1 - Ensaio pelo método de Correntes Parasitas:

Os ensaios por correntes parasitas, também conhecidos por correntes de Eddy ou correntes de Feucalt, baseiam-se no principio da indução eletromagnética. Ao contrário da maioria dos outros métodos, que se aplicam apenas na detecção de descontinuidades, os ensaios por correntes parasitas possibilitam também a determinação de certas características físicas, tais como medição de espessuras de camadas, condutividade elétrica, permeabilidade magnética, etc, assim como a diferenciação de metais quanto à composição química, dureza, microestrutura, tratamento térmico, etc.

O princípio de indução eletromagnética foi descoberto por Michael Faraday em 1831,

Faraday comprovou que uma corrente que varia a sua intensidade em função do tempo, ao passar ao longo de uma espira, induz uma corrente elétrica numa espira adjacente.

Em 1940, Frederich Foerster desenvolveu os primeiros aparelhos e sistemas comerciais

para ensaios por correntes parasitas. 2 - Princípio e descrição do Método:

O método de ensaios por correntes parasitas é bastante similar á técnica de aquecimento por indução utilizada em processos de solda e têmpera por indução. Ambas técnicas dependem do princípio de indução eletromagnética para induzir correntes parasitas numa peça disposta dentro ou nas proximidades de uma ou mais bobinas de indução. O aquecimento é consequência das perdas produzidas pelo fluxo de correntes parasitas na peça(I2 * R). Em ambos casos, o chamado “efeito pelicular” (skin effect) determina a escolha da freqüência de operação.

Porém, também existem algumas diferenças entre ambas técnicas. Uma delas, está nos

níveis de potência utilizados: no caso da técnica de aquecimento por indução, utilizam-se potências bem mais elevadas do que no caso de ensaios por correntes parasitas. Outra diferença está nos tipos de bobinas utilizadas: no caso de aquecimento por indução, normalmente a bobina consta de apenas um primário, sendo que no caso de ensaios por correntes parasitas a bobina normalmente é composta de um primário e de um secundário.

No método de ensaios não destrutivos por correntes parasitas, a peça a ser ensaiada é

disposta dentro de uma bobina (ou em contato com uma sonda), pela qual circula uma corrente alternada, chamada corrente de excitação(fig 01). Como consequência disto, nas proximidades da bobina é gerado um campo eletro-magnético chamado de campo primário (HP), o qual induz um fluxo de correntes parasitas na peça sendo ensaiada.

figura 1

As correntes parasitas induzidas na peça, por sua vez, geram um segundo campo eletro-magnético, chamado de campo secundário (HS) o qual tem sentido contrário ao primário. Desta maneira um campo magnético resultante HP- HS.

Variações nas características do material sendo ensaiado, tais como composição

química, dureza, espessura de camadas endurecidas, condição do tratamento térmico, descontinuidade, geometria, dimensões, etc, produzem uma mudança do fluxo de correntes parasitas, e como consequência, uma variação do campo secundário (HS), do campo resultante (HP – HS) e da impedância e da tensão induzida da bobina, ao ser processada, pode ser mostrada num instrumento analógico ou digital, num aparelho com tubo de raios catódicos, num registrador gráfico,etc.

A (figura 2), mostra a distorção do fluxo de correntes parasitas numa peça de superfície plana e numa barra, devido à presença de descontinuidades. A intensidade do campo primário depende fundamentalmente da intensidade da corrente de excitação (I), isto é:

HP = Φ(I)

figura 2

A intensidade do campo secundário depende da condutividade elétrica (τ), da

permeabilidade magnética (μ) e das características geométricas (γ) do material sendo ensaiado, assim como da freqüência (f) da corrente de excitação, isto é:

HS = Φ (π,μ,f,γ ) Portanto , a intensidade do campo eletro-magnético resultante (ou total) será:

HT = HP- HS = Φ(I) - Φ (π,μ,f,γ )

A tensão induzida (U induzida), é proporcional à variação do campo resultante (HT),

com relação ao tempo, isto é:

