Pengujian Eddy Current merupakan salah satu dari beberapa metode pengujian non-destruktif yang menggunakan prinsip elektromagnetisme untuk mendeteksi cacat pada material yang konduktif. Sebuah kumparan yang dirancang khusus dan dienergikan dengan arus bolak-balik ditempatkan dekat dengan permukaan yang akan diuji, menghasilkan medan magnet yang berubah yang berinteraksi dengan benda uji dan menghasilkan arus eddy di sekitarnya.
Perubahan pada fase dan magnitudo arus eddy ini kemudian dipantau melalui penggunaan kumparan penerima atau dengan mengukur perubahan arus bolak-balik yang mengalir dalam kumparan eksitasi primer.
Variasi konduktivitas listrik, permeabilitas magnetik benda uji, atau adanya diskontinuitas apa pun, akan menyebabkan perubahan pada arus eddy dan perubahan yang sesuai pada fase dan amplitudo arus yang diukur. Perubahan tersebut ditampilkan pada layar dan diinterpretasikan untuk mengidentifikasi cacat.
Siapa Penemu Eddy Current?
Eddy Current juga dikenal sebagai arus Foucault setelah fisikawan Prancis Leon Foucault, yang mengembangkan sebuah alat yang menunjukkan bahwa arus eddy terbentuk ketika sebuah material bergerak dalam medan magnet yang diterapkan. Profesor Friedrich Forster menyesuaikan teknologi arus eddy untuk aplikasi industri pada tahun 1933, namun semua teknologi larik arus eddy mengikuti prinsip yang sama.
Eddy current, kata “Eddy” secara harfiah berarti aliran melingkar. Sekarang mari kita coba memahami bagaimana aliran ini dihasilkan. Ambil sebuah solenoid yang memiliki inti besi lunak, kemudian hubungkan solenoid ini ke sumber arus bolak-balik. Ketika sebuah cakram logam dipegang di atas permukaan penampang melintang dari inti besi lunak, cakram logam akan dilemparkan ke udara saat arus mengalir melalui solenoid. Fluks magnetik yang terhubung dengan solenoid meningkat dari nol menjadi nilai tertentu. Perubahan fluks magnetik ini menimbulkan arus induksi dalam cakram tersebut.
Bagaimana Cara Kerja Pengujian Arus Eddy?
Proses ini bergantung pada karakteristik material yang dikenal sebagai induksi elektromagnetik. Ketika arus bolak-balik dialirkan melalui penghantar – misalnya sebuah kumparan tembaga – sebuah medan magnetik bolak-balik dikembangkan di sekitar kumparan, dan medan ini membesar dan menyusut saat arus bolak-balik naik dan turun. Jika kumparan kemudian didekatkan dengan penghantar listrik lainnya, medan magnetik yang berfluktuasi di sekitar kumparan menembus material dan, sesuai dengan Hukum Lenz, menimbulkan arus eddy mengalir dalam penghantar tersebut. Arus eddy ini, pada gilirannya, mengembangkan medan magnetiknya sendiri. Medan magnetik ‘sekunder’ ini menentang medan magnetik ‘primer’ dan dengan demikian mempengaruhi arus dan tegangan yang mengalir dalam kumparan.
Setiap perubahan dalam konduktivitas material yang sedang diperiksa, seperti cacat dekat permukaan atau perbedaan ketebalan, akan mempengaruhi magnitudo arus eddy. Perubahan ini dideteksi menggunakan kumparan primer atau kumparan detektor sekunder, membentuk dasar dari teknik inspeksi pengujian arus eddy.
Permeabilitas adalah kemudahan di mana sebuah material dapat dimagnetisasi. Semakin besar permeabilitas, semakin kecil kedalaman penetrasi. Logam non-magnetik seperti baja tahan karat austenitik, aluminium, dan tembaga memiliki permeabilitas yang sangat rendah, sedangkan baja ferit memiliki permeabilitas magnetik beberapa ratus kali lebih besar.
Kepadatan arus eddy lebih tinggi, dan sensitivitas terhadap cacat paling besar, di permukaan dan ini berkurang dengan kedalaman. Tingkat penurunan tergantung pada “konduktivitas” dan “permeabilitas” logam. Konduktivitas material mempengaruhi kedalaman penetrasi. Ada aliran arus eddy yang lebih besar di permukaan logam dengan konduktivitas tinggi dan penurunan penetrasi pada logam seperti tembaga dan aluminium.
Kedalaman penetrasi dapat diubah dengan mengubah frekuensi arus bolak-balik – semakin rendah frekuensinya, semakin besar kedalaman penetrasi. Oleh karena itu, frekuensi tinggi dapat digunakan untuk mendeteksi cacat dekat permukaan dan frekuensi rendah untuk mendeteksi cacat yang lebih dalam. Sayangnya, ketika frekuensi dikurangi untuk memberikan penetrasi yang lebih besar, sensitivitas deteksi cacat juga berkurang. Oleh karena itu, untuk setiap pengujian, ada frekuensi optimum untuk memberikan kedalaman penetrasi dan sensitivitas yang dibutuhkan.
