18 Eyl 2021

Malzemeci Amca

Tüm Mühendislik Ders Notları

Girdap Akımları (Eddy Akımı) ile Muayene

Tahribatsız malzeme muayene yöntemlerinden biri olan Girdap Akımları Yöntemi temel olarak iletkenlerin incelenmesinin esası olan elektromanyetizmaya dayanmaktadır. Girdap akımları, elektromanyetik indüksiyon denilen proses doğrultusunda elde edilir.

Tahribatsız malzeme muayene yöntemlerinden biri olan Girdap Akımları Yöntemi temel olarak iletkenlerin incelenmesinin esası olan elektromanyetizmaya dayanmaktadır. Girdap akımları, elektromanyetik indüksiyon denilen proses doğrultusunda elde edilir. Elektrik akımını ileten malzemelerin yüzey/yüzey altı süreksizliklerinin tespiti için kullanılır. Girdap akımı metodunda belirli ürünleri test ederken bu ürünlere yönelik oluşturulmuş standartlar esas alınarak test yapılmaktadır.

Yöntemin Temel Prensibi

Üzerinden alternatif akım geçen bir bobin iletken bir malzemeye yaklaştırılırsa bu malzeme içinde girdap akımları oluşur. Oluşan ilave manyetik alanın ya onu uyaran bobin, ya da ayrı bir bobin tarafından ölçülmesi bu yöntemin temel prensibi olarak düşünülebilir. Malzeme içindeki var olan kusurlar, geometrik ve metalurjik değişmeler elektriksel iletkenlik ve geçirgenlikte, dolayısıyla indüklenen girdap akımlarında yerel değişmelere neden olur. Girdap akımlarındaki bu değişmeler detektör yardımıyla uygun bir okuma cihazına gönderilir. Böylece malzemenin elektriksel, manyetik ve geometrik süreksizlikleri endirekt olarak ölçülmüş olmaktadır. Aşağıdaki şekilde Eddy akımı – girdap akımları’nın nasıl oluştuğu gösterilmektedir.

EDDY akımı

Eddy akımı – girdap akımlarıyla muayene ilk zamanlar borulara uygulanmıştır. Boru yüzeylerindeki, iç kısımlardaki veya kaynak çatlaklarının belirlenmesi sağlanmıştır. Fakat gelişmeler sayesinde parçalara uygulanabilmektedir.

Eddy akımını detaylıca inceleyecek olursak; içerisinden akım geçen bir iletkenin etrafı bir magnetik alanla çevrilidir. Bu manyetik alanın gücü, kendini oluşturan bu akımla direkt olarak ilişkilidir. Büyüklüğü değişen bu akım, örneğin zamana bağlı olarak değişen bir alternatif akım, palslı bir manyetik alan yaratır. Şayet elektrik iletkenliğine sahip bir malzeme bu manyetik alan içerisinde bırakılırsa, malzemenin içerisinde bir gerilim indüklenir. Malzeme iletken olduğunda bu gerilim malzemenin içerisinde bir akım indükler. Bu akım “Eddy Current” (Eddy akımı ya da Girdap Akımı) olarak bilinir. Eddy akımı kendini oluşturan akımın özelliklerini taşır fakat doğrultusu terstir. Malzeme yüzeyindeki Eddy akımı doğrudan doğruya kendini oluşturan akımın frekansı ile ilgilidir. Bu açıdan, Eddy akımının etkilediği derinlik bu frekansın artmasıyla azalacaktır. Malzeme yüzeyinden içerideki oluşan Eddy akımları, yüzeyde oluşan akımların faz değişimleri ile ilişkilidir. Eddy akımları şayet çatlak, boşluk, yüzey hasarları veya hatalı kaynak birleştirmeleri gibi malzeme kusurları ile karşılaşırsa, akışın olması gerektiği doğrultuda yayınamazlar. Bunun sonucunda manyetik alanda bir değişiklik oluşur ve buna bağlı olarak test bobini de reaksiyon verir. Eddy Current test prosedüründe bu kavram malzeme hatalarının tespitinde kullanılmaktadır.

