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EC37 - Fundamentos de Correntes Parasitas Pulsada ("PEC-Pulsed Eddy Current")
(adaptado de Blitz, 1997*)

*baseado no livro de Jack Blitz,  intitulado "Electrical and Magnetic Methods of Nondestructive Testing," 2a edição, Chapman and Hill.

traduzido do sítio: http://www.nde-ed.org/EducationResources/HighSchool/Magnetism/Physics/background.php

O uso de correntes parasitas pulsadas tem sido considerado há muito tempo para testes de metais (Libby, 1971) e aplicado a inspeções em áreas especializadas, como na indústria de energia nuclear, onde aparelhos de teste são altamente especializados e freqüentemente construídos para encomendar. No entanto, progressos significativos nessa direção ocorreram apenas recentemente após avanços adequados na tecnologia (Krzwosz et al. 1985; Sather, 1981; Waidelich, 1981; Wittig e Thomas 1981), que permitem que já tenhamos aparelhos comerciais disponíveis (Maxwell, EddyFi). O método tem as vantagens potenciais de menor sensibilidade ao liftoff (que permite a inspeção de tubos isolados termicamente), maior penetração (comparado ao ensaio convencional para materiais ferromagnéticos), e a capacidade de dimensionar as descontinuidades. Geralmente não tem a precisão dos métodos convencionais, mas por permitir a inspeção sobre isolamento serve como técnica de definição de regiões com falha ("screening") previamente a inspeção convencional, após remoção do isolamento. Seus principais sucessos estão no ensaio de tubulações isoladas para a detecção de corrosão sob isolamento (no inglês, "CUI-Corrosion Under Insulation").

Ao comparar a técnica de correntes parasitas pulsada com a técnica convencional de correntes parasitas, a técnica convencional deve ser considerada como um método de onda contínua para o qual a propagação ocorre em uma única freqüência ou, mais corretamente, sobre uma largura de banda de freqüência muito estreita. Com os métodos pulsados, as freqüências são excitadas numa faixa larga, a extensão das quais varia inversamente com o comprimento do pulso; isso permite a operação em várias freqüências. Como ocorre nos ensaios ultrassônicos, a quantidade total de energia dissipada dentro de um determinado período de tempo é consideravelmente menor para ondas pulsadas do que para ondas contínuas com a mesma intensidade. Por exemplo, com pulsos contendo apenas um ou dois comprimentos de onda e gerados 1000 vezes por segundo, a energia produzida é apenas cerca de 0,002 do que seria para a onda contínua com a mesma amplitude. Assim, tensões de entrada consideravelmente mais altas podem ser aplicadas à bobina de excitação para operação pulsada do que para operação contínua de ondas.

As ondas pulsadas podem permitir razoavelmente a penetração das correntes parasitas mensuráveis através de uma amostra de metal a uma profundidade de cerca de 10 vezes a profundidade de penetração padrão (típica do ensaio de correntes parasitas convencionais), desde que uma sonda adequada seja usada (ou seja, uma bobina blindada com núcleo de ferrita, ver EC_20-Entreferro.html). Portanto, a penetração é possível em uma placa de 2 mm de espessura em freqüências de 1 a 3 kHz para metais não ferromagnéticos com condutividades elétricas que variam de 3 a 10 % IACS. No entanto, com uma placa de aço não magnetizada de 2 mm de espessura, onde a condutividade é 100 % IACS e a permeabilidade magnética relativa é 100, a freqüência máxima para penetração é de apenas 100 Hz.

Correntes parasitas pulsadas podem ser geradas por um thyratron conectado em série com a bobina de excitação através de um capacitor (citando como exemplo, Waidelich, 1981). Uma tensão CC, da ordem de 1200 V, carrega lentamente o capacitor e quando o thyratron conduz há uma descarga abrupta através da bobina na qual ocorrem oscilações harmônicas amortecidas livremente. Isso é repetido periodicamente (ou seja, 1 kHz de taxa de repetição de pulsos), de modo a propagar os pulsos de corrente parasitas através do metal.

