Wirbelstromtechnologie

Die Wirbelstromprüfung (ECT) ist eine Form der elektromagnetischen Prüfmethode (ET), die üblicherweise zur Erkennung von oberflächenbrechenden oder oberflächennahen Defekten in Materialien verwendet wird. Sie wird in der Regel zur Prüfung nichtferromagnetischer Metalle verwendet, obwohl es sich bei dem zu prüfenden Material auch um ein ferromagnetisches Metall handeln kann. ECT wird auch seltener zur Prüfung von Verbundwerkstoffen wie kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK) eingesetzt.

So funktioniert's

Ein elektrischer Leiter (normalerweise eine Kupferspule) wird in einen Stromkreis gelegt, durch den ein Wechselstrom fließt, wodurch ein Magnetfeld um die Spule herum erzeugt wird, das auf dem Prinzip der Selbstinduktivität basiert. Die Rechtsregel bestimmt die Richtung des Magnetfeldes. Die Magnetfeldstärke hängt von der Größe des Erregerstroms der Spule sowie von einer Frequenz ab, die der Wechselfrequenz des Erregerstroms entspricht.

Wenn die Spule in der Nähe einer Metallprobe platziert wird, werden Wirbelströme im Material induziert. Wirbelströme in Materialien sind vergleichbar mit Wirbelströmen in Flüssigkeiten und daher haben sie ihren Namen erhalten. Bei der elektromagnetischen Induktion fließen Wirbelströme in eine Richtung, die dem Spulenstrom entgegengesetzt ist, und erzeugen so ebenfalls eine Gegenkraft, ein „sekundäres“ Feld. Die Schaltung in einem ECT-System ist auf dieses entgegengesetzte Sekundärfeld normalisiert (auch bekannt als „symmetrisch“).

Wenn die Spule an eine Stelle auf der Probe bewegt wird, an der ein Defekt vorliegt, wird der Fluss der Wirbelströme gestört, wodurch sich deren Verlauf und Dichte ändern. Eine nachfolgende Änderung der sekundären Magnetfeldstärke bewirkt, dass sich das Gleichgewicht des Systems ändert, was dann als Änderung der Impedanz in der Spule registriert wird. Ein typisches ECT-System stellt diese Änderung als Spannungsmessung dar. Zu den modernen Varianten der ECT-Technologie gehören Eddy Current Array (ECA), Remote Field Testing (RFT), Magnetic Flux Leakage (MFL) und Pulsed Eddy Current (PEC). Die EMAT-Technik (Electro Magnetic Acoustic Transducer) basiert zwar eher auf Ultraschallwellen als auf Wirbelströmen, basiert aber auf denselben grundlegenden Theorien wie die Wirbelstromprüfung.

Wann und wie sollte die Wirbelstromtechnologie eingesetzt werden?

  • Ideale Technik für die Inspektion von nichtferromagnetischen Metallen.
  • Zur Erkennung von oberflächenbrechenden oder oberflächennahen Defekten wie Rissbildung, Korrosion, Verschleiß, Porosität usw.
  • Zur Messung der Dicke von nichtleitender Farbe und Beschichtung.
  • Zur Erkennung und Quantifizierung von Veränderungen der Materialeigenschaften oder der Mikrostruktur.
  • Wenn die Sonde keinen direkten Kontakt mit dem Material haben kann.
  • Wenn nur eine minimale Oberflächenvorbereitung wünschenswert ist.
  • Wenn die Verwendung von Chemikalien für andere herkömmliche NDT-Methoden unerwünscht ist.