Capítulo 4 - MÉTODO
DE INSPEÇÃO POR CORRENTES PARASITAS
traduzido do livro: AIR
FORCE TO 33B-1-1 / ARMY TM 1-1500-335-23 / NAVY (NAVAIR) 01-1A-16-1 -
Manual Técnico - Métodos de Inspeção Não Destrutiva, Teoria Básica
- GERAL
- Ponto de Balanço
- Parâmetros
- Frequência
- Ganho
- Ângulo de Fase
- Sensibilidade
- Filtros
- Análise de Modulação
- Resposta de Frequência
- Inspeção de Furos de Rebites
- Trincas na Parede dos Furos de Rebites
- Trincas de Fadiga
- Trincas de Corrosão Sob Tensão
- Acabamento Superficial e Dimensões de
Furos de Rebites
- Efeito de Borda
- Preparação do Furo de Rebite
- Aparelho de Inspeção de Furos de Rebites
- Varredura Manual
- Varredura Automática
- Dispositivo de Varredura Rotativo
- Sondas para Dispositivos de Varredura
Rotativo
- Ajustagem da Sonda
- Proteção da Sonda
- Compensação de Lift-off na Inspeção de
Furos de Rebite
- Padronização de Ajustes do Aparelho
- Velocidade e Trajetória da Varredura
- Alinhamento da Sonda
- Distância Sonda-Borda
- Interpretação do Sinal de Correntes
Parasitas na Inspeção de Furos de Rebite
- Furos Ovalizados
- Furos com Rebites Não Removíveis
- Aplicação de Inspeção dos Furos
- Espaçamento da Sonda ao Furo
- Guias de Varredura ao Redor de Rebites
Não Removíveis
- Seleção da Sonda
- Padrões de Calibração para Furos com
Rebites Não Removíveis
- Filetes e Cantos Arredondados
- Bordas (Incluindo Cantos Vivos e
Arredondados)
- Ocorrência de Trincas
- Requisitos da Aparelhagem para Ocorrência
de Filetes e Cantos Redondos)
- Padrões de Referência para Filetes
- Corrosão
- Requisitos do Sistema para Detecção de
Corrosão
- Tipos de Corrosão
- Ataque Uniforme
- Pites
- Ataque intergranular
- Esfoliação
- Trincas de Corrosão Sob Tensão
- Seleção da Frequência
- Seleção da Sonda
- Padrões de Referência para Corrosão
- Prodedimento de Inspeção para Detecção da
Corrosão
- Preparação da Peça a Ser Inspecionada
- Medição da Condutividade no Campo
- Condutividade das Ligas de Alumínio
- Efeitos do Tratamento Térmico na
Condutividade do Alumínio
- Discrepâncias em Tratamentos Térmicos de
Ligas de Alumínio
- Aplicação de Medição da Condutividade
- Separação de Ligas e Revenidos
- Medição de Condutividade e Materiais
Magnéticos
- Aplicação Típica
- Controle de Tratamento Térmico
- Determinação de Danos por Calor e Fogo
- Medição da Condutividade
- Aparelho para Materiais Magnéticos
- Efeitos das Variações das Propriedades dos
Materiais
- Condutividade
- Efeito de Borda
- Curvatura
- Material do Clad
- Permeabilidade Magnética
- Geometria
- Espessura do Metal
- Efeitos das Variações das Condições de
Ensaio
- Frequência
- Sondas para Medição da Condutividade
- Efeito Lift-off na Medição da
Condutividade
- Efeito da Temperatura nas Medições de
Condutividade
- Detecção de Descontinuidades
- Capacidade do Sistema de Ensaio
- Seleção da Sonda
- Tipos de Sonda
- Material
- Acessibilidade
- Requisitos de Frequência
- Relação Sinal-Ruído
- Relação Sinal-Ruído e Detectabilidade
- Influência da Frequência no Ruído
- Técnicas de Supressão
- Solucionando Energia
- Efeitos de Lift-off
- Fontes de Variação de Lift-off
- Supressão do Lift-off
- Métodos de Compensação de Lift-off
- Aparelhos de Análise no Plano de
Impedâncias
- Ajuste de Fase
- Efeito de Lift-off na Detectabilidade
- Compensação do Efeito de Lift-off na
Detectabilidade
- Defasagem Devido a Trincas
- Materiais Ferromagnéticos
- Descriminação de Fase
- Oscilação/Vibração da Sonda
- Efeitos da Localização da Trinca na
Detectabilidade
- Localização e Orientação das Trincas
- Trincas na Borda da Peça
- Inspeção das Bordas da Peça
- Dispositivos de Fixação e Suporte para
Inspeção de Bordas
- Curvatura
- Detecção de Descontinuidades Sub
superficiais
- Análise no Plano de Impedão de Trincas
Sub superficiais
- Detecção de Trincas Sob Revestimentos
Metálicos
- Efeitos do Método de Varredura na
Detectabilidade
- Técnica de Inspeção
- Velocidade de Varredura
- Trajetória da Varredura
- Aparelhos Automáticos ou Semi Automáticos
- Uso de Registradores ou Telas Digitais
- Padrões de Referência de Trincas
- Trincas Empregadas em Padrões de
Referência
- Requisitos dos Padrões de Referência
- Padrões para Ensaios Específicos
- Descontinuidades Artificiais para Padrões
- Condições Simuladas para Padrões
- Entalhes Usinados por Eletroerosão
- Entalhes por Eletroerosão em Aços
Ferromagnéticos
- Entalhes por Corte
- Entalhes Usinados
- Escolha do Padrão de Referência para
Trincas
- Medição de Espessura
- Critérios de Aplicação
- Tipos de Medição
- Tipos de Medição (Continuação)
- Limitações Gerais da Medição de Espessura
de Chapas
- Sistemas de Ensaio
- Procedimentos de Medição de Espessura
- Medição da Espessura Metálica Total
- Aplicações da Medição da Espessura Total
- Limitações da Espessura Total
- Efeitos da Frequência na Medição da
Espessura Total
- Efeitos da Construção da Sonda
- Procedimento Operacional para Medição da
Espessura Total
- Preparo da Peça para Medição de Espessura
- Presença de Limitações Geométricas
- Seleção do Sistema de Ensaio
- Seleção da Frequência para Medição de
Espessura
- Ajustes do Aparelho
- Registro de Espessuras e Relatório de
Valores Rejeitados
- Padrões para Medição de Espessura Total
- Aplicações de Medição de Revestimentos
Condutores
- Aplicação Medição de Revestimentos
Condutores
- Efeitos das Propriedades do Material na
Medição da Espessura de Chapas
- Efeitos da Condição de Ensaio na Medição
da Espessura de Chapas
- Procedimentos para Medição da Espessura
de Chapas
- Padrões de Referencia de Espessura de
Chapas
- Medição de Revestimentos Não Condutores
- Revestimentos Não Condutores
- Base para Medição de Revestimentos Não
Condutores
- Efeitos na Impedância de Revestimentos
Não Condutores
- Influência das Propriedades dos
Materiais e da Frequência
- Sistemas de Ensaio de Revestimentos Não
Condutores
- Procedimentos para Medição de
Revestimentos Não Condutores
- Padrões para Medição de Revestimentos Não
Condutores
5 GENERAL.
Todas
as inspeções para rachaduras ou outras falhas em serviço DEVEM ser
consideradas críticas. Cada inspeção em cada aeronave ou sistema de
armas deve ser abordada com o máximo cuidado e concentração. Sempre
configure seu instrumento de correntes parasitas de acordo com os
procedimentos estabelecidos. Certifique-se de verificar sua
configuração várias vezes durante a inspeção para garantir que seu
equipamento esteja respondendo corretamente. Reserve um tempo para
garantir que você tenha escaneado cuidadosamente toda a área de
inspeção, verificando suas varreduras duas vezes, se necessário. A
inspeção que você realiza pode ser a última linha de defesa contra uma
possível falha devido ao crescimento de rachaduras. Não encontrar um
defeito em uma área durante uma inspeção anterior não diminui as
chances de ele se apresentar no futuro. Aborde cada inspeção como se
houvesse uma falha conhecida na área que você está inspecionando.
All inspections for cracks or other in-service flaws SHOULD be
considered critical. Each inspection on every aircraft or weapon system
should be approached with utmost care and concentration. Always setup
your eddy current instrument in ac
cordance with the established procedures. Be sure to check your setup
several times during the inspection to ensure your equipment is
responding properly. Take time to ensure you have carefully scanned the
entire area of inspection, double check
ing your scans if necessary. The inspection you perform may be the last
line of defense against a possible failure due to crack growth. Not
finding a defect in an area during a previous inspection, does not
discount the odds of it presenting itself in the future. Approach each
inspection as if there were a known flaw in the area you are inspecting.
5.1 Null Point. The null point is the location on an impedance plane at
which the eddy current instrument is nulled or zeroed. If nulled
correctly on a defect-free material, the instrument will place the
signal (dot) on a specific point on the dis
play, and any changes in the material, such as a crack, will cause the
signal (dot) to reflect an electrical impedance change on the display.
5.1
Ponto Nulo. O ponto nulo é o local em um plano de impedância no qual o
instrumento de correntes parasitas é anulado ou zerado. Se anulado
corretamente em um material sem defeitos, o instrumento posicionará o
sinal (ponto) em um ponto específico da tela, e quaisquer alterações no
material, como uma rachadura, farão com que o sinal (ponto) reflita uma
alteração na impedância elétrica no visor.
5.2 Parameters. There are a large number of parameters that can be set on an eddy current instrument. However, the pa
rameters most often adjusted by technicians are frequency, gain, phase angle, sensitivity and filters.
5.2
Parâmetros. Há um grande número de parâmetros que podem ser definidos
em um instrumento de correntes parasitas. No entanto, os parâmetros
mais frequentemente ajustados pelos técnicos são frequência, ganho,
ângulo de fase, sensibilidade e filtros.
5.2.1 Frequency.
The only freely adjustable parameter on modern instruments that affects
the eddy currents is fre
quency. The rest of the parameters are there only to enhance the
visibility of the signal response on the instrument. The lower the
frequency, the deeper the field goes into the material and therefore
the increased depth at which eddy currents flow. However, the field not
only goes deeper, but it also spreads out, i.e. it dilutes , resulting
in less sensitivity to small variations (see Figure 4-29).
5.2.1 Frequência.
O
único parâmetro livremente ajustável em instrumentos modernos que afeta
as correntes parasitas é a frequência. Os demais parâmetros existem
apenas para melhorar a visibilidade da resposta do sinal no
instrumento. Quanto menor a frequência, mais profundo o campo penetra
no material e, portanto, maior a profundidade na qual as correntes
parasitas fluem. No entanto, o campo não apenas se aprofunda, mas
também se espalha, ou seja, se dilui, resultando em menor sensibilidade
a pequenas variações (ver Figura 4-29).
NOTE
The spread of the eddy currents depends on the conductivity of the material and the instrument drive frequency
NOTA
A propagação das correntes parasitas depende da condutividade do material e da frequência de acionamento do instrumento
5.2.1.1 Frequency does not affect the strength of the eddy currents, just the spread . Some instruments may allow ad
justment to thedrive voltage going thought the generating coil, which in turn affects the strength of the eddy currents, result
ing in higher flaw detection sensitivities. This is separate from frequency adjustment.
5.2.1.1 A frequência não afeta a intensidade das correntes parasitas,
apenas a dispersão. Alguns instrumentos podem permitir o ajuste da
tensão de acionamento que passa pela bobina geradora, o que, por sua
vez, afeta a intensidade das correntes parasitas, resultando em maior
sensibilidade na detecção de falhas. Isso é independente do ajuste de
frequência.
5.2.2 Gain.
Gain can be increased to get a larger signal response (i.e. to make a small signal more visible) or decreased to
lower the signal response on the instrument display. However, increases in gain will increase the “noise” on the instrument
display. Noise can be caused by a variety of factors: the electronics of the instrument (not as likely in modern instru
ments), material noise resulting from grain-structure of the material, material noise caused by mechanically altering the sur
face of the material under test, etc.
5.2.2 Ganho.
O
ganho pode ser aumentado para obter uma resposta de sinal maior (ou
seja, para tornar um sinal pequeno mais visível) ou diminuído para
reduzir a resposta do sinal no visor do instrumento. No entanto,
aumentos no ganho aumentarão o "ruído" no visor do instrumento. O ruído
pode ser causado por diversos fatores: a eletrônica do instrumento (não
tão comum em instrumentos modernos), ruído do material resultante da
estrutura de grãos do material, ruído do material causado pela
alteração mecânica da superfície do material em teste, etc.
5.2.2.1 Some instruments
feature H-Gain (X-Spread) or V-Gain (Y-Spread) along with regular gain.
These two gains al
low the operator to independently increase or decrease the signal in
the vertical or horizontal direction, and are very useful for helping
to distinguish noise signals from flaw responses.
5.2.2.1
Alguns instrumentos possuem ganho H (dispersão X) ou ganho V (dispersão
Y) além do ganho regular. Esses dois ganhos permitem que o operador
aumente ou diminua o sinal independentemente na direção vertical ou
horizontal e são muito úteis para ajudar a distinguir sinais de ruído
de respostas defeituosas.
5.2.3 Phase Angle.
May also be known as rotation, or rotation angle. Unrelated to the true
phase of the eddy cur
rents, it is a setting that allows the user to rotate the signal
responses on the instrument screen. It may be used to orient the signal
response from lifting the probe off the material ( lift-off signal,
when using an absolute probe). This aids the user in distinguishing
between lift-off and a signal likely caused by a flaw.
5.2.3 Ângulo de Fase.
Também
conhecido como rotação ou ângulo de rotação. Independente da fase real
das correntes parasitas, é uma configuração que permite ao usuário
rotacionar as respostas do sinal na tela do instrumento. Pode ser usado
para orientar a resposta do sinal ao levantar a sonda do material
(sinal de decolagem, ao usar uma sonda absoluta). Isso ajuda o usuário
a distinguir entre decolagem e um sinal provavelmente causado por uma
falha.
5.2.4 Sensitivity.
(not available on all instruments) a parameter that allows for
magnification of the instrument display. It acts like the zoom-feature
of the camera; it does not improve the image, it only makes it larger
or smaller. It is used to set the scale of the grid shown on the
display. A common setting is 1 Volt per scale-division. This means that
a signal that is 2 scale-divisions long has a voltage of 2 Volts. This
measure is used to classify signals as acceptable or rejectable.
5.2.4 Sensibilidade.
(não
disponível em todos os instrumentos) parâmetro que permite a ampliação
do visor do instrumento. Atua como o recurso de zoom da câmera; não
melhora a imagem, apenas a torna maior ou menor. É usado para definir a
escala da grade exibida no visor. Uma configuração comum é 1 Volt por
divisão de escala. Isso significa que um sinal com 2 divisões de escala
tem uma tensão de 2 Volts. Essa medida é usada para classificar sinais
como aceitáveis ou rejeitáveis.
Figure 5.1. Illustration of Frequency and Eddy Current Distribution
Figura 5.1. Ilustração da distribuição de frequência e correntes parasitas
5.2.5 Filters.
Used to filter out unwanted signals and improve the signal-to-noise
ratio as illustrated in Figure 4-30. Three types of filters can be
used: high-pass, low-pass, and band-pass. A high-pass filter (HPF)
removes low frequency signals and lets high frequencies pass, and is
useful to eliminate the effect of gradual variations in conductivity or
dimensions on the eddy current response. A low-pass filter (LPF)
removes high frequency signals and lets low frequency signals pass, and
is useful in reducing effects of electronic noise and high frequency
response from harmonic frequencies related to variations in magnetic
permeability. Band-pass filters combine low and high pass filters to
allow a response over a specific range of fre
quencies and suppress frequencies above and below this range.
5.2.5 Filtros.
Usados
para filtrar sinais indesejados e melhorar a relação sinal-ruído,
conforme ilustrado na Figura 4-30. Três tipos de filtros podem ser
usados: passa-alta, passa-baixa e passa-faixa. Um filtro passa-alta
(HPF) remove sinais de baixa frequência e permite a passagem de altas
frequências, sendo útil para eliminar o efeito de variações graduais na
condutividade ou dimensões na resposta de correntes parasitas. Um
filtro passa-baixa (LPF) remove sinais de alta frequência e permite a
passagem de sinais de baixa frequência, sendo útil para reduzir os
efeitos do ruído eletrônico e da resposta de alta frequência de
frequências harmônicas relacionadas a variações na permeabilidade
magnética. Os filtros passa-faixa combinam filtros passa-baixa e
passa-alta para permitir uma resposta em uma faixa específica de
frequências e suprimir frequências acima e abaixo dessa faixa.
Figure 5.2. Illustration of the Effects of Different Filters on the Eddy Current Signa
Figura 5.2. Ilustração dos efeitos de diferentes filtros no sinal de correntes parasitas.
5.3 Modulation Analysis.
A technique useful in separating signals of interest from other signals relies on an analysis of
signals as a function of time. A good example of this is using a sweep display or a strip chart where the amplitude of the
signal appears on the vertical scale and the times at which the signal appears and disappears is monitored on the horizontal.
5.3 Análise de modulação.
Uma
técnica útil para separar sinais de interesse de outros sinais
baseia-se na análise dos sinais em função do tempo. Um bom exemplo
disso é o uso de um display de varredura ou um gráfico de tiras, onde a
amplitude do sinal aparece na escala vertical e os tempos em que o
sinal aparece e desaparece são monitorados na horizontal.
5.3.1 An example of
modulation analysis is when an impedance plane instrument display is
used in the sweep mode dur
ing a rotating bolt-hole inspection. In this technique, the equipment
is typically set so each trace across the sweep repre
sents one rotation in the hole. The clock position of an indication in
the hole can be determined by its location across the sweep. Of more
importance is the width of the indication or how long it deviates from
the baseline. In this example how long the indication is detected
(width) is used to identify whether or not it is due to a variable of
interest. For example, out of roundness in a bolt hole will produce an
indication that lasts a long period, while a crack is very narrow and
produces an indication that lasts a short period. Both indications may
have the same amplitude, but perhaps only the crack is of inter
est. An electronic filter can be used to suppress long lasting signals
(low frequency) leaving only the crack indication (high frequency) on
the display for the inspector to view.
5.3.1
Um exemplo de análise de modulação é quando um visor de instrumento de
plano de impedância é usado no modo de varredura durante uma inspeção
rotativa de furo de parafuso. Nessa técnica, o equipamento é
tipicamente configurado de forma que cada traço ao longo da varredura
represente uma rotação no furo. A posição do relógio de uma indicação
no furo pode ser determinada por sua localização ao longo da varredura.
De maior importância é a largura da indicação ou por quanto tempo ela
se desvia da linha de base. Neste exemplo, o tempo durante o qual a
indicação é detectada (largura) é usado para identificar se ela se deve
ou não a uma variável de interesse. Por exemplo, uma irregularidade em
um furo de parafuso produzirá uma indicação que dura um longo período,
enquanto uma trinca é muito estreita e produz uma indicação que dura um
curto período. Ambas as indicações podem ter a mesma amplitude, mas
talvez apenas a trinca seja de interesse. Um filtro eletrônico pode ser
usado para suprimir sinais de longa duração (baixa frequência),
deixando apenas a indicação de trinca (alta frequência) no visor para o
inspetor visualizar.
NOTE
Regarding modulation analysis, it is important to understand the terms high and low frequency refer to how long
the indication lasts, not the frequency of the alternating current in the coil.
NOTA:
Em
relação à análise de modulação, é importante entender que os termos
alta e baixa frequência se referem à duração da indicação, não à
frequência da corrente alternada na bobina.
5.3.2 The frequency of an
indication is the reciprocal of the period that it lasts, or put
another way: how many such events (cycles) could occur in 1-second. For
example, suppose the indication of the out of round hole discussed in
Paragraph 4.5.3.1 lasts for 0.1-seconds across the sweep, and the
indication of the crack lasts for 0.01-seconds across the sweep. The
fre
quency f of the out-of-round signal would be 1/0.1 or 10 cycles/sec
(Hz), and that of the crack would be 1/0.01 or 100 cycles/sec (Hz). A
high pass filter could be set at 50 Hz to suppress signals under 50 Hz
and allow signals over 50Hz to be displayed. Because there can also be
signals that have a higher frequency than the variable of interest, a
low-pass filter may also be used to suppress high frequency noise. This
filter might be set at 200 Hz for the above example. Used together the
high and low- pass filters form what is called a band pass filter,
meaning only signals having a frequency over a specific range are
displayed. In the above example, signals above 200 Hz are suppressed by
the low-pass filter, and signals below 50 Hz are suppressed by the
high-pass filter. In order to pass through both filters, the signal
must be between 50 and 200 Hz, or last from 0.005 to 0.02 seconds.
5.3.2
A frequência de uma indicação é o recíproco do seu período de duração,
ou seja, quantos eventos (ciclos) desse tipo poderiam ocorrer em 1
segundo. Por exemplo, suponha que a indicação do furo fora de
circularidade discutida no Parágrafo 4.5.3.1 dure 0,1 segundo ao longo
da varredura, e a indicação da trinca dure 0,01 segundo ao longo da
varredura. A frequência f do sinal fora de circularidade seria 1/0,1 ou
10 ciclos/seg (Hz), e a da trinca seria 1/0,01 ou 100 ciclos/seg (Hz).
