1e sau cu aproximativ 5 faţă de intensitatea acestora la suprafaţa materialului

Icircn figura 10 se poate observa diferenţa dintre adacircncimile de penetrare pentru două materiale cu caracteristici diferite

FIGURA 10

24 Geometria piesei

O schimbare icircn geometria piesei de testat va afecta curenţii turbionari la trecerea peste ea Acest factor poate cauza probleme deoarece fisurile apar de obicei la modificările de secţiune Scanacircnd uniform dea lungul schimbărilor de secţiune se pot face fără dificultăţi cu condiţia ca orientarea traductorului la modificările de geometrie să rămacircnă neschimbată Totuşi scanacircnd transversal dea lungul schimbărilor de secţiune pot cauză modificări ale curenţilor turbionari care duc la fluctuaţii ale acului aparatului Icircn aceste condiţii devine dificil dacă nu chiar imposibil să diferenţiem fluctuaţiile provenite de la o fisură şi cele provenite de la schimbările de secţiune De asemenea cacircnd bobina este icircn apropierea marginii curenţii turbionari devin distorsionaţi Acest fenomen este cunoscut icircn general ca efect de margine sau efect de sfacircrşit Totuşi fisurile care se află icircn apropierea margini pot fi detectate reglarea balansului echipamentului şi scanarea cu atenţie icircn lungul marginii pe o distanţă uniformă de aceasta

25 Discontinuităţile

Discontinuităţile cum ar fi fisurile sau coroziunea duc la distorsionarea curenţilor turbionari Cu ajutorul examinării cu curenţi turbionari pot fi detectate foarte uşor lungimea fisurile de suprafaţă dar nu se pot detecta adacircncimile acestora deşi cu cacirct fisurile sunt mai adacircnci cu atacirct deviaţiile acului vor fi mai ample sau curbele corespunzătoare fisurilor de pe ecranul echipamentului vor avea o amplitudine mai mare Deoarece icircn cadrul examinării cu curenţi turbionari folosim etaloane pentru calibrarea echipamentului (cum ar fi cel prezentat icircn figura alăturată) putem spune că fisura descoperită este mai mare de sau mai mică de sau este icircntre

BOBINE ŞI TRADUCTORI

CLASIFICAREA PALPATORILOR

Clasificarea palpatorilor folosiţi icircn cadrul examinării cu curenţi turbionari poate fi făcută după mai multe criterii Dintre criteriile după care se pot clasifica palpatorii amintim

1 după modul icircn care bobinele palpatorului sunt conectate la echipament a palpatori conectaţi icircn punte b palpatori tip refelexie (palpatoare tip transite-recepţionează)

2 după modul de ecranarea palpatori ecranaţib palpatori neecranaţi

3 după numărul de bobine de recepţie din interiorul palpatorului

a palpatori diferenţialib palpatori absoluţi

4 după aplicaţiile unde sunt folosiţia palpatori de suprafaţăb palpatori icircn formă de creion (pencil probes)c palpatori pentru găuri (bolt hole probes)d palpatori tip inel (ringdonut probes)e palpatori pentru diametre interioare (ID Probes)f palpatori pentru diametre exterioare (OD Probes)

ISTORIA EXAMINĂRII CU CURENŢI TURBOINARI

Examinarea cu curenţi turbionari este o metodă care a apărut o dată cu descoperirea inducţiei electromagnetice icircn 1831 de către Michael Faraday Faraday a fost un chimist icircn Anglia anilor 1800 şi este recunoscut ca descoperitor al inducţiei electromagnetice efectului optico-magnetic diamagnetismului şi multe alte descoperii Icircn 1879 alt om de ştiinţă pe nume Hughes a observat schimbări icircn proprietăţile unei bobine cacircnd aceasta este icircn contact cu metale ce au conductivităţii şi permeabilităţi deferite Totuşi abia icircn al doilea război mondial aceste fenomene au fost folosite icircn practică pentru testarea materialelor Examinarea cu curenţi turbionari a cunoscut o dezvoltare majoră icircn ani 1950 ndash 1960 icircn special icircn industria aeronautică şi icircn industria nucleară Examinarea cu curenţi turbionari este acum o metodă larg utilizată şi bine icircnţeleasă

Examinarea cu curenţi turbionari este folosită icircn diferite ramuri ale industriei pentru a detecta defecte şi efectua măsurători

