بازرسی به روش جریان گردابی یا Eddy Current Test (ET)، یکی از روش‌های بازرسی غیرمخرب برای بازرسی و تشخیص عیوب در قطعات رسانا و اتصالات جوشی می‌باشد. روش جریان گردابی یکی از سریع‌ترین روش‌های بازرسی می‌باشد که به کوپلنت نیازی ندارد، می‌تواند در مواد غیرآهنی مانند نیکل، برنج، مس و آلیاژهای آن و فولاد ضدزنگ استفاده شود. همچنین این روش، روشی پرکاربرد برای بازرسی عیوب سطحی تولیدات نیمه تمام محصولاتی مانند لوله‌ها، پروفیل‌ها، میله‌ها، شمشه‌های ریخته‌گری و یا محصولات نهایی مانند غلتک‌ها، پین‌ها و ارزیابی خوردگی سازه‌ها، سطوح مخفی بال هواپیماها، بدنه کشتی‌ها و مخازن به کار می‌رود. روش جریان گردابی، یک روش الکترومغناطیسی محسوب می‌شود که از لحاظ دقت و سرعت عمل، روش مناسبی برای آشکارسازی عیوب و ناهمگنی‌های سطحی و زیرسطحی و یا داخلی و خارجی است. به دلیل اینکه وجود لایه‌های نازک رنگ، روغن و یا چربی روی سطح قطعه، مزاحمت چندانی برای انجام بازرسی ایجاد نمی‌کند، کاربرد این روش در صنعت به صورت روزافزونی در حال افزایش است. از کاربردهای دیگر روش بازرسی به روش جریان گردابی می‌توان به اندازه گیری ابعاد قطعه، تعیین ضخامت لایه‌ی پوشش، ارزیابی سختی و استحکام فولادها، تشخیص فازهای حاصل از عملیات حرارتی، اندازه‌گیری عمق سختی‌کاری سطحی قطعات و تشخیص و اندازه‌گیری ترک‌ها بسته به اندازه و جهت‌گیری‌شان اشاره‌کرد. بازرسی به روش جریان گردابی، با استفاده از اصول اولیه القای الکترومغناطیس انجام می‌شود که بر همین اساس، محدودیتی در قدرت تشخیص عیوب در لایه‌های زیرسطحی عمیق وجود دارد.
نحوه کار:
اساس کار در تست جریان گردابی عبور دادن جریان متناوب از یک سیم پیچ و ایجاد یک میدان مغناطیسی متغیر اولیه در اطراف آن و القای میدان مغناطیسی مخالف در قطعه مورد نظر و بررسی تاثیر متقابل آن ها با یکدیگر با استفاده از یک آشکار ساز است. به این منظور سیم پیچی را که جریان متناوبی از آن می‌گذرد کاملا به سطح قطعه نزدیک می‌شود، بدون این که سیم پیچ با قطعه تماس مستقیم و یا غیر مستقیم پیدا کند. به این ترتیب میدان مغناطیسی متناوبی که در اطراف سیم پیچ تشکیل می‌شود سبب القای جریان ثانویه متناوبی موسوم به جریان گردابی در قطعه می‌شود. این جریان گردابی القا شده به صورت دایره‌ای شکل و موازی سطح قطعه و با همان فرکانس جریان متناوب اولیه به نوبه خود میدان مغناطیسی دیگری به نام میدان مغناطیسی ثانویه با جهت مخالف میدان اولیه سیم پیچ ایجاد می‌کند. تداخل میدان مغناطیسی ثانویه با میدان اولیه سبب ایجاد اختلال و تضعیف میدان اولیه و نتیجتا تغییر و انحراف آن می‌شود. وجود هر گونه ناپیوستگی یا ناهمگنی سطحی یا زیر سطحی (مانند ترک، جدایش، حفره و خوردگی) سبب اختلال و تغییر در مسیر جریان‌های گردابی و در نتیجه میدان مغناطیسی حاصل از این جریان‌های گردابی القا شده می‌شود. این تغییر تاثیر متقابلی بر مقاومت ظاهری سیم پیچ می‌گذارد. تغییر مقاومت ظاهری سیم پیچ ناشی از عیب یا ناهمگنی را می‌توان پس از تقویت با مدارهای الکترونیکی با استفاده از تجهیزات مناسبی آشکار ساخت.
