BADANIA WIROPRĄDOWE

Byultrarent

BADANIA WIROPRĄDOWE

Badania wiroprądowe to jedna z metod badań nieniszczących wykorzystywana do wykrywania niezgodności powierzchniowych i podpowierzchniowych ze stali o różnych strukturach, miedzi, aluminium, tytanu, cyrkonu i innych stopów. Badania wiroprądowe są nazywa również metodą prądów wirowych.

Zasada działania metody prądów wirowych oparta jest na zjawisku indukcji magnetycznej. Powstające w badanym obiekcie prądy wirowe, wytwarzana są pod wpływem zmiennego pola magnetycznego, wytworzonego przez cewkę zasilaną zmiennym prądem o wysokiej częstotliwości – zazwyczaj od 10 do 120 MHZ. Wzbudzone w badanym materiale prądy wirowe, wytwarzają następnie zgodnie z regułą Lenza własne pole magnetycznego, które z kolei oddziaływuje na pierwotne pole cewki powodując powstawanie pola wypadkowego, zmieniającego własności elektryczne cewki.

Wszelkie zmiany przewodnictwa badanego elementu, takie jak niezgodności przypowierzchniowe, różnice grubości mają wpływ na wielkość otrzymanego prądu wirowego. Wszystkie zmiany są wykrywane za pomocą cewki pierwotnej lub cewki wtórnej detektora, stanowiąc jednocześnie podstawę działania techniki inspekcyjnej wykonywanej za pomocą prądów wirowych.

Z metodą prądów wirowych bezpośredni związek ma współczynnik przenikalności magnetycznej. Przenikalność określa stopień z jaką dany materiał może zostać namagnesowany. Przewodność materiały wpływa na głębokość penetracji podczas wykonywania inspekcji. W przypadku metali o wysokiej o wysokiej przenikalności magnetycznej następuje większy przepływ prądów wirowych oraz głębokość penetracji jest większa niż w przypadku metali takich jak miedz lub aluminium.

Głębokość penetracji w metodzie prądów wirowych można zmieniać również poprzez zmianę częstotliwości prądu przemiennego. Im niższa jest wartość częstotliwości tym większa jest głębokość penetracji. Dlatego prądy wirowe o wysokich częstotliwościach wykorzystywane są wyłącznie do wykrywania defektów powierzchniowych, a zakresy o częstotliwościach niskich do wykrywania defektów znajdujących się wewnątrz materiału. Niestety w momencie obniżenia częstotliwości zwiększamy głębokość obszaru przeszukiwania ale czułość badania ulega znacznemu pogorszeniu. Dlatego bardzo istotne jest aby dla każdego testu zoptymalizować częstotliwość aby uzyskać wymaganą głębokość i czułość badania.

Zalety badania prądami wirowymi:

– możliwość wykrycia niezgodności powierzchniowych oraz przypowierzchniowych o wielkości zaledwie 0,5 mm,

– możliwość wykonania badań bez konieczności usuwania  warstw farby i innych powłok zabezpieczających,

– możliwość badania powierzchni o podwyższonych temperaturach – metoda bezkontaktowa,

– możliwość kontrolowania elementów o bardzo złożonej geometrii,

– otrzymywanie wyników badania na bieżąco,

– przenośna i lekka aparatura badawcza,

– szybki czas przygotowania do badań – kontrolowane powierzchnie wymagają tylko nie wielkiego czyszczenia wstępnego,

– możliwość określenia przewodnictwa elektrycznego badanych elementów,

– duże możliwości dotyczące zautomatyzowania kontroli  wyrobów seryjnych takich jak koła zębate, rury, oraz inne podzespoły wykorzystywane w przemyśle lotniczym,

Ograniczenia badania wiroprądowego

– możliwość testowania wyłącznie elementów przewodzących strumień pola magnetycznego,

– zmienna głębokość penetracji,

– duża podatność na zmiany przenikalności magnetycznej – problem pojawia się w momencie badania złączy spawanych wykonanych w stali ferrytycznej. Przy zastosowaniu nowoczesnych defektoskopów oraz sondy o odpowiedniej konstrukcji można ten problem wyeliminować,

– brak możliwości wykrycia defektów zlokalizowanych równolegle do powierzchni badanego obiektu,

– problem z interpretację wskazań dla operatora posiadającego niewielkie doświadczenie.

Zastosowanie metody wiroprądowej:

Wykrywanie pęknięć

Metoda wiroprądowa może posiadać szerokie zastosowanie. Najczęściej technika jest wykorzystywana do wykrywania pęknięć oraz innych wad powierzchniowych.  Sprzęt do wykrywania pęknięć z wykorzystaniem metody prądów wirowych można podzielić na aparaturę o wysokiej częstotliwości do wykrywania pęknięć powierzchniowych występujących w materiałach żelaznych i nieżelaznych oraz na urządzenia o niskiej częstotliwości do wykrywania pęknięć podpowierzchniowych w materiałach nieżelaznych.

Wykrywanie pęknięć podpowierzchniowych w materiałach żelaznych jest możliwe ale dopiero w momencie doprowadzenia ich do stanu magnetycznego nasycenia. Jest to proces bardzo złożony i możliwy do wykonania tylko i wyłącznie w systemach zautomatyzowanych.

