Relatório Partículas Magnéticas - END's docx

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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO
INSTITUTO FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL
CAMPUS CAXIAS DO SUL
Curso de Engenharia Metalúrgica
ENSAIO DE PARTÍCULAS
MAGNÉTICAS
Professor: Dr. Fabiano Dornelles
Aluna: Renata Strickler
Matrícula: 2019008769
Caxias dos sul, Dezembro de 2023
Objetivo
O procedimento aplicado no laboratório, utilizando amostras para a prática do
ensaio de partículas magnéticas tem como objetivo identificar descontinuidades
nas superfícies do material da amostra examinada, que podem ser potenciais
causas de falhas futuras. Em seguida, é crucial desenvolver a habilidade de
realizar o teste e identificar imperfeições e defeitos que não são visíveis a olho nu
por meio de inspeção visual. Adicionalmente, é necessário dedicar atenção
minuciosa à inspeção das bordas de solda ou em outros processos que envolvam
materiais ferromagnéticos e às descontinuidades decorrentes de reparos de
solda. Este processo visa assegurar a detecção eficaz de possíveis falhas,
contribuindo para a garantia da integridade e qualidade dos materiais
examinados.
Introdução e contextualização
O ensaio por partículas magnéticas é empregado para identificar
descontinuidades superficiais e subsuperficiais em materiais ferromagnéticos.
Pode ser utilizado em peças acabadas, semiacabadas e durante diversas fases
do processo de fabricação.
O procedimento envolve a exposição da peça, ou parte dela, a um campo
magnético. Nas áreas magnetizadas da peça, as descontinuidades, como a falta
de continuidade nas propriedades magnéticas do material, resultam em um
escape do fluxo magnético. A aplicação de partículas ferromagnéticas levam à
aglomeração dessas partículas nos campos de fuga, sendo atraídas pelos pólos
magnéticos formados. A aglomeração indica o contorno do campo e revela a
presença de descontinuidades.
O uso de Ensaios Não Destrutivos (ENDs) é crucial na detecção de
descontinuidades e defeitos em peças, diferenciando-se dos Ensaios Destrutivos
pelo fato de que as peças verificadas não sofrem danos. Em ensaios destrutivos,
uma única peça do lote é submetida ao teste, e todas as outras são avaliadas
com base nesse resultado, enquanto nos ensaios não destrutivos, cada peça
pode ser analisada sem causar danos, resultando em maior confiabilidade no
processo de avaliação.
Um exemplo específico de ensaio não destrutivo é o Ensaio por Partículas
Magnéticas, que é eficaz, mas aplicável apenas para verificar descontinuidades
próximas à superfície e em materiais ferromagnéticos. Este método pode ser
realizado durante a fabricação da peça ou mesmo em manutenções futuras. O
processo envolve a magnetização da peça, submetendo-a a um campo induzido
por corrente elétrica.
Quando há uma descontinuidade no sentido perpendicular ao campo, ela desvia o
campo para fora da peça, formando um dipolo magnético (Pólo Norte e Pólo Sul).
Esse campo desviado é conhecido como campo de fuga. Ao aplicar partículas
magnéticas sobre a peça, essas partículas são atraídas pelo dipolo, revelando
visualmente a presença da descontinuidade, como mostrado na figura à seguir:
Peça contendo uma trinca superficial, dando origem ao campo de fuga; Fonte:
www.abendi.org.br/abendi/apostila_pm_18.pdf
Todos estão familiarizados com os ímãs e sabemos que um material
ferromagnético próximo a um ímã é atraído por ele. O magnetismo é um
fenômeno de atração presente entre esses materiais, observando-se
ocasionalmente tanto fenômenos de repulsão quanto de atração. Os ímãs podem
ser classificados como naturais, como as "pedras-ímãs", e artificiais, fabricados a
partir de aços com propriedades magnéticas específicas para esse propósito. O
termo "magnetismo" tem origem em Magnésia, na Turquia, onde séculos atrás foi
observado o minério magnetita, que é um ímã natural.
É importante ressaltar que a compreensão completa desse processo exige o
entendimento de conceitos básicos de eletromagnetismo, tornando essencial que
o ensaio seja realizado por profissionais qualificados na área.
Certamente, a aplicação eficaz do ensaio de partículas magnéticas requer
compreensão e aplicação de conceitos essenciais. Abaixo estão alguns desses
conceitos importantes:
- Magnetização:
Compreensão do processo de magnetização da peça, submetendo-a a um campo
magnético induzido por corrente elétrica.