مراحل انجام این تست از قرار زیر است:
- نزدیک کردن یک سیم پیچ با جریان متناوب به سطح ماده هادی جریان الکتریکی
- القای الکترومغناطیس و تشکیل جریان‌های گردابی در قطعه
- تغییر در جریان الکتریکی سیم پیچ در صورت وجود عیوب و ناپیوستگی‌ها در قطعه
- تشخیص حضور ناپیوستگی‌ها و عیوب در قطعه
دو روش برای مشاهده تغییرات در مشخصه های جریان گردابی در تست ET وجود دارد:
- روش امپدانس: در روش امپدانس، امپدانس سیم پیچی که حامل جریان متناوب است (سیم پیچ محرک) بررسی می‌شود. به دلیل آن که تغییر در ولتاژ یا جریان سیم پیچ به علت تغییر در امپدانس است، می‌توان از این روش برای تشخیص هرگونه عیب و به دنبال آن تغییر در پارامترهای قطعه از روی تغییرات امپدانس استفاده کرد.
- روش ارسال و دریافت: در روش ارسال و دریافت از دو سیم پیچ مجزا استفاده می‌شود که یکی از آن‌ها سیم پیچ محرک و دیگری سیم پیچ دریافت است. در این حالت ولتاژ القا شده در سیم پیچ دریافت اندازه گیری و عیوب شناسایی می‌شوند.
تجهیزات:
پروب‌های جریان گردابی بر اساس اصول نسبتا ساده‌ای کار می‌کنند و معمولا شامل یک یا چند مجموعه سیم پیچ در یک پیکربندی مناسب هستند. شکل سیم پیچ‌ها، سطح مقطع و پیکربندی آن‌ها پارامترهایی هستند که برای تولید یک پروب مناسب باید مورد توجه قرار گیرند. سیم پیچ به وسیله یک جریان متناوب با فرکانس و دامنه معلوم تغذیه می‌شود و یک میدان مغناطیسی متغیر را تولید می‌کند. وقتی سیم پیچ به قطعه رسانا نزدیک می‌شود، یک ولتاژ القایی در قطعه تولید می‌گردد. این ولتاژ القایی نیز جریان گردابی را پدید می‌آورد. پروب‌های تست جریان گردابی، از ۶ نوع مختلف زیر تشکیل شده‌اند:
- پروب پانکیک (pancake probe)
- پروب TR
- پروب پالس – نقطه (plus-point)
- پروب تتا
- پروب یونیفروم معمولی
- پروب یونیفروم با سیم پیچ مخصوص
مزایا:
- عدم نیاز به کوپلنت (کوپلنت: ماده ای که بین پروب و سطح قطعه قرار می‌گیرد تا اتصال را فراهم کند.)
- سرعت بالایی
- امکان دریافت پاسخ لحظه‌ای
- مراحل ساده بازرسی
- حساس به تمامی عیوب
- تکرار پذیر
- دقت بسیار بالا برای آنالیز ابعادی عیوب و ضخامت پوشش
معایب:
- نیاز به زمینه علمی اصول الکتریکی و ریاضیات
- حساس به تغییرات سطحی
- قابل استفاده برای مواد رسانا
- عدم اطمینان برای تشخیص عیوب زیرسطحی فولاد کربنی
- محدودیت در عمق نفوذ
- تاثیر تنگی ترک و جهت گیری جریان گردابی در یک ترک یا ناپیوستگی خطی بر قدرت آشکارسازی
- عدم دریافت کمیت حجم یا طول ناپیوستگی
- نیاز به نمونه سالم جهت انجام تست
- وابسته به صافی سطح
- وابسته به جهت ناپیوستگی در قطعه
کاربردها:
کاربرد اصلی آزمایش جریان‌های گردابی، بازرسی تیوب‌ها مانند تیوب‌های موجود در مبدل‌های حرارتی می‌باشد. با عبور دادن پراب از داخل تیوب، می‌توان به اطلاعات گسترده‌ای از جمله میزان خوردگی، وجود ترک و حفرات (Pitting)، پی برد. این روش علاوه بر شناسایی عیوب، برای موارد زیر نیز مورد استفاده قرار می گیرد:
- اندازه گیری ابعاد قطعه
- تعیین ضخامت لایه پوشش
- ارزیابی سختی و استحکام فولادها
- تشخیص فازهای حاصل از عملیات حرارتی
- طبقه بندی مواد
- اندازه گیری ضخامت جداره نازک تنها از یک سطح
- اندازه گیری عمق قطعات سخت کاری سطحی شده