Um filtro passa-alta poderia ser ajustado em 50 Hz para suprimir sinais
abaixo de 50 Hz e permitir a exibição de sinais acima de 50 Hz. Como
também pode haver sinais com frequência mais alta do que a variável de
interesse, um filtro passa-baixa também pode ser usado para suprimir
ruído de alta frequência. Este filtro pode ser definido em 200 Hz para
o exemplo acima. Usados em conjunto, os filtros passa-alta e
passa-baixa formam o que é chamado de filtro passa-banda, o que
significa que apenas sinais com frequência acima de uma faixa
específica são exibidos. No exemplo acima, sinais acima de 200 Hz são
suprimidos pelo filtro passa-baixa, e sinais abaixo de 50 Hz são
suprimidos pelo filtro passa-alta. Para passar por ambos os filtros, o
sinal deve estar entre 50 e 200 Hz, ou durar de 0,005 a 0,02 segundos.
5.4 Frequency Response. Frequency response analysis is the most common form of modulation analysis. During eddy
current testing, the impedance of the test coil remains constant provided there is no change in inspection conditions or ma
terial properties. When variations in impedance do occur, the rates of change in the impedance and resultant eddy current sig
nal are proportional to the rates at which material properties are changing and the scanning speed. Consequently, a small
crack would provide a rapid change in impedance during scanning and a corresponding high frequency eddy current signal.
These signals can be viewed on a video display or a strip chart recorder as a function of time. The effect on amplitude,
while encountering different kinds of material variations, and scanning at a constant speed is shown in Figure 4-31. A fast sig
nal change is often a good indicator of a small flaw or an abrupt change in material characteristics. A slow signal change
usually indicates a gradual change in dimensions, lift-off, or some other property
5.4
Resposta em Frequência. A análise de resposta em frequência é a forma
mais comum de análise de modulação. Durante o teste de correntes
parasitas, a impedância da bobina de teste permanece constante, desde
que não haja alteração nas condições de inspeção ou nas propriedades do
material. Quando ocorrem variações na impedância, as taxas de variação
na impedância e o sinal de corrente parasita resultante são
proporcionais às taxas de variação das propriedades do material e à
velocidade de varredura. Consequentemente, uma pequena fissura
proporcionaria uma rápida variação na impedância durante a varredura e
um sinal de corrente parasita de alta frequência correspondente. Esses
sinais podem ser visualizados em um monitor de vídeo ou em um
registrador de gráfico de barras em função do tempo. O efeito na
amplitude, ao encontrar diferentes tipos de variações do material e ao
varrer a uma velocidade constante, é mostrado na Figura 4-31. Uma
rápida mudança de sinal costuma ser um bom indicador de uma pequena
falha ou de uma mudança abrupta nas características do material. Uma
lenta mudança de sinal geralmente indica uma mudança gradual nas
dimensões, elevação ou alguma outra propriedade.
Figure 5.3. Effect of Material Variables on Magnitude of Alternating Current in Test Coil With Constant Scanning
Speed
Efeito de variáveis materiais na magnitude da corrente alternada na bobina de teste com velocidade de varredura constante
5.5 Inspection of Fastener Holes.
5.5 Inspeção de furos de fixação.
5.5.1 Cracks in Fastener
Hole Walls. A common application of eddy current inspection in aircraft
structures is the de
tection of cracks in fastener holes, or walls. These cracks are usually
generated by fatigue, stress corrosion, or a combina
tion of fatigue and corrosion. The progress of these cracks is often
slow in the initial stage, where early detection can prevent possible
catastrophic failure.
5.5.1
Trincas em Paredes de Furos de Fixadores. Uma aplicação comum da
inspeção por correntes parasitas em estruturas de aeronaves é a
detecção de trincas em furos ou paredes de fixadores. Essas trincas são
geralmente geradas por fadiga, corrosão sob tensão ou uma combinação de
fadiga e corrosão. O progresso dessas trincas costuma ser lento no
estágio inicial, onde a detecção precoce pode prevenir possíveis falhas
catastróficas.
5.5.1.1 Fatigue Cracks.
Fatigue cracks are usually caused by repeated cyclic loading of a structure at lower stress levels
than required for visible deformation. Because stress is concentrated at areas of localized weakness, such as holes, fatigue
cracks often initiate at such points. The cracks usually propagate normal to the direction of the maximum applied tensile
stress. The following describe two types of fatigue:
5.5.1.1 Trincas por Fadiga.
As
trincas por fadiga são geralmente causadas por carregamentos cíclicos
repetidos sobre uma estrutura, com níveis de tensão inferiores aos
necessários para a deformação visível. Como a tensão se concentra em
áreas de fragilidade localizada, como furos, as trincas por fadiga
frequentemente se iniciam nesses pontos. As trincas geralmente se
propagam normal à direção da tensão máxima de tração aplicada. A
seguir, descrevemos dois tipos de fadiga:
- High Cycle Fatigue (HCF). HCF usually means the stress applied is low compared to the ultimate tensile strength of the
material but subjected to a very high number of cycles (examples: Vibration or air turbulence stresses).
- Low Cycle Fatigue (LCF). LCF usually means the stress applied is high compared to the ultimate tensile strength of the
material but subjected to a very low number of cycles (examples: take-off and landing stresses).
- Fadiga
de Alto Ciclo (FAC). FAC geralmente significa que a tensão aplicada é
baixa em comparação com a resistência à tração final do material, mas
submetida a um número muito alto de ciclos (exemplos: tensões de
vibração ou turbulência do ar).
- Fadiga
de Baixo Ciclo (LCF). LCF geralmente significa que a tensão aplicada é
alta em comparação com a resistência à tração final do material, mas
submetida a um número muito baixo de ciclos (exemplos: tensões de
decolagem e pouso).
5.5.1.2 Stress Corrosion Cracks.
Stress corrosion cracks occur under the combined influence of a tensile stress and a
corrosive environment on a material susceptible to stress corrosion cracking. The tensile stress may result from either an
applied stress or a residual stress. Moisture in the air combined with a sufficiently corrosive environment may create stress
corrosion cracking in some instances. In addition, a combination of cyclic fatigue in the presence of corrosion cracks
can cause rapid growth of cracks.
5.5.1.2 Trincas por Corrosão sob Tensão.
Trincas
por corrosão sob tensão ocorrem sob a influência combinada de uma
tensão de tração e de um ambiente corrosivo sobre um material
suscetível à corrosão sob tensão. A tensão de tração pode resultar de
uma tensão aplicada ou de uma tensão residual. A umidade do ar
combinada com um ambiente suficientemente corrosivo pode, em alguns
casos, causar trincas por corrosão sob tensão. Além disso, a combinação
de fadiga cíclica na presença de trincas por corrosão pode causar o
rápido crescimento das trincas.
5.5.1.3 Hole Wall Finish and Dimensions.
The hole wall finish and dimensions influence both the occurrence and
the detectability of cracks in fastener holes. Hole wall damage such as
scratches, chatter, and grooves created during manufac
turing can create additional stress concentrations at the hole wall and
provide preferred sites for crack initiation. Loose fitting bolts
caused by oversize or out-of-round holes allow movement in the area of
the hole and allow fatigue action. These same conditions can influence
the reliability of inspection. During inspection, severe damage to the
hole wall results in eddy current indications that may not be separable
from crack indications. Excessive lift-off from out-of-round conditions
can also mask indications from cracks. All of these conditions can be
created during manufacturing processes on the hole or as a result of fa
tigue action during service and from bolt removal.
5.5.1.3 Acabamento e Dimensões da Parede do Furo.
O
acabamento e as dimensões da parede do furo influenciam tanto a
ocorrência quanto a detectabilidade de trincas em furos de fixadores.
Danos na parede do furo, como arranhões, trepidações e ranhuras criadas
durante a fabricação, podem criar concentrações adicionais de tensão na
parede do furo e fornecer locais preferenciais para o início de
trincas. Parafusos frouxos causados por furos superdimensionados ou
fora de circularidade permitem movimento na área do furo e permitem
ação de fadiga. Essas mesmas condições podem influenciar a
confiabilidade da inspeção. Durante a inspeção, danos severos à parede
do furo resultam em indicações de correntes parasitas que podem não ser
separáveis das indicações de trincas. O levantamento excessivo devido
a condições fora de circularidade também pode mascarar indicações de
trincas. Todas essas condições podem ser criadas durante os processos
de fabricação no furo ou como resultado da ação de fadiga durante o
serviço e da remoção do parafuso.
5.5.1.4 Edge Effects. Many
cracks in fastener holes occur at or near the edge of the hole.
Adjoining structures, non- uni
form countersink and deburring radii, and damage at the hole edges
increase the background noise and decrease the signal
to-noise ratio. This leads to a general loss of detection of cracks at
the edge of holes. Further effects on crack detectability re
sult from the presence of other metals adjacent to the hole edge.
Countersunk surfaces also limit ET by manual techniques adjacent to
hole edges.
5.5.1.4
Efeitos de Borda. Muitas trincas em furos de fixadores ocorrem na borda
do furo ou próximo a ela. Estruturas adjacentes, raios de escareamento
e rebarbação não uniformes e danos nas bordas do furo aumentam o ruído
de fundo e diminuem a relação sinal-ruído. Isso leva a uma perda geral
de detecção de trincas na borda dos furos. Outros efeitos na
detectabilidade de trincas resultam da presença de outros metais
adjacentes à borda do furo. Superfícies escareadas também limitam a ET
por técnicas manuais adjacentes às bordas do furo.
5.5.2 Bolt Hole Preparation. Holes in mating surfaces must be realigned prior to ET or drilled to a larger diameter,
which is concentric through the mating parts. Prior to performing bolt-hole inspection, all foreign material must be removed
from the hole. Foreign material can include sealant, lubricants, metal slivers, and paint chips. Usually this material can be
removed using cotton swabs and a suitable solvent. Holes which are severely damaged during service or during fastener inser
tion/removal may require reaming prior to ET. If reaming is required, contact appropriate cognizant engineer for component
for an approved method.
5.5.2
Preparação dos Furos dos Parafusos. Os furos nas superfícies de contato
devem ser realinhados antes da inspeção ET ou perfurados com um
diâmetro maior, que seja concêntrico através das peças de contato.
Antes de realizar a inspeção dos furos dos parafusos, todo o material
estranho deve ser removido do furo. Materiais estranhos podem incluir
selantes, lubrificantes, lascas de metal e lascas de tinta.
Normalmente, esse material pode ser removido com cotonetes e um
solvente adequado. Furos severamente danificados durante o serviço ou
durante a inserção/remoção de fixadores podem exigir alargamento antes
da inspeção ET. Se alargamento for necessário, entre em contato com o
engenheiro responsável pelo componente para obter um método aprovado.
5.6 Fastener Hole Inspection Equipment
5.6 Equipamento de inspeção de furos de fixadores
CAUTION
In
general, the detection capability of manual bolt hole scanning is
significantly less than automatic bolt hole scanning and thus SHALL NOT
be substituted for automatic scanning unless specified in part-specific
procedures or in specific written authority from the responsible
engineering authority.
CUIDADO
Em
geral, a capacidade de detecção da varredura manual de furos de
parafusos é significativamente menor do que a varredura automática de
furos de parafusos e, portanto, NÃO DEVE ser substituída pela varredura
automática, a menos que especificado em procedimentos específicos da
peça ou em autorização específica por escrito da autoridade de
engenharia responsável.
5.6.1 Manual Bolt-Hole Scanning.
5.6.1 Escaneamento manual de furos de parafusos.
CAUTION
Automatic bolt hole eddy current (BHEC) inspection SHALL be accomplished in accordance with the applicable
weapon system TO, and/or the appropriate work package in TO 33B-1-2 for the particular procedure to be per
formed. Unless otherwise stated, the specific weapon system TO always takes precedence over the manufacturer’s
recommendations or any general TO.
CUIDADO
A
inspeção automática por correntes parasitas em furos de parafusos
(BHEC) DEVE ser realizada de acordo com a TO do sistema de armas
aplicável e/ou o pacote de trabalho apropriado na TO 33B-1-2 para o
procedimento específico a ser executado. Salvo indicação em contrário,
a TO específica do sistema de armas sempre tem precedência sobre as
recomendações do fabricante ou qualquer TO geral.
When used, manual scanning of bolt holes is performed at specified
levels throughout the depth of the hole. Inspection is usu
ally initiated with the center of the probe coil positioned immediately
within the upper or lower edge of the hole so that the outside edge of
the coil is even with the surface of the part. The probe coil position
is adjusted to the specified level below the collar of the probe, and
the probe is inserted into the hole until the probe collar rests
against the surface of the part. Occa
sionally, intergranular stress corrosion (IGC) can occur along a plane
roughly parallel to the part surface. The indication from this type of
corrosion appears similar to an elliptical shape hole or a slow change
in conductivity. Incorrect application of Band-pass filtering may mask
the presence of IGC.
Quando
utilizada, a varredura manual dos furos de parafusos é realizada em
níveis especificados em toda a profundidade do furo. A inspeção
geralmente é iniciada com o centro da bobina da sonda posicionado
imediatamente dentro da borda superior ou inferior do furo, de modo que
a borda externa da bobina fique nivelada com a superfície da peça. A
posição da bobina da sonda é ajustada para o nível especificado abaixo
do colar da sonda, e a sonda é inserida no furo até que o colar da
sonda encoste na superfície da peça. Ocasionalmente, a corrosão sob
tensão intergranular (IGC) pode ocorrer ao longo de um plano
aproximadamente paralelo à superfície da peça. A indicação desse tipo
de corrosão é semelhante a um furo de formato elíptico ou a uma mudança
lenta na condutividade. A aplicação incorreta da filtragem passa-faixa
pode mascarar a presença de IGC.
5.6.2
Automated Bolt-Hole Scanning. Automatic scanning is typically used for
bolt hole inspection due to the in
creased detection capability over manual scanning. This equipment
provides a hand held scanning unit which drives a probe in a helical
pattern through the length of the hole, or rotates the probe at high
revolutions per minute, at a constant speed while the operator indexes
the probe through the hole. Equipment that rotates the probe in a
helical pattern is referred to as a translational rotation scanner.
Oftentimes high speed scanners do not have automated translational
movement and they depend on the rate at which the operator pushes and
pulls the probe into and out of the hole. Results can be retained on a
strip chart recorder or displayed on a digital display.
5.6.2
Varredura Automatizada de Furos de Parafuso. A varredura automática é
normalmente usada para inspeção de furos de parafuso devido à maior
capacidade de detecção em relação à varredura manual. Este equipamento
fornece uma unidade de varredura portátil que aciona uma sonda em um
padrão helicoidal ao longo do furo, ou gira a sonda em altas revoluções
por minuto, a uma velocidade constante enquanto o operador indexa a
sonda através do furo. O equipamento que gira a sonda em um padrão
helicoidal é chamado de scanner de rotação translacional. Muitas vezes,
scanners de alta velocidade não têm movimento translacional
automatizado e dependem da taxa na qual o operador empurra e puxa a
sonda para dentro e para fora do furo. Os resultados podem ser
armazenados em um registrador de gráfico de tiras ou exibidos em um
visor digital.
5.6.2.1 The Rotary Scanner. The scanner spins the bolt hole probe at a
certain speed, that has been set on the instru
ment during setup. The probe should be inserted into the fastener hole
and indexed down the hole at a slow enough speed where the coil in the
probe will scan the entire wall surface of the hole in a tight spiral,
thus ensuring 100% surface coverage (see Figure 4-32).
5.6.2.1
O Scanner Rotativo. O scanner gira a sonda do furo de parafuso a uma
determinada velocidade, que foi definida no instrumento durante a
configuração. A sonda deve ser inserida no furo do fixador e indexada
no furo a uma velocidade lenta o suficiente para que a bobina na sonda
escaneie toda a superfície da parede do furo em uma espiral fechada,
garantindo assim 100% de cobertura da superfície (veja a Figura 4-32).
5.6.3 Rotary Bolt Hole Probes. The most common bolt hole probe design
is shown in Figure 4-33. The probe consists of a probe shell with a
4-pin connector and a main probe body. The shell features two O-rings
that hold and center the probe in the connector-receptacle of the
scanner. Items provided by the manufacturer integral to probe
construction or opera
tion, such as O-rings, SHALL not be removed. The body consists of shank
with an integrated ball at the end, called a “head”. The shaft is
split, and one of the two halves of the head contains the sensor coil.
The split head provides spring
compliance to ensure that the sensor coil can be as close to the wall
of the fastener hole as possible. When choosing a bolt hole probe, the
diameter of the ball should be the same diameter or slightly smaller
than the fastener hole to be inspected. This provides the best fit once
the shank is spread and the tape is applied
5.6.3
Sondas Rotativas para Furo de Parafuso. O projeto mais comum de sonda
para furo de parafuso é mostrado na Figura 4-33. A sonda consiste em
uma carcaça com um conector de 4 pinos e um corpo principal. A carcaça
possui dois anéis de vedação que prendem e centralizam a sonda no
receptáculo do conector do scanner. Itens fornecidos pelo fabricante
como parte integrante da construção ou operação da sonda, como anéis de
vedação, NÃO DEVEM ser removidos. O corpo consiste em uma haste com uma
esfera integrada na extremidade, chamada de "cabeça". A haste é
bipartida e uma das duas metades da cabeça contém a bobina do sensor. A
cabeça bipartida proporciona flexibilidade de mola para garantir que a
bobina do sensor possa ficar o mais próximo possível da parede do furo
do fixador. Ao escolher uma sonda para furo de parafuso, o diâmetro da
esfera deve ser igual ou ligeiramente menor que o do furo do fixador a
ser inspecionado. Isso proporciona o melhor ajuste após a haste ser
aberta e a fita aplicada.
Figure 4-32. Proper Technique to Ensure 100% Coverage (Left), Incomplete Coverage (Right)
Técnica adequada para garantir 100% de cobertura (esquerda), cobertura incompleta (direita)
Figure 4-33. Typical Bolt Hole Probe Design
5.6.3.1 There are a variety of other designs, such as probes with
conical- or cylindrical-shaped heads, or no heads at all. However,
studies have shown that the ball-shape probe provides optimum flaw
detectability throughout a fastener hole, includ
ing at the edge of both open ends. The ball-shape helps to ensure that
the coil is in contact with the fastener wall, even if the probe is not
quite aligned with the axis of the hole.
5.6.3.1
Há uma variedade de outros projetos, como sondas com cabeças cônicas ou
cilíndricas, ou sem cabeça alguma. No entanto, estudos demonstraram que
a sonda em formato de esfera fornece ótima detectabilidade de falhas em
todo o furo de um fixador, incluindo na borda de ambas as extremidades
abertas. O formato de esfera ajuda a garantir que a bobina esteja em
contato com a parede do fixador, mesmo que a sonda não esteja
totalmente alinhada com o eixo do furo.
5.6.3.2 Figure 4-34 shows the typical coil configuration in a bolt hole probe. The coil consists of two receiver coils, each
of which is wound on a D-shaped ferrite. The receiver coils are then placed side-by-side and a driver coil is wound around
both. The receivers are connected in difference. This means if Receiver Coil 1 sees something it causes an upward signal re
sponse. If Receiver Coil 2 sees something it causes a downward signal response. This type of coil is called differential
reflection
5.6.3.2
A Figura 4-34 mostra a configuração típica da bobina em uma sonda para
furo de parafuso. A bobina consiste em duas bobinas receptoras, cada
uma enrolada em uma ferrite em formato de D. As bobinas receptoras são
então colocadas lado a lado e uma bobina condutora é enrolada em torno
de ambas. Os receptores são conectados de forma diferente. Isto
significa que se a Bobina Receptora 1 vê algo, ela causa uma resposta
de sinal ascendente. Se a Bobina Receptora 2 vê algo, ela causa uma
resposta de sinal descendente. Este tipo de bobina é chamado de
reflexão diferencial
Figure 4-34. Coil Configuration in a Bolt Hole Probe
Figura 4-34. Configuração da Bobina em uma Sonda de Furo de Parafuso
5.6.3.3 Figure 4-35 (A) shows a typical bolt hole probe with a standard
“D50” differential-reflection coil. The driver coil is the outer-most
coil. The driver coil generates an alternating magnetic field that
penetrates the conductive material. The material reacts by generating
eddy-currents whose field opposes the primary electromagnetic field.
Since the incoming mag
netic field is spread-out, i.e. the effective field has a much larger
effective area than just the coil diameter, the eddy currents are
spread out.
5.6.3.3
A Figura 4-35 (A) mostra uma sonda de furo de parafuso típica com uma
bobina de reflexão diferencial padrão "D50". A bobina driver é a bobina
mais externa. A bobina driver gera um campo magnético alternado que
penetra no material condutor. O material reage gerando correntes
parasitas cujo campo se opõe ao campo eletromagnético primário. Como o
campo magnético de entrada é espalhado, ou seja, o campo efetivo tem
uma área efetiva muito maior do que apenas o diâmetro da bobina, as
correntes parasitas são espalhadas.
5.6.3.4 Figure 4-35 (B) shows the eddy current distribution for the probe shown in Figure 4-35 (A). The eddy currents
f
low in the same circular pattern as the driver coil-windings, are strongest close to the coil-windings and slowly dissipate
in the conductive material. The figure shows the outward extend and depth of the currents to the point where their strength has
reached 37% of the strength at the surface ( standard depth-of-penetration). In this example, the result is that in an alumi
num component at 200 kHz, a probe with a 0.070 diameter driver coil will generate an eddy current field about 0.008 deep
into the material, and will have a sensing area extending approximately 0.086 in diameter
5.6.3.4
A Figura 4-35 (B) mostra a distribuição de correntes parasitas para a
sonda mostrada na Figura 4-35 (A). As correntes parasitas fluem no
mesmo padrão circular que os enrolamentos da bobina condutora, são mais
fortes perto dos enrolamentos da bobina e dissipam-se lentamente no
material condutor. A figura mostra a extensão e a profundidade externas
das correntes até o ponto em que sua intensidade atinge 37% da
intensidade na superfície (profundidade de penetração padrão). Neste
exemplo, o resultado é que, em um componente de alumínio a 200 kHz, uma
sonda com uma bobina condutora de 0,070 de diâmetro gerará um campo de
correntes parasitas com cerca de 0,008 de profundidade no material e
terá uma área de detecção que se estende por aproximadamente 0,086 de
diâmetro (
Figure 4-35. Example of (A) Bolt Hole Probe and (B) Drive Coil Field and Generated Eddy Currents
Exemplo de (A) Sonda com Furo de Parafuso e (B) Campo da Bobina de Acionamento e Correntes parasitas Geradas.