- Desmagnetização:
A desmagnetização refere-se ao processo de redução ou eliminação do
magnetismo presente em um material. No contexto de ensaios não destrutivos,
como o ensaio de partículas magnéticas, a desmagnetização é frequentemente
necessária após a realização do teste.
- Descontinuidades:
Reconhecimento das diferentes descontinuidades que podem ocorrer em
materiais, como trincas, inclusões e poros, e sua interpretação durante o ensaio.
- Campo de Fuga:
Conhecimento do conceito de campo de fuga, que ocorre quando há uma
descontinuidade no sentido perpendicular ao campo magnético, resultando em
um desvio do fluxo magnético para fora da peça.
- Partículas Magnéticas:
Compreensão do comportamento das partículas magnéticas aplicadas durante o
ensaio e como elas são atraídas para as regiões de campo de fuga, revelando
visualmente as descontinuidades.
Partículas finas, muitas vezes de óxido de ferro, que são aplicadas sobre a
superfície magnetizada da amostra para revelar descontinuidades.
- Inspeção Visual:
Habilidade para realizar inspeção visual detalhada, identificando imperfeições e
defeitos que podem não ser visíveis a olho nu.
- Limpeza da Superfície:
Reconhecimento da importância da limpeza adequada da superfície da peça
antes do ensaio para evitar interpretações equivocadas de descontinuidades.
Caso a amostra tenha uma camada de tinta, um removedor adequado pode ser
utilizado para expor a superfície metálica.
- Bordas de Solda e Reparos:
Atenção especial à inspeção das bordas de solda e às descontinuidades
resultantes de reparos de solda, áreas propensas a falhas.
- Equipamento de Magnetização:
Equipamentos adequados para criar um campo magnético na amostra,
possibilitando a identificação de descontinuidades.
- Iluminação Adequada:
Fontes de luz intensa para proporcionar uma iluminação adequada durante a
inspeção visual das partículas magnéticas.
- Treinamento Adequado:
Realização do ensaio por profissionais devidamente treinados, garantindo a
aplicação correta dos procedimentos e a interpretação precisa dos resultados.
Ao incorporar esses conceitos, é possível realizar um ensaio de partículas
magnéticas de maneira eficiente, contribuindo para a identificação confiável de
descontinuidades e a garantia da integridade estrutural dos materiais examinados.
Vantagens:
• O resultado do ensaio é imediato;
• Detecta descontinuidades subsuperficiais;
• Pode ser aplicado à alta e baixa temperatura;
• Alta sensibilidade;
• Pode ser automatizado;
• Rapidez de aplicação.
Desvantagens:
• Só se aplica em materiais ferromagnéticos;
• Algumas técnicas prejudicam a superfície da peça;
• Em algumas técnicas, as indicações não são facilmente observadas.
Materiais
Para realização do ensaio de teste de partículas magnética foram utilizados os
materiais descritos abaixo:
✔ Equipamento de Magnetização com YOKE, figura 1; - MAGNAFLUX -
Modelo Y-6 - Código 29902701 - 220V-50/60Hz – 1 fase 1.6 amperes;
✔ Amostra de ensaio padronizada, figura 2;
✔ Partículas Magnéticas via seca vermelha, figura 3;
✔ Pano limpo para remoção de sujidade;
✔ Pipeta plástica para aplicação das partículas magnéticas, figura 4.
Equipamento de Magnetização com YOKE
Figura 1 - Modelo Y-6 - Código 29902701 - 220V-50/60Hz – 1 fase 1.6 amperes; Fonte: Autor
Identificação do padrão e da posição da descontinuidade a ser evidenciada
Figura 2 - Partículas Magnéticas via seca vermelha, aplicada na peça; Fonte: Autor
Pipeta e Pó
Figura 3 - Pipeta; Fonte: Autor Figura 4 - Embalagem do pó via seca;
Fonte: www.abendi.org.br/abendi/apostila_pm_18.pdf
Método
O yoke é um dispositivo gerador de campo magnético composto essencialmente
por uma barra de aço de altíssima permeabilidade, configurada em forma de'U'.
Nessa barra, é enrolado um cabo condutor (bobina), cuja função é gerar um
campo magnético longitudinal na própria barra. O Yoke é conectado a pernas
fixas ou articuladas.
