3.1.1 Virvelströmmar
När en växelström med en viss frekvens passerar genom en testspole bildas ett magnetfält runt spolen. Magnetfält alstrar, inducerar, i sin tur virvelströmmar i provföremålet. Storleken på de inducerade virvelströmmarna beror på provföremålets elektriska och magnetiska egenskaper.
När till exempel en spricka ”stör” virvelströmmarna, virvelströmmarna ”går en omväg”, påverkas testspolens magnetfält, vilket medför att registreringsutrustningen känner av förändringen i magnetfältet. Magnetfältet – virvelströmmarna är inte längre i ”jämvikt”.
Lägg märke till virvelströmmarnas banor och riktning, vilken är densamma som riktningen hos spolens lindning. Det mest gynnsamma läget för att indikera en eventuell defekt med en induktiv genomgångsgivare är när virvelströmmarna är riktade 90° mot defektens utsträckning, det vill säga maximalt antal virvelströmmar ”träffar” defekten.
3.1.2 Materialegenskaper
Det provade materialets elektriska och magnetiska egenskaper har en avgörande betydelse för möjligheten att utföra ET-provning. Dessa egenskaper är materialets konduktivitet, resistivitet och permeabilitet.
Resistivitet anger motståndsförmågan i ett material (motståndsförmågan mot att leda elektrisk ström).
Konduktivitet anger ett materials förmåga att leda elektrisk ström, kallas därför ofta för materialets ledningsförmåga.
Ett material har antingen hög konduktivitet och låg resistivitet eller låg konduktivitet och hög resistivitet.
Permeabilitet är ett mått på materialets förmåga att leda magnetiskt flöde för olika material och delas i följande tre grupper. Permeabilitet betecknas med μ.
- Diamagnetiska Vars μ-värde är mindre än 1. Exempel: koppar, mässing glas, trä.
- Paramagnetiska Vars μ-värde är större än 1. Exempel: aluminium, bly, silver, austenitiska rostfria stål.
- Ferromagnetiska Vars μ-värde är mycket större än 1. Exempel: järn, nickel, ferritiska och martensitiska stål.
3.1.3 Inträngningsdjup
Växelströmmar som flyter i en ledare strävar efter att flyta i dess yta. Detta fenomen kallas ström-förträngning, ”skineffekt”. Beroende på frekvens och vilket material som provas blir strömförträngning större eller mindre. Vi får alltså ett mått på virvelströmmarnas inträngning i materialet.
Följande samband råder mellan frekvens och inträngning:
- Hög frekvens –> Liten inträngning
- Låg frekvens –> Stor inträngning
Inträngningsdjupet kan matematiskt räknas ut för olika typer av material, där det beräknade inträngningsdjupet är det djup under ytan vid vilket virvelströmstätheten har sjunkit till 1/e eller 37 % av värdet vid ytan.
Följande formel kan användas för beräkningen:
δ = inträngningsdjupet (m)
ρ = provets resistivitet, till exempel för koppar 17,5 nΩm, i sorten Ωm
μ0 = 4 π · 10–7 H/m, permeabiliteten för fria rymden
μr = provets relativa permeabilitet
f = växelströmmens frekvens (Hz)
3.1.4 Fasförskjutning
De inducerade virvelströmmarna kommer att fasförskjutas med ökat inträngningsdjup. Fasförskjutningen beror på samma materialegenskaper som styr inträngningsdjupet. Fasförskjutningen representerar en förskjutning på
β = x/δ · 57 grader mellan virvelströmmarna på ytan och den under ytan där
x = avstånd under ytan och
δ = inträngningsdjupet.
När x har samma värde som inträngningsdjupet är fasförskjutningen 57° eller en radian.
Genom att mäta fasförskjutningen kan man skilja mellan olika under ytan djupt liggande defekter. Se vidare under analysmetoder.
3.1.5 Omagnetiska material
För omagnetiska material, exempelvis rostfria stål, är den relativa permeabiliteten = 1. Detta innebär att antalet variabler som påverkar provningen minskar.
3.1.6 Ferromagnetiska material
Vid provning av ferromagnetiska material skall hänsyn tas till att den relativa permeabiliteten är väsentligt större än 1. Detta begränsar möjligheten att indikera djupare liggande diskontinuiteter och medför dessutom störningar från ovidkommande materialvariabler, vilka uppträder som permeabilitetsvariationer.
För att minska dessa olägenheter kan det provade materialet mättnadsmagnetiseras eller provas över materialets curiepunkt, för stål 768°C.
