Aparelhos recomendados: CenárioAs altas temperaturas de cerca de 800 °C encontradas dentro das caldeiras a vapor podem provocar a formação de um tipo específico de óxido de ferro duro e quebradiço, chamado magnetita, na superfície interna e externa dos tubos da caldeira de aço. A presença da camada de óxido na parte externa dos tubos pode interferir nas medições ultrassônicas de espessura de parede que usam transdutores comuns de elementos duplo, isto por que uma superfície muito áspera pode impedir o acoplamento do som e porque a espessura do óxido é adicionada à espessura do metal. No entanto, como o próprio nome indica, a magnetita é magnética, e essa propriedade permite a utilização da sonda EMAT (transdutor acústico eletromagnético), como a sonda E110-SB. As sondas apresentam várias vantagens em comparação com as sondas piezoelétricas convencionais de dois elementos: não é preciso remover a camada de óxido, a espessura da camada não é adicionada à espessura da parede e as medições podem ser feitas com muita rapidez sem a necessidade de utilizar acoplantes líquidos. A principal limitação da sonda EMAT de magnetostricção é que ela só funciona quando a camada está presente e vinculada à parte externa do tubo da caldeira. Além disso, a espessura mínima mensurável da parede e a precisão não são tão boas quanto a que pode ser conseguida com as sondas duplas convencionais; as sondas EMAT são praticamente insensíveis às pequenas cavidades internas. Por estes motivos, as sondas EMAT são usadas com frequência para realizar levantamentos rápidos da espessura inicial da parede, então as sondas duplas podem ser utilizadas para analisar, de maneira mais aprofundada, as áreas de preocupação. Teoria do funcionamentoExistem dois tipos de sondas EMAT utilizadas pela indústria de END. As conhecidas como EMAT de Lorentz não precisam da presença da camada de óxido, mas precisam de uma energia de condução bem elevada. As sondas EMAT de magnetostricção, como a E110-SB da Olympus, precisam da camada, mas elas funcionam com níveis de potência bem mais baixos, típicos dos medidores portáteis por ultrassom e dos detectores de defeitos. A sonda de magnetostricção possui um ímã potente permanente e uma bobina que atua como um eletroímã quando excitado pelo pulso do aparelho de teste, conforme observado na figura 1. O magneto permanente gera um campo magnético perpendicular em relação à superfície da camada (Bs na figura abaixo), enquanto o campo dinâmico gerado pelo eletromagneto (Bd) faz com que a camada seja puxada para fora e para dentro radialmente, como a bobina é pulsada, como mostrado na figura 2. Este movimento gera uma onda de cisalhamento com incidência normal na camada que então se propaga pelo aço. Basicamente, a camada age como um elemento ativo da sonda para gerar o pulso sonoro. A frequência do pulso sonoro varia à medida que a espessura do óxido muda, aumenta quando o óxido se torna mais fino e diminui quando fica mais espesso. Com o acúmulo da camada tipicamente fina, a frequência será de aproximadamente 5 MHz. O processo também funciona no sentido inverso para gerar uma voltagem no elemento quando o eco da onda de cisalhamento vibra na camada.
Como a própria camada é um transdutor, a rugosidade da camada não é um problema para o acoplamento, e não é adicionada à medida da espessura. A sonda EMAT gera uma onda de cisalhamento, então a velocidade dela deve ser calibrada para 3.240 m/s, aproximadamente, no aparelho, para aço carbono. A precisão da medição típica com o transdutor E110-SB EMAT é de ±0,25 mm, com espessura mínima mensurável de ao menos 2,0 mm, dependendo das propriedades do material. Procedimentos de configuração e mediçãoA qualidade dos ecos ultrassônicos nas aplicações com EMAT depende, em parte, da consistência da camada de óxido, que pode variar de um ponto a outro em um determinado tubo da caldeira. Se não é possível obter ecos úteis em um ponto, tente um outro ponto próximo. Além disso, o transdutor E110-SB possui um obstáculo ajustável que varia a distância entre a face da sonda e a superfície do tubo da caldeira. Ajustar a distância deste obstáculo ajuda a otimizar a resposta do eco em muitos casos.
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