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Ultrassom Nível 1 — MEDIÇÃO DE ESPESSURA Alexandre Galiani Recursos Humanos/Universidade Petrobras Material: Geraldo Carlos Pedrosa de Castro Marcio Humberto Silva Siqueira Ricardo Aurélio Fragoso de Souza Wallace Silva Carmona US-N1-ME: Agenda Segunda feira: Processo de certificação – Introdução Documentos relativos à certificação US-N1-ME (NA-001, IT-072, IT-114, PR-036) Teoria do ensaio de ME por US Exercícios Terça Feira: Teoria do ensaio de ME por US (continuação) Processos de fabricação e soldagem Exercícios Quarta Feira: Conhecimentos básicos de END (EV, LP, PM, US, ER) Aparelhos para ME Procedimento PR-036 Exercícios Quinta Feira: Treinamento teórico e prático Sexta Feira: Avaliação prática Avaliação teórica. A ordem de apresentação dos tópicos pode variar!!! Processos de Certificação — POR QUE ESTAMOS FAZENDO ESSE TREINAMENTO? NR-13 Reconhecimento; Novos desafios; Meta pessoal; Aprendizado contínuo. Processos de Certificação — POR QUE ESTAMOS FAZENDO ESSE TREINAMENTO? NR-13 Processos de Certificação — POR QUE ESTAMOS FAZENDO ESSE TREINAMENTO? NR-13 Processos de Certificação — POR QUE ESTAMOS FAZENDO ESSE TREINAMENTO? NR-13 – Portaria 349: Regulamento Técnico da Qualidade para SPIE, item 4.2.2.3: “(...) A contratação de mão de obra ou serviços deve restringir-se às situações de pico de serviços ou serviços especializados. São exemplos de serviços que podem ser contratados: a) ensaios mecânicos, metalográficos e não destrutivos. Os ensaios de líquido penetrante e medição de espessura, somente podem ser contratados em caso de pico de serviço; (...) Processos de Certificação — Mas por que precisa certificar? Processos de Certificação — Terminologia 3.5 certificação procedimento usado pelo organismo de certificação para confirmar que as exigências de qualificação para um método, Nível e setor foram atendidas, resultando na emissão de um certificado. Nota: A emissão de um certificado não autoriza seu portador a exercer a função. Essa autorização só pode ser dada pelo seu empregador. 3.25 qualificação demonstração de aptidão física, conhecimento, habilidade, treinamento e experiência necessários para o correto desempenho das tarefas de END. 3.3 certificado documento emitido pelo organismo de certificação sob as condições desta Norma, indicando que a pessoa identificada demonstrou as competências definidas no certificado. 3.4 organismo de certificação organismo que administra os procedimentos para a certificação de acordo com as exigências desta Norma. 3.7 centro de exame um centro aprovado pelo organismo de certificação onde são realizados os exames de qualificação. 3.2 candidato indivíduo que busca a qualificação e certificação e que obtém experiência sob supervisão de pessoal devidamente qualificado. Processos de Certificação — Atribuições segundo ABNT NBR NM ISO 9712:2014 Nível 1 6.1.1 Uma pessoa certificada no Nível 1 deve demonstrar competência para realizar um END de acordo com as instruções escritas e sob a supervisão de um profissional de Nível 2 ou 3. Dentro do escopo de competência definido no certificado, o profissional de Nível 1 pode ser autorizado pelo empregador a realizar as seguintes tarefas, de acordo com as instruções do END: a) preparar o equipamento de END; b) realizar os ensaios; c) registrar e classificar os resultados dos ensaios de acordo com os critérios escritos; d) relatar os resultados. 6.1.2 O profissional certificado em Nível 1 não pode ser responsável pela escolha do método ou técnica do ensaio a ser usada, e nem pela interpretação dos resultados. Processos de Certificação — Atribuições segundo ABNT NBR NM ISO 9712:2014 Nível 2 Uma pessoa certificada no Nível 2 deve demonstrar competência para realizar um END de acordo com os procedimentos estabelecidos. Dentro do escopo de competência definido no certificado, o profissional de Nível 2 pode ser autorizado pelo empregador a: a) selecionar a técnica de END para o método de ensaio a ser usado; b) definir as limitações da aplicação do método de ensaio; c) traduzir códigos do END, normas, especificações e procedimentos em instruções de END adaptadas às condições reais de trabalho; d) preparar e verificar os ajustes dos equipamentos; e) realizar e supervisionar os ensaios; f) interpretar e avaliar os resultados de acordo com os códigos, normas, especificações ou procedimentos aplicáveis; g) realizar e supervisionar todas as tarefas de Nível 2 ou menor; h) prover orientação aos profissionais de Nível 2 ou menor; i) relatar os resultados dos END. Processos de Certificação — Atribuições segundo ABNT NBR NM ISO 9712:2014 Nível 3 6.3.1 Uma pessoa certificada no Nível 3 deve demonstrar competência para realizar e conduzir as operações de END para as quais está certificado. Os profissionais de Nível 3 devem demonstrar: a) competência para avaliar e interpretar os resultados referentes aos códigos, normas, especificações e procedimentos existentes; b) conhecimento prático suficiente dos materiais aplicáveis, tecnologia de fabricação, processo e produtos aplicáveis para escolher os métodos de END, estabelecer técnicas de END e auxiliar assistência no estabelecimento de critérios de aceitação quando não existirem outros critérios disponíveis; c) familiaridade geral com outros métodos de END. 6.3.2 Dentro do escopo de competência definido no certificado, um profissional certificado para Nível 3 pode ser autorizado a: a) assumir inteira responsabilidade por uma instalação de ensaio ou centro de exame e seu pessoal; b) estabelecer, avaliar e validar instruções e procedimentos de END quanto ao conteúdo para verificar sua exatidão editorial e técnica; c) interpretar códigos, normas, especificações e procedimentos; d) designar os métodos específicos para o ensaio, procedimentos e instruções de END a serem utilizados; e) realizar e supervisionar todas as tarefas de todos os níveis; f) orientar os profissionais de END de todos os níveis. Processos de Certificação — Mas por que precisa certificar pelo SNQC/END? Processos de Certificação — Mas por que precisa certificar pelo SNQC/END? Processos de Certificação — Certificação de Produto Processos de Certificação — Certificação de Produto Processos de Certificação — Mas por que precisa certificar pela ABENDI? Documentos / Certificação US-N1-ME — Mas como é o Processo de Certificação? 