Testing Configuration
Configurazione analizzata
Programma
Matlab
Risultati
ASPETTI TEORICI
La tecnica non distruttiva con correnti indotte (Eddy Currents Testing, ECT) è fondata, da un punto di vista fisico, sull'eccitazione dell'elemento di prova con onde elettromagnetiche nell'intervallo di frequenze compreso tra qualche Hz e alcuni MHz. Un materiale conduttore che viene posto in un campo magnetico variabile (prodotto ad esempio da una sonda a spirale attraversata da corrente alternata ad una certa frequenza), diviene sede di fenomeni che in base al principio di conservazione dell'energia sono giustificabili dalla legge di Lenz. Il conduttore diviene sede di una f.e.m indotta la quale provoca una circolazione di corrente nel conduttore stesso; il verso di tale corrente sarà tale da produrre a sua volta un campo magnetico opposto al campo magnetizzante esterno in modo che la sommatoria delle energie, riferita al sistema induttore, venga bilanciata da quella riferita al sistema indotto; in quest'ultimo, tale sommatoria avrà una componente a carattere reattivo e una a carattere dissipativo.
La prima componente non provoca perdite di potenza, al contrario della seconda che è caratterizzata da perdite per effetto Joule. Le correnti indotte nell'oggetto alterano il campo magnetico e il flusso totale F, concatenato alla sonda a spirale; inoltre l'impedenza di tale sonda è funzione non solo dei parametri della spira, ma anche della geometria e della conduttività dell'oggetto.
In altre parole l'impedenza di una sonda EC (Eddy Currents) è relata alle proprietà materiali dell'oggetto sotto osservazione. Anomalie sulla superficie dell'oggetto conducente alterano le correnti indotte e modificano l'impedenza della sonda. Dunque l'informazione sull'eventuale presenza di anomalie e discontinuità, e sulle relative caratteristiche, si ricava dall'analisi del flusso secondario dell'induzione magnetica , generato dalla distribuzione di correnti indotte nell'elemento di prova da parte del flusso alternato primario.
Ciò è possibile rilevarlo valutando le variazioni dell'impedenza delle sonda inducente(relata al flusso), oppure effettuando punto per punto, lungo la superficie da analizzare, le misurazioni del campo magnetico (metodo utilizzato nelle sperimentazioni presentate).
Le applicazioni di tale tecnica in campo industriale sono molteplici: oltre al rilevamento e valutazione delle dimensioni di difetti superficiali e sub-superficiali, essa può essere utilizzata per la:
· Determinazione dell'integrità di tubazioni e delle parti saldate;
· Misura dello spessore di rivestimenti;
· Determinazione dell'integrità di cavi conduttori e la localizzazione dei fili danneggiati;
· Rilevamento di inclusioni metalliche in materiali non metallici;
· Misura della conduttività elettrica;
· Identificazione e discriminazione di leghe metalliche;
· Misura della permeabilità magnetica e dell'effetto di trattamenti termici su di essa.
Il limite di tale tecnica è che i materiali sotto esame debbono essere conduttori di corrente. Le correnti indotte nel conduttore, essendo variabili nel tempo ed in sincronismo alla frequenza f dell'induttore, saranno soggette all'effetto pellicolare, un fenomeno fisico in base al quale si verifica un addensamento di corrente verso la superficie esterna del conduttore ed una corrispon-dente rarefazione della stessa all'interno della sezione; la distribuzione delle correnti e del campo magnetico nell'elemento di prova non è uniforme sulla sezione, ma decresce in ampiezza al crescere della distanza dalla superficie. Campi e correnti risultano concentrati, in prima approssimazione, nello strato esterno del conduttore, per uno spessore caratteristico detto profondità di pelle (skin dept). Tale strato superficiale interessato dalla corrente di conduzione viene indicato con d e rappresenta la costante di penetrazione di un'onda in un mezzo generico. Il suo valore è dato da:
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