Eddy-Currenttesten Uitgelegd: 5 Belangrijke Inzichten voor Betrouwbare Metaalinspectie

Te Weten Feiten en Factoren om te Overwegen

Als bedrijf dat veel werkt met specialiteitsmetalen, gebruikt Metal Cutting Corporation vaak eddy-currenttesten (ECT) om materialen te inspecteren op defecten zoals scheuren of gaten. Deze methode gebruikt elektromagnetische inductie om fouten in het oppervlak of sub-oppervlak van geleidende materialen, waaronder metalen, te detecteren en te karakteriseren. Naast het detecteren van fouten kan de eddy-currenttestprocedure ook worden gebruikt om dikte en geleidbaarheid te meten.

Hieronder volgen 5 interessante feiten over eddy-currenttesten.

Eddy-Currenttesten Is Niet-Destructieve Testen

Eddy-currenttesten is een belangrijke methode van niet-destructieve testen (NDT) — een van de technieken die in de wetenschap en industrie worden gebruikt voor inspecties en metingen om te garanderen dat:

• Structurele componenten en systemen betrouwbaar, veilig en kosteneffectief presteren
• De testen zelf op een manier wordt uitgevoerd die geen schade aan de onderdelen of materialen toebrengt en hun toekomstige gebruik en functie niet beïnvloedt

Er zijn eigenlijk diverse NDT-technieken, met nieuwe die voortdurend worden ontwikkeld. De meest basismethode is een visuele inspectie, wat kan betekenen dat men simpelweg naar een onderdeel kijkt voor zichtbare oppervlakteonregelmatigheden of computergestuurde optische systemen gebruikt om kenmerken van een component te detecteren en te meten.

Sommige van de in NDT gebruikte technologieën zijn bekend omdat ze ook in de geneeskunde worden gebruikt, zoals radiografie (RT), die gammastraling of röntgenstraling gebruikt om defecten te zoeken of interne kenmerken zichtbaar te maken. Een ander voorbeeld is ultrasoontesten (UT), dat hogefrequente geluidsgolven gebruikt om onvolkomenheden of veranderingen in materiaaleigenschappen te detecteren.

Magnetische deeltjestesten (MT) gebruikt een magneetveld in een ferromagnetisch materiaal en een bestrooiing van ijzerdeeltjes om een zichtbare indicator van oppervlaktedefecten te produceren. Lektesten (LT) zoekt lekkages in onder druk staande onderdelen door diverse methoden te gebruiken, variërend van elektronische luisterapparaten tot drukmeters, tot eenvoudige zeepbelletjestesten.

Een andere methode is akoestische emissietesten (AE), die onvolkomenheden opspoort door bursts van akoestische energie te detecteren. We komen vaak heliumlekdetectie tegen, die het tweede lichtste element gebruikt om een lekpad te vinden, met of zonder het gebruik van penetratietesten (PT), die zichtbare of fluorescerende kleurstof gebruikt.

Bij eddy-currenttesten — de NDT-techniek waarop wij ons bij Metal Cutting richten — worden elektrische stromingen (eddy-currents) gegenereerd in een geleidend materiaal door het bloot te stellen aan een uitbreidend en instortend magneetveld. De sterkte van deze eddy-currents kan worden gemeten; defecten of veranderingen in het materiaal veroorzaken onderbrekingen in de stroom van de stromingen, wat ons alerteert op problemen in het te testen materiaal of onderdeel.

Het Is van Cruciaal Belang in Het Dagelijks Leven

Hoewel niet iedereen van eddy-currenttesten en NDT heeft gehoord, raken deze methoden al onze levens, misschien wel op dagelijkse basis. Dat komt doordat deze technieken in een breed scala aan industrieën worden gebruikt — niet in de laatste plaats in die waar onderdeelfouten catastrofale schade en verlies kunnen veroorzaken.