U ind ≈ dHT dT

Uma vez definidas as variáveis externas, isto é, a corrente de excitação (I) e a freqüência

(f), o ensaio passa a depender das características da peça, isto é:

U ind ≈ Φ (π,μ,,γ)

Se o ensaio é realizado em peças de iguais características geométricas, (γ) = cte. Neste caso:

U ind ≈ Φ (π,μ)

De forma geral, nos ensaios por correntes parasitas: - As variações de permeabilidade magnética (μ), correspondem a variações na dureza do

material. - As variações locais de condutividade elétrica (π), correspondem a variações na lliga do

material. - As variações locais de condutividade elétrica(∆π), correspondem a descontinuidades

superficiais no material. 3 - Aplicações Vantagens e Limitações:

Aplicações:

1- Detecção de descontinuidades em metais ferrosos e não ferrosos. 2- Medição de condutividade elétrica em metais não-magnéticos. 3- Medição de espessuras de camadas não condutivas sobre metais condutores não-magnéticos. 4- Medição de espessuras de camadas não-magnéticas sobre metais magnéticos. 5- Diferenciação de metais quanto à composição química, dureza, microestrutura, etc.

Vantagens:

1- Ótima sensibilidade na detecção de descontinuidades superficiais. 2- Aplica-se tanto a materiais ferrosos e não-ferrosos. 3- As indicações são imediatas.

4- Não a necessidade de materiais de consumo. 5- O método possibilita elevadas velocidades de inspeção. 6- Não exige uma preparação superficial rigorosa das peças e serem ensaiadas. 7- A grande versatilidade do método, permite que o mesmo seja utilizado com sucesso em

inúmeras aplicações.

Limitações: 1- A profundidade de penetração do ensaio é limitado, e depende da freqüência e do material

ensaiado. 2- Mais de uma variável afeta simultaneamente o ensaio. 3- Em algumas aplicações, o investimento inicial torna-se elevado. 4- Apresenta algumas dificuldades na obtenção de registros permanentes. 5- Em algumas aplicações, as peças a serem ensaiadas precisam ter geometria uniforme.

4 - Variáveis do ensaio: 4.1 - Impedância da Bobina:

Quando uma corrente contínua circula por uma bobina, o campo magnético atinge um

valor constante, desde que a resistência elétrica do arame é a única oposição do fluxo de corrente.Entretanto quando uma corrente alternada circula por uma bobina há duas oposições do fluxo de corrente: a resistência elétrica do arame (R), e a reatância indutiva (XI).

A reatância indutiva é o efeito combinado da indutância (L) e da freqüência (f), e é

medida em ohms. A oposição total do fluxo de corrente alternada numa bobina é conhecida como impedância (Z), a qual é uma quantidade vetorial.

Quando uma peça metálica é colocada dentro ou nas proximidades de uma bobina, o

campo eletromagnético da mesma, muda devido ao fluxo de correntes parasitas na peça. De maneira geral, tanto a resistência como a reatância indutiva varia. A resistência da bobina “cheia” (com uma peça metálica no seu interior), passa a ter dois componentes a resistência do arame ao fluxo de corrente alternada e a resistência “aparente” (ou acoplada), produzida pela presença da peça. A variação destes componentes reflete as condições ou características da peça sendo ensaiada. 4.2 - Condutividade Elétrica:

É a resistência ao fluxo de corrente elétrica, que são classificados como: isolantes, semi-

condutores e condutores, conforme seu grau de resistência. Os materiais condutores, que incluem a maioria dos metais, são de grande interesse nos ensaios por correntes parasitas, desde que a sua aplicação possibilita a medição de condutividade elétrica.

São várias as características dos metais que produzem uma variação na condutividade elétrica.

- Composição química. - Tratamento térmico. - Processos de conformação a frio. - Temperatura: um aumento de temperatura produz uma diminuição da condutividade

elétrica. - Descontinuidades: produzem uma diminuição de condutividade elétrica.

