5 fascinerende feiten over wervelstroomtesten

Dingen om te weten en factoren om te overwegen

Als bedrijf dat een aanzienlijke hoeveelheid werk doet met speciale metalen, past Metal Cutting Corporation vaak wervelstroomtesten (ECT) toe om materialen te inspecteren op defecten zoals scheuren of holtes. Deze methode maakt gebruik van elektromagnetische inductie om gebreken in het oppervlak of de ondergrond van geleidende materialen, waaronder metalen, te detecteren en te karakteriseren. Naast het detecteren van fouten, kan de wervelstroomtestprocedure worden gebruikt om dikte en geleidbaarheid te meten.

Hieronder staan ​​5 interessante dingen om te weten over wervelstroomtesten.

Wervelstroomtesten is niet-destructief testen

Wervelstroomtesten zijn een belangrijke methode voor niet-destructief testen (NDT) — een van de technieken die in de wetenschap en de industrie worden gebruikt voor het uitvoeren van inspecties en het nemen van metingen om ervoor te zorgen dat:

• Structurele componenten en systemen presteren betrouwbaar, veilig en kosteneffectief
• Het testen zelf wordt gedaan op een manier die onderdelen of materialen niet beschadigt en geen invloed heeft op hun toekomstig gebruik en functie

Er zijn in feite verschillende NDO-technieken, en er worden voortdurend nieuwe ontwikkeld. De meest elementaire methode is een visueel onderzoek, wat kan betekenen dat u simpelweg naar een onderdeel kijkt op zichtbare onvolkomenheden in het oppervlak of dat u computergestuurde optische systemen gebruikt om de kenmerken van een onderdeel te detecteren en te meten.

Sommige van de technologieën die bij NDO worden gebruikt, zijn bekend omdat ze ook in de geneeskunde worden gebruikt, zoals radiografie (RT), die gammastraling of röntgenstralen gebruikt om defecten te zoeken of interne kenmerken te zien. Een ander voorbeeld is ultrasoon testen (UT), waarbij hoogfrequente geluidsgolven worden gebruikt om onvolkomenheden of veranderingen in materiaaleigenschappen te detecteren.

Het testen van magnetische deeltjes (MT) maakt gebruik van een magnetisch veld in een ferromagnetisch materiaal en het afstoffen van ijzerdeeltjes om een ​​zichtbare indicator van oppervlaktedefecten te produceren. Lektesten (LT) vinden lekken in onderdelen die onder druk staan ​​met behulp van verschillende methoden, variërend van elektronische afluisterapparatuur tot manometers tot eenvoudige zeepbellentests.

Een andere methode is akoestische emissietest (AE), die onvolkomenheden vindt door uitbarstingen van akoestische energie te detecteren. We komen vaak heliumlektests tegen, waarbij het op één na lichtste element wordt gebruikt om een ​​lekpad te vinden, met of zonder het gebruik van penetranttesten (PT), waarbij zichtbare of fluorescerende kleurstof wordt gebruikt.

Bij wervelstroomtesten - de NDT-techniek waar we ons hier bij Metal Cutting op concentreren - worden elektrische stromen (wervelstromen) gegenereerd in een geleidend materiaal door het bloot te stellen aan een uitzettend en instortend magnetisch veld. De sterkte van deze wervelstromen kan worden gemeten; defecten of veranderingen in het materiaal veroorzaken onderbrekingen in de stroming, wat ons waarschuwt voor problemen in het materiaal of onderdeel dat wordt getest.

Het is van cruciaal belang in het dagelijks leven

Hoewel niet iedereen heeft gehoord van wervelstroomtesten en NDT, raken deze methoden ons hele leven, misschien zelfs dagelijks. Dat komt omdat deze technieken worden gebruikt in een breed scala van industrieën, niet in de laatste plaats in die sectoren waar het falen van componenten verwoestende schade en verlies kan veroorzaken.