1. Atender aos requisitos de visão 2. Preencher documentos de solicitação e código de ética 3. Atender aos requisitos de treinamento NA-001.pdf Documentos / Certificação US-N1-ME — Mas como é o Processo de Certificação? 6.2.3.5 Para a certificação em US-N1-ME a experiência necessária é de 50% do total definido na Tabela 3. 6.4.1 O candidato a nível 1 deve ter concluído o ensino médio. 6.4.2 O candidato a nível 2 deve ter concluído o curso técnico de nível médio, conforme relação de títulos profissionais aprovados pela Abendi. Documentos / Certificação US-N1-ME — Mas como é o Processo de Certificação? 7.1 Tipos de Exames Os candidatos a níveis 1 e 2 devem ser submetidos aos seguintes exames de qualificação: a) Exame geral; b) Exame específico; c) Exame prático. Exame Geral: 40 questões, duração: 1h (70%) Princípios fundamentais do ensaio relativo ao método de END aplicável; Conhecimentos básicos de outros métodos de END (US, ER, LP, PM); Conhecimentos básicos de materiais, processos de fabricação e descontinuidades; Regras básicas de qualificação e certificação da Abendi. Documentos / Certificação US-N1-ME — Mas como é o Processo de Certificação? Exame específico: 20 questões, duração: 1h (70%) Equipamentos; Procedimento de ultrassom: PR-036; Técnicas operacionais. Exame prático: 01:30h (80%) O exame prático consta da demonstração de habilidades gerais e específicas conforme indicado a seguir:Ajuste de velocidade sônica do aparelho medidor de espessura; Calibração do aparelho medidor de espessura para espessuras e materiais diferentes; Verificação da técnica de acoplamento em superfícies curvas; Medição de espessura em um conjunto de 8 tarugos; Medição e Laudo em 2 tubos com diâmetro nominal de 3” a 6”. Notas: O exame poderá ser realizado com consulta ao manual do aparelho. Documentos / Certificação US-N1-ME — Alguns Outros Pontos Importantes da NA-001 7.5.2 Um candidato que não consiga obter a nota de aprovação para qualquer parte do exame, pode ser reexaminado duas vezes na parte ou partes nas quais tenha sido reprovado, desde que o reexame seja realizado após o período de um mês, a não ser que treinamento específico adicional aceito pela Abendi tenha sido completado nem nível satisfatório. Os exames devem ser completados no máximo de dois anos do exame original. 8.3 Validade 8.3.1 O período máximo de validade do certificado é cinco anos. O período de validade inicial (data de emissão da certificação) quando todos os requisitos para a certificação (treinamento, experiência, acuidade visual, aprovação no exame) são cumpridos. 8.5 Renovação 8.5.1 Antes do término do primeiro período de validade da certificação e a cada 10 anos após este primeiro período, a certificação pode ser renovada pela Abendi por um novo período de cinco anos, após o profissional atender satisfatoriamente aos seguintes requisitos: Evidência documental de acuidade visual satisfatória durante 12 meses anteriores. Evidência documental verificável de atividade operacional satisfatória continua sem interrupção significativa no método e setor para a qual a renovação é pretendida. Documentos / Certificação US-N1-ME — Alguns Outros Pontos Importantes da NA-001 8.6 Recertificação (...) É de responsabilidade do profissional certificado iniciar o processo requerido para obter recertificação. Caso a recertificação seja requerida após 12 meses da data de vencimento do período de validade, um exame completo (geral, específico e prático) para o Nível 1 e Nível 2, e um exame de método principal para Nível 3 deve ser refeito e aprovado. 8.6.1 Nível 1 e 2 (...) 8.6.1.2 O profissional deve completar satisfatoriamente um exame prático que demostre competência continuada para executar o trabalho dentro do escopo do certificado. Isto deve incluir corpos de prova apropriados ao escopo da cerificação e, para o Nível 2, a elaboração de uma instrução escrita aplicável para o uso de profissionais de Nível 1. Caso o profissional não alcance uma nota mínima de 70% para cada etapa do exame, são permitidos dois reexames completos de recertificação após um período mínimo de 7 dias e dentro de seis meses da primeira tentativa de retificação. 2.2.21 Interrupção Significativa Ausência ou mudança de atividade que impeça o profissional certificado de exercer as atribuições correspondentes ao nível no método e setor para o qual está certificado, seja por um período contínuo superior a um ano ou dois ou mais períodos, por um tempo total que exceda dois anos. Nota: Férias e feriados previstos na lei ou períodos de afastamento por doença ou treinamento com duração inferior a 30 dias não devem ser considerados para o cálculo do tempo de interrupção. Documentos / Certificação US-N1-ME — Condutas Vedadas Segundo RI-005 (Código de Ética) 5. Das Condutas Vedadas 5.1 Realizar tarefas de Ensaios Não Destrutivos e Inspeção sem que esteja certificado no nível e nas técnicas envolvidas. 5.2 Executar atividades em modalidades ou subnível/setor industrial para o qual não esteja certificado. 5.3 Realizar relatórios profissionais com informações que possam levar a conclusão ou entendimentos incorretos. 5.4 Omitir informações em relatórios profissionais indispensáveis a conclusão ou entendimento corretos. 