4.5.7 Probe Fit. A probe that fits properly within the hole is critical to inspection performance. A poorly fitting probe will
chatter in the hole, resulting in excessive lift-off and signal noise.
4.5.7
Encaixe da Sonda. Uma sonda que se encaixe corretamente dentro do furo
é essencial para o desempenho da inspeção. Uma sonda mal ajustada
vibrará no furo, resultando em elevação excessiva e ruído de sinal.
CAUTION
Only probes of the correct size SHALL be used to perform eddy current bolt hole inspection. Inspecting with a
poorly fitting probe may result in missed crack indications.
CUIDADO
Somente
sondas do tamanho correto DEVEM ser usadas para realizar a inspeção de
furos de parafusos por correntes parasitas. A inspeção com uma sonda
mal ajustada pode resultar em indicações de trincas perdidas.
5.7.1 The following is a simple procedure to ensure a good probe fit:
5.7.1 O seguinte é um procedimento simples para garantir um bom encaixe da sonda:
a. Measure the bolt hole diameter if you do not know it;
b. Select a probe with a size-range that fits the bolt hole;
c. Tape the probe; do not insert it in the scanner;
d. Insert it into the hole;
e. If the probe can
almost stand in the hole (if the hole is vertical and down), or hang
inside the hole (if the hole is vertical and up), or not slip out or
the hole (if the hole is horizontal) and if you can still smoothly spin
it by hand, the probe fit is correct (Figure 4-36).
f. If the fit is not correct shim some non-conductive foam or rubbery material into the split in the shank of the probe and
try again.
a. Meça o diâmetro do furo do parafuso se você não o souber;
b. Selecione uma sonda com uma faixa de tamanho que se ajuste ao furo do parafuso;
c. Prenda a sonda com fita adesiva; não a insira no scanner;
d. Insira-a no furo;
e.
Se a sonda puder quase ficar em pé no furo (se o furo for vertical e
para baixo), ou ficar pendurada dentro do furo (se o furo for vertical
e para cima), ou não escorregar para fora do furo (se o furo for
horizontal) e se você ainda puder girá-la suavemente com a mão, o
encaixe da sonda está correto (Figura 4-36)
f.
Se o encaixe não estiver correto, coloque um pouco de espuma não
condutora ou material emborrachado na fenda da haste da sonda e tente
novamente.
Figure 4-36. Checking Probe Fit
Figura 4-36. Verificando o encaixe da sonda
5.8 Probe Taping. Bolt hole probes are manufactured using several types
of materials depending on the probe type and manufacturer. Some probes
are more durable than others. Probes made of soft plastics can wear and
expose the coil wind
ings in only a few uses, therefore it is always wise to carry a spare
probe. One way to protect the coil is to use Teflon tape to cover the
coil. Part of how long a probe lasts and what responses you observe
during an inspection is how you tape the probe. Tape that is between
2.5 and 3.5 mils (0.0025-0.0035 inches) thick, is slightly stretchy and
has adhesive backing SHALL be used. The correct way to apply tape is to
wrap it completely around the coil half of a split probe. The ends of
the tape must be tucked in between the probe-split. The split probe
provides a spring-like action to ensure the coil maintains contact with
the bore surface when spinning. Therefore the tape SHALL NOT be wrapped
completely around both halves of the split as that will prevent the
probe from complying to the hole. Figure 4-37 shows an example of an
acceptable taped probe. In this example the tape smoothly covers the
coil-half of the probe without wrinkles and the ends of the tape are
tucked in between the split. Figure 4-38 and Figure 4-39 show examples
of unacceptable taping. Figure 4-38 shows tape covering only half the
coil, which would allow the edges of the tape to come up during probe
rotation in the hole, and Figure 4-39 shows tape that was not smoothly
applied and is wrinkled.
5.8
Aplicação de Fita na Sonda. As sondas para furos de parafusos são
fabricadas com diversos tipos de materiais, dependendo do tipo e do
fabricante da sonda. Algumas sondas são mais duráveis do que outras.
Sondas feitas de plástico macio podem se desgastar e expor os
enrolamentos da bobina em apenas alguns usos, portanto, é sempre
aconselhável carregar uma sonda extra. Uma maneira de proteger a bobina
é usar fita de Teflon para cobri-la. Parte da duração de uma sonda e
das respostas que você observa durante uma inspeção depende da forma
como você a aplica. Deve ser usada fita com espessura entre 2,5 e 3,5
mils (0,0025-0,0035 polegadas), levemente elástica e com revestimento
adesivo. A maneira correta de aplicar a fita é enrolá-la completamente
ao redor da metade da bobina de uma sonda bipartida. As extremidades da
fita devem ser dobradas entre a sonda bipartida. A sonda bipartida
proporciona uma ação semelhante a uma mola para garantir que a bobina
mantenha contato com a superfície do furo durante a rotação. Portanto,
a fita NÃO DEVE ser enrolada completamente em torno de ambas as metades
da divisão, pois isso impedirá que a sonda se ajuste ao furo. A Figura
4-37 mostra um exemplo de uma sonda com fita aceitável. Neste exemplo,
a fita cobre suavemente a metade da bobina da sonda sem rugas e as
extremidades da fita são dobradas entre a divisão. A Figura 4-38 e a
Figura 4-39 mostram exemplos de aplicação de fita inaceitável. A Figura
4-38 mostra a fita cobrindo apenas metade da bobina, o que permitiria
que as bordas da fita subissem durante a rotação da sonda no furo, e a
Figura 4-39 mostra a fita que não foi aplicada suavemente e está
enrugada.
Figure 4-37. Examples of Acceptably Taped Bolt Hole Probes
Figura 4-37. Exemplos de Sondas de Furo de Parafuso Aceitavelmente Fitadas
Figure 4-38. Unacceptable Taping (Incomplete)
Figura 4-38. Aplicação de Fita Inaceitável (Incompleta)
Figure 4-39. Unacceptable Taping (Wrinkled)
Figura 4-39. Aplicação de Fita Inaceitável (Enrugada)
5.9 Lift-Off Compensation for Bolt-Hole Inspection. Lift-off
compensation for bolt hole inspection is dependent upon the surface
quality and dimensions of the hole. Optimum lift-off compensation is
that which just suppresses lift-off varia
tions within the hole, but does not provide excessive compensation.
Excessive lift-off compensation can reduce sensitivity and increase
noise. When using unshielded probes, specific amounts of lift-off
compensation can be obtained by using a shim between the coil of the
bolt hole probe and the hole wall. The thickness of the shim must equal
the amount of lift-off compen
sation desired and must be relatively tough to prevent tearing during
insertion and removal of the probe. Teflon tape SHALL be used for this
purpose. Lift-off compensation is usually performed in the hole at a
point away from the edge or at the center if the part thickness is less
than 1/2-inch thick. More tolerance in lift-off compensation settings
is permissible when us
ing automatic scanning equipment or shielded probes.
5.9
Compensação de Levantamento para Inspeção de Furo de Parafuso. A
compensação de levantamento para inspeção de furo de parafuso depende
da qualidade da superfície e das dimensões do furo. A compensação de
lift-off ideal é aquela que apenas suprime as variações de lift-off
dentro do furo, mas não fornece compensação excessiva. A compensação
excessiva de lift-off pode reduzir a sensibilidade e aumentar o ruído.
Ao usar sondas sem blindagem, quantidades específicas de compensação de
lift-off podem ser obtidas usando um calço entre a bobina da sonda do
furo do parafuso e a parede do furo. A espessura do calço deve ser
igual à quantidade de compensação de lift-off desejada e deve ser
relativamente resistente para evitar rasgos durante a inserção e
remoção da sonda. Fita de Teflon DEVE ser usada para essa finalidade. A
compensação de lift-off geralmente é realizada no furo em um ponto
afastado da borda ou no centro se a espessura da peça for inferior a
1,25 cm. Mais tolerância nas configurações de compensação de lift-off é
permitida ao usar equipamento de varredura automática ou sondas
blindadas.
5.10 Standardization Settings. The settings to standardize the instrument prior to inspection are based on response to a
specified reference standard. A wide variety of test standards are used for bolt-hole inspection. They include cracked parts,
electrical discharge machined (EDM) notches, notches cut with a jeweler’s saw, differences in conductivity standards,
and a multitude of other standards with larger notches and/or cracks. Each individual procedure SHALL specify the standard
to be used and the required response in terms of meter deflection or indication size on a recorder, strip chart, or instrument
display. When it is necessary to find small flaws and the possibility exists that different types of probes (coil size and fre
quency) may be used, it is necessary to use a reference with the same approximate dimensions as the flaws to be detected such
as EDM notches
5.10
Configurações de Padronização. As configurações para padronizar o
instrumento antes da inspeção são baseadas na resposta a um padrão de
referência especificado. Uma ampla variedade de padrões de teste é
utilizada para inspeção de furos de parafusos. Eles incluem peças
trincadas, entalhes usinados por eletroerosão (EDM), entalhes cortados
com serra de joalheiro, diferenças nos padrões de condutividade e uma
infinidade de outros padrões com entalhes e/ou trincas maiores. Cada
procedimento individual DEVE especificar o padrão a ser utilizado e a
resposta necessária em termos de deflexão do medidor ou tamanho da
indicação em um registrador, gráfico de tiras ou visor do instrumento.
Quando for necessário encontrar pequenas falhas e existir a
possibilidade de diferentes tipos de sondas (tamanho da bobina e
frequência) serem utilizados, é necessário utilizar uma referência com
as mesmas dimensões aproximadas das falhas a serem detectadas, como
entalhes por eletroerosão.
5.11 Scan Speed and Pattern. Scanning speed and pattern must be
considered during the setup procedure. This is es
pecially important with manual scanning as probe response with manual
scanning will not be the same as that during auto
mated scanning. The distance between scans or the scanning increment is
determined by the minimum crack size required to be detected. During
manual scanning, the scanning procedure is repeated after setting the
probe coil at each scanning position until the entire length of the
hole has been inspected. When inspecting multiple layers, inspection
should be performed in the materials of each layer adjacent to each
interface. When the specific interface position between layers of
similar material is not known, its position may be established by
running the probe down past the interface and marking the position of
maxi
mum signal deflection. Setup and inspection SHALL be performed using
the same scanning speed and pattern to ensure the best signal response
and maximum scan coverage
5.11
Velocidade e Padrão de Varredura. A velocidade e o padrão de varredura
devem ser considerados durante o procedimento de configuração. Isso é
especialmente importante com a varredura manual, pois a resposta da
sonda com a varredura manual não será a mesma que durante a varredura
automatizada. A distância entre as varreduras ou o incremento de
varredura é determinado pelo tamanho mínimo de trinca necessário para
ser detectado. Durante a varredura manual, o procedimento de varredura
é repetido após a colocação da bobina da sonda em cada posição de
varredura até que todo o comprimento do furo tenha sido inspecionado.
Ao inspecionar múltiplas camadas, a inspeção deve ser realizada nos
materiais de cada camada adjacente a cada interface. Quando a posição
específica da interface entre camadas de material similar não for
conhecida, sua posição pode ser estabelecida passando a sonda pela
interface e marcando a posição de deflexão máxima do sinal. A
configuração e a inspeção DEVEM ser realizadas usando a mesma
velocidade e padrão de varredura para garantir a melhor resposta do
sinal e a máxima cobertura da varredura.
5.12 Probe Alignment. When inspecting a hole, the probe must be guided into the hole such that the axis of the probe is
aligned with the axis of the hole (see Figure 4-40 and Figure 4-41). This may be difficult to do, especially while monitoring
the instrument screen at the same time. If the probe is not properly aligned the coil may not touch the bolt hole surface,
preventing an effective inspection. The probe may also wobble or chatter, causing excessive noise
5.12
Alinhamento da Sonda. Ao inspecionar um furo, a sonda deve ser guiada
para dentro do furo de forma que o eixo da sonda esteja alinhado com o
eixo do furo (consulte as Figuras 4-40 e 4-41). Isso pode ser difícil
de fazer, especialmente ao monitorar a tela do instrumento ao mesmo
tempo. Se a sonda não estiver alinhada corretamente, a bobina pode não
tocar a superfície do furo do parafuso, impedindo uma inspeção eficaz.
A sonda também pode oscilar ou vibrar, causando ruído excessivo.
Figure 4-40. Correct Probe Alignment
Figura 4-40. Alinhamento correto da sonda.
Figure 4-41. Incorrect Probe Alignment
Figura 4-41. Alinhamento incorreto da sonda.
5.13 Probe to Edge Spacing. When inspecting for small cracks initiating from edges, probe-to-edge spacing can be
come a concern. Some approaches for overcoming these concerns are: increasing the frequency of the eddy current generating
source, reducing the physical size of the coil, and adding shielding around the probe coil. Additional shielding will allow in
spection closer to the edge because of the reduced volume of material sensed, and will result in greater sensitivity to
smaller flaws. Probe-to-edge spacing becomes even more of a concern when the edge of the part is in contact with a ferro
magnetic part such as a bearing or bushing. Again, minimizing the volume of material sensed by the probe will alleviate some
of these irrelevant concerns and optimize signal response.
5.13
Espaçamento entre Sonda e Borda. Ao inspecionar pequenas trincas
originadas nas bordas, o espaçamento entre sonda e borda pode se tornar
uma preocupação. Algumas abordagens para superar essas preocupações
são: aumentar a frequência da fonte geradora de correntes parasitas,
reduzir o tamanho físico da bobina e adicionar blindagem ao redor da
bobina da sonda. Blindagem adicional permitirá uma inspeção mais
próxima da borda devido ao menor volume de material detectado e
resultará em maior sensibilidade a falhas menores. O espaçamento entre
sonda e borda torna-se ainda mais preocupante quando a borda da peça
está em contato com uma peça ferromagnética, como um rolamento ou
bucha. Novamente, minimizar o volume de material detectado pela sonda
aliviará algumas dessas preocupações irrelevantes e otimizará a
resposta do sinal.
5.14 Bolt Hole Eddy Current Signal Interpretation. One of the single
most important requirements for detecting a small crack is that the
coil passes over the crack. Arguably, the technician’s ability to
interpret eddy current signal responses is just as crucial to a
successful inspection. To fully evaluate any indication, technicians
should utilize both the impedance plane and sweep displays (Figure
4-42). The impedance plane provides the phase information, allowing the
technician to assess whether an indication is lift-off from noise or a
crack-like. Figure 4-43 illustrates why passing a
differential-reflection probe over a crack results in a figure-eight or
double-loop indication on the instrument display. The sweep display
shows how many flaw indications are present and if setup correctly,
what clock-position from a reference point each flaw is located in the
hole. Used together, the impedance plane and sweep displays allow the
technician to determine the orientation of the signal present, how many
flaws are present, and their clock-position within the fastener hole
5.14
Interpretação do Sinal de Correntes Parasitas em Furos de Parafuso. Um
dos requisitos mais importantes para detectar uma pequena trinca é que
a bobina passe sobre a trinca. Indiscutivelmente, a capacidade do
técnico de interpretar as respostas do sinal de correntes parasitas é
igualmente crucial para uma inspeção bem-sucedida. Para avaliar
completamente qualquer indicação, os técnicos devem utilizar os
displays de plano de impedância e de varredura (Figura 4-42). O plano
de impedância fornece as informações de fase, permitindo que o técnico
avalie se uma indicação é decorrente de ruído ou de uma trinca. A
Figura 4-43 ilustra por que a passagem de uma sonda de reflexão
diferencial sobre uma trinca resulta em uma indicação em forma de oito
ou de circuito duplo no display do instrumento. O display de varredura
mostra quantas indicações de falha estão presentes e, se configurado
corretamente, em qual posição de clock, a partir de um ponto de
referência, cada falha está localizada no furo. Usados em conjunto,
os displays de plano de impedância e de varredura permitem que o
técnico determine a orientação do sinal presente, quantas falhas estão
presentes e sua posição de clock dentro do furo do fixador.
Figure 4-42. Impedance Plane Display (Left) and Sweep Display (Right)
Figura 4-42. Display do Plano de Impedância (Esquerda) e Display de Varredura (Direita).
Figure 4-43. Bolt Hole Eddy Current Signal Responses from a Crack
Figura 4-43. Respostas do Sinal de Correntes Parasitas em Furos de Parafusos a Partir de uma Trinca
5.14.1 Out-of-Round Holes. The effects from out of round holes most
often occur in combination, making signal inter retation very difficult
and can lead to false calls or missed cracks. It is very important to
measure fastener holes prior to inspection if you suspect out-of-round
condition. Studies have shown that crack detection is still possible at
below 0.006- 0.008 inches out-of-round of nominal diameters; however,
crack signal response is slightly distorted. Above these val
ues, crack signals are generally distorted, are not distinguishable
from noise, and noise levels exceed the reject limits. In f ield
application, out-of-round holes typically exhibit unacceptable levels
of signal noise. The following paragraphs describe some of the effects
observed on the signal responses from out-of-round holes.
5.14.1
Furos Excêntricos. Os efeitos de furos fora de circularidade ocorrem
frequentemente em combinação, dificultando muito a interpretação do
sinal e podendo levar a falsas indicações ou à perda de trincas. É
muito importante medir os furos dos fixadores antes da inspeção, caso
suspeite de uma condição fora de circularidade. Estudos demonstraram
que a detecção de trincas ainda é possível em diâmetros nominais abaixo
de 0,006 a 0,008 polegadas fora de circularidade; no entanto, a
resposta do sinal de trinca é ligeiramente distorcida. Acima desses
valores, os sinais de trinca são geralmente distorcidos, não são
distinguíveis do ruído e os níveis de ruído excedem os limites de
rejeição. Em aplicações em campo, furos fora de circularidade
normalmente apresentam níveis inaceitáveis de ruído de sinal. Os
parágrafos a seguir descrevem alguns dos efeitos observados nas
respostas de sinal de furos fora de circularidade.
5.14.1.1
Goal Post Response (no crack). As the probe rotates in the fastener hole it will compress as it enters the nar
row section (3-9 o’clock). As it enters the wider section (6-12 o’clock), it will expand, but the coil may no longer touch
the surface and thus experiences lift-off. The result is a goal post-like pattern on the sweep-display and an indication on the
impedance display similar to a crack indication, but at a different phase-angle (Figure 4-44). This excessive lift-off noise
is rejectable
5.14.1.1
Resposta da trave (sem trinca). À medida que a sonda gira no furo do
fixador, ela se comprime ao entrar na seção estreita (3-9 horas). Ao
entrar na seção mais larga (6-12 horas), ela se expande, mas a bobina
pode não tocar mais a superfície e, portanto, sofre decolagem. O
resultado é um padrão semelhante a uma trave no visor de varredura e
uma indicação no visor de impedância semelhante a uma indicação de
trinca, mas em um ângulo de fase diferente (Figura 4-44). Esse ruído
excessivo de decolagem é rejeitável .
Figure 4-44.
Goal Post Response in Aluminum
Figura 4-44. Resposta da trave em alumínio.
5.14.1.2 Excessive Noise Response. If there is a crack at the narrow
section of an out-of-round hole, the lift-off effect can mask or
distort the signal response from the crack, leading to difficulty in
interpreting the crack response (Figure 4-45). Even if a crack-like
indication were not present, the hole in Figure 4-45 would still be
rejectable, based on excessive lift-off noise
5.14.1.2
Resposta de ruído excessivo. Se houver uma trinca na seção estreita de
um furo fora do círculo, o efeito de decolagem pode mascarar ou
distorcer a resposta do sinal da trinca, dificultando a interpretação
da resposta da trinca (Figura 4-45). Mesmo que uma indicação semelhante
a uma trinca não estivesse presente, o furo na Figura 4-45 ainda seria
rejeitável, com base no ruído de elevação excessivo
Figure 4-45. Excessive Noise Response in Aluminum
Figura 4-45. Resposta de Ruído Excessiva em Alumínio
5.14.1.3 Excessive Noise and Crack Response. If there is a crack at the wider section of an out-of-round hole, the lift-off
has two effects: it can mask or distort the signal response from the crack, and it reduces the signal amplitude (Figure 4-46).
The hole in Figure 4-46 would be rejectable based on the noise, and due to a crack-like indication. If the hole is severely out
of-round the lift-off effect can be so great that there is no noticeable response from the crack.
5.14.1.3
Ruído Excessivo e Resposta a Trincas. Se houver uma trinca na seção
mais larga de um furo fora de circularidade, o efeito de elevação tem
dois efeitos: pode mascarar ou distorcer a resposta do sinal da trinca
e reduz a amplitude do sinal (Figura 4-46). O furo na Figura 4-46 seria
rejeitável com base no ruído e devido a uma indicação semelhante a uma
trinca. Se o furo estiver severamente fora de circularidade, o efeito
de elevação pode ser tão grande que não há resposta perceptível da
trinca.
