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1 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE ENGENHARIA MECÂNICA ENSAIO DE LÍQUIDO PENETRANTE ENSAIO DE LÍQUIDO PENETRANTE 1. INTRODUÇÃO Ensaios não destrutivos são testes realizados a fim de localizar descontinuidades e/ou defeitos em peças sem causar dano, estando elas acabadas ou durante o processo de fabricação. Já em ensaios destrutivos, a peça fica imprópria para uso posterior após realização do ensaio. O ensaio não destrutivo pode ser realizado em todas as peças do lote ilimitadas vezes sem causar danos, gerando maior confiabilidade. Um dos tipos mais antigos de ensaios não destrutivos é o por líquidos penetrantes. Ele começou a ser utilizado ainda no século XIX, pela indústria ferroviária para inspecionar peças como rodas e eixos, mas não era muito eficiente. A partir da segunda guerra mundial, começaram a surgir os kits de líquido penetrante, que são utilizados até hoje. O ensaio por LP (líquidos penetrantes) é usado para detectar descontinuidades superficiais e que sejam abertas, tal como trincas, poros e dobras. Entretanto, possui certas limitações se comparado com outros métodos de ensaio não destrutivos, pois só detecta descontinuidades abertas e superficiais, já que o líquido tem de penetrar na descontinuidade, o que implica que a descontinuidade deve estar devidamente limpa. A superfície do material a ser examinada não pode ser porosa ou absorvente, já que não seria possível remover totalmente o excesso de penetrante, gerando resultados não confiáveis. Outro fator limitante do ensaio é que a aplicação do penetrante deve ser feita numa determinada faixa de temperatura, entre 10 e 52 °C. 2. LÍQUIDO PENETRANTE O principal componente desse ensaio não destrutivo são os Líquidos Penetrantes e para que o ensaio gere resultados satisfatórios, é indispensável que o líquido seja considerado um bom penetrante, ou seja, tenha uma boa habilidade em penetrar nas mailto:contato@algetec.com.br 2 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE ENGENHARIA MECÂNICA ENSAIO DE LÍQUIDO PENETRANTE descontinuidades; ser de fácil remoção; não evaporar rapidamente; ser exposto pelo revelador pouco tempo após entrar em contato com este; formar camadas finas e ter um forte brilho para ser observado de forma fácil; não ser inflamável; não ser muito tóxico, ter baixo custo e não reagir com o material ensaiado. Para garantir estas características, é necessário explanar sobre os princípios físicos envolvidos, que serão definidos a seguir. 2.1. VISCOSIDADE É a propriedade física que caracteriza a resistência de um fluido ao escoamento. Esta propriedade define se o fluido irá demorar mais ou menos para penetrar na descontinuidade. Portanto, penetrantes mais viscosos demoram mais para penetrar, enquanto os pouco viscosos tendem a não permanecer muito tempo sobre a superfície da peça, ocasionando em tempo insuficiente para penetração. Por isso, o ideal para este ensaio é um fluido cuja viscosidade seja média. A viscosidade isoladamente não define se o líquido será um bom ou mal penetrante neste tipo de ensaio. 2.2. TENSÃO SUPERFICIAL E CAPILARIDADE Tensão superficial é o resultado das forças de coesão entre as moléculas que formam a superfície do líquido. Outro fenômeno que ajuda na concepção de tensão superficial é a capilaridade, que é a capacidade que o fluido tem de subir ou descer em tubos extremamente finos. Essa elevação/descida é causada quando a atração entre as moléculas do líquido e as moléculas do material do tubo são superiores à tensão superficial do líquido. Bons penetrantes possuem baixas tensões superficiais, pois como as moléculas não estão muito coesas, o líquido tem facilidade de adentrar na descontinuidade. 2.3. MOLHABILIDADE É a capacidade do fluido de se espalhar por toda a superfície, não se juntando em pequenas porções separadamente. Para este tipo de ensaio, é recomendado que o mailto:contato@algetec.com.br 3 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE ENGENHARIA MECÂNICA ENSAIO DE LÍQUIDO PENETRANTE penetrante tenha alta molhabilidade, pois assim o líquido terá mais sucesso em entrar nos defeitos presentes em toda a superfície. 