5.5 Expressar opinião como testemunha técnica sem o conhecimento adequado dos fatos. 5.6 Assinar documentos de trabalho para os quais não tenha conhecimento profissional próprio e controle de supervisão técnica direta, quando exigida. 5.7 Realizar atividades ou entabular negociações conflitantes aos interesses de seu empregador ou cliente. 5.8 Aceitar compensação financeira ou de qualquer outra natureza de fornecedores de materiais ou equipamentos para especificar seus produtos. 5.9 Solicitar ou aceitar ajuda financeira ou benefícios de qualquer natureza de fornecedores de materias ou equipamento para especificar seus produtos. 5.10 Solicitar ou aceitar gratificações, diretas ou indiretas, dos contratantes, de seus representantes ou outras partes que tratam com o cliente ou empregador, que estejam relacionados com o trabalho para o qual é responsável. 5.11 Solicitar ou oferecer, direta ou indiretamente, qualquer suborno ou comissão para obter emprego, com exceção do pagamento da comissão usual para assegurar posições assalariadas através de agências de emprego licenciadas. 5.12 Permitir o uso de seu nome ou manter relações de qualquer natureza com pessoa ou empresa que se tenha razões para acreditar de estar envolvida em negócios ou práticas profissionais de natureza fraudulenta ou desonesta. 5.13 Falsificar ou permitir a adulteração de sua qualificação acadêmica ou profissional. Documentos / Certificação US-N1-ME — Medidas Punitivas Segundo DC-027 (Aplicação de Medidas Punitivas) 4.1 Advertência A advertência tem caráter preventivo com relação à reincidência pelo período de 5 anos. 4.2 Suspensão Havendo a aplicação da pena de suspensão que pode vigorar pelo prazo de 3 a 11 meses, dependendo da infração, o infrator só pode voltar a exercer as funções como profissional certificado após concluir um retreinamento supervisionado por um profissional nível 3 no método respectivo, na forma e duração a serem definidas pelo Bureau de Certificação. No caso de modalidades que não possuem a certificação de um profissional nível 3, o retreinamento deve ser feito em um Organismo que possua seu treinamento reconhecido pela Abendi. 4.3 Cancelamento No caso de cancelamento, o Conselho de Certificação deve deliberar sobre o afastamento do infrator do quadro de profissionais certificados pelo prazo de 1 a 5 anos, findo o qual este pode reiniciar novo processo de certificação. 4.4 Exclusão do Candidato O candidato excluído fica proibido de prosseguir com sua participação no Processo de Certificação, devendo aguardar mais 1 ano para iniciar um novo processo de certificação. Documentos / Certificação US-N1-ME — Alguns Outros Pontos Importantes da NA-001 Documentos / Certificação US-N1-ME — Alguns Outros Pontos Importantes DA NA-001 Documentos / Certificação US-N1-ME — IT-114.pdf IT-072.pdf Tudo certo até então? Mas quando que a gente vai medir espessura mesmo? Certificação SNQC/END — Praticando Procedimento utilizado pela Abendi para confirmar que os requisitos de qualificação para um método, nível e setor tenham sido atendidas, resultando na emissão de um certificado, é chamado? a) Exame Geral b) Instrução de END c) Procedimento de END d) Certificação Medição de Espessura por Ultrassom — Medição de Espessura por Ultrassom — E Por Que Medir Espessura? Medição de Espessura por Ultrassom — Medição de Espessura por Ultrassom — Medição de Espessura por Ultrassom — Sumário Aplicações Vantagens Desvantagens (limitações) Introdução aos princípios físicos Tipo de ondas Comportamento das Ondas Geração e Recepção das ondas Ultrassônicas Técnicas de Inspeção Aparelho de Ultrassom Blocos V1 e V2 Verificação da Aparelhagem Calibração da Sensibilidade Aparelho de Medição de Espessura Acoplante Critério de Aceitação ME POR US — Medicina Estética Limpeza Soldagem Inspeção Aplicações do US ME POR US — Laminados Forjados Aplicações do US Fundidos Soldados ME POR US — Aplicações do US Nas industrias, técnicas ultrassônicas são utilizadas com diversas finalidades:Detecção e avaliação de descontinuidades internas; Detecção de descontinuidades superficiais; Medição de espessuras; Avaliação de corrosão; Determinação de propriedades físicas: Estrutura; Tamanho; Constantes elásticas. ME POR US — Aplicações do US O método ultrassônico possui alta sensibilidade na detectabilidade de pequenas descontinuidades internas, como trincas devido a tratamento térmico, fissuras e outros de difícil detecção por ensaio de radiações penetrantes (radiografia ou gamagrafia). Para interpretação das indicações, dispensa processos intermediários, agilizando a inspeção. No caso de radiografia ou gamagrafia, existe a necessidade do processo de revelação do filme, que via de regra demanda tempo do informe de resultados. ME POR US — Vantagens O ensaio ultrassônico não requer planos especiais de segurança ou aumenta os riscos à saúde do operador, ao contrário do ensaio radiográfico. A localização, avaliação do tamanho e interpretação das descontinuidades encontradas são fatores intrínsecos ao exame ultrassônico, enquanto que outros exames não definem tais fatores. Por exemplo, um defeito mostrado num filme radiográfico define o tamanho mas não sua profundidade e em muitos casos este é um fator importante para proceder um reparo. Equipamentos portáteis e requer acesso apenas por um dos lados da peça. ME POR US — Vantagens ME POR US — Desvantagens Requer grande conhecimento teórico e experiência por parte do inspetor; O registro permanente do teste não é facilmente obtido; Geometrias complexas, superfícies irregulares e faixas de espessuras muito finas constituem uma dificuldade para aplicação do método; Requer o preparo da superfície para sua aplicação. Em alguns casos de inspeção de solda, existe a necessidade da remoção total do reforço