Figure 4-46. Excessive Noise and Crack Response in Aluminum
Figura 4-46. Ruído Excessivo e Resposta a Trincas em Alumínio
5.15 Fastener Holes Non-Removable Fasteners.
5.15 Furos de Fixadores Fixadores Não Removíveis.
5.15.1 Inspection Application of Fastener Holes. If a fastener cannot be removed from a hole because of fastener type
or location, inspection can be performed around the fastener to detect cracks growing from beneath the fastener head or nut.
The size of detectable cracks is dependent upon the distance which must be maintained between the probe and the edge of the
fastener. In many respects, this application is similar to inspection for cracks at the edge of openings and cutouts. Large low
frequency probes and sliding reflectance probes can also be scanned over countersunk fasteners and identify cracks at the 1st,
2nd, and 3rd layers.
5.15.1
Inspeção Aplicação de Furos de Fixadores. Se um fixador não puder ser
removido de um furo devido ao seu tipo ou localização, a inspeção ao
redor do fixador pode ser realizada para detectar trincas que se
desenvolvem sob a cabeça ou porca do fixador. O tamanho das trincas
detectáveis depende da distância que deve ser mantida entre a sonda e
a borda do fixador. Em muitos aspectos, essa aplicação é semelhante à
inspeção de trincas na borda de aberturas e recortes. Sondas grandes de
baixa frequência e sondas de refletância deslizante também podem ser
escaneadas sobre fixadores escareados e identificar trincas na 1ª, 2ª e
3ª camadas.
5.15.2 Probe to Fastener Spacing. If only required to detect relatively large cracks, such as those extending between
two fasteners, eddy current inspection can usually be performed at a sufficient distance from the fastener heads to elimi
nate their effect on eddy current response. When small cracks must be detected, the probe must be positioned closer to the
edge of the fastener, and the probe to fastener distance must be held constant during scanning. When fasteners fabricated of
magnetic materials such as steel are used in nonmagnetic parts, a relatively large spacing must be used. Also, shielded probes
can be used to minimize the distance between the probe and the fastener, allowing inspection near the fastener.
5.15.2
Espaçamento entre Sonda e Fixador. Se necessário apenas para detectar
trincas relativamente grandes, como aquelas que se estendem entre dois
fixadores, a inspeção por correntes parasitas geralmente pode ser
realizada a uma distância suficiente das cabeças dos fixadores para
eliminar seu efeito na resposta das correntes parasitas. Quando
pequenas trincas precisam ser detectadas, a sonda deve ser posicionada
mais próxima da borda do fixador, e a distância entre a sonda e o
fixador deve ser mantida constante durante a varredura. Quando
fixadores fabricados com materiais magnéticos, como aço, são usados
em peças não magnéticas, um espaçamento relativamente grande deve ser
usado. Além disso, sondas blindadas podem ser usadas para minimizar a
distância entre a sonda e o fixador, permitindo a inspeção próxima ao
fixador.
5.15.3 Scanning Guides Around Non-Removable Fasteners. For nonferrous (nonmagnetic) fasteners, the head of
the fastener may be used as a probe guide. Only those fasteners which protrude from the surface of the part and are concentric
with the hole can be used as guides. For fasteners with heads not concentric with the holes, such as hexagonal and serrated
heads, a collar fitted to the fastener head can be used as a scanning guide. Most shielded probes can be scanned around steel
fasteners without requiring a collar. Templates must be positioned concentric to the fastener head to assure relatively con
sistent response from defect-free material as the probe is guided around the fastener.
5.15.3
Guias de Varredura ao Redor de Fixadores Não Removíveis. Para fixadores
não ferrosos (não magnéticos), a cabeça do fixador pode ser usada como
guia da sonda. Somente os fixadores que se projetam da superfície da
peça e são concêntricos com o furo podem ser usados como guias. Para
fixadores com cabeças não concêntricas com os furos, como cabeças
hexagonais e serrilhadas, um colar acoplado à cabeça do fixador pode
ser usado como guia de varredura. A maioria das sondas blindadas pode
ser varrida ao redor de fixadores de aço sem a necessidade de um colar.
Os gabaritos devem ser posicionados concêntricos à cabeça do fixador
para garantir uma resposta relativamente consistente de um material sem
defeitos à medida que a sonda é guiada ao redor do fixador.
5.15.4 Probe Selection. As with many other flaw detection applications,
the use of small diameter, radius probes is rec
ommended. These probes permit better visibility of probe coil location
and permit more flexibility in establishing spacing between the probe
and the fastener. Radius probes are also less susceptible than flat
surface probes to lift-off variations with changes in probe to surface
angle.
5.15.4
Seleção da Sonda. Assim como em muitas outras aplicações de detecção de
falhas, recomenda-se o uso de sondas de raio de pequeno diâmetro. Essas
sondas permitem melhor visibilidade da localização da bobina da sonda e
maior flexibilidade no estabelecimento do espaçamento entre a sonda e o
fixador. Sondas de raio também são menos suscetíveis do que sondas de
superfície plana a variações de elevação com mudanças no ângulo entre a
sonda e a superfície.
5.15.5 Standards for Nonremovable Fastener Holes. Whenever possible, the standards for inspecting around the
heads of nonremovable fasteners should duplicate as closely as possible the conditions of the inspection area. If cracked speci
mens representing the minimum crack size to be detected are not available, EDM slots cut at the edges of holes in the refer
ence standard can be used. Material, geometry, hole size, fastener type, and installation should be the same for the refer
ence part as for the inspection area, unless prior correlation with other available references has been established. Duplication
of part geometry in the reference minimizes differences in response between references and cracks in the part
5.15.5
Normas para Furos de Fixadores Não Removíveis. Sempre que possível, as
normas para inspeção ao redor das cabeças de fixadores não removíveis
devem reproduzir o mais fielmente possível as condições da área de
inspeção. Caso não estejam disponíveis amostras trincadas que
representem o tamanho mínimo de trinca a ser detectado, podem ser
utilizadas ranhuras de eletroerosão cortadas nas bordas dos furos na
norma de referência. O material, a geometria, o tamanho do furo, o tipo
de fixador e a instalação devem ser os mesmos para a peça de referência
e para a área de inspeção, a menos que tenha sido estabelecida
correlação prévia com outras referências disponíveis. A duplicação da
geometria da peça na referência minimiza as diferenças de resposta
entre as referências e as trincas na peça.
5.16 Fillets and Rounded Corners.
5.16 Filetes e Cantos Arredondados.
5.16.1 Edges (Including Corners and Radii). For most eddy current
techniques, the flow is circular and parallel to the surface of the
part. If the flow of eddy currents intercepts an edge, corner, or
radius of the part, the circular pattern is dis
rupted and the eddy currents are confined to a smaller volume. This
action changes the magnitude and distribution of the eddy currents and
is known as edge effect (Figure 4-47). As illustrated, the current
density will be slightly greater at the edge of the part than at the
interior. This will result in a slight increase in sensitivity to
discontinuities located at the edge.
5.16.1
Bordas (Incluindo Cantos e Raios). Para a maioria das técnicas de
correntes parasitas, o fluxo é circular e paralelo à superfície da
peça. Se o fluxo de correntes parasitas interceptar uma borda, canto ou
raio da peça, o padrão circular é interrompido e as correntes parasitas
ficam confinadas a um volume menor. Essa ação altera a magnitude e a
distribuição das correntes parasitas e é conhecida como efeito de borda
(Figura 4-47). Conforme ilustrado, a densidade de corrente será
ligeiramente maior na borda da peça do que no interior. Isso resultará
em um ligeiro aumento na sensibilidade a descontinuidades localizadas
na borda.
5.16.2 Crack Occurrence. Repeated bending loads applied to fillets and
radii (rounded corners) of a part can lead to fa
tigue cracks. Fatigue cracks usually lie parallel to the radius. In
formed radii, cracking usually occurs near the center of the radius
where there is maximum thinning. In machined fillets or radii of
extruded shapes where part thickness is greater at the center of the
radius, fatigue cracks are more likely to occur at the tangent point of
the radius. Stress corrosion cracking can sometimes occur in the radii
and fillets of machined parts where tensile stresses are applied or
areas of residual tensile stresses are exposed. Stress corrosion
cracking is often promoted by the collection of moisture in these
fillets and radii.
5.16.2
Ocorrência de Trincas. Cargas de flexão repetidas aplicadas a filetes e
raios (cantos arredondados) de uma peça podem levar a trincas por
fadiga. Trincas por fadiga geralmente ocorrem paralelas ao raio. Em
raios moldados, a trinca geralmente ocorre perto do centro do raio,
onde há afinamento máximo. Em filetes usinados ou raios de perfis
extrudados onde a espessura da peça é maior no centro do raio, é mais
provável que ocorram trincas de fadiga no ponto tangente ao raio. Às
vezes, podem ocorrer trincas por corrosão sob tensão nos raios e
filetes de peças usinadas onde são aplicadas tensões de tração ou áreas
com tensões de tração residuais são expostas. A trinca por corrosão sob
tensão é frequentemente promovida pelo acúmulo de umidade nesses
filetes e raios.
Figura 4-47. Distorção do Fluxo de Correntes parasitas na Borda de uma Peça
Figure 4-47. Distortion of Eddy Current Flow at the Edge of a Part
5.16.3 Equipment Requirements for Fillets and Radii. In general, no
special equipment is required for the inspection of fillets and radii.
Adequate inspection can be performed using eddy current instruments
with a radius tip probe or an equivalent test system. The radius of the
probe tip must be less than the radius of the fillet to be inspected to
ensure relatively constant contact between probe and part and thereby
avoid excessive changes in lift-off. For inspection of the edges of
radii or fillets, a thin plastic straight edge is desirable to maintain
probe-to-edge spacing in the fillet. Occasionally, a fixture similar to
those used for the bead seat radii in wheels can be used for fillets
and radii. Fixtures decrease inspection time, improve inspection
detectability, and assure complete coverage.
5.16.3
Requisitos de Equipamento para Filetes e Raios. Em geral, nenhum
equipamento especial é necessário para a inspeção de filetes e raios.
Uma inspeção adequada pode ser realizada usando instrumentos de
correntes parasitas com uma sonda de ponta de raio ou um sistema de
teste equivalente. O raio da ponta da sonda deve ser menor que o raio
do filete a ser inspecionado para garantir um contato relativamente
constante entre a sonda e a peça e, assim, evitar variações excessivas
no levantamento. Para a inspeção das bordas de raios ou filetes, é
recomendável usar uma régua plástica fina para manter o espaçamento
entre a sonda e a borda no filete. Ocasionalmente, um dispositivo de
fixação semelhante ao usado para os raios de assento do talão em rodas
pode ser usado para filetes e raios. Dispositivos de fixação reduzem o
tempo de inspeção, melhoram a detectabilidade da inspeção e garantem
uma cobertura completa.
5.16.4 Reference Standards for Fillets. The best reference standard is
an actual part with an actual flaw. If that can’t be obtained then a
specimen that represents the configuration of the part to be tested
should be used for setup. Therefore, it is preferable to have a
standard of the same material, finish, and radius as the fillet to be
tested. A flaw or multiple flaws can be placed in the inspection area
on the reference standard. The standard should contain at least one
flaw equal to or smaller than the required flaw size of the inspection.
Flat standards can be used if a standard of the required configuration
is not avail
able. Response from flat standards differs very little from response
from cracks or slots in fillets or curved surfaces if a ra
dius probe having a diameter substantially smaller than the fillet
radius is used. Slots at edges are not interchangeable with slots
located away from the edge.
5.16.4
Padrões de Referência para Filetes. O melhor padrão de referência é uma
peça real com uma falha real. Se isso não puder ser obtido, um corpo de
prova que represente a configuração da peça a ser testada deve ser
usado para a configuração. Portanto, é preferível ter um padrão do
mesmo material, acabamento e raio do filete a ser testado. Uma ou
várias falhas podem ser colocadas na área de inspeção do padrão de
referência. O padrão deve conter pelo menos uma falha igual ou menor
que o tamanho de falha exigido pela inspeção. Padrões planos podem ser
usados se um padrão com a configuração necessária não estiver
disponível. A resposta de padrões planos difere muito pouco da resposta
de trincas ou ranhuras em filetes ou superfícies curvas se uma sonda de
raio com diâmetro substancialmente menor que o raio do filete for
usada. Ranhuras nas bordas não são intercambiáveis com ranhuras
localizadas longe da borda.
5.17 Corrosion.
5.17 Corrosão.
5.17.1 Test System Requirements for Corrosion Detection. The test system requirements for corrosion detection de
pends on the type and depth of corrosion for which inspection is performed. For uniform etch corrosion and for large pits,
thickness measuring systems provide optimum detectability. For small pits and small areas of exfoliation or intergranular at
tack, the inspection requirements become similar to those for subsurface flaws. Instrumentation and probes with a broad
selection of operating frequencies may be needed to cover the wide range of material types and thickness. Battery operated
impedance plane analysis equipment can be used for corrosion detection and has many advantages for these applications
in most field situations.
5.17.1
Requisitos do Sistema de Teste para Detecção de Corrosão. Os requisitos
do sistema de teste para detecção de corrosão dependem do tipo e da
profundidade da corrosão para a qual a inspeção é realizada. Para
corrosão por corrosão uniforme e para grandes pites, os sistemas de
medição de espessura fornecem ótima detectabilidade. Para pequenos
pites e pequenas áreas de esfoliação ou ataque intergranular, os
requisitos de inspeção tornam-se semelhantes aos para falhas
subsuperficiais. Instrumentação e sondas com uma ampla seleção de
frequências de operação podem ser necessárias para cobrir a ampla gama
de tipos de materiais e espessuras. Equipamentos de análise de plano de
impedância operados por bateria podem ser usados para detecção de
corrosão e têm muitas vantagens para essas aplicações na maioria das
situações de campo.
5.17.2 Types of Corrosion. Corrosion is a deterioration of metals by
chemical action. Corrosion occurs where a con
ductive liquid, like water with ions, allows electrons to move from one
piece of metal to another, or from one point to another in the same
piece of metal. If salt, or another ion source, is added to water, the
conductivity is increased and the rate of cor
rosion increases. Even condensation from damp air can provide enough
water for corrosion to occur. The primary de
fenses against corrosion on aircraft are insulating dissimilar metals
from each other, and protecting metal surfaces from mois
ture. Although corrosion may be classified in many ways, for purposes
of detection, five principal forms are considered: (1) uniform etch,
(2) pitting, (3) intergranular attack, (4) exfoliation, and (5) stress
corrosion cracking.
5.17.2
Tipos de Corrosão. Corrosão é uma deterioração de metais por ação
química. A corrosão ocorre quando um líquido condutor, como água com
íons, permite que os elétrons se movam de uma peça de metal para outra,
ou de um ponto para outro na mesma peça de metal. Se sal, ou outra
fonte de íons, for adicionado à água, a condutividade é aumentada e a
taxa de corrosão aumenta. Até mesmo a condensação do ar úmido pode
fornecer água suficiente para que a corrosão ocorra. As principais
defesas contra a corrosão em aeronaves são o isolamento de metais
diferentes uns dos outros e a proteção das superfícies metálicas contra
a umidade. Embora a corrosão possa ser classificada de várias maneiras,
para fins de detecção, cinco formas principais são consideradas: (1)
corrosão uniforme, (2) corrosão por pites, (3) ataque intergranular,
(4) esfoliação e (5) corrosão sob tensão.
NOTE
Further explanation of corrosion theory may be found in Chapter 3 of NAVAIR 01-1A-509-1/TO 1-1-689-1/TM
1-1500-344-23-1.
NOTA:
Mais
explicações sobre a teoria da corrosão podem ser encontradas no
Capítulo 3 do NAVAIR 01-1A-509-1/TO 1-1-689-1/TM 1-1500-344-23-1.
5.17.2.1 Uniform Etch. Uniform etch corrosion is characterized by a general overall reduction in thickness of the metal
in which some areas may be corroded more rapidly than others. This form of corrosion is readily detectable by visual
means on exposed surfaces. Corrosion of inaccessible surfaces of thin metal structures is detectable with eddy currents if ac
cess is available to the non-corroded side. Detection of this type of corrosion then becomes a matter of thickness measure
ment with some variations expected because of small areas with increased corrosion or the presence of metallic materials at
the far surface.
5.17.2.1
Ataque Uniforme. A corrosão por ataque uniforme é caracterizada por uma
redução geral na espessura do metal, na qual algumas áreas podem ser
corroídas mais rapidamente do que outras. Essa forma de corrosão é
facilmente detectável visualmente em superfícies expostas. A corrosão
de superfícies inacessíveis de estruturas metálicas finas é detectável
por correntes parasitas, se houver acesso ao lado não corroído. A
detecção desse tipo de corrosão torna-se então uma questão de medição
da espessura, com algumas variações esperadas devido a pequenas áreas
com aumento da corrosão ou à presença de materiais metálicos na
superfície mais distante.
5.17.2.2 Pitting. Small localized areas of corrosion are termed pitting. Pitting can vary from pinpoint size to relatively
large areas. The detection and measurement of corrosion pits must take these possible variations into account.
5.17.2.2
Pontas. Pequenas áreas localizadas de corrosão são denominadas pites.
As pites podem variar de tamanho pontual a áreas relativamente grandes.
A detecção e a medição de pites de corrosão devem levar em consideração
essas possíveis variações.
5.17.2.3 Intergranular Attack. In some materials, including many structural aluminum alloys, corrosion occurs prefer
entially along grain boundaries. Although slight amounts of corrosion pitting may be observed at the surface, the extent of
damage is not readily observable by visual means because of the small crack-like penetrations. This type of attack is particu
larly applicable to aluminum alloys.
5.17.2.3
Ataque Intergranular. Em alguns materiais, incluindo muitas ligas
estruturais de alumínio, a corrosão ocorre preferencialmente ao longo
dos contornos de grão. Embora pequenas quantidades de corrosão por
pites possam ser observadas na superfície, a extensão do dano não é
facilmente observável visualmente devido às pequenas penetrações
semelhantes a trincas. Este tipo de ataque é particularmente aplicável
a ligas de alumínio.
5.17.2.4 Exfoliation. Exfoliation corrosion initiates along grain boundaries parallel to the surface and propagates from
these initiation sites. The corrosion products force the metal upward resulting in blistering and flaking of the metal. This
corrosion form is most prevalent in structural aluminum alloys such as 7075-T6.
5.17.2.4
Esfoliação. A corrosão por esfoliação inicia-se ao longo dos contornos
de grãos paralelos à superfície e propaga-se a partir desses locais de
iniciação. Os produtos da corrosão forçam o metal para cima, resultando
em bolhas e descamação do metal. Esta forma de corrosão é mais
prevalente em ligas de alumínio estruturais, como 7075-T6.
5.17.2.5 Stress Corrosion Cracking. The combination of a constantly applied residual or service stress and a corrosive
environment can lead to stress corrosion cracking in many high strength metals. Residual stress can result from heat treat
ing, machining, forming, shrink fits, welding, and assembly mismatch. Depending on the type of metal and the corrosive envi
ronment, stress corrosion cracking may or may not be associated with other forms of corrosion. This form of corrosion is
primarily a crack and its detection has been covered under applications related to crack detection
5.17.2.5
Trincas por Corrosão sob Tensão. A combinação de uma tensão residual ou
de serviço aplicada constantemente e um ambiente corrosivo pode levar à
trinca por corrosão sob tensão em muitos metais de alta resistência. A
tensão residual pode resultar de tratamento térmico, usinagem,
conformação, ajustes por contração, soldagem e desengate de montagem.
Dependendo do tipo de metal e do ambiente corrosivo, a trinca por
corrosão sob tensão pode ou não estar associada a outras formas de
corrosão. Esta forma de corrosão é principalmente uma trinca e sua
detecção foi abordada em aplicações relacionadas à detecção de trincas
5.17.3 Frequency Selection. The choice of frequency depends on the type of corrosion to be detected and the thickness
of the material through which inspection is being performed. Higher frequencies favor resolution of small pits or small areas
of intergranular corrosion or exfoliation. Lower frequencies increase the depth of penetration.
5.17.3
Seleção de Frequência. A escolha da frequência depende do tipo de
corrosão a ser detectada e da espessura do material através do qual a
inspeção está sendo realizada. Frequências mais altas favorecem a
resolução de pequenas cavidades ou pequenas áreas de corrosão
intergranular ou esfoliação. Frequências mais baixas aumentam a
profundidade de penetração.
5.17.4 Probe Selection. The probe must match the frequency at which the inspection for corrosion is performed. When
more than one model of probe is operable at the inspection frequency, part and probe geometry are the determining factors
in probe selection. For narrow contact areas, a smaller diameter probe may be advantageous. Larger diameter probes provide
for greater averaging of thickness and provide somewhat better sensitivity in thicker areas.
5.17.4
Seleção da Sonda. A sonda deve corresponder à frequência com que a
inspeção de corrosão é realizada. Quando mais de um modelo de sonda é
operável na frequência de inspeção, a geometria da peça e da sonda são
os fatores determinantes na seleção da sonda. Para áreas de contato
estreitas, uma sonda de menor diâmetro pode ser vantajosa. Sondas de
maior diâmetro proporcionam uma média maior da espessura e proporcionam
uma sensibilidade um pouco melhor em áreas mais espessas.
5.17.5 Corrosion Reference Standards. Because of the unique action of each type of corrosion and its effect upon
conductivity, reference standards must be fabricated from the same alloy, temper, and thickness as the material being in
spected. When faying surfaces are involved in corrosion detection, the standard should be built up to simulate the joint includ
ing nonconductive shims for gap, paint, and primer thickness. Standards for pitting may also be used for exfoliation and in
tergranular attack. Standards should also have approximately the same geometry as the part.
