Controllo a correnti indotte

Una tecnica di prova non distruttiva che può essere utilizzata su materiali conduttori è la prova con correnti indotte. Adiacente alla superficie da test è una bobina di prova alimentata da corrente alternata.

Le correnti indotte si creano nel pezzo da test a causa del campo magnetico alternato prodotto. La bobina di prova cambia in modo quantificabile a causa delle variazioni nel flusso delle correnti indotte. Queste modifiche possono essere osservate su uno schermo e analizzate per individuare difetti.

Monitorando le variazioni dell'impedenza della bobina di prova con correnti indotte, è possibile identificare se il campione da test presenta difetti.

Le variazioni dell'impedenza della bobina sono rappresentate da variazioni di tensione rispetto all'amplificazione e alla fase del segnale. Le fluttuazioni dell'angolo di fase e/o dell'amplificazione del segnale sono connesse a circostanze di difetto come perdita volumetrica e percentuale.

La conduttività della parte da test e lo spessore di eventuali rivestimenti applicati ai materiali conduttori possono essere determinati utilizzando la tecnica di ispezione con correnti indotte, oltre a rilevare la degradazione.

Come funzionano le correnti indotte?

Quando una bobina CA carica si avvicina a un conduttore, le correnti indotte vengono create da un campo magnetico alternato.

Monitorando le variazioni dell'impedenza che si verificano nella bobina CA, è possibile identificare quando un difetto del materiale influenza il flusso delle correnti. L'individuazione dei difetti nei tubi del condensatore e nello scambiatore di calore può essere fatta in modo altamente efficace e non distruttivo utilizzando questa procedura di prova.

Cosa significa la prova con correnti indotte?

Una delle tecniche di prova non distruttive che sfrutta il principio dell'elettromagnetismo per individuare difetti in materiali conduttori è la prova con correnti indotte. In contatto ravvicinato con la superficie da test, viene inserita una bobina speciale alimentata da corrente alternata, creando un campo magnetico oscillante che interagisce con il componente da test e causa correnti indotte nell'area.

Successivamente, vengono misurate le variazioni della corrente alternata che scorre nella bobina principale di eccitazione, insieme alle variazioni nelle fasi e nell'ampiezza di queste correnti indotte.

Le variazioni nella conduttività elettrica, la permeabilità magnetica della parte da test o l'esistenza di qualsiasi discontinuità influenzeranno le correnti indotte, che a loro volta varieranno le fasi e l'ampiezza della corrente misurata. I difetti vengono individuati interpretando i cambiamenti come indicati su uno schermo.

Come funzionano le prove con correnti indotte?

Il metodo dipende dall'induzione elettromagnetica, una caratteristica del materiale. La corrente alternata di un tubo di rame crea un campo magnetico. Mentre la corrente alternata aumenta e diminuisce, la dimensione del campo cambia. Il campo magnetico variabile intorno alla bobina penetra il materiale e, secondo la Legge di Lenz, produce una corrente indotta nel conduttore se la bobina viene successivamente posizionata vicino a un altro conduttore elettrico. Questa corrente indotta, a sua volta, genera il suo proprio campo magnetico. La corrente e la tensione che scorrono nella bobina sono influenzate da questo "campo magnetico secondario", che si oppone al "campo magnetico primario".

Qualsiasi variazione nella conduttività del materiale, come difetti superficiali o spessore, può influire sull'entità della corrente indotta. Il principio fondamentale dell'ispezione con correnti indotte consiste nel rilevamento di tale variazione utilizzando sia la bobina primaria che la bobina secondaria di rilevamento.

La permeabilità di un materiale determina quanto facilmente può essere magnetizzato. Quando la permeabilità del mezzo aumenta, la profondità di penetrazione diminuisce. Le acciai ferritici hanno una permeabilità magnetica centinaia di volte superiore a quella dei metalli non magnetici come

• acciai inossidabili austenitici,

• alluminio, e

• rame.

Man mano che la profondità aumenta, la densità delle correnti indotte e la sensibilità ai difetti diminuiscono. La "permeabilità" e la "conduttività" del metallo influenzano la rapidità con cui il valore diminuisce. La penetrazione è influenzata dalla conduttività. I metalli con alta conduttività hanno un flusso maggiore di correnti indotte sulla superficie, mentre i metalli con bassa conduttività, come il rame e l'alluminio, hanno una penetrazione minore.

