اختبار التيار الدوامي

Rabert T

حقل: الهندسة الكهربائية

Canada

يمكن استخدام تقنية الاختبار غير المدمّرة على المواد الموصلة، وهي اختبار التيار الدوامي. بجانب سطح الاختبار يوجد ملف تجريبي يتم تشغيله بواسطة تيار متردد.

يتم إنشاء التيار الدوامي في العينة نتيجة المجال المغناطيسي المتغير الذي يتم إنتاجه. يتغير ملف الاختبار بشكل قابل للقياس نتيجة لاختلافات تدفق التيار الدوامي. يمكن ملاحظة هذه التعديلات على الشاشة وتحليلها لاكتشاف العيوب.

من خلال تتبع التغيرات في المعاوقة لملف اختبار التيار الدوامي، يمكن تحديد ما إذا كانت العينة تحتوي على عيوب.

تُمثَّل تغيرات المعاوقة للملف بواسطة تغيرات الجهد بالنسبة لسعة الإشارة وطورها. زاوية الطور أو تقلبات سعة الإشارة مرتبطة بظروف العيب مثل الخسارة الحجمية والنسبة المئوية.

يمكن أيضًا تحديد الموصلية للجزء المراد اختباره وسمك أي طبقات مطبقة على المواد الموصلة باستخدام تقنية فحص التيار الدوامي بالإضافة إلى الكشف عن التدهور.

كيف يعمل التيار الدوامي؟

عندما يقترب ملف مغذي بالتيار المتردد من موصل، يتم إنشاء تيار دوامي بواسطة مجال مغناطيسي متغير.

من خلال رصد التغيرات في المعاوقة التي تحدث في ملف التيار المتردد، يمكن تحديد عندما يؤثر عيب في المادة على تدفق التيار. يمكن اكتشاف العيوب في أنابيب المكثف ومبدل الحرارة بطريقة غير مدمّرة وفعالة للغاية باستخدام هذا الإجراء الاختباري.

ما معنى اختبار التيار الدوامي؟

واحدة من تقنيات الاختبار غير المدمّرة التي تستفيد من مبدأ الكهرومغناطيسية لاكتشاف العيوب في المواد الموصلة هي اختبار التيار الدوامي. يتم إدخال ملف خاص مزود بتيار متردد بالقرب من سطح الاختبار، مما يخلق مجالًا مغناطيسيًا متغيرًا يتفاعل مع الجزء المراد اختباره ويسبب تيارًا دواميًا في المنطقة.

ثم يتم قياس التغيرات في التيار المتردد المتداول في ملف التحفيز الرئيسي مع التباينات في الطور والسعة المتغيرة لهذه التيارات الدوامية.

تؤثر الاختلافات في الموصلية الكهربائية، والقابلية المغناطيسية للجزء المراد اختباره، أو وجود أي انقطاعات على التيار الدوامي، مما يؤدي إلى تغيير الطور والسعة المقاسة للتيار. يتم اكتشاف العيوب بتفسير هذه التغييرات كما يتم إظهارها على الشاشة.

كيف تعمل اختبارات التيار الدوامي؟

تعتمد هذه الطريقة على الاستقراء الكهرومغناطيسي، وهو خاصية من خصائص المادة. يخلق التيار المتردد في أنبوب النحاس مجالًا مغناطيسيًا. عندما يزداد ويقل التيار المتردد، تتغير حجم المجال. يخترق المجال المغناطيسي المتغير حول ملف المادة ووفقًا لقانون لينز، ينتج تيارًا دواميًا يتدفق في الموصل إذا تم وضع الملف بالقرب من موصل كهربائي آخر. يولد هذا التيار الدوامي حقًا مجاله المغناطيسي الخاص به. يتأثر التيار والجهد المتداولان في الملف بهذا المجال المغناطيسي الثانوي، والذي يكون في معارضة للمجال المغناطيسي الأساسي.

قد تؤثر أي تغيرات في الموصلية الكهربائية للمادة، مثل العيوب القريبة من السطح أو السمك، على حجم التيار الدوامي. المبدأ الأساسي لاختبار التيار الدوامي هو اكتشاف هذا التغيير باستخدام ملف الابتدائي أو ملف الاستشعار الثانوي.

تحدد قابلية النفاذ للمادة مدى سهولة تغناطيسها. عندما ترتفع قابلية النفاذ للمادة، ينخفض عمق الاختراق. تمتلك الفولاذيات الفيريتية قابلية النفاذ المغناطيسية أعلى بمئات المرات من المعادن غير المغناطيسية مثل

الفولاذ المقاوم للصدأ الأستينيتي،
الألومنيوم، و
النحاس.