Wervelstroomtesten worden bijvoorbeeld gebruikt om buizen en andere constructies te inspecteren voor toepassingen zoals olie- en gaspijpleidingen, kernreactoren, chemische productie en gemeentelijke watersystemen. Draagbare wervelstroomtestapparatuur wordt gebruikt voor inspecties ter plaatse in het veld, zoals het zoeken naar scheuren in bruggen en in vliegtuigonderdelen van vleugels tot landingsgestel. Dat maakt ECT, evenals andere methoden voor niet-destructief testen, van vitaal belang voor de openbare veiligheid en speelt een rol bij het helpen voorkomen van catastrofale gebeurtenissen zoals pijpleidingbreuken, instortingen van bruggen en vliegtuigcrashes.

Zelfs in een wereld van kleine onderdelen, zoals de metalen componenten die we hier bij Metal Cutting produceren, hebben wervelstroomtesten een impact op de veiligheid, op minder zichtbare maar nog steeds cruciale manieren. We gebruiken deze methode bijvoorbeeld om glas-op-metaal afdichtingen te inspecteren in onderdelen voor nachtkijkers die uiteindelijk worden gebruikt door militair personeel, die ze misschien lang na fabricage en ver van huis nodig hebben.

Er zijn verschillende sondes voor verschillende modi

Wervelstroomtestapparatuur omvat testsondes, die verkrijgbaar zijn in verschillende vormen, maten en configuraties. Deze sondes hebben ook verschillende werkingsmodi, afhankelijk van hoe de testspoelen zijn bedraad en hoe ze communiceren met het testmonster.

Een absolute meetsonde gebruikt bijvoorbeeld een enkele spoel om wervelstromen te genereren, veranderingen in het stroomveld te detecteren en een uitlezing te geven vanaf een enkel punt op het testmonster. Een differentiële sonde gebruikt twee spoelen om een ​​vergelijkingsbasis te bieden voor het detecteren van gebreken, zelfs in materialen die inconsistenties kunnen hebben; wanneer een spoel over een defect is en de andere over goed materiaal, wordt een differentieel signaal geproduceerd. Er zijn ook reflectie- en hybride sondemodi.

Een wisselstroom (AC) wordt door de spoel of spoelen geleid om een ​​uitzettend en instortend magnetisch veld in en rond de spoel(en) te creëren. Wanneer de sonde naast een geleidend materiaal wordt geplaatst - het testmonster - genereert dit veranderende magnetische veld de wervelstromen in het monster. Door de interactie van het magnetische veld van de spoel en de wervelstromen, kunnen we veranderingen in frequentie, amplitude, gevoeligheid, impedantie en andere kenmerken waarnemen en meten die wijzen op de aanwezigheid van een scheur, leegte of andere defecten in het testmonster.

Veel factoren zijn van invloed op de wervelstroomtest

Naast instellingen zoals frequentie, amplitude, gevoeligheid, enzovoort, die het "recept" vormen voor wervelstroomtesten, zijn er nog andere factoren waarmee u rekening moet houden - dingen die de stroom van wervelstromen kunnen beïnvloeden, inclusief de eigenschappen van de materiaal of onderdeel dat wordt getest. Sommige zijn nuttig, terwijl andere mogelijk aanpassingen aan de instellingen vereisen of andere technieken gebruiken om de effecten te compenseren.

Het is duidelijk dat de elektrische geleidbaarheid van het materiaal dat wordt getest - of wat we kunnen zien als het gemak waarmee elektronen in het materiaal stromen - een effect heeft op de stroom van wervelstromen die het produceert, evenals magnetische permeabiliteit. Hoewel het meten van permeabiliteit nuttig kan zijn bij het sorteren van materialen, kan deze eigenschap problemen opleveren. Het zogenaamde "geluid" dat wordt veroorzaakt door veranderingen in de permeabiliteit bij het testen van ijzerhoudende materialen, maakt het bijvoorbeeld moeilijk om wervelstroomtests uit te voeren op koolstofstalen lassen. Problemen kunnen echter worden verholpen door magnetische verzadiging, multifrequentie-inspectie of differentiële spoelconfiguraties te gebruiken.