La frequenza della corrente alternata può essere modificata per controllare la profondità di penetrazione; più bassa è la frequenza, più profonda sarà la penetrazione. Pertanto, le basse frequenze identificano i difetti sottosuperficiali, mentre le alte frequenze identificano i difetti superficiali. Tuttavia, la sensibilità alla rilevazione dei difetti diminuisce quando la frequenza viene ridotta per fornire una migliore penetrazione. Pertanto, esiste una frequenza ideale per ogni test per fornire la profondità di penetrazione e la sensibilità necessarie.

Cosa significa l'ispezione dei tubi con correnti indotte?

La prova con correnti indotte viene spesso utilizzata per ispezionare i tubi in

• scambiatori di calore e

• condensatori.

Questa è un'applicazione frequente di questa tecnica.

La prova con correnti indotte sfrutta l'induzione elettromagnetica per localizzare i difetti nei tubi. Una sonda viene introdotta nel tubo e viene spostata lungo tutto il suo percorso. Le correnti indotte vengono generate dalle bobine elettromagnetiche incluse all'interno della sonda e la loro presenza può essere rilevata contemporaneamente misurando l'impedenza elettrica della sonda.

L'ispezione dei tubi con correnti indotte è una tecnica non distruttiva per identificare i difetti nei tubi. È efficace su una varietà di materiali diversi e può rivelare anomalie che potrebbero causare problemi significativi per gli scambiatori di calore e i condensatori.

Quali sono i diversi tipi di prove non distruttive (NDT)?

• prove visive,

• esami con penetranti liquidi,

• prove ultrasoniche,

• rilevamento di perdite di flusso magnetico, e

• prove con particelle magnetiche

sono ulteriori tecniche NDT.

La tecnica di prova con correnti indotte può essere utilizzata per identificare una varietà di difetti nei tubi, tra cui:

• erosione del diametro esterno (DE) e interno (DI)

• pitting del DE e DI

• usura (da strutture di supporto e parti mobili)

• crepe

Standard e taratura della prova con correnti indotte

Come per qualsiasi altra tecnica di prova non distruttiva (NDT), la prova con correnti indotte richiede che tutti i sistemi siano tarati su standard di riferimento appropriati. I blocchi di taratura dovrebbero essere identici all'oggetto sottoposto a test in termini di

• materiale,

• condizione di trattamento termico,

• forma, e

• dimensioni.

Il blocco di taratura ha difetti ingannevoli che replicano imperfezioni per l'identificazione dei difetti e ha spessori variabili per la rilevazione della corrosione. Il metodo di prova con correnti indotte richiede un operatore professionale qualificato.

Che tipo di materiale viene testato utilizzando le correnti indotte?

• qualsiasi materiale conduttore

• non magnetico

• sostanza ferromagnetica debole

può essere adeguatamente testato utilizzando la tecnologia delle correnti indotte.

Questo si applicherebbe a sostanze come

• acciai inossidabili cromo-molibdeno ferritici e

• leghe di nichel.

Quali tipi di ispezioni possono essere eseguite utilizzando le correnti indotte?

Tra i metodi di prova con correnti indotte, inclusi ma non limitati a:

• test dei tubi degli scambiatori di calore con correnti indotte.

• verifica della resistenza dei bulloni e delle saldature.

• esecuzione di prove di conduttività per esaminare materiali trattati termicamente.

• verifica di difetti sulle superfici metalliche.

• identificazione della presenza di corrosione nel metallo.

Poiché i risultati sono rapidi e non richiedono di toccare il metallo reale, questo è altamente utile per esaminare l'integrità strutturale degli edifici composti da materiali conduttori come rame, acciaio e alluminio. Questi metodi di prova possono essere utilizzati per confermare che i materiali conduttori, come i tubi, non siano arrugginiti, pittingati o fratturati. Possono essere utilizzati per valutare la durezza del metallo e lo spessore di rivestimenti non conduttori come la vernice. Le prove con correnti indotte vengono spesso eseguite, ad esempio, per assicurarsi che i tubi degli scambiatori di calore non siano deteriorati.

Tipi comuni di sonde per correnti indotte