Excitacao e Recepcao PEC

As correntes são detectadas por uma sonda receptora localizada adjacente ou do lado oposto da amostra metálica da sonda excitadora quando o acesso é possível. A faixa de freqüências propagadas depende do decréscimo logarítmico do circuito de excitação, e como a velocidade das ondas é uma função de freqüência, a dispersão ocorre e o pulso muda de forma à medida que progride através do metal. Como seria de esperar, a altura do pico e seu atraso de tempo podem estar relacionados com a espessura do metal. Waidelich relata uma penetração máxima de 90 mm para placas de alumínio e de 10 mm para placas de aço. Para placas de 6 mm de espessura, o valor máximo da tensão de pulso recebida foi de 13 V para o alumínio, mas apenas 20 mV para o aço. Krzwosz e colaboradores (1985) mostraram como os pulsos resultantes da presença de defeitos simulados internos produzem ampliação com um aumento de profundidade.

Medicao de Espessura PEC

O conteúdo de freqüência dos pulsos depende de seus comprimentos, e no extremo, contém espectros contínuos que variam de menos de 100 Hz a 1 ou 2 kHz. Ao realizar uma transformação fourier, o pulso obtido pela sonda receptora pode ser exibido na forma da variação de amplitude (ou fase) com freqüência. Por amostragem de diferentes tempos de atraso dentro de um pulso, diferentes partes do espectro podem ser avaliadas (Sather, 1981). Se a amplitude e a fase forem medidas, dois parâmetros (ou seja, presença de defeitos, variações na espessura do tubo e alterações no fator de preenchimento ou descolagem) podem ser avaliados para cada freqüência selecionada da mesma forma que com o método de multifrequência, embora, atualmente, com menor grau de precisão.

Dodd e colaboradores(1988) projetaram e desenvolveram um método de saturação magnética pulsada para o ensaio de correntes parasitas de metais ferromagnéticos. O campo magnético CC é gerado através de um pulso de alta corrente elétrica circulando através de um eletroímã de modo a produzir saturação no objeto metálico (na região sob inspeção); o comprimento de onda do pulso de saturação é igual à espessura do objeto, garantindo assim uma completa penetração das correntes parasitas quando possível. O pulso de corrente CC, na ordem de 1 ms de duração, produz simultaneamente um pulso de corrente parasita, que é detectado por uma sonda; a resposta dessa sonda é característica do material que está sendo testado.

Esta técnica tem a vantagem de produzir altos picos magnéticos com baixa voltagem média (distribuição de picos isolados ao longo do tempo), mantendo assim qualquer aquecimento da amostra ensaiada em um nível aceitável. Foi aplicado com sucesso na inspeção da espessura dos tubos de geradores de vapor de aço, e tubos de diâmetro de 10,9 mm e espessura de 5 mm foram examinados com potências máximas de 500 kW. Pequenos defeitos próximos à superfície externa podem ser detectados, e aproveitando as propriedades multifrequências das correntes parasitas pulsadas, suas indicações podem ser resolvidas a partir dos sinal de referência do tubo sem descontinuidades.

Trabalhos mais recentes sobre o uso de correntes parasitas pulsadas foram relatados por Gibbs e Campbell (1991), que inspecionaram trincas sob fixadores em estruturas de aeronaves de alumínio. Nesse caso, um elemento Hall foi usado como detector. Posição radial, profundidade aproximada e tamanho relativo de defeitos não visíveis sob cabeças de fixadores poderiam ser detectados áreas com profundidades de defeito de até 7 mm para fixadores não ferrosos e de até 14 mm para fixadores ferrosos.

Lebrun e colaboradores (1975) relataram a detecção de trincas profundas em amostras ferromagnéticas usando uma bobina de emissão excitada por pulsos quadrados de alta intensidade e empregando sensores magneto-resistivos altamente sensíveis para medir os campos magnéticos resultantes. Defeitos de 1 mm x 1 mm podem ser detectados a uma profundidade de 5 mm e 3 mm x 4 mm a uma profundidade de 20 mm.


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