Icircn general metoda este folosită pentru a inspecta zone relativ mici iar forma palpatorului şi parametrii de lucru sunt bine determinaţi fiind necesară cunoaşterea cauzei ce a determinat defectul pe care dorim să icircl determinăm Deoarece curenţii turbionari au tendinţa de a se concentra la suprafaţă aceştia pot fi folosiţi doar pentru detectarea defectelor de suprafaţă şi din apropierea suprafeţei

La materialele subţiri cum ar fi ţevile şi tablele curenţii turbionari pot fi folosiţi pentru măsurarea grosimii materialului

Astfel curenţii turbionari pot fi folosiţi pentru a detecta defectele ce apar datorită coroziunii şi a altor defecte ce pot cauza subţierea materialelor

Metoda este folosită pentru a efectua măsurători ale modificărilor de grosime rezultate icircn urma coroziunii a icircnvelişurilor de avioane sau a ţevilor din cadrul schimbătoarelor de căldură Examinarea cu curenţi turbionari este folosită pentru a măsura grosimea stratului de vopsea sau a straturilor de acoperiri

Curenţii turbionari sunt de asemenea afectaţi de conductivitatea electrică şi de permeabilitatea magnetică a materialelor De aceea măsurarea curenţilor turbionari poate fi folosită pentru sortarea materialelor şi pentru a ne da informaţii despre material

(dacă a fost afectat de temperaturi icircnalte şi dacă a fost tratat termic modificări care schimbă conductivitatea materialului)

Există o mare varietate de echipamente şi palpatori pentru examinarea cu curenţi turbionari Icircn general aceste echipamente sunt de dimensiuni mici portabile Sisteme computerizate sunt de asemenea disponibile pentru gestionarea datelor Sistemul software de procesare a fost de asemenea dezvoltat pentru icircndepărtarea interferenţelor şi reducerea zgomotelor Analizoarele de impedanţă pot fi folosite uneori pentru a icircmbunătăţi măsurătorile cantitative a curenţilor turbionari

• FIGURA 9
• FIGURA 1
• FIGURA 2
• FIGURA 3
• FIGURA 4 ndash DOMENIU MAGNETIC FIGURA 5 ndash DOMENIU MAGNETIC
• • Aer
  • • FIGURA 6
    • FIGURA 7 BUCLA DE HISTEREZIS
    • FIGURA 8
    • FIGURA 10

FIGURA 10

24 Geometria piesei

O schimbare icircn geometria piesei de testat va afecta curenţii turbionari la trecerea peste ea Acest factor poate cauza probleme deoarece fisurile apar de obicei la modificările de secţiune Scanacircnd uniform dea lungul schimbărilor de secţiune se pot face fără dificultăţi cu condiţia ca orientarea traductorului la modificările de geometrie să rămacircnă neschimbată Totuşi scanacircnd transversal dea lungul schimbărilor de secţiune pot cauză modificări ale curenţilor turbionari care duc la fluctuaţii ale acului aparatului Icircn aceste condiţii devine dificil dacă nu chiar imposibil să diferenţiem fluctuaţiile provenite de la o fisură şi cele provenite de la schimbările de secţiune De asemenea cacircnd bobina este icircn apropierea marginii curenţii turbionari devin distorsionaţi Acest fenomen este cunoscut icircn general ca efect de margine sau efect de sfacircrşit Totuşi fisurile care se află icircn apropierea margini pot fi detectate reglarea balansului echipamentului şi scanarea cu atenţie icircn lungul marginii pe o distanţă uniformă de aceasta

25 Discontinuităţile

Discontinuităţile cum ar fi fisurile sau coroziunea duc la distorsionarea curenţilor turbionari Cu ajutorul examinării cu curenţi turbionari pot fi detectate foarte uşor lungimea fisurile de suprafaţă dar nu se pot detecta adacircncimile acestora deşi cu cacirct fisurile sunt mai adacircnci cu atacirct deviaţiile acului vor fi mai ample sau curbele corespunzătoare fisurilor de pe ecranul echipamentului vor avea o amplitudine mai mare Deoarece icircn cadrul examinării cu curenţi turbionari folosim etaloane pentru calibrarea echipamentului (cum ar fi cel prezentat icircn figura alăturată) putem spune că fisura descoperită este mai mare de sau mai mică de sau este icircntre

BOBINE ŞI TRADUCTORI

CLASIFICAREA PALPATORILOR

Clasificarea palpatorilor folosiţi icircn cadrul examinării cu curenţi turbionari poate fi făcută după mai multe criterii Dintre criteriile după care se pot clasifica palpatorii amintim