da solda, que demanda tempo de fábrica; Limitações quanto a temperaturas; Requer blocos de referências e blocos padrões. ME POR US — Introdução aos Princípios Físicos ME POR US — Introdução aos Princípios Físicos ME POR US — Introdução aos Princípios Físicos ME POR US — Introdução aos Princípios Físicos ME POR US — Introdução aos Princípios Físicos Ondas mecânicas ou acústicas; Oscilações de partículas no meio em que se propaga; Movimento oscilatório em torno da posição de equilíbrio; Amplitude diminui com o tempo em decorrência da perda de energia por atritos e atenuações. ME POR US - Introdução aos Princípios Físicos — Propriedades de uma Onda Plana Frequência: As ondas acústicas ou som propriamente dito, são classificados de acordo com suas frequências e medidos em ciclos por segundo, ou seja o número de ondas que passam por segundo pelo nossos ouvidos. A unidade “ciclos por segundos” é normalmente conhecido por “Hertz”, abreviatura “Hz”. Assim sendo se tivermos um som com 280 Hz, significa que por segundo passam 280 ciclos ou ondas por nossos ouvidos. Note que frequências acima de 20.000 Hz são inaudíveis denominadas frequência ultrassônica. ME POR US - Introdução aos Princípios Físicos — Propriedades de uma Onda Plana Velocidade de propagação: Existem várias maneiras de uma onda sônica se propagar (tipos de onda), e cada uma com características particulares de vibrações diferentes. Definimos “Velocidade de propagação” como sendo a distância percorrida pela onda sônica por unidade de tempo. É importante lembrar que a velocidade de propagação é uma característica do meio, sendo uma constante, independente da frequência. ME POR US - Introdução aos Princípios Físicos — Propriedades de uma Onda Plana Relação entre velocidade, comprimento de onda e frequência. Considerando uma onda sônica se propagando num determinado material com velocidade V, frequência f, e comprimento de onda λ, temos a seguinte relação: Em geral, utiliza-se esta relação para definir o comprimento de onda, uma vez que a velocidade do som no material normalmente é conhecida e a frequência depende somente da fonte emissora, que é conhecida. fV ME POR US - Introdução aos Princípios Físicos — ME POR US - Introdução aos Princípios Físicos — Exemplo de aplicação: Uma onda longitudinal ultrassônica, com frequência 2 MHz é utilizada para examinar uma peça de aço. Qual o comprimento de onda gerado no material ? ME POR US - Introdução aos Princípios Físicos — Exemplo de aplicação: Uma onda longitudinal ultrassônica, com frequência 2 MHz é utilizada para examinar uma peça de aço. Qual o comprimento de onda gerado no material ? Solução: f = 2 x 106 Hz V = 5900 m/s Como V = λ . f ---> λ = V / f λ = 5900 / (2 x 106) = 2,95 x 10-3 m = 2,95mm ME POR US - Introdução aos Princípios Físicos — O conhecimento do comprimento de onda é muito importante, pois relaciona-se diretamente com o tamanho do defeito a ser detectado. Em geral, o menor diâmetro de uma descontinuidade a ser detectada no material deve ser da ordem de λ /2. Assim se inspecionarmos um material de velocidade de propagação de 5900 m/s com uma frequência de 2 MHz, a mínima descontinuidade que poderemos detectar será de aproximadamente 1,5 mm de diâmetro. ME POR US — Praticando mais um pouco... As ondas de som com frequência superior à máxima que pode ser captada pelo ouvido humano são chamadas de ondas ultrassônicas. Este termo se aplica a todas as ondas com frequência superior a: a) 2 megaciclos por segundo. b) 2 quilociclos por segundo. c) 20.000 ciclos por segundo. d) 200 quilociclos por segundo. A maioria dos exames por meio de ultrassom é feita na frequência de: a) de 1 a 25 megaciclos. b) de 1 a 25 quilociclos. c) de 1 a 1000 quilociclos. d) de 15 a 100 megaciclos. ME POR US — Tipos de Ondas ME POR US — Tipos de Ondas ME POR US - Tipos de Ondas — Ondas Longitudinais ou de Compressão São ondas cujas partículas oscilam na direção de propagação da onda, podendo ser transmitidas a sólidos, líquidos e gases. Nota-se que aparecerá “zonas de compressão” e “zonas diluídas”. As distâncias entre duas zonas de compressão determinam o comprimento de onda (λ). Em decorrência do processo de propagação, este tipo de onda possui uma alta velocidade de propagação, característica do meio. https://youtu.be/GIkeGBXqWW0 ME POR US - Tipos de Ondas — Ondas Longitudinais ou de Compressão E n s a i o p o r U l t r a - S o m R i c a r d o A n d r e u c c i 8 Em decorrência do processo de propagação, este tipo de onda possui uma alta velocidade de propagação, característica do meio. Velocidades de Propagação das Ondas Longitudinais Material Velocidade m/s Ar 330 Alumínio 6300 Cobre 4700 Ouro 3200 Aço 5900 Aço inoxidável 5800 Nylon 2600 Óleo(SAE30) 1700 Água 1480 Prata 3600 Titânio 6100 Níquel 5600 Tungstênio 5200 Magnésio 5.800 Acrílico 2.700 Aço Inoxidável 5.800 Aço Fundido 4.800 Ondas transversais (ou ondas de cizalhamento): Uma onda transversal é definida, quando as partículas do meio vibram na direção perpendicular ao de propagação. Neste caso, observamos que os planos de partículas, mantém-se na mesma distância um do outro, movendo-se apenas verticalmente. repouso Onda transversal ME POR US - Tipos de Ondas — Ondas Transversais ou de Cisalhamento São ondas cujas partículas do meio vibram na direção perpendicular ao de propagação. Neste caso, observamos que os planos de partículas, mantêm-se na mesma distância um do outro, movendo-se apenas verticalmente. Podendo ser transmitidas somente a sólidos. As ondas transversais são praticamente incapazes de se propagarem nos líquidos e gases, pela características das ligações entre partículas, destes meios. O comprimento de onda é a distância entre dois “vales” ou dois “picos”. E n s a i o p o r U l t r a - S o m R i c a r d o A n d r e u