Pode-se concluir que os ensaios por corrente parasitas possibilitam que tanto as

composições químicas, como as outras características de um certo modo, possam ser monitoradas, desde que seja possível obter uma diferença mínima em termos de condutividade elétrica. 4.3 - Permeabilidade Magnética:

É a capacidade de um material em conduzir linhas de fluxo magnético. Dito de outro

modo, é a medida da facilidade com que um material é magnetizado. Desde que as correntes parasitas são utilizadas por um campo magnético variável, a

permeabilidade influência os resultados do ensaio, isto é, quanto maior for a permeabilidade magnética do material a ser ensaiado, maior será o fluxo de correntes parasitas do mesmo. No caso de ensaios em materiais ferromagnéticos, as variações de permeabilidade podem mascarar a detecção de descontinuidades. Isto é, pequenas variações de permeabilidade podem induzir a rejeição de um material isento de descontinuidades. Para evitar isto, o material passa por uma bobina excitada com corrente contínua, com intensidade suficiente para produzir a saturação magnética, passando logo em seguida por uma bobina de teste, onde são detectadas as descontinuidades. 4.4 - Escolha da Freqüência:

As freqüências usualmente utilizadas nos ensaios por correntes parasitas se encontram numa faixa entre 100Hz a 600Hz.

A escolha da freqüência a ser utilizada num certo ensaio depende dos seguintes fatores:

a) Espessura do material a ser ensaiado.

b) Profundidade de penetração desejada.

c) Sensibilidade necessária. d) Tipo de aplicação (detecção de descontinuidade, diferenciação de materiais, etc.)

e) Velocidade de passagens do material pela sonda ou bobina.

Esta escolha da freqüência é sempre um compromisso entre a profundidade de penetração e a sensibilidade, isto é, se existe a necessidade de detectar descontinuidade sub-superficiais até uma certa profundidade, deve-se previamente calcular qual é a freqüência máxima que consegue atingir essa profundidade.

Quanto menor for a freqüência, maior é a profundidade de penetração das correntes

parasitas. Isto não significa que o ideal é a utilização de baixas freqüências, desde que a freqüência é proporcional à sensibilidade obtida no ensaio (quanto maior a freqüência, maior a sensibilidade). Portanto, deve-se escolher a maior freqüência possível, que seja compatível com a profundidade de ensaio desejada.

Para detectar descontinuidades em materiais ferromagnéticos, utilizam-se normalmente

freqüências na faixa de 1KHz até 100KHz. Porém quando se trata de detectar descontinuidades em materiais não-ferromagnéticos, utilizam-se freqüências maiores, e muitas vezes superiores a 1MHz.

Tcc- ensaios não-destrutivos pelos métodos: liquido penetrante, partículas magnéticas, raio-x e correntes parasitas

No caso de inspeções em tubos ferromagnético as limitações apresentadas no ensaio por correntes parasitas prendem-se exclusivamente às variações da permeabilidade magnética, provocadas por oscilações eletromagnéticas. Com a variação da permeabilidade a penetração das correntes parasitas nos materiais ensaiados é reduzida drasticamente, ocorrendo a geração de sinais indesejáveis (ruído) num nível que dificulta a detecção das descontinuidades. Porém, existem algumas técnicas associadas ao ensaio de correntes parasitas que podem contornar essas dificuldades, tornando o ensaio de materiais ferromagnéticos perfeitamente viável. Elas são: Magnetização Constante (também conhecida como Magnetização DC), Campo Remoto e Campo Próximo. Estas técnicas já estão desenvolvidas em países como Estados Unidos, Canadá, Alemanha, etc., mas no Brasil existem um grande número de empresas que fazem o uso destas técnicas sem o devido conhecimento. A TECHNOTEST por sua vez, juntamente com outros centros de pesquisa, vem pesquisando estas técnicas para um maior conhecimento de sua utilização. Desta forma, temos um total conhecimento das reais vantagens e limitações dessas técnicas, o que nos permite, de forma confiável, oferecer estes serviços.