1 după modul icircn care bobinele palpatorului sunt conectate la echipament a palpatori conectaţi icircn punte b palpatori tip refelexie (palpatoare tip transite-recepţionează)

2 după modul de ecranarea palpatori ecranaţib palpatori neecranaţi

3 după numărul de bobine de recepţie din interiorul palpatorului

a palpatori diferenţialib palpatori absoluţi

4 după aplicaţiile unde sunt folosiţia palpatori de suprafaţăb palpatori icircn formă de creion (pencil probes)c palpatori pentru găuri (bolt hole probes)d palpatori tip inel (ringdonut probes)e palpatori pentru diametre interioare (ID Probes)f palpatori pentru diametre exterioare (OD Probes)

ISTORIA EXAMINĂRII CU CURENŢI TURBOINARI

Examinarea cu curenţi turbionari este o metodă care a apărut o dată cu descoperirea inducţiei electromagnetice icircn 1831 de către Michael Faraday Faraday a fost un chimist icircn Anglia anilor 1800 şi este recunoscut ca descoperitor al inducţiei electromagnetice efectului optico-magnetic diamagnetismului şi multe alte descoperii Icircn 1879 alt om de ştiinţă pe nume Hughes a observat schimbări icircn proprietăţile unei bobine cacircnd aceasta este icircn contact cu metale ce au conductivităţii şi permeabilităţi deferite Totuşi abia icircn al doilea război mondial aceste fenomene au fost folosite icircn practică pentru testarea materialelor Examinarea cu curenţi turbionari a cunoscut o dezvoltare majoră icircn ani 1950 ndash 1960 icircn special icircn industria aeronautică şi icircn industria nucleară Examinarea cu curenţi turbionari este acum o metodă larg utilizată şi bine icircnţeleasă

Examinarea cu curenţi turbionari este folosită icircn diferite ramuri ale industriei pentru a detecta defecte şi efectua măsurători

Icircn general metoda este folosită pentru a inspecta zone relativ mici iar forma palpatorului şi parametrii de lucru sunt bine determinaţi fiind necesară cunoaşterea cauzei ce a determinat defectul pe care dorim să icircl determinăm Deoarece curenţii turbionari au tendinţa de a se concentra la suprafaţă aceştia pot fi folosiţi doar pentru detectarea defectelor de suprafaţă şi din apropierea suprafeţei

La materialele subţiri cum ar fi ţevile şi tablele curenţii turbionari pot fi folosiţi pentru măsurarea grosimii materialului

Astfel curenţii turbionari pot fi folosiţi pentru a detecta defectele ce apar datorită coroziunii şi a altor defecte ce pot cauza subţierea materialelor

Metoda este folosită pentru a efectua măsurători ale modificărilor de grosime rezultate icircn urma coroziunii a icircnvelişurilor de avioane sau a ţevilor din cadrul schimbătoarelor de căldură Examinarea cu curenţi turbionari este folosită pentru a măsura grosimea stratului de vopsea sau a straturilor de acoperiri

Curenţii turbionari sunt de asemenea afectaţi de conductivitatea electrică şi de permeabilitatea magnetică a materialelor De aceea măsurarea curenţilor turbionari poate fi folosită pentru sortarea materialelor şi pentru a ne da informaţii despre material

(dacă a fost afectat de temperaturi icircnalte şi dacă a fost tratat termic modificări care schimbă conductivitatea materialului)

Există o mare varietate de echipamente şi palpatori pentru examinarea cu curenţi turbionari Icircn general aceste echipamente sunt de dimensiuni mici portabile Sisteme computerizate sunt de asemenea disponibile pentru gestionarea datelor Sistemul software de procesare a fost de asemenea dezvoltat pentru icircndepărtarea interferenţelor şi reducerea zgomotelor Analizoarele de impedanţă pot fi folosite uneori pentru a icircmbunătăţi măsurătorile cantitative a curenţilor turbionari

• FIGURA 9
• FIGURA 1
• FIGURA 2
• FIGURA 3
• FIGURA 4 ndash DOMENIU MAGNETIC FIGURA 5 ndash DOMENIU MAGNETIC
• • Aer
  • • FIGURA 6
    • FIGURA 7 BUCLA DE HISTEREZIS
    • FIGURA 8
    • FIGURA 10