Bijvoorbeeld, eddy-currenttesten wordt gebruikt om buizen en andere constructies te inspecteren voor toepassingen zoals olie- en gaspijpleidingen, kernreactoren, chemische productie en gemeentelijke watersystemen. Draagbare eddy-currenttestapparatuur wordt gebruikt voor inspecties op locatie in het veld, zoals het zoeken naar scheuren in bruggen en vliegtuigonderdelen, van vleugels tot landinggestel. Dat maakt ECT, evenals andere methoden van niet-destructieve testen, vitaal belangrijk voor de openbare veiligheid — het speelt een rol bij het voorkomen van catastrofale gebeurtenissen zoals pijplekkages, bruginstortingen en vliegtuigcrashes.

Zelfs in een wereld van kleine onderdelen, zoals de metalen componenten die wij hier bij Metal Cutting produceren, heeft eddy-currenttesten een impact op veiligheid, op minder zichtbare maar nog steeds kritiek belangrijke manieren. Bijvoorbeeld, wij gebruiken deze methode om glas-naar-metaal-afdichtingen in onderdelen voor nachtkijkbrillen te inspecteren die uiteindelijk worden gebruikt door militair personeel, die ze mogelijk lang na de productie en ver van huis nodig hebben.

Er Zijn Verschillende Tastkoppen voor Verschillende Modi

Eddy-currenttestapparatuur omvat testtastkoppen, die beschikbaar zijn in diverse vormen, afmetingen en configuraties. Deze tastkoppen hebben ook verschillende werkmodi, afhankelijk van hoe de testspoelen zijn bedraad en hoe ze interfaceren met het testmonster.

Bijvoorbeeld, een absolute meetende tastkop gebruikt een enkele spoel om eddy-currents te genereren, veranderingen in het stroomveld te detecteren en een meting te leveren vanaf een enkel punt op het testmonster. Een differentiële tastkop gebruikt twee spoelen om een basis voor vergelijking te bieden voor het detecteren van fouten, zelfs in materialen die onregelmatigheden kunnen hebben; wanneer de ene spoel over een defect is en de andere over goed materiaal, wordt een differentieel signaal geproduceerd. Er zijn ook reflectie- en hybride tastkopmodi.

Een wisselstroom (AC) wordt door de spoel of spoelen geleid om een uitbreidend en instortend magneetveld in en rond de spoel(s) te creëren. Wanneer de tastkop naast een geleidend materiaal — het testmonster — wordt gepositioneerd, is dit veranderende magneetveld wat de eddy-currents binnen het monster genereert. Door de interactie van het magneetveld van de spoel en de eddy-currents kunnen we veranderingen in frequentie, amplitude, gevoeligheid, impedantie en andere kenmerken observeren en meten die de aanwezigheid van een scheur, gat of andere defecten in het testmonster aangeven.

Veel Factoren Beïnvloeden het Eddy-Currenttesten

Naast instellingen zoals frequentie, amplitude, gevoeligheid, enzovoort, die het "recept" voor eddy-currenttesten vormen, zijn er andere factoren te overwegen — dingen die de stroom van eddy-currents kunnen beïnvloeden, inclusief de eigenschappen van het te testen materiaal of onderdeel. Sommige zijn gunstig, terwijl anderen het nodig kunnen maken om de instellingen aan te passen of andere technieken te gebruiken om de effecten te compenseren.

Ondubbelzinnig heeft de elektrische geleidbaarheid van het te testen materiaal — of wat we kunnen zien als de gemak waarmee elektronen in het materiaal stromen — een effect op de stroom van eddy-currents die het produceert, evenals de magnetische permeabiliteit. Hoewel de meting van permeabiliteit nuttig kan zijn bij het sorteren van materialen, kan deze eigenschap problemen opleveren. Bijvoorbeeld, de zogenaamde "ruis" die ontstaat door veranderingen in permeabiliteit bij het testen van ferrometalen, maakt het moeilijk om eddy-currenttesten toe te passen op koolstofstaalletsels. Echter, problemen kunnen worden overwonnen door magnetische verzadiging, multi-frequentie-inspectie of differentiële spoelopstellingen te gebruiken.