5.17.5
Padrões de Referência para Corrosão. Devido à ação única de cada tipo
de corrosão e seu efeito sobre a condutividade, os padrões de
referência devem ser fabricados com a mesma liga, têmpera e espessura
do material a ser inspecionado. Quando superfícies de contato estão
envolvidas na detecção de corrosão, o padrão deve ser construído para
simular a junta, incluindo calços não condutores para espessura de
folga, tinta e primer. Padrões para corrosão por pites também podem ser
usados para esfoliação e ataque intragranular. Os padrões também
devem ter aproximadamente a mesma geometria da peça.
5.17.6 Inspection Procedure-Corrosion Detection. Detection of corrosion with eddy current techniques is applied to
aircraft skins when corrosion may occur on inaccessible interior surfaces. Corrosion usually results in areas where mois
ture is entrapped. If relatively uniform thinning is expected, corrosion detection may be simply a matter of thickness measure
ment. In most instances, corrosion is confined to smaller localized areas of relatively small diameter. As skin thickness in
creases, sensitivity to small areas and shallow depths of corrosion is reduced.
5.17.6
Procedimento de Inspeção - Detecção de Corrosão. A detecção de corrosão
com técnicas de correntes parasitas é aplicada a revestimentos de
aeronaves quando a corrosão pode ocorrer em superfícies internas
inacessíveis. A corrosão geralmente ocorre em áreas onde a umidade está
retida. Se for esperado um afinamento relativamente uniforme, a
detecção da corrosão pode ser simplesmente uma questão de medição da
espessura. Na maioria dos casos, a corrosão está confinada a áreas
menores e localizadas, de diâmetro relativamente pequeno. À medida que
a espessura do revestimento aumenta, a sensibilidade a pequenas áreas e
profundidades rasas de corrosão é reduzida.
5.17.7 Part Preparation. Prior to inspection, all foreign material
should be removed from the area to be inspected. Any roughness, sharp
edges, or protrusions that could damage the probe or cause errors in
readings should be removed by light sanding within the limits of the
applicable TO. The locations of all fasteners, edges, and changes in
structure on the far side of the inspection surface should be
established and marked with an approved removable marker to aid in the
interpretation of inspection results. Paint removal is not required if
it is relatively uniform and not loose or flaking. Because of the wide
variety of corrosion attack, inspection SHALL be performed in
accordance with the applicable TO
5.17.7
Preparação da Peça. Antes da inspeção, todo material estranho deve ser
removido da área a ser inspecionada. Quaisquer rugosidades, arestas
vivas ou saliências que possam danificar a sonda ou causar erros nas
leituras devem ser removidas por lixamento leve, dentro dos limites da
TO aplicável. As localizações de todos os fixadores, arestas e
alterações na estrutura no lado mais distante da superfície de inspeção
devem ser estabelecidas e marcadas com um marcador removível aprovado
para auxiliar na interpretação dos resultados da inspeção. A remoção da
tinta não é necessária se ela estiver relativamente uniforme e não
estiver solta ou descascando. Devido à ampla variedade de ataques por
corrosão, a inspeção DEVE ser realizada de acordo com a Norma
5.18 Field Measurement of Conductivity. Eddy current instrumentation is used for determination of electrical conduc
tivity under production and field conditions. The eddy current instruments are calibrated against standards of known con
ductivity. When available, instruments designed specifically for measurement of conductivity are used. These instru
ments measure conductivity directly in % IACS.
5.18
aplicável, Medição de Condutividade em Campo. Instrumentação de
correntes parasitas é utilizada para determinar a condutividade
elétrica em condições de produção e de campo. Os instrumentos de
correntes parasitas são calibrados de acordo com padrões de
condutividade conhecidos. Quando disponíveis, são utilizados
instrumentos projetados especificamente para medição de condutividade.
Esses instrumentos medem a condutividade diretamente em % IACS.
5.18.1 Conductivity of Aluminum Alloys. Conductivity measurement is
applied most often to aluminum alloys. This application results from
the extensive use of aluminum alloys in the aerospace industry and the
wide variation in the electrical conductivity and mechanical properties
between different alloys and heat treatment. For most aluminum alloys
in common usage, specific conductivity ranges have been established for
each alloy and temper. The conductivity ranges for most of the aluminum
alloys commonly used in aircraft structural applications are listed in
Table 4-4 in Paragraph 4.8. These values represent a collection of
values obtained from various airframe manufacturers and Government
agencies. The ranges include all values obtained for standard heat
treatments except for extreme values obtained from one or two sources
which were clearly outside the ranges of all other lists. If a measured
conductivity value for an aluminum alloy and temper is outside of the
applicable range, its mechanical properties SHOULD be considered
suspect. Measurement of conductivity values SHOULD be in accordance
with SAE-AMS-H-6088, ASTM E1004 or another suitable standard.
5.18.1
Condutividade de Ligas de Alumínio. A medição da condutividade é
aplicada com mais frequência a ligas de alumínio. Essa aplicação
resulta do amplo uso de ligas de alumínio na indústria aeroespacial e
da ampla variação na condutividade elétrica e nas propriedades
mecânicas entre diferentes ligas e tratamentos térmicos. Para a maioria
das ligas de alumínio de uso comum, faixas de condutividade específicas
foram estabelecidas para cada liga e têmpera. As faixas de
condutividade para a maioria das ligas de alumínio comumente usadas em
aplicações estruturais de aeronaves estão listadas na Tabela 4-4, no
Parágrafo 4.8. Esses valores representam um conjunto de valores obtidos
de vários fabricantes de fuselagens e agências governamentais. As
faixas incluem todos os valores obtidos para tratamentos térmicos
padrão, exceto os valores extremos obtidos de uma ou duas fontes que
estavam claramente fora das faixas de todas as outras listas. Se um
valor de condutividade medido para uma liga de alumínio e têmpera
estiver fora da faixa aplicável, suas propriedades mecânicas DEVEM ser
consideradas suspeitas. A medição dos valores de condutividade DEVE
estar de acordo com SAE-AMS-H-6088, ASTM E1004 ou outra norma adequada.
5.18.2 Heat Treatment Effects on Aluminum Conductivity. An aluminum alloy has the highest conductivity and low
est strength when it is in the fully annealed temper. After quenching from the solution heat treating temperature, the strength
is increased and the conductivity decreased. Many aluminum alloys are unstable for a considerable period of time after so
lution heat treatment, even if held at room temperature during this time. A certain amount of atom migration takes place
to initiate the formation of submicroscopic particles. This process, sometimes called natural aging, increases the strength of
the alloy but has either no effect on conductivity or a slight decrease in the conductivity value. Some aluminum alloys remain
unstable for such long periods after quenching they are never used in the solution heat treated condition (e.g., 7075). If a
solution heat treated alloy is precipitation hardened by heating at relatively low temperature (generally 200- 450°F), alloying
atoms form small particles. At a critical size and distribution of particles, the strength of the aluminum alloy reaches a
maximum. Conductivity increases during the precipitation hardening or artificial aging process. If aging is carried on beyond
the point where optimum strength is obtained, strength will decrease, but conductivity will continue to increase.
5.18.2
Efeitos do Tratamento Térmico na Condutividade do Alumínio. Uma liga de
alumínio apresenta a maior condutividade e a menor resistência quando
está totalmente recozida. Após a têmpera a partir da temperatura de
tratamento térmico em solução, a resistência aumenta e a condutividade
diminui. Muitas ligas de alumínio permanecem instáveis por um período
considerável após o tratamento térmico em solução, mesmo quando
mantidas à temperatura ambiente durante esse período. Uma certa
migração de átomos ocorre para iniciar a formação de partículas
submicroscópicas. Esse processo, às vezes chamado de envelhecimento
natural, aumenta a resistência da liga, mas não tem efeito sobre a
condutividade ou apenas reduz ligeiramente seu valor. Algumas ligas de
alumínio permanecem instáveis por períodos tão longos após a têmpera
que nunca são utilizadas na condição de tratamento térmico em solução
(por exemplo, 7075). Se uma liga tratada termicamente em solução for
endurecida por precipitação por aquecimento a uma temperatura
relativamente baixa (geralmente 93-233 °C), os átomos de liga formam
pequenas partículas. Em um tamanho e distribuição de partículas
críticos, a resistência da liga de alumínio atinge o máximo. A
condutividade aumenta durante o endurecimento por precipitação ou o
processo de envelhecimento artificial. Se o envelhecimento for
prolongado além do ponto em que a resistência ideal é obtida, a
resistência diminuirá, mas a condutividade continuará a aumentar.
5.18.3 Discrepancies in Aluminum Alloy Heat Treatment. Variations from specified heat treating practice can result
in aluminum alloys with strengths below required levels. Heat treat discrepancies include changes or misapplication of the
following processes:
5.18.3
Discrepâncias no Tratamento Térmico de Ligas de Alumínio. Variações em
relação às práticas de tratamento térmico especificadas podem resultar
em ligas de alumínio com resistências abaixo dos níveis exigidos. As
discrepâncias no tratamento térmico incluem alterações ou aplicação
incorreta dos seguintes processos:
- Solution heat treating temperature
- Solution heat treating time
- Quenching practice
Aging temperature
- Aging time
Annealing temperature and time
- Uncontrolled temperature application
- Temperatura do tratamento térmico da solução
- Tempo de tratamento térmico da solução
- Prática de têmpera Temperatura de envelhecimento
- Tempo de envelhecimento Temperatura e tempo de recozimento
- Aplicação de temperatura descontrolada
4.5.18.4 Applications of Conductivity Measurement.
4.5.18.4 Aplicações da Medição de Condutividade.
NOTE
The Tables in Chapter 4, Section VIII provide conductive values and ranges for reference. However, when deter
mining the serviceability of an aircraft component or structure based on conductivity, the appropriate conductivity
range should be identified or confirmed by cognizant engineering.
NOTA:
As
Tabelas do Capítulo 4, Seção VIII, fornecem valores e faixas de
condutividade para referência. No entanto, ao determinar a
operacionalidade de um componente ou estrutura de aeronave com base na
condutividade, a faixa de condutividade apropriada deve ser
identificada ou confirmada por engenharia especializada.
5.18.5 Separation of Alloys and Tempers. Conductivity measurement can be used to separate mixtures of two or more
alloys and/or tempers. Separation is possible when the electrical conductivity of each grouping is clearly different. The pro
cess of separation may be accomplished with an instrument calibrated in % IACS
5.18.5
Separação de Ligas e Têmperas. A medição de condutividade pode ser
usada para separar misturas de duas ou mais ligas e/ou têmperas. A
separação é possível quando a condutividade elétrica de cada grupo é
claramente diferente. O processo de separação pode ser realizado com um
instrumento calibrado em % IACS
5.18.6 Conductivity Measurement and Magnetic Materials.
Use of general purpose instruments may be extended to the separation of
magnetic materials where the product of permeability and conductivity
of each of the alloys is clearly dif
ferent. Conductivity meters will not measure the conductivity of
magnetic materials.
5.18.6 Medição de Condutividade e Materiais Magnéticos.
O
uso de instrumentos de uso geral pode ser estendido à separação de
materiais magnéticos onde o produto da permeabilidade e da
condutividade de cada uma das ligas é claramente diferente. Medidores
de condutividade não medem a condutividade de materiais magnéticos.
5.18.7 Typical Application. Eddy current techniques are used to separate metal parts or raw materials of similar geom
etry which have lost alloy and/or temper identification and have become mixed in manufacture or storage. Such procedures
can be applied at any stage in the processing, storage, or service of the material.
5.18.7
Aplicação Típica. Técnicas de correntes parasitas são utilizadas para
separar peças metálicas ou matérias-primas de geometria semelhante que
perderam a identificação da liga e/ou têmpera e se misturaram durante a
fabricação ou armazenamento. Tais procedimentos podem ser aplicados em
qualquer etapa do processamento, armazenamento ou serviço do material.
5.18.8 Control of Heat Treatment. The relationship between electrical conductivity and heat treat condition has permit
ted the use of eddy current techniques for checking the adequacy of heat treatment in aluminum alloys. In this application,
conductivity measurements by eddy current techniques are used to supplement a minimum amount of tensile testing
and/or hardness testing. Eddy current conductivity measurements are particularly valuable for determining the uniformity of
heat treatment of large and complex aluminum alloy structures when tensile specimens are not obtainable and part geom
etry limits accessibility for hardness testing. Adequacy of heat treatment of aluminum alloys is determined by conformance of
the material to the pre-established conductivity ranges. This method of heat treat control has been applied extensively to alu
minum alloys. Eddy current techniques are used for evaluation of heat treatment of steels. Generally, more sophisticated
instrumentation is used for steels, but general purpose instruments can be used for many applications. Acceptance standards
are usually used for eddy current inspection of steel. Conductivity measurement is applied to a lesser degree for heat treat
control of copper and magnesium alloys. Eddy current techniques can be used for heat treat control in any alloy system where
consistent but different conductivity ranges or permeability values occur with the various heat treating conditions. Conduc
tivity measurement has not been established as a method of determining heat treat response in titanium alloys. Differences in
conductivity between various heat treat conditions for most titanium alloys are insufficient to permit determination of temper.
5.18.8
Controle do Tratamento Térmico. A relação entre a condutividade
elétrica e as condições do tratamento térmico permitiu o uso de
técnicas de correntes parasitas para verificar a adequação do
tratamento térmico em ligas de alumínio. Nesta aplicação, medições de
condutividade por técnicas de correntes parasitas são utilizadas para
complementar uma quantidade mínima de ensaios de tração e/ou dureza. As
medições de condutividade por correntes parasitas são particularmente
valiosas para determinar a uniformidade do tratamento térmico de
estruturas de ligas de alumínio grandes e complexas quando amostras de
tração não estão disponíveis e a geometria da peça limita o acesso para
ensaios de dureza. A adequação do tratamento térmico de ligas de
alumínio é determinada pela conformidade do material com as faixas de
condutividade preestabelecidas. Este método de controle do tratamento
térmico tem sido amplamente aplicado a ligas de alumínio. Técnicas de
correntes parasitas são utilizadas para avaliar o tratamento térmico de
aços. Geralmente, instrumentação mais sofisticada é utilizada para
aços, mas instrumentos de uso geral podem ser utilizados para muitas
aplicações. Padrões de aceitação são geralmente utilizados para
inspeção de aços por correntes parasitas. A medição da condutividade é
aplicada em menor grau para o controle do tratamento térmico de ligas
de cobre e magnésio. Técnicas de correntes parasitas podem ser
utilizadas para o controle do tratamento térmico em qualquer sistema de
ligas onde faixas de condutividade ou valores de permeabilidade
consistentes, porém diferentes, ocorrem com as diversas condições de
tratamento térmico. A medição da condutividade não foi estabelecida
como um método para determinar a resposta ao tratamento térmico em
ligas de titânio. As diferenças na condutividade entre as diversas
condições de tratamento térmico para a maioria das ligas de titânio são
insuficientes para permitir a determinação da têmpera.
5.18.9 Determination of Heat and Fire Damage. A common application of
conductivity measurement in field ap
plications is the determination of heat and/or fire damage to aircraft
structures. Because of the extensive use of aluminum al
loys for aircraft structures and their sensitivity to mechanical
property losses at relatively low temperatures, greatest expe
rience and data have been generated for these materials. Heat and fire
damage to other metals can be detected if temperatures become high
enough to affect conductivity, permeability, and mechanical properties.
Damage is detected in aluminum al
loys as changes in conductivity from the specified range for the alloy
and temper being inspected. Heat and fire damage usu
ally vary over a part because of non-uniform application of heat.
Non-uniform heat application, in turn, results in variations in
electrical conductivity. Unless the temperature and time of heat
application is known, or testing is performed on a number of parts with
the same history of heat application, quantitative values of mechanical
properties cannot be established from the electrical conductivity
values. Hardness testing and conductivity measurement give a good
indication of heat and fire damage. Both test methods must be performed
to get an idea of the amount of damage
5.18.9
Determinação de Danos por Calor e Fogo. Uma aplicação comum da medição
de condutividade em aplicações de campo é a determinação de danos por
calor e/ou fogo em estruturas de aeronaves. Devido ao amplo uso de
ligas de alumínio em estruturas de aeronaves e sua sensibilidade a
perdas de propriedades mecânicas em temperaturas relativamente baixas,
a maior experiência e dados foram gerados para esses materiais. Danos
por calor e fogo em outros metais podem ser detectados se as
temperaturas se tornarem altas o suficiente para afetar a
condutividade, a permeabilidade e as propriedades mecânicas. Danos são
detectados em ligas de alumínio como mudanças na condutividade em
relação à faixa especificada para a liga e têmpera que estão sendo
inspecionadas. Danos por calor e fogo geralmente variam em uma peça
devido à aplicação não uniforme de calor. A aplicação não uniforme de
calor, por sua vez, resulta em variações na condutividade elétrica. A
menos que a temperatura e o tempo de aplicação de calor sejam
conhecidos, ou que o teste seja realizado em várias peças com o mesmo
histórico de aplicação de calor, valores quantitativos de propriedades
mecânicas não podem ser estabelecidos a partir dos valores de
condutividade elétrica. Os testes de dureza e a medição de
condutividade fornecem uma boa indicação de danos por calor e fogo.
Ambos os métodos de teste devem ser realizados para se ter uma ideia da
quantidade de dano.
5.18.10 Conductivity Measurement. To determine conductivity directly, eddy current instruments are available which
provide a value of conductivity in % IACS. Percent IACS measuring instruments usually require only two standards of known
conductivity for calibration. If direct conductivity measuring equipment is not available, general purpose eddy current
equipment may be adapted for measuring conductivity. Use of general purpose equipment requires a larger number of stan
dards to establish a calibration curve. The number of standards necessary for a conductivity measuring application is de
termined by the range of conductivity to be covered and the accuracy required. General purpose equipment can also be used
in a go no-go function to separate metals above and below a specified conductivity value. A standard representing the
minimum acceptable or disallowable conductivity must be available.
5.18.10
Medição de Condutividade. Para determinar a condutividade diretamente,
estão disponíveis instrumentos de correntes parasitas que fornecem um
valor de condutividade em % IACS. Instrumentos de medição de % IACS
geralmente requerem apenas dois padrões de condutividade conhecidos
para calibração. Se não houver equipamento de medição direta de
condutividade, equipamentos de correntes parasitas de uso geral podem
ser adaptados para medir a condutividade. O uso de equipamentos de uso
geral requer um número maior de padrões para estabelecer uma curva de
calibração. O número de padrões necessários para uma aplicação de
medição de condutividade é determinado pela faixa de condutividade a
ser coberta e pela precisão necessária. Equipamentos de uso geral
também podem ser usados em uma função passa-não-passa para separar
metais acima e abaixo de um valor de condutividade especificado. Um
padrão representando a condutividade mínima aceitável ou não permitida
deve estar disponível.
5.18.11 Equipment for Magnetic Materials. Impedance plane analysis instruments can be used to measure the conduc
tivity of ferromagnetic materials because the permeability and conductivity can be separated in phase. The combination of
conductivity and permeability, in many cases, can be related to variations in alloy, temper, and strength. General purpose me
ter type instruments can then be used to separate or grade various levels of properties. The number of standards required
depends on the number of categories of materials to be established.
5.18.11
Equipamentos para Materiais Magnéticos. Instrumentos de análise de
plano de impedância podem ser usados para medir a condutividade de
materiais ferromagnéticos porque a permeabilidade e a condutividade
podem ser separadas em fase. A combinação de condutividade e
permeabilidade, em muitos casos, pode estar relacionada a variações na
liga, têmpera e resistência. Instrumentos de medição de uso geral podem
ser usados para separar ou classificar vários níveis de propriedades.
O número de padrões necessários depende do número de categorias de
materiais a serem estabelecidas.
5.19 Effects of Variations in Material Properties.
5.19 Efeitos das Variações nas Propriedades dos Materiais.
5.19.1 Conductivity. Conductivity variations can occur in metals as a
result of improper heat treatment or as a result of exposure to
excessive temperatures during service and cold working. These are the
conditions for which eddy current in
spection is usually performed. Conductivity variations can stem from
other sources. Separation of elements during solidifica
tion of metals can lead to either localized or uniform differences in
conductivity. For instance, a variation in conductivity can exist with
increasing depths beneath the part surface particularly in heavier
sections which have not been worked exten
sively. Slight differences in heat treating time, temperature, or
quenching rates imposed by limitations in heat- treating fa cilities or
changes in part configuration also lead to variations in conductivity
of a part. Localized cold working of metals, when not followed by heat
treatment to relieve residual stress, can reduce electrical
conductivity. Many of the variations are considered normal to the
processing of the parts and the conductivity lies within the acceptable
range for the alloy speci
f ication and temper. Conductivity outside the specified range for a
given alloy and temper should be considered unacceptable and further
investigation should be performed using hardness testing techniques.
5.19.1
Condutividade. Variações na condutividade podem ocorrer em metais como
resultado de tratamento térmico inadequado ou como resultado da
exposição a temperaturas excessivas durante o serviço e o trabalho a
frio. Essas são as condições para as quais a inspeção por correntes
parasitas geralmente é realizada. Variações na condutividade podem
advir de outras fontes. A separação de elementos durante a
solidificação de metais pode levar a diferenças localizadas ou
uniformes na condutividade. Por exemplo, pode haver uma variação na
condutividade com o aumento da profundidade abaixo da superfície da
peça, particularmente em seções mais pesadas que não foram trabalhadas
extensivamente. Pequenas diferenças no tempo de tratamento térmico,
temperatura ou taxas de têmpera impostas por limitações nas instalações
de tratamento térmico ou mudanças na configuração da peça também levam
a variações na condutividade de uma peça. O trabalho a frio localizado
de metais, quando não seguido por tratamento térmico para aliviar a
tensão residual, pode reduzir a condutividade elétrica. Muitas das
variações são consideradas normais ao processamento das peças e a
condutividade está dentro da faixa aceitável para a especificação e
têmpera da liga. Condutividade fora da faixa especificada para uma dada
liga e têmpera deve ser considerada inaceitável e investigações
adicionais devem ser realizadas usando técnicas de teste de dureza.