Discontinuităţile cum ar fi fisurile sau coroziunea duc la distorsionarea curenţilor turbionari Cu ajutorul examinării cu curenţi turbionari pot fi detectate foarte uşor lungimea fisurile de suprafaţă dar nu se pot detecta adacircncimile acestora deşi cu cacirct fisurile sunt mai adacircnci cu atacirct deviaţiile acului vor fi mai ample sau curbele corespunzătoare fisurilor de pe ecranul echipamentului vor avea o amplitudine mai mare Deoarece icircn cadrul examinării cu curenţi turbionari folosim etaloane pentru calibrarea echipamentului (cum ar fi cel prezentat icircn figura alăturată) putem spune că fisura descoperită este mai mare de sau mai mică de sau este icircntre

BOBINE ŞI TRADUCTORI

CLASIFICAREA PALPATORILOR

Clasificarea palpatorilor folosiţi icircn cadrul examinării cu curenţi turbionari poate fi făcută după mai multe criterii Dintre criteriile după care se pot clasifica palpatorii amintim

1 după modul icircn care bobinele palpatorului sunt conectate la echipament a palpatori conectaţi icircn punte b palpatori tip refelexie (palpatoare tip transite-recepţionează)

2 după modul de ecranarea palpatori ecranaţib palpatori neecranaţi

3 după numărul de bobine de recepţie din interiorul palpatorului

a palpatori diferenţialib palpatori absoluţi

4 după aplicaţiile unde sunt folosiţia palpatori de suprafaţăb palpatori icircn formă de creion (pencil probes)c palpatori pentru găuri (bolt hole probes)d palpatori tip inel (ringdonut probes)e palpatori pentru diametre interioare (ID Probes)f palpatori pentru diametre exterioare (OD Probes)

ISTORIA EXAMINĂRII CU CURENŢI TURBOINARI

Examinarea cu curenţi turbionari este o metodă care a apărut o dată cu descoperirea inducţiei electromagnetice icircn 1831 de către Michael Faraday Faraday a fost un chimist icircn Anglia anilor 1800 şi este recunoscut ca descoperitor al inducţiei electromagnetice efectului optico-magnetic diamagnetismului şi multe alte descoperii Icircn 1879 alt om de ştiinţă pe nume Hughes a observat schimbări icircn proprietăţile unei bobine cacircnd aceasta este icircn contact cu metale ce au conductivităţii şi permeabilităţi deferite Totuşi abia icircn al doilea război mondial aceste fenomene au fost folosite icircn practică pentru testarea materialelor Examinarea cu curenţi turbionari a cunoscut o dezvoltare majoră icircn ani 1950 ndash 1960 icircn special icircn industria aeronautică şi icircn industria nucleară Examinarea cu curenţi turbionari este acum o metodă larg utilizată şi bine icircnţeleasă

Examinarea cu curenţi turbionari este folosită icircn diferite ramuri ale industriei pentru a detecta defecte şi efectua măsurători

Icircn general metoda este folosită pentru a inspecta zone relativ mici iar forma palpatorului şi parametrii de lucru sunt bine determinaţi fiind necesară cunoaşterea cauzei ce a determinat defectul pe care dorim să icircl determinăm Deoarece curenţii turbionari au tendinţa de a se concentra la suprafaţă aceştia pot fi folosiţi doar pentru detectarea defectelor de suprafaţă şi din apropierea suprafeţei

La materialele subţiri cum ar fi ţevile şi tablele curenţii turbionari pot fi folosiţi pentru măsurarea grosimii materialului

Astfel curenţii turbionari pot fi folosiţi pentru a detecta defectele ce apar datorită coroziunii şi a altor defecte ce pot cauza subţierea materialelor

Metoda este folosită pentru a efectua măsurători ale modificărilor de grosime rezultate icircn urma coroziunii a icircnvelişurilor de avioane sau a ţevilor din cadrul schimbătoarelor de căldură Examinarea cu curenţi turbionari este folosită pentru a măsura grosimea stratului de vopsea sau a straturilor de acoperiri

Curenţii turbionari sunt de asemenea afectaţi de conductivitatea electrică şi de permeabilitatea magnetică a materialelor De aceea măsurarea curenţilor turbionari poate fi folosită pentru sortarea materialelor şi pentru a ne da informaţii despre material

(dacă a fost afectat de temperaturi icircnalte şi dacă a fost tratat termic modificări care schimbă conductivitatea materialului)

Există o mare varietate de echipamente şi palpatori pentru examinarea cu curenţi turbionari Icircn general aceste echipamente sunt de dimensiuni mici portabile Sisteme computerizate sunt de asemenea disponibile pentru gestionarea datelor Sistemul software de procesare a fost de asemenea dezvoltat pentru icircndepărtarea interferenţelor şi reducerea zgomotelor Analizoarele de impedanţă pot fi folosite uneori pentru a icircmbunătăţi măsurătorile cantitative a curenţilor turbionari