Wat ruis betreft — daadwerkelijke ruimteruis is een fysieke, omgevingsfactor die een impact kan hebben op eddy-currenttesten. Echter, ruis kan vaak worden uitgefilterd, om een duidelijker signaal te produceren. Wanneer een testmonster een onderdeel is met een rand of scherpe geometrische veranderingen, kan er een sogenannt "randeffect" optreden op de eddy-currents; het plaatsen en balanceren van de tastkop nabij de rand en het scannen op die afstand kan dit effect voorkomen. Op dezelfde manier kan een monster met een complexe geometrie valse signalen creëren, veroorzaakt door veranderingen in geometrie in plaats van een defect in het materiaal zelf.

Een ander belangrijk overweging is de spoelvulfactor, die wordt gebruikt om vast te stellen hoeveel ruimte een geïnspecteerde buis of staaf binnenin de inspectiespoel in moet nemen. Door de juiste toelaatte tussen de spoel en het testmonster te bepalen, kunt u ervoor zorgen dat het monster vrij kan bewegen tijdens het scannen, terwijl de spoel toch dicht genoeg bij het monster is om eddy-currents te genereren en de inspectie correct uit te voeren.

De frequentie van de wisselstroom die door een eddy-currenttestspoel loopt, beïnvloedt de dieptedoorwerkingsdiepte van het eddy-currentveld in een testmateriaal; met toenemende diepte in het materiaal is er een afnemende intensiteit van de eddy-currentstroom. De diepte van een scheur kan niet accuraat worden gemeten met eddy-currenttesten, en de methode zal ook geen fouten detecteren zoals laminaties, die parallel lopen aan de stroom van eddy-currents. Echter, scheuren, gebrek aan letselfusies en andere vlakke discontinuïten die loodrecht staan op de stroom van eddy-currents, zullen worden gedetecteerd.

Metal Cutting Is Ervaren in ECT

Hier bij Metal Cutting gebruiken we de eddy-currenttestprocedure vaak om wolfraam- en molybdeenstaven en andere metalen onderdelen te inspecteren op potentiële problemen zoals scheuren, korrozierepjes en breuken. We gebruiken ECT ook om oppervlaktefouten in de ronde staaf, plat lint en capillaire buizen te zoeken die gebruikt worden in glas-naar-metaal-afdichtingen. (U kunt er meer over lezen in onze blog Problemen met de Glas-naar-Metaal Afdichting in Elektronica.)

Of we nu een materiaal namens een klant hebben aangeschaft of de klant het materiaal heeft geleverd voor ons om te verwerken, spreken we met de leverancier of klant om te weten te komen welke instellingen zij op hun eigen eddy-currenttestapparatuur gebruiken. Dit stelt ons in staat om ons gemeenschappelijke, gedeelde recept voor succesvol ECT te creëren, de instellingen aan te passen waar nodig, met behulp van absolute of differentiële metingen, en te kiezen uit een reeks spoelformaten en toolingopties. Voor het doorlaten van staven door een ECT-spoel letten we ook nauwkeurig op de vulfactor en gebruiken we een bus om de staaf te positioneren zodat hij gecentreerd is binnenin maar nooit de spoel aanraakt.

Daarnaast zoeken we vaak een referentiemonster als basis voor vergelijking — vooral wanneer we inspecteren op interne defecten, die niet zichtbaar zijn. Een referentiemonster stelt ons in staat te controleren of we waarschijnlijk de defecten zullen vinden waarnaar we zoeken door onze vaste ECT-instellingen te gebruiken. Met een monster met een bekend defect kunnen we onze apparatuurinstellingen zo nodig aanpassen om dat specifieke, geverifieerde defect te vinden.

Het kan moeilijk zijn om een goed referentiemonster te vinden. Tenslotte wilt u geen monster doorsnijden om een intern defect te verifiëren en het monster zo te vernietigen voor toekomstig ECT-gebruik. Echter, we kunnen een monster gebruiken dat onze leverancier of klant denkt een sub-oppervlakte defect te hebben, gebaseerd op hun testen en bevestigd door eerdere mislukte ECT-inspectie. Voor externe fouten kunnen we samenwerken met een leverancier of klant om een specifiek oppervlaktefout op een onderdeel te creëren, en dan kunnen we beide dat als ons referentiemonster gebruiken.