Badania wiroprądowe są natomiast bardzo skuteczne w przypadku wykrywania pęknięć powierzchniowych.  Wysokie częstotliwości rzędu 2 MHZ pozwalają na uzyskanie bardzo dobrej wykrywalności. Niestety sondy wykorzystywanego w tego typu badaniach są małe i skontrolowanie dużych powierzchni wymaga czasu.

Testowanie rur

Do kontrolowania rur, prętów oraz drutów za pomocą metody prądów wirowych wykorzystuje się zautomatyzowane systemy badawcze, pozwalające na kontrole z prędkością do 3 m/s.

Po dokonaniu kalibracji przez operatora za pomocą elementu wzorcowego inspekcja rur przebiega automatycznie usuwając z linii produkcyjnej wadliwe elementy lub oznaczając je za pomocą farby.

Niestety ze względu na efekty krawędziowe nie ma  możliwości testowania końcówek rur. Nie można również wykryć defektów powstałych w procesie wytłaczania, ponieważ pole prądów wirowych z otaczającej cewki ma zerowe natężenie w środku pręta.

Kontrola wymienników ciepła

Technika prądów wirowych jest powodzeniem stosowana do oceny stanu i żywotności rur wymienników ciepła szczególnie w przemyśle, energetycznym, petrochemicznym, chemicznym oraz chłodniczym.

Badania wiroprądowe pozawalają na wykrywanie korozji, wżerów, pęknięć, erozji i innych niezgodności występujących zarówno na powierzchni wewnętrznej jak i zewnętrznej rury.

Podczas badania sonda jest umieszczona wewnątrz rury i przesuwana przez całkowitą jej długość. Zaletą takich inspekcji jest możliwość wykrycia wszelkich usterek natychmiast oraz zgłoszenia wykrytych nieprawidłowości do przedstawiciela klienta.

Badania wiroprądowe połączeń spawanych

Defektoskopy wykorzystywane w metodzie prądów wirowych są w pewnych sytuacjach wykorzystywane do wykrywania pęknięć eksploatacyjnych w złączach spawanych. Metoda ma ogromną zaletę, której brakuje pozostałym metodom badań NDT. Mianowicie badania wiroprądowe umożliwiają wykonanie inspekcji przez warstwy farby.  Dzięki temu badania wiroprądowe połączeń spawanych cieszą się dużą popularnością w przemyśle offshorowym.

Badania wiroprądowe są często stosowane w połączeniu z innymi metodami badań nieniszczących takimi jak: badania magnetyczno-proszkowe lub badania ultradźwiękowe.

Metoda może być również z powodzeniem stosowana do badania połączeń spawanych ze stali nierdzewnej.

Pomiar grubości materiału i powłok

Ze względu na bardzo wysoką rozdzielczość badań prądami wirowymi w pobliżu powierzchni sprawia, że metoda ta jest bardzo przydatna do dokładnego pomiaru powłok, zarówno metalicznych jak i warstw farb naniesionych na metalowe podłoża.

Ponadto metodę prądów wirowych można zastosować do określenia grubości materiału oraz wykrywania wszelkich wycienień materiału spowodowanych oddziaływaniem korozji.

Przemysł lotniczy

Jak wiadomo, przemysł lotniczy to branża gdzie utrzymanie maksymalnej jakości jest niezbędne. W wielu przypadkach nie mamy możliwości zastosowania konwencjonalnych metod badawczych ze względu na różnorodność stosowanych materiałów konstrukcyjnych z których większość nie jest ferromagnetyczna. Metoda wiroprądowa w lotnictwie jest bardzo często wykorzystywana do kontrolowania miejsc  łączenia ze sobą kilku elementów czy innych punktach krytycznych.

Podsumowując

Testowanie prądami wirowymi jest niezwykle korzystną metodą inspekcyjną wykorzystywaną w przypadku kontroli materiałów pod kątem występowania wad powierzchniowych, pęknięć i innych defektów, dyskwalifikujących użytkowanie badanego wyrobu.

Dużym atutem metody jest możliwość badania zarówno materiałów paramagnetycznych jak i innych tworzysz sztucznych będących ferro- oraz paramagnetykami.

Operatorzy wykonujący badania powinni posiadać skomplikowaną wiedze na temat doboru właściwej sondy badawcze, która sprawdzi się w przypadku geometrii badanego elektrum.

Muszą również odpowiednio zinterpretować rodzaj wykrytej wady, jej wielość i lokalizację. Przede wszystkim należy w sposób prawidłowy wyeliminować wszystkie wskazania pozorne.

Wykwalifikowany operator musi być w stanie dobrać odpowiednią częstotliwość badania aby osiągnąć odpowiedni kompromis pomiędzy głębokością badania a wykrywalnością.

Pomimo swoich ograniczeń badania wiroprądowe są wypróbowaną i sprawdzoną metodą, która zapewnia bardzo dobre efekty  w wykrywaniu małych, drobnych pęknięć oraz pozostałych niewidocznych gołym okiem wad.

Ponadto aparatura badawcza jest przenośna dzięki czemu nie ma problemu z wykonywaniem badań w trudnodostępnych warunkach.

Badania wiroprądowe umożliwiają kontrole dużych powierzchni i elementów i bardzo krótkim czasie.

About the Author

ultrarent administrator