Teste de Corrente Eddy em Aço: Garantindo Qualidade e Detectando Falhas

Definição e Conceito Básico

A inspeção por correntes de Foucault (ECT) é uma técnica de avaliação não destrutiva (NDE) utilizada para detectar falhas na superfície e subsuperfície, medir propriedades do material e avaliar a integridade de componentes metálicos, particularmente na indústria do aço. Ela opera com base no princípio da indução eletromagnética, onde uma corrente alternada é induzida em uma bobina colocada próxima ao espécime de teste, gerando correntes de Foucault localizadas dentro do material condutor.

Essas correntes de Foucault induzidas são sensíveis a variações na condutividade elétrica do material, permeabilidade magnética e à presença de descontinuidades, como rachaduras, corrosão ou inclusões. Mudanças no fluxo das correntes de Foucault alteram a impedância da bobina, que pode ser medida e analisada para identificar defeitos ou caracterizar propriedades do material.

A inspeção por correntes de Foucault é integral para a garantia de qualidade do aço, pois fornece capacidades de inspeção rápidas, precisas e sem contato. É amplamente empregada durante os processos de fabricação, tratamento térmico e manutenção para garantir que os produtos de aço atendam aos padrões e critérios de desempenho especificados. Como um método NDE versátil, a ECT complementa outras técnicas de teste, como teste ultrassônico ou de partículas magnéticas, formando uma abordagem abrangente para a avaliação da integridade do aço.

Natureza Física e Fundação Metalúrgica

Manifestação Física

No nível macro, os resultados da inspeção por correntes de Foucault são tipicamente exibidos como sinais elétricos ou leituras de impedância que variam com a presença de defeitos ou mudanças nas propriedades do material. Quando uma falha, como uma rachadura ou corrosão, está presente, as correntes de Foucault são interrompidas, levando a uma mudança mensurável na impedância da bobina, frequentemente representada graficamente como mudanças de amplitude ou fase.

Microscopicamente, a manifestação envolve alterações localizadas no campo eletromagnético dentro do aço. Por exemplo, uma rachadura interrompe o fluxo das correntes de Foucault, criando uma região de densidade de corrente reduzida. A corrosão ou inclusões modificam a condutividade elétrica e a permeabilidade magnética localmente, afetando a distribuição das correntes de Foucault e, assim, os sinais de teste.

Características que identificam esse fenômeno incluem reduções na amplitude do sinal, mudanças de fase ou anomalias de impedância em frequências específicas. Essas características ajudam a distinguir entre diferentes tipos de defeitos e avaliar sua gravidade. A profundidade e o tamanho das falhas influenciam a magnitude da mudança de impedância, permitindo uma avaliação quantitativa.

Mecanismo Metalúrgico

A base metalúrgica fundamental da inspeção por correntes de Foucault depende das propriedades eletromagnéticas do aço, principalmente da condutividade elétrica e da permeabilidade magnética. Quando um campo magnético alternado é aplicado através da bobina, correntes de Foucault circulantes são induzidas dentro da microestrutura do aço.

Características microestruturais, como limites de grão, inclusões e limites de fase, influenciam a resposta eletromagnética local. Por exemplo, inclusões como óxidos ou sulfetos podem alterar a condutividade local, enquanto fases microestruturais com diferentes propriedades magnéticas afetam a permeabilidade. Essas variações causam mudanças detectáveis no fluxo das correntes de Foucault.

Defeitos como rachaduras ou cavidades de corrosão introduzem descontinuidades que interrompem ou distorcem os caminhos das correntes de Foucault. Rachaduras, sendo não condutivas ou menos condutivas, causam anomalias de impedância ao reduzir o fluxo de corrente através do defeito. A corrosão reduz a condutividade local, afetando de forma semelhante a distribuição das correntes de Foucault. Condições de processamento, como tratamento térmico, influenciam a microestrutura e as tensões residuais, que por sua vez afetam as respostas eletromagnéticas.