• FIGURA 9
• FIGURA 1
• FIGURA 2
• FIGURA 3
• FIGURA 4 ndash DOMENIU MAGNETIC FIGURA 5 ndash DOMENIU MAGNETIC
• • Aer
  • • FIGURA 6
    • FIGURA 7 BUCLA DE HISTEREZIS
    • FIGURA 8
    • FIGURA 10

a palpatori diferenţialib palpatori absoluţi

4 după aplicaţiile unde sunt folosiţia palpatori de suprafaţăb palpatori icircn formă de creion (pencil probes)c palpatori pentru găuri (bolt hole probes)d palpatori tip inel (ringdonut probes)e palpatori pentru diametre interioare (ID Probes)f palpatori pentru diametre exterioare (OD Probes)

ISTORIA EXAMINĂRII CU CURENŢI TURBOINARI

Examinarea cu curenţi turbionari este o metodă care a apărut o dată cu descoperirea inducţiei electromagnetice icircn 1831 de către Michael Faraday Faraday a fost un chimist icircn Anglia anilor 1800 şi este recunoscut ca descoperitor al inducţiei electromagnetice efectului optico-magnetic diamagnetismului şi multe alte descoperii Icircn 1879 alt om de ştiinţă pe nume Hughes a observat schimbări icircn proprietăţile unei bobine cacircnd aceasta este icircn contact cu metale ce au conductivităţii şi permeabilităţi deferite Totuşi abia icircn al doilea război mondial aceste fenomene au fost folosite icircn practică pentru testarea materialelor Examinarea cu curenţi turbionari a cunoscut o dezvoltare majoră icircn ani 1950 ndash 1960 icircn special icircn industria aeronautică şi icircn industria nucleară Examinarea cu curenţi turbionari este acum o metodă larg utilizată şi bine icircnţeleasă

Examinarea cu curenţi turbionari este folosită icircn diferite ramuri ale industriei pentru a detecta defecte şi efectua măsurători

Icircn general metoda este folosită pentru a inspecta zone relativ mici iar forma palpatorului şi parametrii de lucru sunt bine determinaţi fiind necesară cunoaşterea cauzei ce a determinat defectul pe care dorim să icircl determinăm Deoarece curenţii turbionari au tendinţa de a se concentra la suprafaţă aceştia pot fi folosiţi doar pentru detectarea defectelor de suprafaţă şi din apropierea suprafeţei

La materialele subţiri cum ar fi ţevile şi tablele curenţii turbionari pot fi folosiţi pentru măsurarea grosimii materialului

Astfel curenţii turbionari pot fi folosiţi pentru a detecta defectele ce apar datorită coroziunii şi a altor defecte ce pot cauza subţierea materialelor

Metoda este folosită pentru a efectua măsurători ale modificărilor de grosime rezultate icircn urma coroziunii a icircnvelişurilor de avioane sau a ţevilor din cadrul schimbătoarelor de căldură Examinarea cu curenţi turbionari este folosită pentru a măsura grosimea stratului de vopsea sau a straturilor de acoperiri

Curenţii turbionari sunt de asemenea afectaţi de conductivitatea electrică şi de permeabilitatea magnetică a materialelor De aceea măsurarea curenţilor turbionari poate fi folosită pentru sortarea materialelor şi pentru a ne da informaţii despre material

(dacă a fost afectat de temperaturi icircnalte şi dacă a fost tratat termic modificări care schimbă conductivitatea materialului)

Există o mare varietate de echipamente şi palpatori pentru examinarea cu curenţi turbionari Icircn general aceste echipamente sunt de dimensiuni mici portabile Sisteme computerizate sunt de asemenea disponibile pentru gestionarea datelor Sistemul software de procesare a fost de asemenea dezvoltat pentru icircndepărtarea interferenţelor şi reducerea zgomotelor Analizoarele de impedanţă pot fi folosite uneori pentru a icircmbunătăţi măsurătorile cantitative a curenţilor turbionari

• FIGURA 9
• FIGURA 1
• FIGURA 2
• FIGURA 3
• FIGURA 4 ndash DOMENIU MAGNETIC FIGURA 5 ndash DOMENIU MAGNETIC
• • Aer
  • • FIGURA 6
    • FIGURA 7 BUCLA DE HISTEREZIS
    • FIGURA 8
    • FIGURA 10

