Analisa Eddy Current Testing (ECT) dan Teori Pendukungnya

Eddy Current (EC) adalah arus pusar yang artinya arus yang timbul karena adanya medan magnetik dari arus primer (Ip) sehingga menimbulkan induksi magnetik di sekitarnya dan arus sekunder (Is) terbentuk.

Gambar 1. Catatan Training EC Lv II

Poin penting di prinsip EC adalah :

Conductivity : kemampuan material untuk menghantarkan arus listrik
Conductivity (mho) >< Resistansi (ohm)
Flux density (gauss/tesla) ---> kerapatan antar line medan magnet
Arus listrik mengalir dari ---> (+) ke (-)
Elektron mengalir dari ---> (-) ke (+)
Semakin banyak kumparan/lilitan maka semakin kuat medan magnet

Medan magnet dipengaruhi oleh :

PERMEABILITY : mudah/tidaknya dipengaruhi medan magnet
RELUCTANCE >< Permeability
RESIDUAL MAGNETISM
RETENTIVITY : kemampuan menahan medn magnet sisa

Prinsip induksi medan magnet :

Gambar 2. Catatan Training EC Lv II

Berdasarkan Gambar 2 dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut :

Permeability jika "low = profil/lissajous curve gemuk" dan jika "high = profil/lissajous curve kurus"
Berdasarkan Hk. Faraday, koil primer/magnet dialiri arus dari listrik/baterai (elektron dan arus mengalir berlawanan arah) dan disekitar koil akan timbul medan magnet primer, jika diletakkan koil sekunder didekatnya maka akan timbul arus sekunder yang menghasilkan medan magnetik sekunder ---> "dasar teori Eddy Current".
Arus AC (bolak-balik) adalah arah arus yang merepresentasikan medan magnet yang dihasilkan dengan arah bolak-balik, misalkan magnet untuk U-->S dan S-->U. Arus ini bisa dihasilkan dengan mengaliri listrik sistem putus nyambung ---> "peralatan ECT dilengkapi dengan sistem ini"
Arus DC (searah) adalah arus yang dihasilkan karena gerakan satu arah misalkan magnet hanya dari U-->S
Arus di ECT harus AC untuk menghasilkan medan magnet yang berubah-ubah

Gambar 3. Catatan Training EC Lv II

Berdasarkan Gambar 3 disimpulkan beberapa hal sebagai berikut :

R (hambatan tetap karena "R" hanya dimiliki arus utama/primer seperti baterai, listrik), XL (reaktansi induktif berubah dan "XL" hanya dihasilkan oleh koil dengan rumus XL = ω L = 2 π f L, sehingga dari alat ECT yang bisa dimanipulasi untuk menghasilkan EC adalah "f")
Profil ECT adalah memusar dan permukaan paling atas/dekat induksi medan magnet primer adalah "terbaik" dibandingkan pusaran terbawah

L (induktansi diri) dipengaruhi oleh :

Jumlah lilitan koil
Ukuran koil (panjang)
Arus koil
Jenis kabel

Hukum Faraday : medan magnetik yang memotong konduktor (arus primer, Ip) maka arus akan mengalir di konduktor lain (menimbulkan arus sekunder, Is dengan arah berlawanan dengan Ip)

ECT menerapkan prinsip : arus AC dihasilkan dengan sistem arus putus-nyambung dan menghasilkan arus primer (Ip) melewati koil primer. Koil sekunder (tipe internal/bobbin) ditancapkan di ujung koil primer sehingga terinduksi dan menghasilkan arus sekunder (Is) sehingga timbul medan magnet sekunder
Arah arus (I) dan medan magnet (B) di "ECT" berlawanan dengan di "primer"
Pada arus primer ---> semakin besar "f" maka "B" juga besar, mengakibatkan "B" sekunder/ECT kecil

Gambar 4. Catatan Training EC Lv II

Gambar 5. Catatan Training EC Lv II

Macam-Macam KOIL/PROBE :

SURFACE/Probe/Pencil/Pancake koil
EKSTERNAL/Encycling/Feed through koil
INTERNAL/Bobbin koil

Sistem penilaian conductivity adalah mengacu terhadap perbandingan yang dihasilkan Copper Annealed (Cu) dengan satuan %IACS yaitu 100.

Sedangkan Resistivity juga mengacu terhadap nilai Cu yaitu 1.72

Rumus, conductivity = 1/resistivity maka conductivity (%IACS) = 172.41/resistivity

Properties material yang mempengaruhi ECT :

1. Conductivity material

Faktor yang mempengaruhi CONDUCTIVITY :

Kombinasi dua/lebih material membentuk alloy
Perubahan hardness material karena pemanasan
Perubahan temperatur material
Residual stress material
Adanya coating, cladding

2. Dimensi material

Faktor yang mempengaruhi DIMENSI

Thickness
Lift off dan Fill factor
Edge effect & End effect
Discontinuities

3. Permeabilitas material ---> mudah/tidaknya dipengaruhi medan magnet (B)

Thickness material

Berhubungan dengan flux density (nilainya 37% density surface)
Conductivity tinggi maka flux density rendah (rapat)/medan magnet semakin rapat
Frekuensi tinggi maka flux density rendah (rapat) mengapa?? karena jika "f tinggi" maka "XL tinggi" sehingga "Ip rendah" karena berlawanan dengan EC dimana Is atau IECT tinggi dan flux density-pun juga tinggi.