5.19.2 Edge Effects. If the electromagnetic field of the probe is affected by the geometry of the edge of the part, an er
ror will occur in the measurement of the conductivity. The probe should be located several probe diameters away from the
nearest edge or transition boundary.
5.19.2
Efeitos de Borda. Se o campo eletromagnético da sonda for afetado pela
geometria da borda da peça, ocorrerá um erro na medição da
condutividade. A sonda deve ser localizada a vários diâmetros de sonda
de distância da borda ou limite de transição mais próximo.
5.19.3 Curvature. Lift-off effects caused by the probe-to-curve surface fit-up will cause an error in the conductivity
measurement. On curved surfaces, the smallest practical probe should be used to minimize lift-off effects.
5.19.3
Curvatura. Efeitos de elevação causados pelo encaixe da sonda na
superfície curva causarão um erro na medição da condutividade. Em
superfícies curvas, a menor sonda prática deve ser usada para minimizar
os efeitos de elevação.
5.19.4 Clad Materials. Cladding will affect the measured conductivity
of the base metal. The degree to which the clad
ding will affect the value obtained depends on the conductivity of the
cladding, the thickness of the cladding, and the oper
ating frequency. Present applications are usually limited to “Alclad”
aluminum alloys in the range of 0.050 to 0.080-inch thick using
conductivity meters with operating frequencies of 60 kHz. Special
conductivity ranges are required for clad aluminum alloys. The
thicknesses of cladding, which are usually based on a percentage range
of the overall thicknesses, can vary slightly because of normal
tolerances. At 60 kHz, conductivity readings from aluminum alloys less
the 0.050-inch in thickness are affected by both cladding and part
thickness. Eddy current testing of complex cladding systems is still in
an experimen
tal stage for the most part.
5.19.4
Materiais Revestidos. O revestimento afetará a condutividade medida do
metal base. O grau em que o revestimento afetará o valor obtido depende
da condutividade do revestimento, da espessura do revestimento e da
frequência de operação. As aplicações atuais geralmente se limitam a
ligas de alumínio "Alclad" na faixa de 0,050 a 0,080 polegadas de
espessura, utilizando medidores de condutividade com frequências de
operação de 60 kHz. Faixas especiais de condutividade são necessárias
para ligas de alumínio revestidas. As espessuras do revestimento, que
geralmente são baseadas em uma porcentagem da espessura total, podem
variar ligeiramente devido às tolerâncias normais. A 60 kHz, as
leituras de condutividade de ligas de alumínio com espessura inferior a
0,050 polegadas são afetadas tanto pela espessura do revestimento
quanto pela espessura da peça. Os testes de correntes parasitas de
sistemas complexos de revestimento ainda estão, em sua maior parte, em
fase experimental.
5.19.5 Magnetic Permeability. Direct meter measurement of electrical conductivity is applicable to nonmagnetic mate
rials with a relative magnetic permeability of one or nearly one. If magnetic permeability exceeds one, it will produce a
bridge unbalance in the meter system which cannot be separated from the conductivity measurement and erroneous readings
will be obtained. For this reason, conductivity of steels, nickel, and other magnetic materials cannot be determined with
conventional eddy current conductivity meters. Some stainless steels (e.g., 300 series) are essentially nonmagnetic in the an
nealed condition, but slight amounts of cold working or exposure to extremely low temperature can cause transformation
to a magnetic structure. Impedance plane analysis equipment can readily separate magnetic permeability and conductivity, al
lowing an accurate measurement of conductivity of ferromagnetic materials.
5.19.5
Permeabilidade Magnética. A medição direta da condutividade elétrica
por medidor é aplicável a materiais não magnéticos com permeabilidade
magnética relativa de um ou quase um. Se a permeabilidade magnética
exceder um, ocorrerá um desequilíbrio de ponte no sistema do medidor,
que não pode ser separado da medição de condutividade, e leituras
errôneas serão obtidas. Por esse motivo, a condutividade de aços,
níquel e outros materiais magnéticos não pode ser determinada com
medidores convencionais de condutividade por correntes parasitas.
Alguns aços inoxidáveis (por exemplo, série 300) são essencialmente
não magnéticos na condição recozida, mas pequenas quantidades de
trabalho a frio ou exposição a temperaturas extremamente baixas podem
causar a transformação em uma estrutura magnética. Equipamentos de
análise de plano de impedância podem separar facilmente a
permeabilidade magnética da condutividade, permitindo uma medição
precisa da condutividade de materiais ferromagnéticos.
5.19.6 Geometry. Any change in part configuration that affects distribution or penetration of eddy currents will result in
erroneous electrical conductivity readings. The following sources of error are included in these categories:
5.19.6
Geometria. Qualquer alteração na configuração da peça que afete a
distribuição ou penetração de correntes parasitas resultará em leituras
errôneas de condutividade elétrica. As seguintes fontes de erro estão
incluídas nessas categorias:
- Proximity to part edges or adjoining structure
- Metal thickness less than the effective depth of penetration in the metal
- Excessive curvature of part surface
- Proximidade de bordas parciais ou estrutura adjacente
- Espessura do metal menor que a profundidade efetiva de penetração no metal
- Curvatura excessiva da superfície da peça
5.19.7 Metal Thickness. If metal thickness is less than the effective
penetration of the eddy currents, the measured conductivity will differ
from the true value. Notice the effective penetration depth is
approximately three times the standard depth of penetration. With meter
equipment it is important to determine the operating frequency of the
instrument. The oper
ating frequency must not exceed the effective penetration depth of the
material being tested. Impedance plane analysis equipment has a very
wide range of operating frequencies, and the frequency can be adjusted
to limit penetration to less than the effective depth. The standard
depth can be determined by using the equation in Paragraph 4.8.7.
Special slide rules are available for calculating depth of penetration.
Effective depth is approximately three times greater than the standard
depth cal
culated by this equation. The material thickness must be greater than
the effective depth or errors in conductivity measure
ment will occur.
5.19.7
Espessura do Metal. Se a espessura do metal for menor que a penetração
efetiva das correntes parasitas, a condutividade medida será diferente
do valor real. Observe que a profundidade de penetração efetiva é
aproximadamente três vezes a profundidade padrão de penetração. Com
equipamentos de medição, é importante determinar a frequência de
operação do instrumento. A frequência de operação não deve exceder a
profundidade de penetração efetiva do material a ser testado.
Equipamentos de análise de plano de impedância possuem uma ampla faixa
de frequências de operação, e a frequência pode ser ajustada para
limitar a penetração a menos que a profundidade efetiva. A profundidade
padrão pode ser determinada usando a equação do Parágrafo 4.8.7. Réguas
de cálculo especiais estão disponíveis para calcular a profundidade de
penetração. A profundidade efetiva é aproximadamente três vezes maior
que a profundidade padrão calculada por esta equação. A espessura do
material deve ser maior que a profundidade efetiva, caso contrário,
ocorrerão erros na medição da condutividade.
5.20 Effects of Variations in Test Conditions.
5.20 Efeitos das Variações nas Condições de Teste.
5.20.1 Frequency. Because frequency affects distribution of eddy currents within the test part, it affects the minimum
thickness which can be measured without special adjustments. Higher frequencies permit measurement of thinner metals
without compensation for thickness. Select a frequency such that the effective depth of penetration (2.6 ) is contained within
metal being tested to reasonably accurate conductivity measurement. However, the higher frequencies are more strongly af
fected by localized variations in conductivity or by conductive coatings and cladding on metals. Excessive high frequen
cies SHOULD NOT be used for conductivity measurements.
5.20.1
Frequência. Como a frequência afeta a distribuição das correntes
parasitas dentro da peça de teste, ela afeta a espessura mínima que
pode ser medida sem ajustes especiais. Frequências mais altas permitem
a medição de metais mais finos sem compensação de espessura. Selecione
uma frequência tal que a profundidade efetiva de penetração (2,6 )
esteja contida no metal sendo testado para uma medição de condutividade
razoavelmente precisa. No entanto, as frequências mais altas são mais
fortemente afetadas por variações localizadas na condutividade ou por
revestimentos e revestimentos condutores em metais. Frequências
excessivamente altas NÃO DEVEM ser usadas para medições de
condutividade.
5.20.2 Probes for Conductivity Measurements. With instruments designed for conductivity measurement, probes are
carefully matched to the instruments and are usually obtained from the instrument manufacturer. Probes for conductivity mea
suring instruments are larger than those normally used for defect detection. This design provides for averaging of conductiv
ity over a relatively large area. Probes are designed with plastic or ceramic shoes to prevent damage to the coil. With con
tinued use, wear on the face of the probe reduces the coil-to-surface distance, and calibration cannot be obtained. As
wear occurs, the probe shoe must be changed and the instrument recalibrated.
5.20.2
Sondas para Medições de Condutividade. Com instrumentos projetados para
medição de condutividade, as sondas são cuidadosamente combinadas com
os instrumentos e geralmente são obtidas do fabricante do instrumento.
As sondas para instrumentos de medição de condutividade são maiores do
que aquelas normalmente usadas para detecção de defeitos. Este projeto
permite o cálculo da média da condutividade em uma área relativamente
grande. As sondas são projetadas com sapatas de plástico ou cerâmica
para evitar danos à bobina. Com o uso contínuo, o desgaste na face da
sonda reduz a distância da bobina à superfície e a calibração não pode
ser obtida. Conforme ocorre o desgaste, a sapata da sonda deve ser
trocada e o instrumento recalibrado.
5.20.3 Lift-Off Effects on Conductivity. Meter type conductivity measuring eddy current instruments often have a pre
set lift-off adjustment. The lift-off adjustment is usually set during calibration of the instruments. Applicable maintenance
manuals describe the procedures that can be performed by trained NDI personnel. With probe wear and changes in instrument
electrical components over a period of time, lift-off adjustment can change. Therefore, when conductivity measurements are
to be performed on rough surfaces or through thin nonconductive coatings, lift-off adjustment SHOULD be checked prior
to performing the measurements. After calibrating an instrument against the conductivity standards, lift-off adjustment
SHOULD be checked against a specimen with conductivity representative of the test part. Lift-off, greater than the amount of
preset lift-off adjustment (if any), results in errors in conductivity readings.
5.20.3
Efeitos do Lift-Off na Condutividade. Instrumentos de medição de
condutividade do tipo medidor por correntes parasitas frequentemente
possuem um ajuste de lift-off predefinido. O ajuste de lift-off
geralmente é definido durante a calibração dos instrumentos. Os manuais
de manutenção aplicáveis descrevem os procedimentos que podem ser
realizados por pessoal treinado do NDI. Com o desgaste da sonda e
alterações nos componentes elétricos do instrumento ao longo do tempo,
o ajuste de lift-off pode mudar. Portanto, quando as medições de
condutividade devem ser realizadas em superfícies ásperas ou através de
revestimentos finos não condutores, o ajuste de lift-off DEVE ser
verificado antes da realização das medições. Após a calibração de um
instrumento em relação aos padrões de condutividade, o ajuste de
lift-off DEVE ser verificado em relação a uma amostra com condutividade
representativa da peça de teste. Lift-off, maior que o valor do ajuste
de lift-off predefinido (se houver), resulta em erros nas leituras de
condutividade.
5.20.4 Temperature Effects on Conductivity Measurements. Higher
temperature increases the thermal activity, of the atoms in a metal
lattice. The thermal activity causes the atoms to vibrate at high
amplitude about their position in the lat
tice. This thermal vibration of the atoms increases the chances of a
collision with electrons in the material. This increases the resistance
to electron flow, thereby lowering the conductivity of the metal. Lower
temperatures reduce thermal oscillation of the atoms resulting in an
increased electrical conductivity. The conductivity of standards is
usually determined at a spe
cific temperature; 68°F (20C) is most commonly used. Typical
conductivity values and allowable conductivity ranges are also
established at approximately this temperature. If all instrument
calibration and conductivity measurements could be per
formed at this temperature, errors in conductivity measurement related
to temperature variation would not occur and/or tem
perature compensation would not be required. In field applications,
testing temperatures can conceivably be anywhere in the range of 0°F to
120°F. Unless precautions are taken in selection of standards,
calibration of the instrument, and testing, er
rors will occur in the measured conductivity values. Two ways in which
erroneous readings may be obtained are:
5.20.4
Efeitos da Temperatura nas Medições de Condutividade. Temperaturas mais
altas aumentam a atividade térmica dos átomos em uma rede metálica. A
atividade térmica faz com que os átomos vibrem em alta amplitude em
torno de sua posição na rede. Essa vibração térmica dos átomos aumenta
as chances de colisão com elétrons no material. Isso aumenta a
resistência ao fluxo de elétrons, diminuindo assim a condutividade do
metal. Temperaturas mais baixas reduzem a oscilação térmica dos átomos,
resultando em um aumento da condutividade elétrica. A condutividade dos
padrões é geralmente determinada a uma temperatura específica; 20 °C
(68 °F) é a mais comumente usada. Valores típicos de condutividade e
faixas de condutividade permitidas também são estabelecidos
aproximadamente a essa temperatura. Se todas as medições de calibração
e condutividade do instrumento pudessem ser realizadas a essa
temperatura, erros na medição de condutividade relacionados à variação
de temperatura não ocorreriam e/ou a compensação de temperatura não
seria necessária. Em aplicações de campo, as temperaturas de teste
podem estar em qualquer lugar na faixa de 0 °F a 120 °F. A menos que
precauções sejam tomadas na seleção dos padrões, calibração do
instrumento e testes, erros ocorrerão nos valores de condutividade
medidos. Duas maneiras pelas quais leituras errôneas podem ser obtidas
são:
- Difference in temperature between standards and test part
- Difference in temperature at which conductivity of the standard was originally established and the temperature at
which instrument calibration and conductivity measurements are performed
- Diferença de temperatura entre os padrões e a parte de teste
- Diferença
na temperatura na qual a condutividade do padrão foi originalmente
estabelecida e a temperatura na qual a calibração do instrumento e as
medições de condutividade são realizadas
5.20.5 To prevent errors from differences in temperature between the standard and test part, the instrument and standards
SHOULD be allowed to stabilize at the test part temperature before calibration and conductivity measurements are per
formed. Measurements SHALL NOT be taken if part and standards temperature differ by more than 10°F. Even though the
standard and test part are at the same temperature, errors in determining conductivity values occur when the measuring tem
perature differs from the temperature at which the conductivity of the standards was originally established. The magnitude
of the error becomes larger as this difference in temperature increases.
5.20.5
Para evitar erros devido a diferenças de temperatura entre o padrão e a
peça de teste, o instrumento e os padrões DEVEM se estabilizar na
temperatura da peça de teste antes da calibração e das medições de
condutividade serem realizadas. As medições NÃO DEVEM ser realizadas se
a temperatura da peça e dos padrões diferir em mais de 10°F. Mesmo que
o padrão e a peça de teste estejam à mesma temperatura, erros na
determinação dos valores de condutividade ocorrem quando a temperatura
de medição difere da temperatura na qual a condutividade dos padrões
foi originalmente estabelecida. A magnitude do erro aumenta à medida
que essa diferença de temperatura aumenta.
5.21 Flaw Detection. Service-induced cracks in aircraft structures are
generally caused by fatigue or stress corrosion. Both types of cracks
initiate at the surface of a part. If this surface is accessible,
either by direct surface contact or by penetra
tion of the eddy current field through the material, ET can be
performed with a minimum of part preparation and a high de
gree of sensitivity. When establishing an eddy current technique for
crack detection, the following factors must be considered
5.21
Detecção de Falhas. Trincas induzidas por serviço em estruturas de
aeronaves são geralmente causadas por fadiga ou corrosão sob tensão.
Ambos os tipos de trincas se iniciam na superfície de uma peça. Se essa
superfície for acessível, seja por contato direto com a superfície ou
pela penetração do campo de correntes parasitas através do material, a
ET pode ser realizada com um mínimo de preparação da peça e um alto
grau de sensibilidade. Ao estabelecer uma técnica de correntes
parasitas para detecção de trincas, os seguintes fatores devem ser
considerados:
- Test system capabilities
- Type of material to be inspected
- Accessibility of inspection area
- Location and size of cracks to be detected
- Capacidades do sistema de teste
- Tipo de material a ser inspecionado
- Acessibilidade da área de inspeção
- Localização e tamanho das fissuras a serem detectadas
5.21.1 Capabilities of Test System. The test system for crack detection includes the probe(s), the eddy current instru
ment, any additional recording or measuring instruments, and reference standards. A wide variety of eddy current units are
fabricated for general purpose ET. General purpose eddy current inspection instruments are used for flaw detection. In
the aerospace industry, very few general purpose eddy current instruments use meter displays. For the most part, two- dimen
sional displays of the impedance plane that display the detailed phase and amplitude analysis are used.
5.21.1
Capacidades do Sistema de Teste. O sistema de teste para detecção de
trincas inclui a(s) sonda(s), o instrumento de correntes parasitas,
quaisquer instrumentos adicionais de registro ou medição e padrões de
referência. Uma grande variedade de unidades de correntes parasitas é
fabricada para ET de uso geral. Instrumentos de inspeção por correntes
parasitas de uso geral são utilizados para detecção de falhas. Na
indústria aeroespacial, poucos instrumentos de correntes parasitas de
uso geral utilizam displays de medidores. Na maioria dos casos, são
utilizados displays bidimensionais do plano de impedância que exibem a
análise detalhada de fase e amplitude.
.5.21.1.1
Probe Selection. The primary consideration in selecting an eddy current
probe is the type of inspection being performed. To detect small
cracks, a shielded probe coil of small diameter with a ferrite core is
desirable to concentrate the in
duced field into a small volume. A small crack has a proportionately
greater effect on a small probe field than on a large probe field. In
the event encircling coils or inside coils are used, short or narrow
coils are preferred for inspection of small lo
calized conditions. Spacing of the coils must be considered when
determining the resolution required. The coil or probe must match the
frequency range and output impedance of the instrument being used. In
general, cracks whose lengths are less than half the diameter of the
coil are difficult to detect.
5.21.1.1.1 Probe Housings. The housing for most general purpose surface
probes is cylindrical in configuration and from 1/8 to 3/8-inch in
diameter. Probes can be shielded with either non-permeable (mu) metal
or ferrite to concentrate the field. When defect detection around
fasteners, in radii, or adjacent to edges is required, it is often
advantageous to have a pointed or small rounded tip at the end of the
probe. The pointed end allows the probe to be inserted closer to the
inspec
tion surface, or edge, and permits better visibility of probe coil
position. The advantages of a pointed probe for these applica
tions are illustrated in Figure 4-48. For inspection of bolt holes,
special probes are manufactured that permit contact with the side of
the hole at any desired level in the hole. For inspection areas where
accessibility is a problem, or where probe posi
tioning is critical, it is often desirable to fabricate special probe
housings as an aid in performing the inspection. The use of special
housings can greatly decrease the loss of sensitivity associated with
probe wobble and lift-off during scanning. When large quantities of
parts are to be inspected, special probes present a distinct advantage
if they enable per unit inspection time to be reduced. Test procedures
and technical orders for the ET of specific aircraft components SHOULD
specify the probe and special fixtures and may specify the design also.
Probability-of-Detection studies have indicated that probe guides and
special fixtures increase inspection reliability and SHOULD be used
instead of freehand scanning.
5.21.1.1.2 Probe Types. The four different probe types are absolute, differential, reflectance, and remote field probes.
Each type of probe is discussed in Paragraph 4.4.2.1.
Figure 4-48. Advantages of Pointed and Radius Probes for ET
5.21.2 Inspection Material. The material from which the inspection part is fabricated is of primary importance when de
termining if eddy current inspection should be used and the limitations involved with this method. Conductivity and mag
netic permeability influence frequency requirements, instrument choice, signal-to-noise ratio, filtering needs, resulting sensi
tivity, and reliability of inspection. If surface cracking is to be detected in ferromagnetic material, a high frequency can be
used to limit penetration or a high pass filter can be used to minimize permeability problems.
5.21.3 Accessibility. Most of the eddy current equipment presently
available for use in the field is small, portable, and battery powered.
This permits its operation in relatively tight quarters. However, eddy
current inspection is only feasible for surface or near surface
conditions because of its limited depth of penetration. For this
reason, direct access to the surface to be inspected is usually
preferred. Sufficient freedom of movement must be available in the area
to be inspected to allow po
sitioning and movement of the probe to detect or measure the specified
variable. The inspection area must be visible to en
able the inspector to determine the position of the probe.
Alternatively, a special probe, a fixture, or a guide can be used to po
sition and hold probes in the required location. The extent of
disassembly required for inspection should be defined in applicable
written procedures.
5.21.4 Frequency Requirements. As the eddy current test frequency is
increased for a specific eddy current applica
tion, the eddy currents are confined to a smaller volume adjacent to
the inspection probe coil. This concentration increases the proportion
of generated eddy currents intercepted by a small crack or other
defect. Higher frequencies should then provide better response to the
smallest defects. This statement holds in general, but other conditions
may limit the sensitivity when us
ing higher frequencies. In some instruments, high induction losses
limit instrument output at these higher frequencies. Lower frequencies
may be required for increased penetration to detect subsurface or far
surface flaws. Optimum sensitivity to cracks or other flaws generally
occurs in specific frequency ranges for each combination of metal, flaw
size and flaw depth. Operating frequency ranges can be established for
each application by using the calculated depth of penetration using the
con
ductivity and permeability of the material. These calculations SHOULD
be confirmed with the use of reference standards which simulate the
anticipated flaws to be detected.