2.4. VOLATILIDADE É a facilidade que o líquido tem de mudar do estado líquido para o estado gasoso. Sendo assim, um bom LP não deve ser volátil, pois quanto mais volátil ele for, menos tempo de penetração poderá ser concedido no ensaio e o fluido tenderá a se volatilizar quando no interior da falha. 2.5. VISCOSIDADE É a menor temperatura na qual um líquido irá formar um vapor perto da sua superfície, com o objetivo de inflamá-lo. Como não é desejável que o LP se inflame facilmente, ele deve ter um alto ponto de fulgor, acima de 200 °C. 2.6. INÉRCIA QUÍMICA Capacidade de não reagir quimicamente. Um bom penetrante deve se inerte, para não reagir ou corroer a peça ou sua embalagem. 2.7. DISSOLUÇÃO O produto corante ou florescente responsável por dar cor ao penetrante deve estar o mais possível dissolvido no penetrante, por isso este deve ter a habilidade de alta de dissolução com tais agentes. 2.8. TOXIDEZ Para não causar problemas de saúde nas pessoas envolvidas no ensaio, o penetrante não pode ser toxico, ter cheiro muito forte ou causar irritação na pele. mailto:contato@algetec.com.br 4 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE ENGENHARIA MECÂNICA ENSAIO DE LÍQUIDO PENETRANTE 3. TIPOS DE LÍQUIDO PENETRANTE Os líquidos penetrantes podem ser classificados quanto a visibilidade e o tipo de remoção, conforme a tabela abaixo: REMOÇÃO DE LÍQUIDOS PENETRANTES MÉTODO TIPO DE REMOÇÃO Água Pós-Emulsificável Solvente "A" - FLORESCENTES A1 A2 A3 "B" - VISÍVEIS COLORIDOS B1 B2 B3 3.1. PENETRANTE FLUORESCENTE LAVÁVEL À ÁGUA Esse método é bom para detectar quase todos os tipos de defeitos, menos arranhaduras ou defeitos rasos, ele possui uma boa visibilidade da imperfeição, além de ser um método simples e econômico. Podendo ser utilizado em peças não uniformes e que tenham superfície rugosa. 3.2. PENETRANTE FLUORESCENTE PÓS-EMULSIFICÁVEL É mais brilhante que os demais, tem grande sensibilidade para detectar defeitos muitos pequenos e/ou muito abertos e rasos, para a visualização das descontinuidades é necessário a utilização de luz negra. É um método muito produtivo, pois requer pouco tempo de penetração e é facilmente lavável, porém é mais caro que os outros. 3.3. PENETRANTE VISÍVEL (LAVÁVEL POR SOLVENTE, EM ÁGUA OU PÓS-EMULSIFICÁVEL) Estes métodos são práticos e portáteis, dispensam o uso de luz negra, mas têm menos sensibilidade para detectar defeitos muito finos, sua visualização das indicações é limitada. Em uma comparação entre líquidos penetrantes, será considerado o mais sensível aquele que possuir maior capacidade de penetrar na descontinuidade, maior mailto:contato@algetec.com.br 5 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE ENGENHARIA MECÂNICA ENSAIO DE LÍQUIDO PENETRANTE facilidade de ser removido da superfície, permanecendo na descontinuidade, mais fácil de ser absorvido pelo revelador e de ser visualizado quando absorvido pelo revelador, mesmo em pequenas quantidades. 4. REVELADOR Outro componente muito importante no ensaio por líquidospenetrantes é o revelador. Um revelador com boas características deve ser capaz de absorver o penetrante da descontinuidade; servir como uma base por onde o penetrante se espalhe; deve cobrir a superfície com uma camada fina e uniforme, evitando confusão com a imagem do defeito; deve ser facilmente removível; não deve conter elementos prejudiciais ao operador e ao material que esteja sendo inspecionado. Os reveladores classificam-se em pós secos, suspensão aquosa de pós, solução aquosa e suspensão de pós em solvente. Cada categoria será descrita a seguir. 4.1. PÓS SECOS Os pós secos foram os primeiros reveladores a surgir e continuam a ser usados com os penetrantes fluorescentes. Os primeiros pós usados eram talco ou giz. Atualmente, os melhores reveladores consistem em uma combinação cuidadosamente selecionada de pós. Os pós devem ser leves; devem aderir a superfícies metálicas numa camada fina, a fim de facilitar a remoção. Por outro lado, não podem flutuar no ar formando poeira. Além disso, o operador deve ser protegido contra os pós. A falta de confiabilidade deste tipo de revelador torna o seu uso restrito. 