c c i 8 Em decorrência do processo de propagação, este tipo de onda possui uma alta velocidade de propagação,característica do meio. Velocidades de Propagação das Ondas Longitudinais Material Velocidade m/s Ar 330 Alumínio 6300 Cobre 4700 Ouro 3200 Aço 5900 Aço inoxidável 5800 Nylon 2600 Óleo(SAE30) 1700 Água 1480 Prata 3600 Titânio 6100 Níquel 5600 Tungstênio 5200 Magnésio 5.800 Acrílico 2.700 Aço Inoxidável 5.800 Aço Fundido 4.800 Ondas transversais (ou ondas de cizalhamento): Uma onda transversal é definida, quando as partículas do meio vibram na direção perpendicular ao de propagação. Neste caso, observamos que os planos de partículas, mantém-se na mesma distância um do outro, movendo-se apenas verticalmente. repouso Onda transversal https://youtu.be/y66PSaiGH7Y ME POR US - Tipos de Ondas — Ondas Transversais ou de Cisalhamento E n s a i o p o r U l t r a - S o m R i c a r d o A n d r e u c c i 9 As partículas oscilam na direção transversal a direção de propagação, podendo ser transmitidas somente a sólidos. As ondas transversais são praticamente incapazes de se propagarem nos líquidos e gases, pela características das ligações entre partículas, destes meios . O comprimento de onda é a distância entre dois “vales” ou dois “picos”. Velocidades de Propagação das Ondas Transversais Material Velocidade m/s Ar - Alumínio 3100 Cobre 2300 Acrílico 1100 Alumínio 3100 Ouro 1200 Aço 3200 Aço Inoxidável 3100 Aço Fundido 2400 Nylon 1100 Óleo(SAE30) - Água - Prata 1600 Titânio 3100 Níquel 3000 Magnésio 3000 Fonte: Ultrasonic Testing, Krautkramer Ondas superficiais ou Ondas de Rayleigh. São assim chamadas, pela características de se propagar na superfície dos sólidos. Devido ao complexo movimento oscilatório das partículas da superfície, a velocidade de propagação da onda superficial entre duas fases diferentes é de aproximadamente 10% inferior que a de uma onda transversal. Para o tipo de onda superficial que não possui a componente normal, portanto se propaga em movimento paralelo a superfície e transversal em relação a direção de propagação recebe a denominação de ondas de “Love”. Sua aplicação se restringe ao exame de finas camadas de material que recobrem outros materiais. Para ondas superficiais que se propagam com comprimento de onda próxima a espessura da chapa ensaiada, neste caso a inspeção não se restringe somente a superfície, mas todo o material e para esta particularidade denominamos as ondas de “Lamb”. A velocidade da onda transversal é aproximadamente 50% da longitudinal. ME POR US - Tipos de Ondas — E n s a i o p o r U l t r a - S o m R i c a r d o A n d r e u c c i 8 Em decorrência do processo de propagação, este tipo de onda possui uma alta velocidade de propagação, característica do meio. Velocidades de Propagação das Ondas Longitudinais Material Velocidade m/s Ar 330 Alumínio 6300 Cobre 4700 Ouro 3200 Aço 5900 Aço inoxidável 5800 Nylon 2600 Óleo(SAE30) 1700 Água 1480 Prata 3600 Titânio 6100 Níquel 5600 Tungstênio 5200 Magnésio 5.800 Acrílico 2.700 Aço Inoxidável 5.800 Aço Fundido 4.800 Ondas transversais (ou ondas de cizalhamento): Uma onda transversal é definida, quando as partículas do meio vibram na direção perpendicular ao de propagação. Neste caso, observamos que os planos de partículas, mantém-se na mesma distância um do outro, movendo-se apenas verticalmente. repouso Onda transversal E n s a i o p o r U l t r a - S o m R i c a r d o A n d r e u c c i 9 As partículas oscilam na direção transversal a direção de propagação, podendo ser transmitidas somente a sólidos. As ondas transversais são praticamente incapazes de se propagarem nos líquidos e gases, pela características das ligações entre partículas, destes meios . O comprimento de onda é a distância entre dois “vales” ou dois “picos”. Velocidades de Propagação das Ondas Transversais Material Velocidade m/s Ar - Alumínio 3100 Cobre 2300 Acrílico 1100 Alumínio 3100 Ouro 1200 Aço 3200 Aço Inoxidável 3100 Aço Fundido 2400 Nylon 1100 Óleo(SAE30) - Água - Prata 1600 Titânio 3100 Níquel 3000 Magnésio 3000 Fonte: Ultrasonic Testing, Krautkramer Ondas superficiais ou Ondas de Rayleigh. São assim chamadas, pela características de se propagar na superfície dos sólidos. Devido ao complexo movimento oscilatório das partículas da superfície, a velocidade de propagação da onda superficial entre duas fases diferentes é de aproximadamente 10% inferior que a de uma onda transversal. Para o tipo de onda superficial que não possui a componente normal, portanto se propaga em movimento paralelo a superfície e transversal em relação a direção de propagação recebe a denominação de ondas de “Love”. Sua aplicação se restringe ao exame de finas camadas de material que recobrem outros materiais. Para ondas superficiais que se propagam com comprimento de onda próxima a espessura da chapa ensaiada, neste caso a inspeção não se restringe somente a superfície, mas todo o material e para esta particularidade denominamos as ondas de “Lamb”. ME POR US - Tipos de Ondas — Ondas Superficiais São caracterizadas pelo movimento das ondas ao longo da interface entre um corpo sólido e um gás (ar). Pequenas trincas superficiais e descontinuidades localizadas próximas a superfície podem ser detectadas por estas ondas, porém, em geral, elas possuem pequeno alcance por serem fortemente atenuadas. Existem dois tipos de ondas superficiais: Creeping e Rayleigh. ME POR US - Tipos de Ondas — Ondas Superficiais Ondas de Creeping: geradas quando uma onda longitudinal percorre a superfície do material sólido (primeiro ângulo crítico). Existem cabeçotes projetados especialmente para produzir este tipo de onda para detecção de descontinuidades sub-superficiais em soldas. São fortemente atenuadas, pois a cada ponto em seu deslocamento são geradas ondas transversais