渦電流試験

Rabert T

フィールド: 電気工学

Canada

導電材料で使用できる非破壊検査技術の一つが渦電流試験です。試験面に隣接して、交流で駆動される試験コイルがあります。

生成された交変磁場により、試験片に渦電流が生じます。渦電流の流れの変化により、試験コイルは定量的に変化します。これらの変化はスクリーン上で観察され、欠陥を分析するために使用されます。

渦電流試験コイルのインピーダンスの変化を追跡することで、試験片に欠陥があるかどうかを特定することが可能です。

コイルのインピーダンスの変化は、信号振幅と位相に対する電圧の変化によって表されます。位相角または信号振幅の変動は、体積損失やパーセント損失などの欠陥状況に関連しています。

試験部品の導電性と、導電材料に塗布されたコーティングの厚さも、渦電流検査技術を使用して決定することができます。これには劣化の検出も含まれます。

渦電流はどのように機能するのか？

励起されたA/Cコイルが導体に近づくと、交変磁場により渦電流が生成されます。

A/Cコイルでのインピーダンスの変化を監視することで、材料の欠陥が電流の流れに影響を与えるときを特定できます。この試験手順を使用すると、コンデンサチューブや熱交換器の欠陥を非常に効果的な非破壊方法で見つけることができます。

渦電流試験とは何ですか？

導電材料の欠陥を見つけるために電磁気原理を利用する非破壊試験技術の一つが渦電流試験です。試験面に密着して、特別に作られた交流で駆動されるコイルが挿入され、変動する磁場が生成されます。これが試験部品との相互作用を引き起こし、その領域に渦電流が発生します。

その後、主励起コイルを通る交流の変化と、これらの渦電流の位相と振幅の変化が測定されます。

電気伝導率の変化、試験部品の磁気透過率、または不連続部分の存在は、渦電流に影響を与え、測定された電流の位相と振幅を変化させます。これらの変化はスクリーン上に表示され、解釈することにより欠陥が見つかります。

渦電流試験はどのように動作するか？

この方法は電磁誘導に依存しており、これは材料の特性です。銅管の交流は磁場を生成します。交流が増減するにつれて、磁場の大きさが変わります。コイル周囲の変動する磁場は材料に浸透し、レンツの法則により、コイルが他の電気導体に近づいた場合、導体に渦電流が流れます。この渦電流は、自立して独自の磁場を生成します。コイル内を流れる電流と電圧は、この「二次」磁場により影響を受け、これは「一次」磁場に対抗します。

材料の導電性の変化、例えば表面近くの欠陥や厚さは、渦電流の大きさに影響を与える可能性があります。渦電流試験検査の基本原理は、一次コイルまたは二次検出コイルを使用してこの変化を検出することです。

材料の透過率は、それがどの程度容易に磁化されるかを決定します。媒体の透過率が高くなると、浸透深度が減少します。フェライト鋼は、非磁性金属のようなものよりも数百倍高い磁気透過率を持っています。

オーステナイト系ステンレス鋼、
アルミニウム、および
銅。

深さが増加すると、渦電流密度と欠陥感度が減少します。金属の透過率と導電性は、値がどれだけ急速に下がるかに影響を与えます。浸透は導電性に影響されます。高導電性を持つ金属は表面で大きな渦電流の流れを持ちますが、低導電性の金属、例えば銅やアルミニウムは浸透が少ないです。

浸透深度を制御するために、交流の周波数を変更することができます。周波数が低いほど浸透が深くなります。したがって、低周波数は表面下の欠陥を識別し、高周波数は表面近くの欠陥を識別しますが、より良い浸透のために周波数を下げると欠陥検出感度が低下します。そのため、必要な浸透深度と感度を提供するためには、各試験に理想的な周波数があります。

「渦電流チューブ検査」とは何ですか？

渦電流試験は、以下のチューブの検査によく使用されます：

熱交換器、および
コンデンサー。

これはこの技術の一般的な用途です。

渦電流を使用した試験では、電磁誘導を利用してチューブの欠陥を見つけることができます。プローブがチューブ内に挿入され、チューブ全体に沿って移動します。プローブ内部に含まれる電磁コイルによって渦電流が生成され、これらが存在することはプローブの電気インピーダンスを測定することで同時に検出できます。

渦電流チューブ検査は、チューブの欠陥を識別する非破壊技術です。さまざまな種類のチューブ材料に対して有効であり、熱交換器やコンデンサーに重大な問題を引き起こす可能性のある異常を明らかにすることができます。

非破壊試験（NDT）にはどのような種類がありますか？

目視試験、
液体浸透試験、
超音波試験、
磁気漏れ試験、および
磁粉試験

は追加のNDT技術です。

渦電流試験技術は、以下のチューブの欠陥を識別するために使用できます：

外径（OD）と内径（ID）の侵食
IDおよびODのピッティング
摩耗（支持構造、および緩い部分から）
クラック

渦電流試験の標準と校正

他の非破壊試験（NDT）技術と同様に、渦電流試験ではすべてのシステムが適切な基準に基づいて校正される必要があります。校正ブロックは、試験対象物と同じ材質、熱処理条件、形状、サイズであるべきです。

材質、
熱処理条件、
形状、および
サイズ。

校正ブロックには、欠陥識別のために欠陥を模倣する誤った欠陥があり、腐食検出のために異なる厚さがあります。渦電流試験法には訓練された専門のオペレーターが必要です。

渦電流を使用してテストされる材料の種類は？

任意の導電性材料、
非磁性材料、
弱い強磁性材料

は、渦電流技術を使用して適切に試験できます。

これは以下の物質に適用されます：

フェライトクロムモリブデンステンレス鋼、および
ニッケル合金。

渦電流を利用した検査にはどのような種類がありますか？

渦電流試験法には以下が含まれますが、これらに限定されません：

渦電流を使用した熱交換器チューブの試験。
ボルトと溶接部の強度チェック。
熱処理材料の導電性試験。
金属表面の欠陥チェック。
金属の腐食の存在確認。

結果が出るのが迅速で、実際の金属に触れる必要がないため、銅、鋼、アルミニウムなどの導電性材料で構成される建物の構造健全性を検討するのに非常に役立ちます。これらの試験方法は、パイプなどの導電性材料が錆びたり、ピットが形成されたり、割れたりしていないことを確認するために使用できます。また、金属の硬度や絶縁性コーティング（例：塗料）の厚さを計測するためにも使用できます。たとえば、渦電流試験は、熱交換器チューブが劣化していないことを確認するために頻繁に行われます。