4.2. SUSPENSÃO AQUOSA DE PÓS A suspensão aquosa de pós é geralmente usada em inspeção pelo método fluorescente e é um método que pode ser aplicado na inspeção automática. A suspensão aumenta a velocidade de aplicação quando o tamanho da peça permite mergulhá-la na suspensão. Após aplicação, a peça é secada em estufa, o que diminui o tempo de secagem. A suspensão deve conter agentes dispersantes, inibidores de corrosão e agentes que facilitam a remoção posterior. mailto:contato@algetec.com.br 6 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE ENGENHARIA MECÂNICA ENSAIO DE LÍQUIDO PENETRANTE 4.3. SOLUÇÃO AQUOSA A solução aquosa elimina problemas que eventualmente possam existir com a suspensão, como por exemplo, a dispersão. No entanto, a água utilizada para dissolver o revelador pode provocar corrosão no material, para diminuir esse problema, deve-se adicionar um inibidor de corrosão à solução e controlar a concentração, pois esta pode evaporar. 4.4. SUSPENSÃO DE PÓS EM SOLVENTE A suspensão de pós em solvente é muito eficaz para conseguir uma camada adequada, fina e uniforme sobre a superfície. Como os solventes volatilizam rapidamente, existe pouca possibilidade de escorrimento do revelador, mesmo em superfícies em posição vertical. Sua aplicação deve ser feita por meio de pulverização. Exemplos de solventes são o álcool e solventes clorados não inflamáveis. Este é o tipo de revelador será utilizado no experimento desse kit, já que é o mais fácil de manusear e de se encontrar no mercado. 5. CRITÉRIO DE ACEITAÇÃO (REFERÊNCIA ASME SEC. VIII DIV.1 AP .8) Para avaliar as descontinuidades é necessário que se siga uma norma ou especificação para o produto utilizado e o componente a ser inspecionado. A título de exemplo e para fins de aprendizagem será utilizada parte da norma ASME SEC. VIII DIV.1 AP .8, a qual trata sobre os critérios de aceitação em soldas e outros componentes para ensaios realizados por líquido penetrante. 6. NORMA ASME SEC. VIII DIV.1 AP .8 6.1. AVALIAÇÃO DAS INDICAÇÕES Uma indicação é uma evidência de uma imperfeição mecânica. Somente indicações com dimensões maiores que 1/16 pol. (1,5 mm) devem ser consideradas como relevante. mailto:contato@algetec.com.br 7 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE ENGENHARIA MECÂNICA ENSAIO DE LÍQUIDO PENETRANTE a) Uma indicação linear é aquela tendo um comprimento maior que três vezes a largura. b) Uma indicação arredondada é aquela na forma circular ou elíptica com comprimento igual ou menor que três vezes a largura. c) Qualquer indicação questionável ou duvidosa, deve ser inspecionada para determinar se indicações relevantes estão ou não presentes. Critério de Aceitação: 6.2. CRITÉRIOS DE ACEITAÇÃO Todas as superfícies devem estar livres de: (a) Indicações lineares relevantes; (b) Indicações relevantes arredondadas, maiores do que 5,0 mm; (c) Quatro ou mais indicações relevantes de formato arredondado, alinhadas, separadas por uma distância igual ou menor que 1,5 mm, medida entre bordas de indicações consecutivas; (d) Uma indicação de uma imperfeição pode ser maior que a imperfeição, entretanto, o tamanho da indicação é a vase para a avaliação de aceitação. mailto:contato@algetec.com.br 8 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE ENGENHARIA MECÂNICA ENSAIO DE LÍQUIDO PENETRANTE 7. ANEXO I – RELATÓRIO Procedimento-Nº REV. CRITÉRIO DE ACEITAÇÃO RELATÓRIO Nº________ FOLHA:_______ DE ______ MATERIAL CONDIÇÃO DA SUPERFÍCIE NORMA DE REFERÊNCIA Nº TIPO DE DESCONTINUIDADE LOCALIZAÇÃO (mm) DE ___ A ___ DIMENSÃO (mm) LAUDO CROQUI/OBSERVAÇÃO LEGENDA: LÍQUIDO PENETRANTE PROCEDIMENTO ENSAIO NÃO DESTRUTIVO RELATÓRIO DE ENSAIO LÍQUIDO PENETRANTE NOME DOS ALUNOS: TURMA: MODALIDADE DO EXAME ASSINATURA DO RESPONSÁVEL DATA: VISTA DO EXAMINADOR: mailto:contato@algetec.com.br 9 ALGETEC – SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS EM EDUCAÇÃO CEP: 40260-215 Fone: 71 3272-3504 E-mail: contato@algetec.com.br | Site: www.algetec.com.br LABORATÓRIO DE ENGENHARIA MECÂNICA ENSAIO DE LÍQUIDO PENETRANTE REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS CHANGE, Raymond; GOLDSBY, Kenneth A. Química. 11. ed. Porto Alegre: AMGH, 2013. CHANG, Raymond. Química Geral – Conceitos Fundamentais. Porto Alegre: AMGH, 2010. ROSENBERG, Jerome L.; EPSTEIN, Lawrence M.; KRIEGER, Peter J. Química Geral. 9. ed. Porto Alegre: Bookman, 2013. mailto:contato@algetec.com.br
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