Sistema de Classificação

Os resultados da inspeção por correntes de Foucault são frequentemente classificados com base na gravidade, tipo de defeito ou características do sinal. Os esquemas de classificação comuns incluem:

• Níveis de gravidade: Menor, moderado ou severo com base na magnitude da mudança de impedância.
• Tipos de defeito: Rachaduras superficiais, rachaduras subsuperficiais, cavidades de corrosão, inclusões ou porosidade.
• Avaliações baseadas em sinais: Critérios de aprovação/reprovação estabelecidos por valores de impedância ou mudanças de fase de limiar.

Criterios de classificação padronizados são delineados em várias normas da indústria, permitindo uma interpretação consistente em diferentes aplicações. Por exemplo, uma pequena mudança de impedância pode ser classificada como um defeito superficial menor, enquanto anomalias maiores indicam falhas críticas que requerem reparo ou rejeição.

Em aplicações práticas, essas classificações orientam a tomada de decisões, como aceitar, retrabalhar ou rejeitar um componente de aço. Elas também facilitam a documentação e rastreabilidade nos processos de controle de qualidade.

Métodos de Detecção e Medição

Técnicas de Detecção Primárias

O método de detecção central envolve colocar uma bobina, energizada com uma corrente alternada, próxima à superfície do aço. O campo magnético da bobina induz correntes de Foucault dentro do material. Variações nas propriedades eletromagnéticas do material, causadas por defeitos ou mudanças de propriedades, alteram a impedância da bobina.

A configuração do equipamento geralmente inclui uma bobina de sonda conectada a um analisador de impedância ou a um instrumento especializado de correntes de Foucault. A sonda pode ser configurada como uma sonda de superfície ou interna, dependendo da profundidade da inspeção e da localização do defeito. A frequência da bobina é ajustável para otimizar a sensibilidade para tipos de defeitos ou profundidades específicas.

O princípio físico baseia-se na indução eletromagnética: o campo magnético alternado induz correntes de Foucault, que geram seus próprios campos magnéticos que se opõem ao original. Descontinuidades interrompem esse equilíbrio, levando a variações mensuráveis de impedância. O sistema de detecção registra essas mudanças como sinais que podem ser processados e exibidos para análise.

Padrões e Procedimentos de Teste

Padrões internacionais como ASTM E1004, ISO 15549 e EN 17739 regem os procedimentos de teste por correntes de Foucault para aço e outros metais. Esses padrões especificam métodos de teste, procedimentos de calibração e critérios de aceitação.

O procedimento típico de teste envolve:

• Calibração do instrumento usando padrões de referência com tamanhos de defeito ou condutividade conhecidos.
• Limpeza da superfície para remover sujeira, óleo ou revestimentos que possam interferir na acoplamento eletromagnético.
• Seleção do tipo e frequência de bobina apropriados com base no tamanho e profundidade do defeito.
• Escaneamento sistemático da superfície do espécime ou regiões subsuperficiais, mantendo a orientação da sonda e a distância de afastamento consistentes.
• Registro de sinais de impedância ou fase em cada ponto de escaneamento.
• Análise de dados para identificar anomalias que excedem limiares predefinidos.

Parâmetros críticos incluem frequência da bobina, distância de afastamento, velocidade de escaneamento e filtragem de sinal. Esses influenciam a sensibilidade, resolução e a capacidade de distinguir entre tipos de defeitos e variações de material.

Requisitos de Amostra

As amostras devem ser preparadas de acordo com especificações padrão, garantindo uma superfície limpa e lisa, livre de corrosão, tinta ou rugosidade superficial que possa distorcer o acoplamento eletromagnético. O condicionamento da superfície, como moagem ou polimento, melhora a precisão do teste.

Para a detecção de defeitos internos, os espécimes podem exigir geometrias ou pontos de acesso específicos para facilitar a colocação da sonda. A posição e orientação consistentes da amostra são essenciais para a reprodutibilidade.

A seleção da amostra impacta a validade do teste; amostras representativas com tipos e tamanhos de defeitos conhecidos são usadas para calibração e validação. Amostras devidamente preparadas garantem que os resultados do teste reflitam com precisão a condição do material.

Precisão da Medição

A precisão da medição depende da calibração do equipamento, configuração da sonda e habilidade do operador. A repet