Prüfung mit Wirbelstrom

Eine zerstörungsfreie Prüftechnik, die für leitfähige Materialien verwendet werden kann, ist die Wirbelstromprüfung. In der Nähe der Prüffläche befindet sich eine Prüfspule, die von Wechselstrom gespeist wird.

Durch das erzeugte wechselnde Magnetfeld entstehen Wirbelströme im Prüfstück. Die Prüfspule ändert sich quantifizierbar aufgrund von Unterschieden im Wirbelstromfluss. Diese Änderungen können auf einem Bildschirm beobachtet und analysiert werden, um Mängel zu finden.

Durch die Überwachung von Veränderungen im Widerstand der Wirbelstromprüfspule ist es möglich festzustellen, ob das Prüfstück Mängel aufweist.

Veränderungen des Spulenwiderstands werden durch Spannungsänderungen in Bezug auf Signalamplitude & Phase dargestellt. Phasenwinkel- und/oder Signalamplitudenfluktuationen sind mit Mangelbedingungen wie volumetrischen und prozentualen Verlusten verbunden.

Die Leitfähigkeit des Prüfteils und die Dicke aller auf den leitfähigen Materialien aufgebrachten Beschichtungen können zusätzlich zur Entdeckung von Verschleißerscheinungen mithilfe der Wirbelstromprüfungstechnik bestimmt werden.

Wie funktioniert der Wirbelstrom?

Wenn eine energisierte A/C-Spule in die Nähe eines Leiters kommt, werden durch ein wechselndes Magnetfeld Wirbelströme erzeugt.

Durch die Überwachung der Widerstandsänderungen, die in der A/C-Spule auftreten, ist es möglich festzustellen, wann ein Materialmangel den Stromfluss beeinflusst. Mängel in Kondensatorrohren und Wärmetauschern können mit diesem Prüfverfahren auf sehr effektive und zerstörungsfreie Weise entdeckt werden.

Was bedeutet Wirbelstromprüfung?

Eine der zerstörungsfreien Prüftechniken, die das Elektromagnetismusprinzip nutzen, um Mängel in leitfähigen Materialien zu finden, ist die Wirbelstromprüfung. In direkter Nähe zur Prüffläche wird eine speziell hergestellte Spule, die von Wechselstrom gespeist wird, eingeführt, was ein fluktuierendes Magnetfeld erzeugt. Dieses interagiert mit dem Prüfteil und verursacht Wirbelströme in der Umgebung.

Dann werden die Veränderungen des in der Hauptanregungsspule fließenden Wechselstroms gemessen, zusammen mit den Abweichungen in den sich ändernden Phasen & Amplituden dieser Wirbelströme.

Variationen in der elektrischen Leitfähigkeit, der magnetischen Permeabilität des Prüfteils oder die Existenz von Unstetigkeiten beeinflussen den Wirbelstrom, was wiederum die gemessenen Phasen und Amplituden des Stroms verändert. Mängel werden durch die Interpretation der Änderungen, wie sie auf einem Bildschirm angezeigt werden, gefunden.

Wie funktionieren Wirbelstromprüfungen?

Die Methode basiert auf elektromagnetischer Induktion, einer Eigenschaft des Materials. Der Wechselstrom in einem Kupferrohr erzeugt ein Magnetfeld. Wenn der Wechselstrom zunimmt und abnimmt, ändert sich die Größe des Feldes. Das sich ändernde Magnetfeld um die Spule dringt in das Material ein und erzeugt nach dem Lenz’schen Gesetz einen Wirbelstrom im Leiter, wenn die Spule anschließend in die Nähe eines anderen elektrischen Leiters gebracht wird. Dieser Wirbelstrom erzeugt seinerseits ein eigenes Magnetfeld. Der in der Spule fließende Strom und Spannung werden von diesem „sekundären“ Magnetfeld beeinflusst, das dem „primären“ Magnetfeld entgegenwirkt.

Jede Veränderung der Leitfähigkeit des Materials, wie Oberflächenmängel oder Dicke, kann die Stärke des Wirbelstroms beeinflussen. Das grundlegende Prinzip der Wirbelstromprüfung besteht darin, diese Veränderung mithilfe der primären Spule oder der sekundären Detektor-Spule zu erkennen.

Die Permeabilität eines Materials bestimmt, wie leicht es magnetisiert werden kann. Wenn die Permeabilität des Mediums steigt, nimmt die Tiefe der Penetration ab. Ferritische Stähle haben eine magnetische Permeabilität, die um Hunderte höher ist als bei nichtmagnetischen Metallen wie

• Austenitischem Edelstahl,

• Aluminium und

• Kupfer.