5.21.5 Signal-to-Noise Ratio. As the gain of a test system is
increased, a background of electrical noise will be ob
served. This may be represented by erratic meter movement, excessive
background signals on a waveform display, or exces
sive, random patterns on a recorder. This “noise” can be the result of
random variations in the electrical system of the test instrument,
normal variations in material properties, or stray electrical signals
from other electrical devices. Signal-to- noise ratio is not a function
of the instrument alone, but is also dependent upon lift-off, surface
finish, conductivity, and perme
ability variations within the inspection part. For an eddy current test
instrument or any other electrical test instrument to be useful, it
must provide flaw signal information greater than the background noise
of the test system. Otherwise the in
spector could not see the difference between the flaw signal and the
background noise. For maximum reliability in ET, a high signal-to-noise
ratio is desired. No specific signal-to-noise ratio is mandatory, but a
minimum of 3-to-1 is desirable for flaw detection.
5.21.6 Signal-to-Noise
Ratio and Sensitivity. As the required crack size to be detected is
decreased, the gain or sensi
tivity of the eddy current instrumentation must be increased to provide
readable indications from small cracks. The higher gain results in
greater indications from small cracks. The higher gain also results in
greater response from variables other than cracks and the noise level
increases. This decreases the signal-to-noise ratio, making it more
difficult to observe the small f law indication. The decrease in
signal-to-noise ratio lowers the reliability of the inspection.
Therefore, an increase in gain will increase the amplitude of the flaw
signal as well as increase the level of noise. Thus, useful sensitivity
must be measured in relation to the noise of the test system.
5.21.7 Influence of Frequency on Noise. Increasing the operating frequency for ET improves the sensitivity to near
surface defects, but also tends to increase noise from surface related factors such as lift-off scratches, rough surface, and
probe wobble.
5.21.8 Suppression Techniques. Suppression techniques are used to
eliminate or reduce instrument response to one or more inspection
variables to permit better identification of changes in the parameters
of interest during eddy current inspec
tion. When the display is rotated as previously indicated, lift-off
variations produce little or no signals in the vertical direction. Even
though the crack signal is predominately horizontal, it has a
significant vertical component. This vertical component can be
amplified independently and monitored visually or electronically. A box
gate (alarm) can be used to electroni
cally monitor the vertical component of indications and set off visible
and audible alarms on the equipment to draw inspector attention. The
typical box alarm is a rectangle whose position, height and width can
be adjusted to selectively monitor a portion of the impedance plane.
Box alarms can be set to trigger when the crack indication signal
enters the box (Positive) or when the signal leaves a box (Negative).
Where liftoff is horizontal and crack indications are vertical, a
“positive” triggered box alarm can be set slightly above the path of
the lift-off lines and low enough to be crossed by crack indications.
In the example described, defect indications will enter the box alarm
over a fairly large area of lift-off conditions while the slight
vertical component of these lift-off responses remains outside.
5.21.9 Resolving Power. The ability of a test system to separate the signals from two indications that are close together
is defined as resolving power. This property plus sensitivity must be considered in every flaw evaluation situation. Probe
design, test frequency, and instrumentation design are all factors in determining the resolution of an eddy current system.
5.22 Lift-Off Effects.
5.22.1 Sources of Lift-Off Variations. During eddy current inspection, changes in spacing between the probe coil and
the inspection surface will cause variations in test coil impedance. These changes in lift-off result from surface roughness,
slight contour changes, probe wobble, probe bounce, and inconsistent thickness of nonmetallic coatings, such as paint, primer,
and anodic coatings. The magnitude of impedance changes resulting from small amounts of lift-off variations can exceed the
response from a crack. Consequently, some means of eliminating or separating this effect must be provided.
5.22.2 Lift-Off Suppression. One option for minimizing lift-off effects from the variable to be measured is the use of
impedance plane analysis, where the phase direction of the response from the desired variable is separated from the phase di
rection of signals caused by lift-off variations. This type of analysis can be performed using any of the waveform display
instruments that provide amplitude and phase of the signal. The small, meter readout type battery-powered instruments pro
vide only a total amplitude measurement and require some means of lift-off suppression. For these instruments, lift-off
compensation is obtained by selection of an off null operating point. The off null operating point is selected to provide equal
current flow (meter reading) with the probe on bare metal and at a designated amount of liftoff. ET using small amounts of
lift-off compensation or adjustment is also termed intermediate layer technique. The amount of lift-off adjustment is selected
to minimize any surface roughness or variation in coating thickness on the part.
5.23 Lift-Off Compensation Methods.
5.23.1 Impedance Plane Analysis Instruments. Instruments that present
the phase and amplitude of the signal on digital display have phase
rotation controls which allow the eddy current signal to be rotated
until the phase is in a particular orientation. For instance, the phase
can be rotated until the lift-off signals move in a horizontal motion,
with increasing lift
off represented by movement to the left or right on the screen. Flaw
signals or loss of conductivity will generally be in a verti
cal direction. The phase angle and amplitude of an indication will
depend upon the depth of the flaw and the frequency of the test.
5.23.2 Phase Adjustment. In eddy current instruments with
two-dimensional displays, the signals displayed can be ro
tated to align the direction of changes caused by the variable of no
interest with the horizontal (or vertical, if so desired) axis. This is
also called phase adjustment and its purpose is to position the
response associated with lift-off variations in a di
rection that does not interfere with the interpretation of responses
from variables of interest. The effectiveness of this tech
nique increases as the phase difference between lift-off and the
variable of interest increases from 0° to 90°.
5.23.3 Lift-Off Effects on Sensitivity. As lift-off increases, sensitivity of the eddy current system decreases. The magni
tude of the response from a crack or other defect decreases continuously as the distance between the cracked metal and the
probe increases. The typical effect of increasing lift-off on crack response is shown in Figure 4-49.
.5.23.4 Lift-Off Compensation Effects on Sensitivity. Lift-off must be minimized or compensated for to maintain a
known level of sensitivity during an ET. A meter type of eddy current instrument requires some form of lift-off adjust
ment. Otherwise, slight variations in lift-off would provide strong signals which would completely mask the response from
cracks. The magnitude of crack response is considerably reduced by lift-off compensation. The reduction in sensitivity
depends upon the particular eddy current system in use. Each system must be set up for the particular application.
5.23.5 Phase Response from Cracks. Difference in phase between lift-off response and crack response is essential for
the detection of cracks in most applications of ET. Depending on the crack indication on the impedance diagram, the phase
angle between lift-off and crack response can be very small. This makes it very difficult to detect the difference between lift
off and probe motion from crack indications. Referring to Figure 4-50, as lift-off increases and/or the frequency decreases, the
impedance of the system approaches the air null point, the phase angle between lift-off and the conductivity line decreases.
By maintaining a high fill-factor or low lift-off and operating at a high enough frequency, a crack indication (loss of conduc
tivity) can be easily distinguished from lift-off signals because of the larger phase angle. These relationships, as seen on an
impedance plane analysis eddy current instrument, are shown in Figure 4-51 for aluminum, titanium and steel alloys. As crack
depth increases, the phase angle approaches more closely the phase angle for conductivity changes.
Figure 4-49. Decrease in Crack Response With Increasing Lift-Off
Figure 4-50. Impedance Diagram Showing the Effect of a Crack
Figure 4-51. Phase Relationship Between Lift-Off and Crack Response for Various Materials and Frequencies
5.23.6 Ferromagnetic Materials. Variability in permeability can make eddy current inspection of ferromagnetic materi
als difficult. Permeability and lift-off have approximately the same direction of impedance change in unmagnetized ferro
magnetic materials, but there can be very large variations in permeability that are very difficult to compensate. Magnetic satu
ration can be used to overcome the difficulties presented by permeability effects. In this technique, the material is
magnetically saturated by a high DC magnetic field. This reduces the permeability to about 1 and makes it a constant. This re
sults in a relatively low conductivity material, essentially non-ferromagnetic, for ET applications.
5.23.7 Phase Discrimination. Each of the variables (lift-off, conductivity, thickness, permeability, and flaws) has a char
acteristic effect on the net impedance of a coil. The display of the impedance curves caused by changes in the inspection
variables can be of great assistance in determining the cause of a change.
5.23.8 Probe Wobble. In performing manual eddy current inspection with a surface probe or pencil probe, it is usually
impossible to maintain the probe at the same angle, with respect to the inspection surface, as position is changed. In some
instances, holders may be fabricated to guide the probe and hold the angular relationship with the inspection surface. The an
gular change between the probe and the inspection surface is termed probe wobble. Probe wobble results in changes in lift- off
shown in Figure 4-52. The amount of lift-off obtained because of changes in probe angle depends on the diameter and shape
of the probe tip. Rounded tips of small diameter probes result in less lift-off than flat tipped probes with larger diameters.
On impedance display instruments, lift-off effect can be lessened by changing the vertical to horizontal gain ratio.
Figure 4-52. Lift-Off Resulting From Probe Wobble
5.24 Effects of Crack Location on Detectability.
5.24.1 Crack Location and Orientation. Information on the history of cracks in specific inspection sites is very impor
tant. Time Compliance Technical Orders (TCTO) are often issued based on problems that have occurred on one or more air
craft systems. This means there is a known problem and inspections are necessary. Precise location of suspect cracks and their
orientation produces more reliable inspections. Often, this information is provided from previous history of cracks in the
designated locations. In other cases, such information may be determined from knowledge of stress distribution during ser
vice. Increasing definition of crack location and orientation permits the inspector to reduce his inspection time. For manual
eddy current inspection, reduction in scanning time provides less operator fatigue and consequent improvement in inspection
reliability.
5.24.2 Cracks at Part Edges. The edge of a part can be represented as an infinitely large crack and, consequently, pro
duces a strong signal during eddy current inspection. The problem in inspecting part edges for cracks is separation of crack
response from the strong edge response (edge effect). By fixing the distance of the probe from an edge, edge effect is
minimized. Probe guides improve crack detection capabilities on edges.
5.24.3 Inspection at Part Edges. Two approaches can be used to inspect for cracks at part edges. The first method is to
null the instrument with the probe at the edge of the part. Then, usually with a non-conductive fixture or some other method,
the probe is maintained at the edge as it is scanned along the edge. If this position can be maintained, the inspection can be
done with greater sensitivity than is possible with the same instrument and probe away from the edge. The second approach is
to use a shielded probe, thus minimizing response from edges.
5.24.4 Fixtures and Holders for Edge Inspection. One of the simplest methods for eddy current inspection adjacent to
a linear edge of a part is to tape or hold a straight edge at a predetermined distance from the edge. Nonmetallic straight
edges SHOULD be used for this purpose. A simple fixture which can assist in positioning the probe adjacent to an edge is
shown in Figure 4-53. This fixture maintains the probe center 1/8-inch from the edge, but closer edge inspection can be
obtained by varying the position of the drilled hole.
Figure 4-53. Edge Probe Guide
5.24.5 Curvature. When small diameter pencil probes are employed,
curvature has minimal effect on crack response. This is due to the
minimal lift-off effect of the small size of the probe tip. For most
applications involving inspection of curved surfaces with small
diameter pencil probes, flat standards can be satisfactorily used for
curved surfaces in establishing sensitivity requirements.
5.24.6 Subsurface Flaw Detection. Increasingly, applications arise where it is desired to inspect for cracks initiating
beneath an accessible surface. This could be a crack initiating on the opposite side of the accessible surface, in the struc
ture contacting the opposite surface of an accessible surface, or beneath a conductive coating or plating. ET can be a powerful
tool for the detection of subsurface flaws.
5.24.7 Impedance Plane Analysis of Subsurface Flaws. If the required frequency is used with impedance plane
analysis instrumentation, eddy current penetration to the flaw area can be obtained. The phase and amplitude information re
ceived from the flaw can be directly related to the flaw depth.
5.24.8 Detection of Cracks under Metallic Coatings. The detection of
cracks under metallic plating and coating is similar to detection of
subsurface flaws. The magnitude of the total response consistently
decreases with increasing coat
ing thickness. With meter type instrumentation with a constant
frequency test system, the thickness of plating or coat
ing through which cracks can be detected decreases with increasing
plating conductivity and magnetic permeability. In gen
eral, decreasing frequency permits detection of larger cracks under
thicker coatings because of the increased depth of penetration.
Detection of cracks under metallic coatings with phase analysis
instrumentation using the impedance plane dia
gram can be performed with more accuracy and sensitivity than with
meter instruments because phase information can be measured. Recent
research has shown that multi-frequency eddy current systems may find
application for detecting and mea
suring cracks under metallic coatings.
5.25 Effects of Scanning Techniques on Detection.
5.25.1 Inspection Technique. Consistent positioning of the probe in relation to edges and interfaces during setup and
scanning should be established to ensure maximum response from flaws with minimum interference from other sources of in
dications. If conditions are known to exist which may result in false indications or which could mask true indications from
f
laws, these conditions SHOULD be noted in the procedure and a means of interpreting or evaluating the false indica
tions provided. In performing eddy current inspection of an area, the distance between scans or between measurements must
be selected to ensure complete coverage for the minimum size flaw or variation in properties to be detected. In determin
ing maximum distance between scans, consideration must be given to the change in magnitude of flaw response as the probe
coil center position increases in distance from the center of the crack.
5.25.2 Scanning Speed. The scanning speed used in ET for cracks is related to the type of equipment and the inspec
tion technique used. Slower scanning speeds are necessary when the inspector is required to interpret the readout while manu
ally directing the probe in the specified scanning pattern. However, if the high pass filter (HPF) is used during the inspection
process, consistent scanning speed is critical to ensure that the signal response received for a flaw is accurate. The HPF
may diminish the signal response if the scanning speed is reduced during the evaluation process from the speed used during
the initial standardization. The higher the HPF, the more dramatic the change in signal response when scan speed is re
duced (Figure 4-54).
5.25.3 Scanning Pattern. The scanning pattern required for ET is based
on the possible initiation site of the crack, the orientation of the
cracks, and the size of the cracks which must be detected. If cracks
initiate from an edge in thin material (0.050-inch or so), eddy current
inspection is usually limited to a single scan of the edge. For thicker
materials, scans might be required on both surfaces adjacent to the
edge and one or more scans of the material between the edges. When
cracks initi
ate beneath the heads of non-removable fasteners, the pattern usually
consists of a single scan around the protruding head of the fastener to
detect cracks growing outward from the hole. If cracks can occur at a
variety of positions and orientations, as is possible on flat surfaces,
in radii, and on cylindrical surfaces, scanning must be performed in a
manner which will assure de
tection of the smallest cracks required to be found. For these types of
inspection areas, the direction of scanning, the num
ber of scans, and the distance between scans SHOULD be specified.
5.25.4 Automatic or Semi-Automatic Equipment. Automatic eddy current
equipment in conjunction with high speed recorders is capable of
operation at extremely high speeds. The upper limits of scanning speed
are based on the operating frequency and the sampling rates of the
recorder or readout. The principal use for automated eddy current
equipment by the military is for the inspection of bolt holes. In this
application, rotational speeds of 40-3000 rpm can be obtained by the
inspec
tion system.
5.25.5 Use of Recorders or Digital Displays. The use of recorders or digital displays (LCD type eddy current instru
ments) permits increasing the speed of manual scanning to the limits imposed by the reaction time of these instruments. Gen
erally, other restrictions related to guiding the probe in the prescribed scanning pattern become the controlling factor when
recorders or digital displays are used.
Figure 4-54. Effect of Scanning Speed on Response from a Crack Using Ribbon Coils
4.5.26 Reference Standards for Cracks.
CAUTION
Steel general purpose eddy current reference standards, like most ferromagnetic material, is susceptible to corro
sion if not correctly stored. Corrosion less than 0.010” (Pitting Depth) does not affect the serviceability of the stan
dard and may be treated using a scuff pad (e.g., scotch-brite or equivalent) to remove surface corrosion. Steel
standards with corrosion greater than 0.010” (Pitting Depth) are unserviceable and must be replaced prior to further
use. The steel standard must be coated with light oil and protected from the elements (e.g., plastic bag, plastic
case, etc.) when not in use.
There are several different materials undergoing inspection within the Department of Defense. An inspector will find two pri
mary general purpose eddy current standards for aluminum in the field: the Air Force standard, NSN 6635-01-092-5129,
P/N 7947479-10 (aluminum) and the Navy standard, PN NRK-3A (aluminum). The aluminum Navy standard has a higher
conductivity bottom plate. The Navy also has a kit consisting of three standards of the same geometric configuration, each of
a different material (kit PN NRK-3AST, NSN 5280-01-352-1336). This kit consists of:
- One aluminum standard, P/N: NRK-3A or NRK-3AL, is made of 7075-T651 top & middle layers and a 7075-T73
bottom layer
- One steel standard, P/N: NRK-3S or NRK-3ST, is made of 4340 alloy on all three layers
- One titanium standard, P/N: NRK-3T or NRK-3TI, is made of 6AL4V, is alloy on all three layers
NOTE
Unless otherwise specified by the weapon system engineering authority, the Air Force general purpose eddy current
standard (Figure 4-55 (Sheet 1) through Figure 4-55 (Sheet 3)) SHALL be the common standard used to perform
ET’s on aluminum components within the Air Force. The standard made to the Navy configuration (Figure
4-56) may be used as a substitute for the Air Force general purpose eddy current standard. When using the Navy
standard, calibrate on the long EDM notches for surface inspections and the corner notches in the upper layers for
bolt hole inspections unless otherwise directed by a part specific procedure.
Figure 4-55. Air Force General Purpose Eddy Current Standard (Sheet 1 of 3)
Figure 4-55. Air Force General Purpose Eddy Current Standard (Sheet 2)
Figure 4-55. Air Force General Purpose Eddy Current Standard (Sheet 3)
Figure 4-56. Navy Eddy Current Reference Standard (Sheet 1 of 2)
Figure 4-56. Navy Eddy Current Reference Standard (Sheet 2)
5.26.1 Cracks as Reference Standards. When an eddy current instrument
is setup for detection of cracks, some means must be provided to assure
that the sensitivity of the test system is sufficient to detect the
smallest required crack size. Ideally, the best standard would be a
section of the same material containing a crack of this minimum size.
Cracks of specified sizes are difficult to obtain. With few specimens
to choose from, such situations are rare. Fatigue cracks of specified
size can be grown under laboratory conditions, but this method is
extremely expensive. The length of the crack along the surface and its
width at the surface is easily measurable. The depth of the crack is
generally unknown and must be approximated from other data. Because of
difficulty in obtaining actual cracks for reference standards, a number
of other standards may be used. These standards are discussed below.
5.26.2 Requirements for Reference Standards. The primary requirement
for eddy current reference standards is they provide uniformity of
response which can be correlated to the condition or material property
to be detected or measured. Two fundamental ideas are assumed by
uniformity of response. First, this means all tests can be done with
the same sensitivity or that different levels of sensitivity can be
compared on a quantitative basis. Second, standards fabricated to a
specific de
sign should be stable devices able to provide a repeatable response
within certain specified limits. To be useful for flaw size and type
evaluation, the reference standard must relate to the flaw to be
detected. By means of correlation data, prior his
tory or investigation, the response from the reference standard must
relate to the response from the condition or material property of the
part. To permit fabrication of standards at a number of locations,
material, alloy, temper and dimensional toler
ances which will provide the required response should be defined in the
applicable technical order for the test being per
formed. Methods of fabrication which use simple tools SHOULD be
specified when adequate uniformity and sensitivity can be obtained.
Ideally, when an instrument has been adjusted for a specified response
from the standard, a signal of approxi
mately the same amplitude and phase (where applicable) should be
obtained from the condition or material property with an eddy current
instrument and probe of the same general type.
5.26.3 Standards for Specific Tests. Standards must be designed for the specific material property or condition being
tested. Specific standards are required for each type of test being performed. Calibration standards used to sort alloys must
meet very specific conductivity requirements. Calibration standards for measuring coating thickness of conductive coat
ings would not be suitable for measuring coating thickness of paint or other nonconductive coatings or for detecting cracks
around rivet holes. Drilled holes or EDM (electro-discharge-machining) notches in an aluminum block should not be used to
test for material thickness or alloy composition of titanium or stainless steel parts.
5.26.4 Artificial Defects for Standards. Due to the difficulty of obtaining the types and sizes of real flaws in parts for
use as reference standards; a variety of artificial flaws have been developed to simulate the real flaws. Fatigue cracks have
been grown under laboratory conditions, but reproducible sizes in sufficient quantity for standards are impractical. Artificial
f
laws, such as drilled holes, EDM notches, saw cuts, two surfaces clamped together to simulate a crack, or chemically pro
duced conditions to simulate pits or corrosion, can be produced in a variety of ways. Ideally an artificial flaw will produce an
eddy current response identical to the response from a real flaw of the same size, orientation, and location. This ideal is sel
dom achieved with artificial flaws. Estimation of flaw size from the response to artificial flaws must be based upon correlating
previous known flaw sizes with the response from the artificial flaws. To maintain the quality of this correlation, it is neces
sary to carefully specify the material properties and fabrication process of the artificial defect standard.
5.26.5 Simulated Conditions for Standards. When using eddy current
techniques to measure conductivity, coating thickness, permeability,
alloy sorting, and hardness, standards can usually be obtained which
represent the materials and con
ditions being tested. These calibration standards are used for direct
comparison to the response seen on the part being tested. Great care
must be exercised in handling these types of calibration standards.