para o interior do material. ME POR US - Tipos de Ondas — Ondas Superficiais Ondas de Rayleigh: geradas quando uma onda transversal percorre a superfície do material sólido. Sua penetração é da ordem de um comprimento de onda e devido a sua divergência também percorre a região sub-superficial. VRayleigh = 90% VTransversal = 45% VLongitudinal Quando seu movimento é perpendicular ao deslocamento da onda, porém paralelo a superfície, são chamadas de ondas de Love. Praticando ME POR US - Tipos de Ondas — Dois feixes de ondas ultrassônicas longitudinais, com as mesmas características, exceto a frequência, se propagam no mesmo meio. A velocidade de propagação: a) Do feixe de frequência mais alta é maior. b) É a mesma para os dois feixes. c) Do feixe de frequência mais baixa é maior. d) Do feixe de frequência mais baixa é maior quando a densidade do meio de propagação é menor do que 2.710 kg/mm3, passando a ser menor para densidades mais altas. Praticando ME POR US - Tipos de Ondas — Em geral as ondas transversais são mais sensíveis a pequenas descontinuidades do que as ondas longitudinais, para a mesma frequência e o mesmo material, porque: a) As ondas transversais possuem menor comprimento de onda. b) b) As ondas transversais não são facilmente dispersadas no material. c) c) O sentido em que as partículas vibram quando estimuladas por ondas transversais permite detectar as descontinuidades com maior eficiência. d) d) As ondas transversais possuem maior comprimento de onda Impedância Acústica Comportamento das Ondas — Quando as ondas que percorrem o material atingem a interface com um segundo material, parte da energia acústica incidente é refletida de volta para o meio e o restante é transmitido para o segundo meio. A característica que determina a quantidade de energia refletida ou transmitida é a impedância acústica dos materiais que compõem a interface. Se as impedâncias acústicas dos dois materiais forem iguais, não haverá reflexão, e toda a energia será transmitida;se as impedâncias forem muito diferentes (como na interface metal-ar, por exemplo), haverá apenas reflexão. Impedância Acústica Comportamento das Ondas — A impedância acústica é utilizada no ensaio de US para calcular a quantidade de energia refletida e transmitida por descontinuidades e para selecionar materiais adequados para uma efetiva transmissão de energia acústica entre componentes. A impedância acústica (Z – kg/m2s) é definida como o produto da massa específica (r - kg/m3) pela velocidade sônica do material (V – m/s): Z = r . V A porcentagem de energia que será transmitida pela interface depende da razão entre as impedâncias acústicas (Z2/Z1) e do ângulo de incidência (a). Comportamento das Ondas — Material Peso específico (kg/m3) Velocidade longitudinal (M/s) Impedância acústica (106 kg/m2s) % Para aço aço carbono 7850 5920 46,472 100% aço baixa liga 7850 5940 46,629 100% aço inoxidável 304L 7900 5640 44,556 96% aço inoxidável 410 7670 5390 41,3413 89% acrílico 1180 2730 3,2214 7% água gelo 900 3980 3,582 8% água 20ºC 1000 1480 1,48 3% alumínio 2700 6320 17,064 37% ferro fundido 6900 5300 36,57 79% https://www.nde-ed.org/EducationResources/CommunityCollege/Ultrasonics/Physics/applet_2_6/applet_2_6.htm Comportamento das Ondas — ! " #$%&' $' ( )( )*+,$&- )' ( ). $/(0&$&,12$0%-, )3&$, )456471)8//9:;;,<(=' ><=?>/=#+%=9/;#;' &$, ;' ->(+>&$; ! " # "$"%$&%" ' ( ) *"# &+,( ! 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Zágua = 1,48 Zaço = 46,472 R= Z2 - Z1( ) 2 Z2 + Z1( ) 2 212 124 ZZ ZZ T Comportamento das Ondas — Se tivéssemos uma peça imersa em água, como se comportaria o feixe sônico? Quanto de energia seria transmitida e refletida? Zágua = 1,48 Zaço = 46,472 88,0 48,1472,46 48,1472,46 2 2 2 12 2 12 1 ZZ ZZ R 12,01 4 2 12 12 1 R ZZ ZZ T 105,088,0*12,02 R 014,012,0*12,02 T 093,088,0*105,03 R 013,012,0*105,03 T R1 T1 R2 T2 R3 T3 E se Z1 = Z2? Comportamento das Ondas — Comportamento das Ondas — Com a incidência normal, ocorre apenas a transmissão e/ou reflexão da onda (sem a mudança na direção do feixe sônico). Contudo, quando ocorre uma incidência em qualquer outro ângulo, os fenômenos de conversão de modo (mudança do tipo de onda) e refração (mudança na direção de propagação) deverão ser considerados. https://www.nde-ed.org/EducationResources/CommunityCollege/Ultrasonics/Physics/applet_2_8/applet_2_8.htm Meio 1 Meio 2 Incidência Reflexão Refração Longitudinal Longitudinal Longitudinal Transversal Transversal Superficial Fonte: Adaptado de Ultrassom. Técnica e Aplicação. Jorge Luiz Santin. 2º edição. 2003 (Modificado). Comportamento das Ondas — Reflexão / Refração Comportamento das Ondas — Lei de Snell A lei geral que descreve este comportamento das ondas sônicas é conhecida como Lei de Snell. Embora originalmente ter sido concebida para ondas de luz, a mesma se aplica a ondas sonoras e outros tipos de ondas, sendo expressa como: Meio 1 Meio 2 sen a( ) sen b( ) = V1 V2 Incidência α Refraçãoβ Comportamento das Ondas — Exemplo 1 Água Aço 2 1 V V sen sen a V1=VLongitudinalÁgua = 1480m/s V2=VLongitudinalAço = 5920m/s 4410. 1480 5920 5920 148010 senasen sen sen Calcule o ângulo de propagação da onda longitudinal no aço para o caso abaixo. Longitudinal 44° Longitudinal 10° Comportamento das Ondas — Exemplo 2 Calcule o ângulo de propagação da onda longitudinal no aço para o caso abaixo. Acrílico Aço 2 1 V V sen sen a V1=VLongitudinalAcrílico = 2730m/s V2=VLongitudinalAço = 5920m/s 6625. 2730 5920 5920 273025 senasen sen sen Longitudinal 25° Longitudinal66° Comportamento das Ondas — Exemplo 3 Mas e se a velocidade fosse a da onda transversal no aço? Acrílico Aço 2 1 V V sen sen a V1=VLongitudinalAcrílico = 2730m/s V2=VTransversalAço = 3250m/s 3025. 