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Medição e detecção de corrosão usando métodos com correntes parasitas


Geral

A corrosão é a deterioração de material metálico por ataque químico (ou eletroquímico). Ela é causada, normalmente, pelo ambiente (frequentemente pela água) e, às vezes, por outro material. Os produtos de corrosão gerados não são condutores elétricos, então mediremos o desbaste do material com um teste.
O aparelho de correntes parasitas e a sonda podem ser usados para detecção, e, usando um procedimento específico, muitas vezes é possível realizar medição quantitativa.

Existem vários tipos de corrosão:

• Corrosão uniforme é a corrosão que abrange uniformemente a superfície
• Corrosão puntiforme é a corrosão profunda em pequenas áreas (cavidades)
• Descamação é a corrosão que se propaga entre as camadas de grãos alongados
• Corrosão intragranular que se propaga nos contornos dos grãos

Na maioria das situações, particularmente na indústria aeroespacial, o material inspecionado é um tipo de liga de alumínio, por isso iremos focar nesta aplicação. Normalmente, a corrosão em aço não é detectável com correntes parasitas, embora algumas exceções, assim como a técnica de reflexão de campo remoto, a maioria é para inspeção de tubos.

Seleção de equipamento

• Instrumentos. Para detecção de corrosão, o ideal é escolher um aparelho com ganho alto e pouco desvio, principalmente quando operado no modo de reflexão (transmissão-recepção). A disponibilidade do filtro passa-baixa (LPF) também é um recurso útil que reduz o ruído de fundo que aparece em algumas sondas e aparecem com frequência em configurações com ganho alto.
• Sondas. Geralmente, as melhores sondas são de pontos de reflexão para tipos de superfícies com diâmetros pequenos (abaixo de 12 mm), embora diâmetros maiores sejam utilizados, às vezes, para cobrir áreas maiores. Os modelos de reflexão de ganho alto e baixo ruído são especialmente projetados para detecção de corrosão de alumínio.
• Padrões de referência. A calibração pode ser utilizada com um tipo de sonda de padrão de referência com condutividade e espessura semelhantes às áreas inspecionadas. Áreas com espessura reduzidas entre 10%, 20% e 30% são mais comuns.

Plano de impedância

É importante observar o efeito da espessura na curva de condutividade, pois ela indica o movimento do ponto na tela do aparelho. A figura 1 mostra o plano típico de impedância, com a reactância indutiva (XL) e a resistência (R) como coordenadas. Quando a sonda está em contato com o ar exterior, o ponto está na parte superior da curva de condutividade, e ele se move pela curva para aumentar a condutividade do material com o ponto B, como a liga de alumínio que será inspecionada.
Começando no ponto B, a redução na espessura acompanhará a curva da espessura para cima.

plano comum de impedância

Figura 1


Na figura 2 nós giramos a exibição (através do controle de fase) para definir o liftoff horizontal e aumentar o ganho do aparelho até que apenas a porção retangular da área ocupe toda a tela do aparelho. Se o ponto C na curva de espessura apresenta uma redução de 20%, o ponto de moverá de B para C à medida que a sonda se move sobre o ponto de corrosão.

Figura 2

Figura 2

Detecção de corrosão em uma camada

Esta é o caso mais fácil. Quando existe apenas uma camada, é possível obter uma detecção de alta sensibilidade e porcentagens de até 1% podem ser exibidas. No entanto, quando se utiliza um ganho elevado, é possível observar outras variações como a condutividade e até mesmo as variações de laminagem da placa de alumínio, embora estas são, normalmente, como mudanças muitas lentas. A frequência não é fundamental, mas é comum defini-la com uma profundidade de penetração padrão.

Para esta inspeção, é preferível ter um padrão de referência (do mesmo material ou similar) com áreas que apresentam redução de espessura de 5%, 10% e 20%, visto que isto permite uma melhor estimativa da corrosão superficial (veja figura 3).

padrão de referência mostrando corrosão superficial

Figura 3

A figura 4 mostra as indicações produzidas por estas reduções ao longo da curva de espessura. A estimativa da corrosão são realizadas através da comparação de leituras. Pode ser necessário restaurar o aparelho na amostra depois da calibração padrão, por causa da diferença de condutividade. O ganho não deve ser reajustado.

curva de espessura

Figura 4

Detecção de corrosão em duas camadas

Quando duas placas de alumínio são unidas, é mais difícil detectar a corrosão (e ainda mais difícil de medir). O principal problema com a medição de corrosão em duas camadas é a interferência das variações do entreferro entre as camadas que podem ser confundidas com corrosão. Para a sonda, o entreferro parece uma redução de espessura e embora siga um trajeto ligeiramente diferente, isto, na prática, é insuficiente para identificação positiva. Isto é ainda mais complicado pelo fato que os produtos da corrosão também criam um entreferro.

Existem três técnicas diferentes que podem ser usadas para detectar e medir a corrosão:

1. Método de penetração limitada
2. Método de frequência dupla
3. Método de frequência variável

Método de penetração limitada

Este método é baseado na limitação da penetração somente para primeira camada, evitando assim indicações confusas do entreferro. A principal limitação deste método é a baixa densidade das correntes parasitas no lado mais distante da primeira camada, e o resultado da sensibilidade da corrosão fica abaixo de 10%. Felizmente, os níveis de corrosão acima deste valor é visto imediatamente.