Lift off dan Fill factor

Adalah jarak antara probe dan material uji
Perbedaan keduanya ada di jenis koil yang digunakan yaitu lift off digunakan untuk surface probe sedangkan fill factor untuk internal/eksternal probe
Rumusnya : η = (D1/D2)², dengan D1 : diameter kecil, D2 : diameter besar
Diameter kecil artinya jika probe internal/bobbin maka diameter bobbin adalah kecil dan diameter tube adalah besar. Jika probe external maka diameter encycling adalah besar dan diameter tube adalah kecil.
η standar adalah 81-90% dan jika ada "denting" maka boleh >60%. Arti <81% berarti probe ECT tidak center ditengah-tengah tube dan jika >90% maka hampir tidak ada celah antara probe dan tube yang akan diuji
PENTING, case di lapangan : diketahui OD tube : 25 mm, thickness : 0.7 mm dan OD bobbin : 22 mm. Tentukan nilai fill factor dan judgment apa menurut anda? DIJAWAB : Diameter tube = ID tube yaitu OD-(2 x thickness) = 25 - (2 x 0.7) = 23.6 mm, sehingga η = (22/23.6)² = 86.9% dengan judgment adalah probe cocok digunakan untuk ECT

Edge effect & End effect

Edge effect adalah efek pembacaan ECT karena bersentuhan dengan pinggir material, aplikasi hanya didapatkan jika memakai surface probe
End effect adalah efek pembacaan ECT karena bersentuhan dengan ujung tube, aplikasi hanya didapatkan jika memakai internal/eksternal probe

Discontinuities

Crack yang terbaca oleh ECT harus melintang dengan medan magnet ECT
Pembacaan ECT yang timbul "peak" diakibatkan oleh medan magnet yang menghindar/melompati cacat
Prinsip Probe Internal adalah menggunakan 2 arus yaitu arus AC untuk ECT dan arus DC dialirkan terus-menerus sehingga timbul medan magnet sebagai cover agar medan magnet ECT tidak terserap keluar

Gambar 6. Catatan Training EC Lv II

Sumber noise ECT :

Objek bervariasi di alloy seperti roughness, geometri, homogen
Eksternal electrical noise seperti welding, motor dan generator

Sesuai Gamabr 6 didapatkan informasi sebagai berikut :

Jika "f rendah" maka "good resolution" dan cepat dalam pembacaan namun tidak mendetail
Jika "f tinggi" maka "good detecability" detail membaca cacat namun agak lambat pengukuran

Profil pembentukan peak ECT adalah "angka 8" yang disebut Lissajous dan profil tersebut dibentuk karena urutan sebagai berikut :

Gambar 7. Catatan Training EC Lv II

Profil 1 (arah kebawah) : bobbin dimasukkan karena tidak ada cacat maka conductivity normal tinggi

Profil 2 (arah keatas) : bobbin menyentuh cacat sehingga conductivity turun

Profil 3 (arah keatas) : bobbin terlepas dari cacat sehingga conductivity kembali normal tinggi

Profil 4 (arah kebawah) : bobbin ditarik mundur dan mengenai cata lagi sehingga conductivity turun

Profil Lissajous dihasilkan karena desain dari probe bobbin yang dililitkan 2 koil sehingga saat koil pertama bersentuhan dengan cacat maka pembanding normal/tanpa cacat adalah koil kedua sehingga dari perbandingan tersebut divisualisasikan menjadi peak.

ECT hanya bisa digunakan untuk material dengan tipe :

non-conductor (coating/film tube) --> conductor (tube)
conductor ---> non-conductor (tidak terbaca di ECT)

Gambar 8. Catatan Training EC Lv II

Perbedaan Defect dan Flaw??

DEFECT adalah satu/lebih cacat yang tidak memenuhi kriteria dan pasti di-reject
FLAW = Discontunity = imperfection adalah cacat yang masih bisa diterima

Bagaimana syarat treatment sesudah ECT??

Jika cacat 80% maka PLUG
Jika 30% all tube maka RETUBING

Kecepatan tarik ECT : 400-800 mm/s

Kutip Artikel Ini:

Feriyanto, Y.E. (2018). Analisa Eddy Current Testing (ECT) dan Teori Pendukungnya, Best Practice Experience in Power Plant. www.caesarvery.com. Surabaya

Referensi:
[1] Feriyanto, Y.E. (2018). Sertifikasi SNT-TC1A-ECT Level II. Surabaya