مع زيادة العمق، تنخفض كثافة التيار الدوامي وحساسية العيوب. تؤثر قابلية النفاذ والموصلية للمعدن على مدى سرعة انخفاض القيمة. يتأثر الاختراق بالموصلية. المعادن ذات الموصلية العالية لها تدفق أكبر للتيار الدوامي على السطح، بينما المعادن ذات الموصلية المنخفضة مثل النحاس والألومنيوم لها اختراق أقل.

يمكن تغيير تردد التيار المتردد للتحكم في عمق الاختراق؛ كلما كان التردد أقل، كان الاختراق أعمق. وبالتالي، تحدد الترددات المنخفضة العيوب تحت السطح، والترددات العالية العيوب القريبة من السطح. ولكن حساسية اكتشاف العيوب تنخفض عندما ينخفض التردد لتوفير اختراق أفضل. لذلك، هناك تردد مثالي لكل اختبار لتوفير العمق اللازم من الاختراق والحساسية.

ما هو المصطلح "فحص الأنابيب بالتيار الدوامي"؟

يُستخدم اختبار التيار الدوامي غالبًا لفحص الأنابيب في

مبادلات الحرارة و
المكثفات.

هذا استخدام شائع لهذه التقنية.

يستخدم اختبار التيار الدوامي الاستقراء الكهرومغناطيسي لاكتشاف العيوب في الأنابيب. يتم إدخال مسبار داخل الأنبوب ويتم تحريكه على طوله أثناء مروره عبر الأنبوب. يتم إنتاج التيار الدوامي بواسطة ملفات كهرومغناطيسية موجودة داخل المسبار، ويمكن اكتشاف وجودها بالتوازي عن طريق قياس المعاوقة الكهربائية للمسبار.

فحص الأنابيب بالتيار الدوامي هو تقنية غير مدمّرة لاكتشاف العيوب في الأنابيب. فهو فعال على مجموعة متنوعة من مواد الأنابيب، وقد يكشف عن حالات غير طبيعية لها القدرة على إحداث مشاكل كبيرة لمبادلات الحرارة والمكثفات.

ما هي أنواع الاختبار غير المدمّرة (NDT) المختلفة؟

الاختبار البصري،
فحص الاختراق السائل،
الاختبار بالموجات فوق الصوتية،
تسرب المغناطيسية، و
اختبار الجسيمات المغناطيسية

هي تقنيات NDT إضافية.

يمكن استخدام تقنية اختبار التيار الدوامي لتحديد مجموعة متنوعة من عيوب الأنابيب، بما في ذلك:

التآكل في القطر الخارجي (OD) والقطر الداخلي (ID)
النقاط في القطر الخارجي (OD) والقطر الداخلي (ID)
الإجهاد (من الهياكل الداعمة، والأجزاء المتصلة)
التشققات

المعايير والضبط لاختبار التيار الدوامي

مثل أي تقنية اختبار غير مدمرة (NDT) أخرى، يتطلب اختبار التيار الدوامي ضبط جميع الأنظمة ضد معايير مرجعية مناسبة. يجب أن تكون كتل الضبط متطابقة مع الجسم المراد اختباره من حيث

المادة،
حالة المعالجة الحرارية،
الشكل، و
الحجم.

تحتوي كتلة الضبط على عيوب مضللة تنسخ العيوب لاكتشاف العيوب، ولديها سمك متغير لاكتشاف التآكل. تتطلب طريقة اختبار التيار الدوامي مشغلًا محترفًا مدربًا.

ما نوع المادة التي يتم اختبارها باستخدام التيار الدوامي؟

أي موصل
غير مغناطيسي
مادة ضعيفة التحديد المغناطيسي

يمكن اختبارها بشكل صحيح باستخدام تقنية التيار الدوامي.

سيكون هذا применимо к веществам, таким как

الفولاذ المقاوم للصدأ الكرومي-موليبدني و
سبائك النيكل.

ما نوع الفحوصات التي يمكن إجراؤها باستخدام التيار الدوامي؟

تشمل طرق اختبار التيار الدوامي، ولكن ليس حصراً:

تم اختبار أنابيب مبدل الحرارة باستخدام التيار الدوامي.
فحص قوة البراغي واللحامات.
إجراء اختبار الموصلية لفحص المواد المعالجة حراريًا.
فحص العيوب على سطوح المعادن.
تحديد وجود التآكل في المعادن.

نظرًا لأن النتائج سريعة ولا تحتاج إلى لمس المعدن الحقيقي، فإن هذا مفيد جدًا لفحص سلامة الهياكل المكونة من مواد موصلة مثل النحاس والفولاذ والألومنيوم. يمكن استخدام هذه طرق الاختبار للتأكد من أن المواد الموصلة مثل الأنابيب ليست مصدأة أو مثقوبة أو متصدعة. يمكن استخدامها لقياس صلابة المعدن وسمك الطلاء غير الموصل مثل الطلاء. غالبًا ما يتم إجراء اختبار التيار الدوامي، على سبيل المثال، للتأكد من أن أنابيب مبدل الحرارة ليست متهالكة.