Scratches, dents, distortion, oxidation, or other conditions can alter
the calibration standards making them useless for comparison and
calibration purposes. The pri
mary standards are usually maintained under laboratory storage
conditions, and may be traceable to the National Institute for
Standards and Technology (NIST). The secondary standard, is compared to
the primary standard for response; the second
ary standards are said to be traceable to the primary standard. The
actual testing in the field environment use the secondary (or tertiary)
standards and the standards are periodically compared to the primary
standard to assure integrity.
5.26.6 EDM Notches. Electrically discharge machined (EDM) notches, in a
variety of sizes, shapes and locations, can be placed in almost all
metals. The width of the notch can be held to as small as 0.003-inch,
and although far greater in width than most cracks, this method
provides a narrower slot, or notch, than all other fabricating
techniques such as saw cuts. Similar responses are obtained on real
cracks. 4.5.26.7 EDM Notches in Ferromagnetic Steel. The eddy current
signal does not penetrate well in ferromagnetic mate
rials because of the shielding effect of the high magnetic
permeability. EDM notches are useful as examples of flaws open to the
surface of a part. Surface breaking cracks are best detected by using a
very high frequency (500 kHz and greater) which is not meant to
penetrate deeply into the part. Under these conditions the test
provides very high sensitivity to surface flaws in ferromagnetic
materials. Likewise the test provides little if any information on flaw
depth.
5.26.8 Saw Notches. Probably the simplest method of preparing eddy current standards is by means of a jeweler’s saw.
With a 7/0 blade, notches as narrow as 0.007 to 0.008-inch can be made in the edge of a standard. Circular jeweler’s slot
ting saws are also available for other notch locations. Phase response is similar to that obtained from cracks. However,
as notch width increases, the similarity to a crack decreases.
5.26.9 Machined Notches. Standards with machined notches can be used under some test conditions. However, the re
sponse of a particular probe size and frequency to the notch must be evaluated for its applicability to a test situation.
5.26.10 Choosing Reference Standards for Cracks. As previously discussed, the primary requirement for eddy cur
rent reference standards is they provide uniformity of response that can be related to the minimum size crack to be de
tected. To various degrees, several types of reference standards may meet this criterion. Consequently, such factors as cost,
ease of fabrication, availability, and field application become prime considerations.
5.27 Thickness Measurement.
5.27.1 Criteria for Application.
5.27.2 Types of Measurements. In general, three types of thickness measurements may be performed by eddy current
techniques. The total thickness of thin metallic products, such as foil, strips and sheets, may be determined when the thick
ness dimension is less than the effective depth of penetration of eddy currents in the material. A second category of thickness
measurement includes the measurement of metallic plating or coating on a conductive or magnetic base. Subcategories of
plating and coating measurements can be established on the basis of the relative conductivity or permeability of the plating
and the base metal on which it is plated. Typical subcategories of plating measurements include the following:
- Low conductivity plating on high conductivity base
- High conductivity plating on low conductivity base
- Low permeability plating on a high permeability base
- High permeability plating on a low permeability base
5.27.3 The terms high and low are relative and are not meant to indicate specific values. The third category of measure
ment is the determination of nonconductive coating thickness on a metallic base. This application can also be extended to
measure the total thickness of thin nonconductive materials that are accessible from both sides, by holding a block of metal
against the surface opposite the probe.
5.27.4 General Limitations of Plating Thickness Measurement. The use of eddy current techniques for thickness
measurement is confined to thin materials. This limitation results from the inability of the eddy current field to penetrate
deeply into conductive materials. The effective depth of penetration, and therefore the thickness that can be measured, de
creases as the conductivity and/or permeability of the metal increases. To determine the thickness of plating or coatings
on metallic substrates, a difference must exist in conductivity or permeability between the surface material and base material.
Increased sensitivity is obtained, as the differences between plating and substrate conductivity or permeability become
larger. For nonconductive coatings, the sensitivity improves with increasing frequency. Larger probe diameters provide greater
sensitivity for measurement of thicker plating. A summary of the effects of an increase in material properties and inspection
variables on the sensitivity and range of thickness measurements is presented in Table 4-8 in Paragraph 4.8.
5.27.5 Test Systems. A wide variety of specialized equipment is manufactured for thickness measurement. Many such
instruments are optimized for one or two types of applications. Examples include instruments designed to measure non
conductive coatings on nonmagnetic metals or instruments for measuring nonmagnetic plating on a magnetic substrate. Be
cause of limited requirements, such specialized equipment is usually not available for use in the field. In most cases, gen
eral purpose instruments may be adapted for thickness measurement. Many of the meter type instruments can be used for a
wide variety of thickness measurement operations. Impedance plane analysis equipment is very useful for thickness measure
ment. Phase change is nearly linear with increasing depth of penetration, thereby providing more consistent sensitivity and
accuracy over the entire range of measurement.
5.27.6 Thickness Measuring Procedures. Before thickness measurement can be performed, the eddy current measure
ment procedures SHALL be carefully established and proven to ensure accuracy and reliability. Curves SHOULD be pre
pared to relate instrument readings to known thickness standards. A sufficient number of samples within the thickness range
to be measured must be used in preparing the curves to ensure that a smoothly increasing or decreasing curve will be ob
tained. The type and number of standards necessary for instrument standardization SHALL be defined. The limitations of the
procedures in terms of material and dimension applicability SHALL be established and noted in the procedures.
5.28 Measurement of Total Metal Thickness.
5.28.1 Applications of Total Thickness Measurement. The primary use of eddy current techniques for measuring the
total thickness of metal parts is to detect corrosion on the far sides, or between layers of structure. However, this technique
can also be used to establish the thickness of a thin sheet, to determine wear or thinning of sheet materials, and to mea
sure thickness, erosion, or corrosion of tubing walls. Thickness measurement with ET is generally used when:
- calipers or other mechanical measurement is impractical
- ultrasonic equipment is not available
- if very thin materials are to be measured
5.28.2 Total Thickness Limitations. The accuracy and range of metal thickness measured with ET are dependent upon
the electromagnetic properties of the material and the test system. Increasing conductivity and magnetic permeability increase
accuracy in measuring very thin specimens, but decrease the effective range of measurement and the accuracy at greater
depths. Therefore, at a specified frequency, you can measure thicker metals that have low conductivity and/or low magnetic
permeability compared to metals that have high conductivity and/or high permeability.
5.28.3 Frequency Effects in Total Thickness Measurement. Just as
decreasing frequency increases the depth of pen
etration of eddy currents in a conductor, decreasing frequency also
increases the thickness of a metal that can be measured by ET
techniques. Higher sensitivity is obtained for the thinnest specimens
with a higher frequency. For thicknesses (over 0.050-inch), the lower
frequency provides greater sensitivity and greater overall penetration.
Sensitivity in any thickness range can be determined by slope of the
plotted thickness line: the greater the slope (ordinate over the
abscissa) the better the sen
sitivity. Optimum frequency can be estimated by using the formula for
one standard depth of penetration.
5.28.4 Effects of Probe Construction. Probes designed specifically for thickness measurement have air cores, and are
generally larger in diameter than the ferrite core probes used for flaw detection. Larger diameter probes average thickness
measurements over a larger area. Smaller diameter probes, and probes with ferrite cores, reduce the area of measurement, and
therefore can be used in smaller areas and closer to edges. The larger air core probes can provide greater sensitivity for
thickness measurements than the ferrite core pencil probes.
5.28.5 Operating Procedures for Total Thickness Measurement. All thickness measuring SHOULD be performed
in accordance with pre-established procedures. In general, these procedures will include the following steps:
- a) Prepare part for thickness measurement.
- b) Establish the presence of geometrical factors, which will limit or restrict thickness measurement.
- c)Select appropriate test system, probe, and operating frequency.
- d) Develop or verify a calibration curve by using either NIST traceable calibration standards or using known thickness ref
erence standards to setup the test system.
- e) Perform thickness measurements at designated points.
- f) Record thickness and report all rejectable values as required by the written procedure.
NOTE
When measuring thickness using ET, ensure the probe and the part being measured are kept far enough away from
any other metal that the eddy currents are not affected. Metal standards on metallic table tops should be avoided be
cause of conductive interference.
5.28.6 Prepare Part for Thickness Measurement. Many thickness measurements must be performed through noncon
ductive coatings such as paint or anodic coatings. Lift-off compensation must be used during the calibration. Any loose for
eign material SHOULD be removed from the surface where thickness is being determined. Any sharp edges, protrusions,
or chemicals that are potentially damaging to the probe SHOULD be removed.
5.28.7 Presence of Geometrical Limitations. Prior to measuring
thickness by eddy current techniques, the presence and position of any
structural features that could restrict accessibility or reduce
accuracy of measurement must be established. Thickness measurement must
be performed sufficiently far away from fastener and other conductive
objects to prevent its influencing the meter reading. Limited access
may restrict the type of probe to be used. In most cases, written
inspection pro
cedures will define geometrical limitations.
5.28.8 Selection of Test System. The test system selected for thickness measuring must be based on thickness measur
ing requirements, frequency of the eddy current instrument, and the types of probes available.
5.28.9 Selection of Test Frequency for Thickness Measurement. For each thickness measurement task to be per
formed by eddy current techniques there is an optimum frequency or range of frequencies that will provide optimum sensitiv
ity at the depth to be measured. The product of the material conductivity in percent IACS and the relative magnetic perme
ability is plotted along the vertical axis, and frequency in kilohertz is plotted along the horizontal axis. Lines representing
optimum thicknesses are plotted on the graph. To determine the recommended frequency, the product of material conductivity
and relative permeability of the material to be measured is found on the vertical axis. Follow this point horizontally to the
diagonal line representing the thickness to be measured. The recommended frequency is found on the horizontal axis by ex
tending a line vertically downward from the established point. Considerable variation from this frequency value will still pro
vide sufficient sensitivity for most applications. When in doubt, the adequacy of a frequency may be determined by estab
lishing a trial calibration curve.
5.28.10 Instrument Setup. Because the general-purpose instruments are not specifically designed for thickness measur
ing, correlation must be established between instrument readings and thickness dimensions. Therefore, the thickness ranges
over which measurements are to be performed SHOULD be defined as closely as possible to minimize the number of data
points to be established. Where applicable, lift-off compensation should be used to minimize the effects of variations in sur
face finish on thickness readings.
5.28.11 Record Thickness and Report Rejectable Values. Most written procedures provide acceptance limits for the
thickness dimension. When a rejectable value is obtained, it is advisable to recheck the instrument using the reference or
calibration standards. The written procedure usually provides methods for reporting rejectable values.
5.28.12 Standards for Total Thickness Measurement. The standards used for setup for thickness measurement must
have the same electrical conductivity, magnetic permeability, and geometry as the material being measured. The same elec
trical conductivity is usually obtained by requiring the standards to be fabricated from the same alloy and temper as the
inspection material. In magnetic materials, permeability can vary to such a degree within a single alloy and temper that selec
tion of representative standards can be difficult. The high permeability of iron and ferromagnetic steel restricts the use of
eddy current thickness measurement to very thin metals. The curvature of the standards SHOULD be the same as the part be
ing inspected. All standards SHOULD be uniform in thickness and the accuracy of the standard thickness SHOULD be at
least 10 times that required for the accuracy of the thickness measurement. For example if thickness measurement is required
to the nearest 0.001-inch, the standards SHOULD be accurate to the nearest 0.0001-inch. All standards SHOULD be
clearly identified with alloy, temper and thickness.
5.28.13 Accuracy of Thickness Measurement. The accuracy obtained in metal thickness measurement varies widely
depending on material properties, thickness, frequencies used, and system noise level. With higher frequencies (500 kHz
and up) on thin materials (0-010-inch and less), thicknesses may be measured to the nearest 0.0001-inch. As frequencies are
lowered and thicknesses increase, accuracy decreases. For maximum accuracy, variations in lift-off, conductivity, geom
etry and magnetic permeability must be reduced to the lowest possible level.
5.29 Application of Conductive Coating Measurement. ET techniques are commonly used to measure the thickness
of conductive plating on metallic materials. These measurements may be used as a process control to determine the proper
thickness of plating or conductive coatings has been applied to a substrate. The thinning of such plating and coatings, because
of erosion or corrosion, can also be established. ET is sometimes used to determine the presence and thickness of surface
layers which have been altered in composition from the metal deeper within the part. This application includes the measure
ment of carburized cases in steel and the depth of oxygen or hydrogen contamination of the surface layers of titanium al
loys. The absorption of carbon into the surface layers of steel effectively lowers the magnetic permeability. The solution of hy
drogen and oxygen in the surface of the titanium alloy lowers the conductivity of the surface. The amount of surface
contamination can be measured by measuring the changes in permeability and conductivity.
5.29.1 Effect of Material Properties on Plating Thickness Measurements. Although the depth of penetration of
eddy currents in metals decreases with increasing electrical conductivity, lack of penetration for measuring plating thickness
is seldom a problem. Plating and coating thicknesses rarely exceed 0.005-0.010-inch and in many instances are less than
0.003-inch thick. The sensitivity of inspection is controlled to a large measure by the difference in conductivity and/or mag
netic permeability between the base metal and the plating. Coating or plating thickness measurement is considered feasible if
the product of conductivity and permeability for the base metal and the coating have a ratio of 1.5 or greater or 0.67 or less.
Sensitivity increases as the difference in the conductivity or permeability value between coating and substrate increases.
Therefore, a rough determination of sensitivity can be obtained from an impedance curve, which shows the positions of sub
strates and coating at the frequency and probe size used for inspection.
5.29.2 Effect of Test Conditions on Plating Thickness Measurement.
Normally, the frequencies used for plating thickness measurement are
relatively high, 100 kHz and greater in specialized equipment;
frequencies as high as 6 MHz are available. These frequencies provide
high sensitivities for very thin coatings. As the conductivity
differences between plat
ing and base metal decrease, the frequency may be either increased or
decreased as necessary to obtain equivalent sensitivity for the
thickness to be measured. Considerable latitude from these approximate
values may be exercised in choosing the actual operating frequency. If
doubt exists, a trial calibration curve should be prepared. To reduce
the effects of surface rough
ness and variations in nonconductive coatings, lift-off compensation
(intermediate layer technique) SHOULD be used. Gen
erally, 0.002 to 0.003-inch lift-off compensation is sufficient unless
very rough surfaces are present in the test area. An in
crease in probe diameter and the use of air cores rather than ferrite
cores has the effect of increasing measuring sensitivity and extending
the depth to which accurate plating thickness measurement can be
performed.
4.5.29.3 Procedures for Plating Thickness Measurement. An approved written procedure is required for each applica
tion of ET techniques for plating thickness measurement. Each procedure SHOULD include the following steps:
- a. Define the objective of the plating or coating thickness measurement. The type of base metal and plating SHOULD be
included in the procedure.
- b. Clean any foreign material from the inspection area. Even though lift-off compensation is used, excessive build-up of
foreign material in excess of lift-off adjustment could lead to significant errors.
- c. Select the test system, instrumentation, and probe that will perform the thickness measurement to the required accuracy.
- d. Develop or verify calibration curve, and standardize the test system using the specified standards. A calibration curve
must be available for each combination of instrument and probe.
- e. Perform plating thickness measurements at the designated points. At least three readings SHOULD be taken at each
measurement position to ensure accurate and repeatable values. The probe should be held against the part with constant
pressure (when available, spring loaded probes can be used to aid in maintaining constant pressure). For curved sur
faces, a fixture may be used to maintain the probe normal to the surface. Plating thickness measurements SHOULD be
made in areas where the readings are not affected by adjoining structures, edges, or variations in total plating plus
substrate thickness that are within the effective limit of penetration.
- f. The calibration of the instrument SHOULD be periodically checked against the standards to guard against instrument
drift.
g. Check all measured values against the tolerances specified by the written procedure. All abnormal values SHOULD be
reported as required by the procedure.
5.29.4 Plating Thickness Reference Standards. Reference standards for
plating thickness measurements must have the same electrical
conductivity, magnetic permeability, and geometry as the part. These
requirements apply to both the base material and the plating.
Electrical conductivity and magnetic permeability for the base material
are usually obtained by using the same alloy and temper for the
standards as used in the part. Particular care SHOULD be taken in
processing the materials to ensure that similar properties are
obtained. The surface finishes of the part and standard SHOULD also be
alike. To obtain the same electrical conductivity, magnetic properties,
and surface finish for plating on the parts and reference standards,
the plating must be performed in baths of similar composition and
subject to similar controls. If the plating on the part is stress-
relieved prior to thickness measurement, the references SHOULD receive
the same treatment. Several meth
ods of determining plating thickness on reference standards can be
used. One of these is to carefully measure the thick
ness prior to plating and again after plating. The difference
represents the thickness of the plating which is applied to one side
only. A second method is to measure the plating on an adjacent area by
sectioning a metallographic specimen. The total thickness of the
plating plus substrate must exceed the effective depth of penetration
in the part. A total thickness of 2.5 to 3 combined standard depth of
penetration is usually considered sufficiently thick. This thickness
may be determined by add
ing the standard depth of penetration in the plating and the substrate
at the frequency used. For example, if approxi
mately 0.003-inch thick silver plating on aluminum is to be measured at
200 kHz, the minimum total thickness can be deter
mined as follows:
- The standard depth of penetration of silver at a frequency of 200 kHz is 0.007-inch. Therefore, the 0.003-inch of sil
ver in the plating represents 0.4 standard depth of penetration
- The 2024-T3 aluminum base material must be at least 2.5 - 0.4 = 2.1 standard depth of penetration
- If the conductivity and magnetic permeability of a metal are known, the standard depth of penetration can be deter
mined
5.30 Measurement of Nonconductive Coatings.
5.30.1 Nonconductive Coatings. A wide variety of nonconductive coatings are applied to military hardware. Primers,
paints, and plastics and sealants are widely used to protect metals from corrosion. Anodic coatings are used on metals, par
ticularly aluminum, to prevent surface deterioration. Other oxide coatings provide protection against heat or wear. Boron ep
oxy laminates increase stiffness and strength. To control the thickness of such nonconductive coatings or to measure their loss
during service, ET techniques have been used with a high degree of accuracy.
5.30.2 Basis for Measurement of Nonconductive Coatings. The determination of thickness of nonconductive layers
or materials is a relative measure of the magnetic coupling between the probe and the underlying conductive material. In
other terms, the thickness of a nonconductor is a direct measurement of lift-off or the spacing between the probe and the con
ductor. Because the properties (electrical conductivity, magnetic permeability, and geometry) of the underlying materials
affect the signal detected by the probe, they must be constant or their variation minimized by instrument adjustment. Three re
quirements for measurement of nonconductive coatings by eddy current techniques are:
- The nonconductive coating must be in intimate contact with a conductive material
- The thickness of the coating must be less than the effective range of the varying magnetic field generated by the
probe
- The thickness of the substrate must be at least 2.5 times the standard depth of penetration at the test frequency
NOTE:
(NAVY Only) Follow PD-214 instructions for nonconductive coating thickness measurement.
5.30.3 Impedance Effects of Nonconductive Coatings. When an eddy current probe is placed on bare metal, the im
pedance of the coil is changed by an amount that is dependent on the frequency of the oscillating current, the conductivity,
magnetic permeability, and geometry of the test part, and the geometry and construction of the test coil. When imped
ance measuring eddy current instruments are used, the measurement of nonconductive coating thickness is determined from
variation in current or voltage across the coil as the coil impedance changes due to increase or decrease in lift-off.
5.30.3.1 Influence of Material Properties and Frequency. An increase in the conductivity or magnetic permeability
of the base metal or in the operating frequency improves the sensitivity of the thickness measurement of nonconductive
coatings.
5.30.3.2 Test Systems for Nonconductive Coating Measurement. Nonconductive coating thickness can be measured
with almost any ET system. Sensitivity is limited by the frequency attainable with available test instruments. Accuracy and
range of measurement are increased with increasing frequency. The size and construction of available probes, and instrument
circuit design affect the accuracy of measurement. Accuracy decreases with increases in coating thickness. Sometimes
probes are spring-loaded to prevent variations in readings caused by inconsistent pressures.
4.5.30.3.3 Procedures for Measuring Nonconductive Coatings. The following steps SHOULD be followed to perform
thickness measurements on nonconductive coatings:
- Establish the range of thickness to be measured and the accuracy required
- Select test system capable of performing required thickness measurement to specified tolerances
- Prepare the part or area for thickness measurement
- Prepare calibration curve or verify calibration curve with existing calibration standards. A calibration curve is re
quired for each combination of instrument and probe and for each base metal
- Perform thickness measurement checking the calibration occasionally with the known calibration standard
5.30.4 Standards for Measurement of Nonconductive Coatings. If calibration standards are unavailable, standards
for measurement of nonconductive coatings MAY be obtained from a number of sources. Layers of paper, plastic, and tape are
three of the most available standards. Standards SHOULD be uniform in thickness and conform to the surface of the bare
metal representing the part to be measured. When standards are stacked layers of material, no gaps or pockets should exist be
tween the layers. Standards can also be actual sections of parts with known thicknesses of the nonconductive coating ap
plied. These standards usually require more effort and expense to prepare. When possible, standards SHOULD be measured to
an accuracy of 10 times greater than the accuracy required for the measurement of the nonconductive coating. This may not
always be possible under field conditions. However, accuracy measuring the standard SHALL be at least 3 times better
than the required measurement (e.g., If measurement to ±0.003 is required, the standard must be measured to ± 0.001). Mate
rials soft enough to compress under the pressure of a firmly applied probe should not be used.
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