À medida que a frequência aumenta, as indicações de espessura se movem no sentido horário. A figura 5 mostra o efeito do movimento da sonda da área de duas camadas (B) para a área com uma camada. Em algum momento, uma frequência é obtida onde as indicações se tornam horizontais e não existe nenhuma amplitude vertical diferente entre os dois (movimento B para C).

Figura 5

Normalmente, um gráfico que relaciona a espessura com a frequência de inspeção é exibido. O ponto de operação corresponde, aproximadamente, a 1,5× a profundidade padrão de penetração (pode-se usar a régua de cálculo de correntes parasitas do Nortec® para calculá-lo).

O procedimento padrão de detecção de corrosão nos manuais de NDT (sigla em inglês) da companhia são baseados neste método e utiliza padrões de calibração de 10%, 20% e 30% de redução de espessura (figura 6). O resultado esperado é apresentado na figura 7 com redução de ganho horizontal de cerca de 6 dB.

Figura 6

Figura 6

Figura 7

Figura 7

Devido às variações da espessura nominal do revestimento, as variações de condutividade e as diferenças da sonda, também é necessário verificar a resposta na estrutura testada. Como mencionado anteriormente, isto é feito colocando a sonda em uma área de duas camadas e, em seguida, uma área de camada única. O ponto deve estar na mesma posição vertical para os dois, assegurando o mínimo de interferência na segunda camada. O ganho não deve ser reajustado.

Método de frequência dupla

Para realizar esta inspeção, é preciso ter um aparelho de frequência dupla e uma sonda que possui uma grande variação de frequência. O método de frequência dupla usa duas frequências separadas para cancelar o sinal do entreferro. A segunda frequência, normalmente duas vezes a frequência de inspeção, ainda fornece penetração suficiente para inspecionar as duas camadas.

Além do tipo convencional de padrão de referência, também são precisos vários entreferros para fins de calibração (folhas de papel são suficientes), como visto na figura 6.

O sinal de entreferro detectado com a segunda frequência F2 é ajustado para ser o mais próximo possível da amplitude e da fase obtida com a primeira frequência e, depois, os dois sinais são subtraídos (F1-F2), minimizando, desse modo, o sinal de entreferro (figura 8). Embora o cancelamento também reduz o sinal da corrosão, a diferença de fase e amplitude são suficientes para detectá-lo. Também é possível detectar corrosão na parte mais distante da segunda camada. A medição da gravidade de corrosão é realizada por comparação com o padrão de referência. As indicações de corrosão são semelhantes às da figura 9.

Figura 8

Figura 8

Figura 9

Figura 9

A principal objeção a este método é que a calibração deve ser feita com cuidado e é demorada. Este método funciona melhor em camadas finas do que em camadas espessas.

Método de frequência variável

Este método só é utilizado para medições.

Em primeiro lugar, a detecção deve ser feita com uma frequência capaz de penetrar duas camadas de inspeção. Para fazer isso, o ideal é somar as duas espessuras e usar a profundidade de penetração padrão (veja o procedimento para espessura simples descrito acima). Enquanto nenhum sinal é rejeitado, a estrutura é considerada adequada.

Quando uma área suspeita é identificada, o pior ponto é marcado cuidadosamente na superfície e, em seguida, deve ser inspecionada novamente e comparada com um ponto adequado conhecido usado como ponto nulo. Isto deve estar o mais próximo possível do ponto de interesse para evitar outras variações (veja figura 10). A cada etapa da frequência, a sonda é anulada no ponto adequado (e o liftoff é definido como horizontal) e, em seguida, colocado sobre a marca do ponto suspeito.

Figura 10

Figura 10

à medida que a frequência aumenta, o ponto com suspeita de corrosão se desloca no sentido horário (veja figura 11) até alcançar a mesma amplitude vertical como ponto nulo (ficará à direita da linha liftoff).


Figura 11

Figura 11

NOTA:
O ganho deve ser aumentado de acordo com a necessidade para visualizar com nitidez o sinal da suspeita de corrosão, porque a penetração diminui quando a frequência aumenta. Este método depende apenas da fase, então a amplitude não é fundamental.

Ele também pode ser usado para estimar a espessura das áreas reduzidas do lado oposto à segunda camada, se necessário, mas a precisão depende da uniformidade do entreferro da interface.

Quando essa frequência for alcançada, ela precisa ser relacionada à espessura do material restante que está em bom estado. Isto pode ser feito por:

• Encontre a espessura correspondente usando a régua de cálculo de correntes parasitas do Nortec® com profundidade de penetração ajustada a 1,5×.
• Com os gráficos usados para calcular o método limitado de penetração, verifique a espessura correspondente.

Olympus IMS

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As sondas de tipo pontual são utilizadas para descobrir defeitos dentro e embaixo das superfícies. O elemento de grande diâmetro e a operação de baixa frequência são vantajosos para grandes áreas de rastreamento, e proporcionam um aumento no tamanho de falhas detectáveis; normalmente igual a metade do diâmetro da sonda.
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