Mit zunehmender Tiefe nimmt die Wirbelstromdichte und die Mängelsensitivität ab. Die Permeabilität und Leitfähigkeit des Metalls beeinflussen, wie schnell der Wert abfällt. Die Penetration wird durch die Leitfähigkeit beeinflusst. Metalle mit hoher Leitfähigkeit haben eine größere Wirbelstromdichte an der Oberfläche, während Metalle mit geringerer Leitfähigkeit, wie Kupfer und Aluminium, weniger Penetration aufweisen.

Die Frequenz des Wechselstroms kann geändert werden, um die Penetrationstiefe zu steuern; je niedriger die Frequenz, desto tiefer die Penetration. Niedrige Frequenzen identifizieren unteroberflächliche Mängel, während hohe Frequenzen oberflächennah liegende Mängel erkennen. Allerdings sinkt die Sensibilität der Mängelerkennung, wenn die Frequenz reduziert wird, um bessere Penetration zu erreichen. Daher gibt es für jeden Test eine ideale Frequenz, um die erforderliche Penetrationstiefe und Sensibilität zu gewährleisten.

Was bedeutet der Begriff „Wirbelstrom-Rohrprüfung“?

Wirbelstromprüfung wird oft zur Inspektion von Rohren in

• Wärmetauschern &

• Kondensatoren

verwendet. Dies ist eine häufige Anwendung der Technik.

Die Prüfung mit Wirbelstrom nutzt elektromagnetische Induktion, um Mängel in den Rohren zu lokalisieren. Ein Sonde wird in das Rohr eingeführt und entlang dessen ganzer Länge bewegt. Die in der Sonde enthaltenen elektromagnetischen Spulen erzeugen Wirbelströme, deren Anwesenheit durch die Messung des elektrischen Widerstands der Sonde gleichzeitig erkannt werden kann.

Die Wirbelstrom-Rohrprüfung ist eine zerstörungsfreie Technik zur Identifizierung von Fehlern in Rohren. Sie ist effektiv für eine Vielzahl von verschiedenen Rohrmaterialien und kann Abnormitäten aufdecken, die das Potenzial haben, signifikante Probleme für Wärmetauscher und Kondensatoren zu verursachen.

Was sind verschiedene Arten der zerstörungsfreien Prüfung (NDT)?

• Sichtprüfung,

• Flüssigkeitspenetrierprüfung,

• Ultraschallprüfung,

• Magnetische Flussleckage und

• Magnetpulverprüfung

sind zusätzliche NDT-Techniken.

Die Wirbelstromprüftechnik kann zur Identifizierung verschiedener Rohrmängel verwendet werden, einschließlich:

• Erosion des Außendurchmessers (OD) und Innendurchmessers (ID)

• Pitting des ID und OD

• Verschleiß (von Stützstrukturen, & lose Teile)

• Risse

Standard und Kalibrierung der Wirbelstromprüfung

Wie bei jeder anderen zerstörungsfreien Prüftechnik (NDT) erfordert die Wirbelstromprüfung, dass alle Systeme an geeigneten Referenzstandards kalibriert werden. Die Kalibrierblöcke sollten in Bezug auf

• Material,

• Wärmebehandlungszustand,

• Form und

• Größe

dem geprüften Objekt entsprechen. Der Kalibrierblock hat irreführende Mängel, die Unvollkommenheiten zur Defektidentifikation replizieren, und er hat unterschiedliche Dicken für Korrosionsdetektion. Die Wirbelstromprüfmethode erfordert einen ausgebildeten Fachoperator.

Welche Art von Material wird mit Wirbelstrom getestet?

• Jedes leitfähige

• Nichtmagnetische

• Schwach ferromagnetische Substanzen

können mit Wirbelstromtechnologie korrekt getestet werden.

Dies würde auf Substanzen wie

• Ferritischer Chrom-Molybdän-Edelstahl und

• Nickellegierungen

Welche Arten von Prüfungen können mit Wirbelströmen durchgeführt werden?

Zu den Wirbelstromprüfmethoden gehören, aber sind nicht beschränkt auf:

• Prüfung von Wärmetauscherrohren mit Wirbelstrom.

• Überprüfung der Festigkeit von Schrauben und Schweißnähten.

• Durchführung eines Leitfähigkeits