EDDY ŞEMATİK GÖSTERİMİ

Etki Eden Faktörler

Eddy akımı – girdap akımlarıyla muayene çok kapsamlı bir yöntemdir. Bu yöntemdeki ölçümlerle malzeme hakkında bir karara varabilme durumu özellikle malzemenin özelliklerine bağlıdır. Yani malzemenin elektrik iletkenliği manyetiklenme özelliklerine etki eden faktörler deney veya muayene sonuçlarını da etkiler. Bu nedenle bir malzemenin elektrik iletkenliği ve manyetiklenme özelliklerine etki eden faktörlerin bilinmesi uygun olur. Bu faktörler;

  • Kimyasal yapı
  • Alaşım yapısı
  • Kalıntılar
  • Kristal yapısı
  • Sertlik
  • Metalurjik dislokasyon ve distorsiyon
  • Kafes hataları

Eddy Akımı Muayene Yönteminde İşlem Değişkenleri

Malzemenin İletkenliği

Eddy akımı için oldukça önemli bir faktördür. Çünkü bu yöntem iletken malzemelere uygulanmaktadır. Malzemenin iletkenliği bilindiği gibi birçok faktörden etkilenir. Örnek olarak, malzemenin sertliği arttıkça iletkenliği de belli ölçüde artabilir.

Manyetik Geçirgenlik

Bu özellik, manyetik akım çizgilerini üzerinde toplayabilme özelliğidir. İndükleyicilerde ve bobinlerde, bobinin iç kısmı boş bırakılmaz. Bunun amacı; manyetik alan şiddetini arttırarak indüksiyonu arttırmaktır. Ferromanyetik malzemelerde elektrik iletkenliğine dayanan ölçümler yapılmak istenirse ilave bir doğru akım bobini ile deney parçası doyum derecesine kadar manyetikleştirilir.

Frekans Değeri

Her malzeme türüne ve parça şekline göre farklılık gösteren frekans değeri genel olarak 100KHz ile 6 MHz arasında bir değerdir. Frekans değeri yükseldikçe nüfuziyet derinliği de azalmaktadır. Bununla birlikte Eddy akımının hassasiyeti artar.

Kural olarak ince malzemelerde ve yüzeylerde yüksek frekans, kalın malzemelerde ve büyük derinliklerde düşük frekans kullanılır. Ayrıca manyetik malzemelerde düşük frekans, manyetik olmayan malzemelerde ise yüksek frekans kullanılır.

Yöntemin Avantajları

  • Küçük çatlaklara ve diğer hatalara karşı duyarlıdır.
  • Yüzey ve yüzeye yakın hataları tespit eder.
  • Kontrol hemen sonuç verir.
  • Ekipmanlar taşınabilir.
  • Metot kusur tespitinden çok daha fazlası için kullanılabilir.
  • Minimum parça hazırlığı gereklidir.
  • Test problarının parçaya değmesi gerekmez.
  • Kompleks şekillerde ve sayıda iletken malzeme kontrolünde kullanılabilir.

Yöntemin Dezavantajları

  • Sadece iletken malzemeler test edilebilir.
  • Prob yüzeye erişebilmelidir.
  • Diğer yöntemlerden daha kapsamlı beceri ve eğitim gerektirir.
  • Yüzey temizliği ve pürüzsüzlük gereklidir.
  • Limitli penetrasyon derinliği vardır.
  • Ayar için standart referanslar gereklidir.
  • Prob bobin sarımına ve tarama yönüne paralel olan tabakalar halinde dizilmiş hatalar tespit edilemezler.

Önemli Uygulama Alanları

  • Havacılık sanayii
  • Isı değiştirici tüpleri,
  • Alüminyum, bakır, pirinç gibi metalik malzemeler,
  • Döküm malzemeleri,
  • Üretim aşamasında sondaj boruları ve tüplerin kaynak dikişleri
  • Çelik halatlar
  • Yarı mamul ürünler vs.

Kaynakça;

http://www.hascometal.com/teknik-bilgiler.aspx?ID=87

http://ndt.wtndt.metu.edu.tr/girdap-akimlari-muayenesi

http://www.tdgmuhendislik.com.tr/hizmetler/48/girdap-akimlari-ile-muayene

https://www.metalurjimalzeme.net/eddy-akimi-girdap-akimlari/,

http://indtokulu.com/ndt-egitimlerimiz/girdap-akimlari-et/

http://www.kuark.org/2017/05/eddy-current-test-yontemi/