Examinarea cu curenţi turbionari este o metodă care a apărut o dată cu descoperirea inducţiei electromagnetice icircn 1831 de către Michael Faraday Faraday a fost un chimist icircn Anglia anilor 1800 şi este recunoscut ca descoperitor al inducţiei electromagnetice efectului optico-magnetic diamagnetismului şi multe alte descoperii Icircn 1879 alt om de ştiinţă pe nume Hughes a observat schimbări icircn proprietăţile unei bobine cacircnd aceasta este icircn contact cu metale ce au conductivităţii şi permeabilităţi deferite Totuşi abia icircn al doilea război mondial aceste fenomene au fost folosite icircn practică pentru testarea materialelor Examinarea cu curenţi turbionari a cunoscut o dezvoltare majoră icircn ani 1950 ndash 1960 icircn special icircn industria aeronautică şi icircn industria nucleară Examinarea cu curenţi turbionari este acum o metodă larg utilizată şi bine icircnţeleasă

Examinarea cu curenţi turbionari este folosită icircn diferite ramuri ale industriei pentru a detecta defecte şi efectua măsurători

Icircn general metoda este folosită pentru a inspecta zone relativ mici iar forma palpatorului şi parametrii de lucru sunt bine determinaţi fiind necesară cunoaşterea cauzei ce a determinat defectul pe care dorim să icircl determinăm Deoarece curenţii turbionari au tendinţa de a se concentra la suprafaţă aceştia pot fi folosiţi doar pentru detectarea defectelor de suprafaţă şi din apropierea suprafeţei

La materialele subţiri cum ar fi ţevile şi tablele curenţii turbionari pot fi folosiţi pentru măsurarea grosimii materialului

Astfel curenţii turbionari pot fi folosiţi pentru a detecta defectele ce apar datorită coroziunii şi a altor defecte ce pot cauza subţierea materialelor

Metoda este folosită pentru a efectua măsurători ale modificărilor de grosime rezultate icircn urma coroziunii a icircnvelişurilor de avioane sau a ţevilor din cadrul schimbătoarelor de căldură Examinarea cu curenţi turbionari este folosită pentru a măsura grosimea stratului de vopsea sau a straturilor de acoperiri

Curenţii turbionari sunt de asemenea afectaţi de conductivitatea electrică şi de permeabilitatea magnetică a materialelor De aceea măsurarea curenţilor turbionari poate fi folosită pentru sortarea materialelor şi pentru a ne da informaţii despre material

(dacă a fost afectat de temperaturi icircnalte şi dacă a fost tratat termic modificări care schimbă conductivitatea materialului)

Există o mare varietate de echipamente şi palpatori pentru examinarea cu curenţi turbionari Icircn general aceste echipamente sunt de dimensiuni mici portabile Sisteme computerizate sunt de asemenea disponibile pentru gestionarea datelor Sistemul software de procesare a fost de asemenea dezvoltat pentru icircndepărtarea interferenţelor şi reducerea zgomotelor Analizoarele de impedanţă pot fi folosite uneori pentru a icircmbunătăţi măsurătorile cantitative a curenţilor turbionari

• FIGURA 9
• FIGURA 1
• FIGURA 2
• FIGURA 3
• FIGURA 4 ndash DOMENIU MAGNETIC FIGURA 5 ndash DOMENIU MAGNETIC
• • Aer
  • • FIGURA 6
    • FIGURA 7 BUCLA DE HISTEREZIS
    • FIGURA 8
    • FIGURA 10

(dacă a fost afectat de temperaturi icircnalte şi dacă a fost tratat termic modificări care schimbă conductivitatea materialului)

Există o mare varietate de echipamente şi palpatori pentru examinarea cu curenţi turbionari Icircn general aceste echipamente sunt de dimensiuni mici portabile Sisteme computerizate sunt de asemenea disponibile pentru gestionarea datelor Sistemul software de procesare a fost de asemenea dezvoltat pentru icircndepărtarea interferenţelor şi reducerea zgomotelor Analizoarele de impedanţă pot fi folosite uneori pentru a icircmbunătăţi măsurătorile cantitative a curenţilor turbionari

• FIGURA 9
• FIGURA 1
• FIGURA 2
• FIGURA 3
• FIGURA 4 ndash DOMENIU MAGNETIC FIGURA 5 ndash DOMENIU MAGNETIC
• • Aer
  • • FIGURA 6
    • FIGURA 7 BUCLA DE HISTEREZIS
    • FIGURA 8
    • FIGURA 10