Quando colocado em contato adequado com uma peça ferromagnética, o Yoke
induzirá um campo magnético longitudinal nessa peça, como demonstrado na
figura 5.
Figura 5 - Características do Yoke; Fonte: www.abendi.org.br/abendi/apostila_pm_18.pdf
Com a peça magnetizada, aplicam-se as partículas magnéticas, feitas de material
ferromagnético com alta permeabilidade, para que possam ser facilmente atraídas
pelo campo de fuga, com baixa retentividade, para que não fiquem magnetizadas.
Para o ensaio prático na amostra foram aplicadas partículas magnéticas “via
seca”.
As partículas utilizadas no ensaio prático em via seca podem ser introduzidas
durante a magnetização, configurando um ensaio contínuo, ou após a interrupção
da força magnetizadora, o que caracteriza um ensaio residual.
Com a aplicação das partículas, no caso de existir uma descontinuidade, ela será
evidenciada, possibilitando a avaliação da peça como adequada ou inadequada
para uso. No entanto, essa avaliação deve ser realizada de acordo com critérios
de aceitação, os quais devem estar alinhados com o Código de Projeto e
Construção do componente inspecionado. Esses critérios são estabelecidos por
meio de uma norma técnica específica (quadro 1 - Critério de Aceitação conforme
o Código ASME Sec. VIII Div. 1).
A seguir, são apresentadas as imagens da amostra do ensaio prático,
demonstrando o uso do padrão e do YOKE nas figuras 6, 7, 8, 9, 10 e 11.
Imagens da aplicação de partículas magnéticas através do campo magnético
gerado pelo YOKE
Figura 6 - Demonstração de duas chapas soldadas com junta de topo, utilizando imãs; Fonte: Autor
Figura 7 - Magnetização utilizando o Yoke; Fonte: Autor
Figura 8; Fonte: Autor Figura 9; Fonte: Autor
Figura 10; Fonte: Autor Figura 11; Fonte: Autor
Resultados e Conclusão
Podemos concluir que um Yoke eletromagnético de corrente alternada é uma
ferramenta leve, projetada ergonomicamente para aprimorar o desempenho e a
eficiência do trabalho. Essa concepção visa reduzir a fadiga nos braços e pulsos
dos operadores durante inspeções realizadas em espaços apertados, confinados
ou elevados.
Este dispositivo oferece uma solução portátil para criar campos magnéticos de
corrente alternada, facilitando a detecção de indicações de superfície ou
subsuperfície durante o ensaio de partículas magnéticas.
Após a aplicação do campo magnético, observou-se que na Figura 10 e 11
apenas a descontinuidade da fissura maior foi evidenciada, enquanto a fissura de
menor extensão não pôde ser visualizada.
Em todas as tentativas de destacar a descontinuidade no padrão que deveria ser
evidenciada durante o ensaio, não foi possível observar visualmente.
Em situações como essa, é aconselhável revisar integralmente todo o processo
de ensaio, desde o procedimento de limpeza da amostra até a preparação do
ensaio. Isso inclui verificar se o equipamento (YOKE) está magnetizando
apropriadamente, pois a baixa capacidade de magnetização pode ser uma
possível explicação para a dificuldade em visualizar as descontinuidades.
Referências
Microsoft Word - PM-2018 (abendi.org.br)
https://www.metaltecnaodestrutivos.com.br/ensaio-por-particulas-magneticas
Stegmann, Dieter - Fundamentos do Método de Correntes Parasitas, Scientific Series of the
International Bureau , Hannover, Alemanha 1990
ANDREUCCI, Ricardo. Partículas Magnéticas. São Paulo: Abende, 2009.
GUSSOW, Milton. Eletricidade Básica. São Paulo: Makron Books, 1985.
LEITE, Paulo Gomes de Paula. Ensaios não destrutivos. 7 ed. São Paulo: Associação Brasileira de
Metais, 1977.
NEVES, Marcos Dias. Ensaios Não Destrutivos: uma visão geral. Revista Parafuso, ago./set. 2009.
https://www.abendi.org.br/abendi/Upload/file/biblioteca/apostila_pm_18.pdf
https://www.metaltecnaodestrutivos.com.br/ensaio-por-particulas-magneticas
WIRBELSTROM. Marcos Dias Neves. Ensaio por Partículas Magnéticas. São Paulo.
American Society of Non Destructive Testing –ASNT, SNT-TC-1A, Ed. 2006, Ohio, EUA