Standar dan Kalibrasi
Semua sistem harus dikalibrasi menggunakan standar referensi yang sesuai – seperti halnya untuk setiap metode NDT dan merupakan bagian penting dari prosedur pengujian arus eddy. Blok kalibrasi harus terbuat dari bahan yang sama, kondisi perlakuan panas yang sama, bentuk, dan ukuran yang sama dengan benda yang akan diuji.
Untuk deteksi cacat, blok kalibrasi mengandung cacat buatan yang mensimulasikan cacat, sedangkan untuk deteksi korosi, blok kalibrasi memiliki ketebalan yang berbeda. Metode arus eddy membutuhkan operator yang sangat terampil – pelatihan merupakan hal yang penting.
Pentingnya untuk mengukur dengan akurat fase dan amplitudo sinyal untuk mengkalibrasi probe, membuat kurva ukuran, dan memperkirakan kedalaman cacat apa pun yang ditemukan selama inspeksi.
Kelebihan Eddy Current
Ada beberapa keunggulan dengan metode inspeksi arus eddy untuk deteksi dan pengukuran cacat:
- Mampu mendeteksi retakan permukaan dan dekat permukaan sekecil 0,5 mm
- Mampu mendeteksi cacat melalui beberapa lapisan, termasuk lapisan permukaan non-konduktif, tanpa gangguan dari cacat planar
- Metode non-kontak memungkinkan inspeksi pada permukaan suhu tinggi dan permukaan di bawah air Efektif pada objek tes dengan geometri yang kompleks secara fisik
- Memberikan umpan balik langsung
- Peralatan portabel dan ringan
- Waktu persiapan cepat – permukaan membutuhkan sedikit pembersihan pra-inspeksi dan kopelan tidak diperlukan
- Mampu mengukur konduktivitas listrik objek tes
- Dapat diotomatisasikan untuk menginspeksi bagian yang seragam seperti roda, tabung boiler, atau cakram mesin aero
- Inspeksi satu kali lewat dapat membantu mengurangi waktu inspeksi
Kekurangan
- Hanya dapat digunakan pada material yang konduktif
- Kedalaman penetrasi bervariasi
- Sangat rentan terhadap perubahan permeabilitas magnetik – membuat pengujian pada lasan pada material ferromagnetik sulit – tetapi dengan detektor cacat digital modern dan desain probe, bukan tidak mungkin
- Tidak dapat mendeteksi cacat yang sejajar dengan permukaan objek uji
- Interpretasi sinyal dengan hati-hati diperlukan untuk membedakan antara indikasi yang relevan dan yang tidak relevan
Aplikasi
Pemeriksaan bagian atau komponen termasuk:
- Welded joints
- Bores of in-service tubes
- Bores of bolt holes
- Metal tubes
- Friction stir welds
- Gas turbine blades
- Nozzle welds in nuclear reactors
- Hurricane propeller hubs
- Cast iron bridges
- Gas turbine blades
- Identification of both ferrous and non-ferrous metals and with certain alloys – in particular the aluminium alloys.
- Establishing the heat treatment condition
- Determining whether a coating is non-conductive.
- Heat treat verification of metals.
Energi dan dengan demikian dapat meningkatkan suhu bahan. Oleh karena itu, perangkat seperti transformator yang terus-menerus terkena medan magnetik yang berubah sering kali dilapisi atau inti logamnya dibagi menjadi lembaran tipis. Setiap lembaran ini diisolasi satu sama lain. Besarnya arus eddy diberikan oleh rumus AI sama dengan minus 1 dibagi R dikali D Phi B dibagi DT. Arah arus eddy diberikan oleh hukum Lens atau aturan tangan kanan Fleming. Hukum Lens menyatakan bahwa arah.
Arus terinduksi berfungsi untuk menentang penyebab yang menyebabkannya. Aturan tangan kanan Fleming adalah dengan merentangkan jari telunjuk, jari tengah, dan ibu jari tangan kanan sehingga saling tegak lurus satu sama lain. Jika jari telunjuk menunjukkan arah medan magnet, ibu jari menunjukkan arah gerakan penghantar, maka jari tengah menunjukkan arah arus terinduksi dalam penghantar.
Deteksi cacat termasuk
- Surface-breaking defects
- Linear defects (as small as 0.5mm deep and 5mm long)
- Cracks
- Lack of fusion
- Generalised corrosion (particularly in the aircraft industry for the examination of aircraft skins).
Kesimpulan
Dalam pengujian non-destruktif, metode arus eddy telah menjadi alat yang sangat berharga untuk mendeteksi cacat dan memeriksa keadaan material konduktif. Dengan keunggulan seperti kemampuan mendeteksi retakan kecil hingga dekat permukaan, penggunaan pada geometri yang kompleks, dan kemampuan untuk memberikan umpan balik langsung, arus eddy menjadi pilihan yang populer dalam berbagai aplikasi industri seperti pemeriksaan las, pemeliharaan pesawat, dan kontrol kualitas dalam produksi.