2730 3250 3250 273025 senasen sen sen Longitudinal 25° Transversal 30° Comportamento das Ondas — Ângulos Críticos Acrílico Aço Considerando uma onda longitudinal incidente, se o ângulo de incidência for pequeno, haverá conversão de modo na interface, resultando na propagação simultânea de ondas longitudinais e transversais no segundo meio. Longitudinal 25° Transversal 30° Longitudinal66° Comportamento das Ondas — Ângulos Críticos Qual seria o valor do primeiro ângulo crítico para um cabeçote com cunha em acrílico emitindo ondas em uma peça de aço carbono? Ou seja, qual o valor do ângulo da cunha de acrílico para que a onda longitudinal gerada no aço seja superficial? 2 1 V V sen sen a 2730 592090 sen sen 46125,27 5920 2730 asen V1=VLongitudinalAcrílico = 2730m/s Qual é o nome deste tipo de onda? V2=VLongitudinalAço = 5920m/s Comportamento das Ondas — Ângulos Críticos Acrílico Longitudinal Transversal Creeping Aço Se o ângulo de incidência for aumentado, o ângulo da onda longitudinal refratada se aproximará da interface. Para um determinado ângulo de incidência, o ângulo da onda refratada será exatamente 90o, ficando no segundo meio apenas a onda transversal refratada. Este ângulo da onda incidente é chamado de primeiro ângulo crítico (onda de Creeping). Comportamento das Ondas — Ângulos Críticos Sendo assim, qual seria o valor do ângulo da onda transversal gerada? 2730 325090 sen sen 29,33)90( 3250 2730 senasena V1=VLongitudinalAcrílico = 2730m/s V2=VTransversalAço = 3250m/s 2 1 V V sen sen a Qual é o nome deste tipo de onda? Comportamento das Ondas — Ângulos Críticos Acrílico Aço Longitudinal Rayleigh Se o ângulo de incidência continuar a ser aumentado além do primeiro ângulo crítico, a onda transversal refratada irá rotacionar até alcançar a superfície da interface. Quando isto acontecer, temos o segundo ângulo crítico (onda de Rayleigh). Comportamento das Ondas — Modos de Propagação Diferentes modos de propagação podem coexistir dentro do material. Ex. Transdutor de acrílico com sapata de 25,7º. 1 1 21 2 2 1 2 1 aa a a sen v v sen v v sen sen smv AcrílicoL 2730 smv AçoL 5920 smv AçoT 3250 Onda longitudinal no aço 70251 2 sen v v sen Acrílico Aço L L a 31251 2 sen v v sen Acrílico Aço T L a Onda transversal no aço Comportamento das Ondas — Modos de Propagação Onda longitudinal 70º Comportamento das Ondas — Modos de Propagação Onda transversal 31º Comportamento das Ondas — Modos de Propagação Ondas longitudinal 70º e transversal 31º Comportamento das Ondas - Modos de Propagação — Sobreposição de sinaisSomente longitudinal Somente transversal Somente longitudinal Comportamento das Ondas — Conversão de Modo Os ângulos críticos são de extrema importância no ensaio por ultrassom. Valores de ângulo de incidência entre o primeiro e o segundo ângulos críticos são os utilizados na inspeção com feixe angular (cabeçotes angulares). Na realização dos ensaios convencionais é desejável ter apenas um tipo de onda propagando no material. A razão está em que as ondas longitudinais e transversais propagam-se com diferentes velocidades, podendo originar ecos de difícil interpretação e erros de julgamento. Em geral, a inspeção é feita com ângulo de incidência calculado de modo a obter uma onda transversal refratada com ângulo de 45o, 60o ou 70o. Comportamento das Ondas — Conversão de Modo Fonte: Adaptado de Ultrassom. Técnica e Aplicação. Jorge Luiz Santin. 2º edição. 2003 (Modificado). 20° T L T T T L Comportamento das Ondas — Conversão de Modo Fonte: Adaptado de Ultrassom. Técnica e Aplicação. Jorge Luiz Santin. 2º edição. 2003 (Modificado). T T L Localização aparente da descontinuidade Praticando Comportamento das Ondas — O produto da velocidade do som num material pela densidade deste material é conhecido por: a) Valor da refração do material. b) Constante elástica do material. c) Impedância acústica do material. d) Coeficiente de Poisson do material. Numa interface entre água e aço, o ângulo de incidência na água é de 20 graus, o modo de vibração principal que existe no aço é: a) Ondas longitudinais. b) Ondas longitudinal e transversal. c) Ondas superficiais. d) Ondas transversais. Atenuação Definição: Perda gradual de energia ultrassônica que ocorre a medida que o feixe se propaga em uma peça. Fatores: Perda por transmissão; Efeito de interferência; Dispersão do feixe. Comportamento das Ondas — Perdas por Transmissão: Impedância Acústica Comportamento das Ondas - Atenuação — Perdas por Transmissão: Absorção (Atrito) Comportamento das Ondas - Atenuação — Perdas por Transmissão: Espalhamento Comportamento das Ondas - Atenuação — Efeitos de Interferência: Difração Comportamento das Ondas - Atenuação — Dispersão: Geometria do Feixe Comportamento das Ondas - Atenuação — Curva de Atenuação Comportamento das Ondas - Atenuação — Definição de “Bel” O bel (símbolo B) é uma unidade de medida de razões. Ele é principalmente usado nas telecomunicações, eletrônica, e acústica. Foi inventado por engenheiros do Bell Labs para quantificar a redução no nível acústico sobre um cabo telefônico padrão com 1 milha de comprimento. Originalmente era chamado de unidade de transmissão ou TU, mas foi renomeado entre 1923 e 1924 em homenagem ao fundador do laboratório Alexander Graham Bell. Comportamento das Ondas - Atenuação — O Nível de intensidade sonora (NIS) é medido em Bel: Comportamento das Ondas - Atenuação — I = A2 2rV Cálculo Exemplo de aplicação: Quais são os ganhos correspondentes a uma queda de 50 % e 20 % nas amplitudes de dois sinais na tela do aparelho de ultrassom, como mostrado na figura abaixo? Comportamento das Ondas - Atenuação — R . A n d r e u c c i C o n t r o l e d a Q u a l i d a d e I I E d . J u l . / 2 0 0 8 5 4 ! = 2950 x 106 m ou ! = 2,95 mm O conhecimento do comprimento de onda é de significante importância, pois relaciona-se diretamente com o tamanho do defeito a ser detectado. Em geral , o menor diâmetro de uma descontinuidade a ser detectada no material deve ser da ordem de ! /2. Assim se inspecionarmos um material de velocidade de propagação de 5900 m/s com uma frequência de 1 MHz , a mínima decontinuidade que poderemos detectar será de aproximadamente 2,95 mm de diâmetro. 