Over ruis gesproken:het werkelijke geluid in de kamer is een fysieke omgevingsfactor die van invloed kan zijn op wervelstroomtests. Ruis kan echter vaak worden weggefilterd om een ​​duidelijker signaal te produceren. Wanneer een testmonster een onderdeel is met een rand of scherpe veranderingen in de geometrie, kan er een zogenaamd "randeffect" zijn op de wervelstromen; het plaatsen en balanceren van de sonde nabij de rand en scannen op die afstand kan dit effect voorkomen. Evenzo kan een monster met een complexe geometrie valse signalen genereren, veroorzaakt door veranderingen in de geometrie in plaats van een defect in het materiaal zelf.

Een andere belangrijke overweging is de spoelvulfactor, die wordt gebruikt om vast te stellen hoeveel ruimte een geïnspecteerde buis of staaf in de inspectiespoel moet innemen. Door de juiste speling tussen de spoel en het testmonster te bepalen, kunt u ervoor zorgen dat het monster vrij kan bewegen tijdens het scannen, terwijl u er ook voor zorgt dat de spoel zich dicht genoeg bij het monster bevindt om wervelstromen te genereren en de inspectie correct uit te voeren.

De frequentie van AC die door een wervelstroomtestspoel gaat, beïnvloedt de penetratiediepte van het wervelstroomveld in een testmateriaal; met toenemende diepte in het materiaal, is er een afnemende intensiteit van de wervelstroom. De diepte van een scheur kan niet nauwkeurig worden gemeten met behulp van wervelstroomtesten, en de methode zal ook geen gebreken detecteren, zoals lamineringen, die parallel lopen aan de stroom van wervelstromen. Scheuren, gebrek aan lasfusies en andere vlakke discontinuïteiten die loodrecht op de stroom van wervelstromen staan, zullen echter worden gedetecteerd.

Metaal snijden is bekwaam in ECT

Hier bij Metal Cutting gebruiken we vaak de wervelstroomtestprocedure om wolfraam- en molybdeenstaven en andere metalen onderdelen te inspecteren op mogelijke problemen zoals barsten, putjes en breuken. We gebruiken ook ECT om te zoeken naar oppervlaktefouten in de ronde staaf, het platte lint en de capillaire buizen die worden gebruikt in glas-op-metaalafdichtingen. (Je kunt daarover meer lezen in onze blog Problemen with the Glass to Metal Seal in Electronics .)

Of we nu materiaal hebben gekocht namens een klant of de klant heeft het materiaal aan ons geleverd om te verwerken, we spreken met de verkoper of klant om erachter te komen welke instellingen ze gebruiken op hun eigen wervelstroomtestapparatuur. Dit stelt ons in staat om ons wederzijdse, gedeelde recept voor succesvolle ECT te creëren, de instellingen naar behoefte aan te passen, met behulp van absolute of differentiële metingen, en te kiezen uit een reeks spoelformaten en gereedschapsopties. Om staven door een ECT-spoel te leiden, letten we ook goed op de vulfactor en gebruiken we een bus om de staaf zo te positioneren dat deze gecentreerd is, maar nooit de spoel raakt.

Bovendien zoeken we vaak een referentiemonster als basis voor vergelijking, vooral wanneer we inspecteren op interne defecten die niet kunnen worden gezien. Een referentiemonster stelt ons in staat om te controleren of we waarschijnlijk de defecten zullen vinden die we zullen zoeken met behulp van onze gevestigde ECT-instellingen. Met behulp van een monster met een bekend defect kunnen we de instellingen van onze apparatuur zo nodig aanpassen om dat specifieke, geverifieerde defect te vinden.

Het kan moeilijk zijn om een ​​goed referentiemonster te vinden. U wilt immers niet een monster opensnijden om een ​​inwendig defect te verifiëren en zo het monster vernietigen voor eventueel toekomstig ECT-gebruik. We kunnen echter een monster gebruiken waarvan onze verkoper of klant denkt dat het een ondergronds defect heeft op basis van hun testen en bevestigd door eerdere mislukte ECT-inspecties. Voor externe gebreken kunnen we samenwerken met een leverancier of klant om te proberen een specifiek oppervlaktedefect op een onderdeel te creëren, en dan kunnen we allebei dat als ons referentiemonster gebruiken.