Metodi e strumenti di misura per l'esecuzione di test non distruttivi ...

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Capitolo 1 I controlli non distruttivi 1.4.9 Correnti indotte Il metodo delle correnti indotte ECT (Eddy Current Testing) si inserisce fra i metodi non distruttivi fondamentali ed è utilizzato a livello industriale per il controllo dei materiali metallici sia allo stato di semiprodotto (barre, tubi, etc.), che di particolari finiti di lavorazione meccanica [4]-[5], [15]-[18]. Per mezzo delle correnti indotte è possibile effettuare vari tipi di esami: - rilevamento di difetti superficiali e subsuperficiali; - selezione di materiali per individuare differenze di composizione o di struttura; - misura di spessori di rivestimenti protettivi. A seconda dello specifico tipo di esame e di impiego (su manufatti o su semiprodotti) le apparecchiature utilizzate presentano un grado di sofisticazione strumentale più o meno spinto. L’esame con correnti indotte consente, come le altre tecniche di esame non distruttivo, sia di selezionare i materiali originariamente difettosi evitando i costi derivanti dalle successive lavorazioni sia di verificare l’integrità del materiale a fine lavorazione o in servizio. Oltre ad una grande varietà di applicazioni, offre numerosi altri vantaggi: elevata sensibilità d’esame, intesa come capacità di rilevare difetti di piccole dimensioni, grande a) b) c) Iex H0 Iex Ji H0 Hr Materiale in esame Materiale in esame Fig. 1.6 Bobina in aria a); bobina a contatto con il materiale in assenza b) ed in presenza c) di difetto. Iex Jp H0 Jp Jp 35
Capitolo 1 I controlli non distruttivi affidabilità, rapidità di esecuzione, basso costo di esercizio. Risulta di grande utilità il poter eseguire l’indagine senza che vi sia contatto diretto tra sonda e pezzo in prova, permettendo così di esaminare pezzi in movimento. Ad esempio, in campo metallurgico è possibile il controllo dei materiali direttamente all’uscita delle trafile e dei laminatoi, nonostante la loro elevata velocità e temperatura. Per la stessa ragione, in campo artistico ed archeologico, non esistono rischi di danneggiamento delle opere d’arte o dei reperti durante i controlli. Il principio di funzionamento del metodo consiste fondamentalmente nell’indurre un campo magnetico alternato, creato attraverso apposite bobine, nel pezzo in esame; in ossequio alla legge di Lenz il materiale diviene sede di una f.e.m. indotta la quale, agendo in un mezzo con conducibilità elettrica σ > 0, provoca una circolazione di corrente elettrica in seno al pezzo stesso (corrente indotta). Il verso di circolazione di tale corrente sarà tale da produrre a sua volta un campo magnetico opposto a quello del campo magnetizzante esterno (fig. 1.6). La presenza di difetti superficiali o subsuperficiali allungano, in misura più o meno grande, a seconda dell’entità, il percorso delle correnti indotte nel pezzo variandone di conseguenza il valore della conducibilità σ e della permeabilità µ (fig. 1.6c). Di conseguenza anche il campo magnetico associato a tali correnti varia in maniera analoga e viene analizzato valutando i suoi effetti sulla corrente o sulla tensione della bobina inducente, oppure sulla corrente o sulla tensione indotta in un altro avvolgimento posto, anch’esso in prossimità della superficie dell’oggetto testato. 1.4.9.1 La rilevabilità dei difetti e la scelta della frequenza di lavoro L'esame ECT è essenzialmente un metodo di controllo superficiale in quanto, a causa dell’effetto pellicolare, in un conduttore piano l’intensità di corrente decresce in modo esponenziale con la penetrazione e, in generale, maggiore sarà la frequenza f, la permeabilità µ e la conducibilità σ, minore sarà la profondità di penetrazione. Considerando una geometria monodimensionale dove il semispazio x>0 sia occupato da materiale conduttore omogeneo, il 36
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