3.4. Definições de Bell e Decibell , Ganho Nível de Intensidade Sonora: O “Bell”abreviado “B”é uma grandeza que define o nível de intensidade sonora (NIS) que compara as intensidades de dois sons quaisquer, como segue: N.I.S. = log I B I0 Onde I e Io são duas intensidades sonoras medidas em Watts por centímetros quadrados (W/cm2). Por outro lado, o decibell equivale a 1/10 do Bell e em geral é normalmente utilizado para medidas de N.I.S., e portanto a equação será: N.I.S. = 10 log I dB I0 Entretanto, a teoria dos movimentos harmonicos na propagação ondulatória nos ensina que a intensidade de vibração é proporcional ao quadrado da amplitude sonora , I = (A)2 ,e portanto devemos reescrever na forma de N.A.S (nível de amplitude sonora): N.A.S. = 10log (A)2 dB (Nível de amplitude sonora). (A0) 2 N.A.S. = 20 log A dB A0 Esta relação pode ser entendida como sendo a comparação efetuada por um sistema eletrônico de duas amplitudes de sinais, emitida e recebida pelo transdutor ultra-sônico, ou simplesmente conhecido por “Ganho”. Exemplo de aplicação: Quais são os ganhos correspondentes a uma queda de 50 % e 20 % nas amplitudes de dois sinais na tela do aparelho de ultra-som , como mostrado na figura abaixo? Comportamento das Ondas - Atenuação — O fenômeno da atenuação é importante quando inspecionamos peças em que este fator pode inviabilizar o ensaio. É o caso de soldas em aços inoxidáveis austeníticos, peças forjadas em aços inoxidáveis, que são exemplos clássicos desta dificuldade. O controle e avaliação da atenuação nestes casos é razão para justificar procedimentos de ensaio especiais. R . A n d r e u c c i C o n t r o l e d a Q u a l i d a d e I I E d . J u l . / 2 0 0 8 5 5 a) para variação de 50% G = 20 log 0,50 dB G = - 6 dB b) para variação de 20 % G = 20 log 0,20 dB G = -14 dB A partir do exemplo acima, podemos verificar a calibração vertical do aparelho de ultra-som, executando no controle de ganho as variações acima descritas , e verificando na tela do aparelho , as amplitudes dos ecos correspondentes. Algumas normas e especificações descrevem este procedimento com maiores detalhes. Caso a amplitude dos ecos não corresponderem ao esperado, calculado matematicamente, deve-se concluir que o aparelho necessita de manutenção , e deve ser enviado à assistência técnica especializada. 3.5. Propagação das Ondas Acústicas no Material Atenuação Sônica: A onda sônica ao percorrer um material qualquer sofre, em sua trajetória efeitos de dispersão e absorção , resultando na redução da sua energia ao percorrer um material qualquer. A dispersão deve-se ao fato da matéria não ser totalmente homogênea, contendo interfaces naturais de sua própria estrutura ou processo de fabricação. Por exemplo fundidos, que apresentam grãos de grafite e ferrita com propriedades elásticas distintas. Para esta mudança das características elásticas de ponto num mesmo material denominamos anisotropia , que é mais significativo quando o tamanho de grão for 1/10 do comprimento de onda. O fenômeno da absorção ocorre sempre que uma vibração acústica percorre um meio elástico. É a energia cedida pela onda para que cada partícula do meio execute um movimento de oscilação , transmitindo a vibração às outras partículas do próprio meio. Portanto , o resultado dos efeitos de dispersão e absorção quando somados resultam na atenuação sônica. Na prática, este fenômeno poderá ser visualizado, quando observamos na tela do aparelho de ultra-som, vários ecos de reflexão de fundo provenientes de uma peça comsuperfícies paralelas. As alturas dos ecos diminuem com a distância percorrida pela onda. O fenômeno da atenuação é importante quando inspecionamos peças em que este fator pode inviabilizar o ensaio. É o caso de soldas em aços inoxidáveis austeníticos , peças forjadas em aços inoxidáveis , que são exemplos clássicos desta dificuldade. O controle e avaliação da atenuação nestes casos é razão para justificar procedimentos de ensaio especiais. A tabela abaixo , apresenta alguns valores de atenuação. Tabela 3.3 Material aço Cr-Ni Atenuação Sônica em ( dB/mm) Forjados 0,009 a 0,010 Laminados 0,018 Fundidos 0,040 a 0,080 3.6. Geração das Ondas Ultra-Sônicas Efeito Piezelétrico: As ondas ultra-sônicas são geradas ou introduzidas no material através de um elemento emissor com uma determinada dimensão e que vibra com uma certa frequência. Este emissor pode se apresentar com determinadas formas (circular, retangular).Tanto o elemento emissor e receptor, são denominados transdutores, também designados por cabeçotes. Diversos materiais (cristais) apresentam o efeito piezelétrico. Se tomarmos uma lâmina de certo formato (placa) e aplicarmos uma pressão sobre o mesmo, surgem em sua superfície cargas elétricas. O efeito inverso também é verdadeiro: se aplicarmos dois eletrodos ME POR US – Geração e Recepção das Ondas EFEITO PIEZOELÉTRICO TIPOS DE CRISTAIS CAMPO PRÓXIMO TRANSDUTORES Efeito Piezoelétrico Propriedade que certos cristais possuem de transformar energia elétrica em energia mecânica e mecânica em elétrica. ME POR US – Geração e Recepção das Ondas — Efeito Piezoelétrico ME POR US – Geração e Recepção das Ondas — Tipos de Cristais ME POR US – Geração e Recepção das Ondas — Tipos de Cristais ME POR US – Geração e Recepção das Ondas — Tipos de Cristais ME POR US – Geração e Recepção das Ondas — emissor Tendência ao envelhecimento Tipos de Cristais ME POR US – Geração e Recepção das Ondas — emissor Elevado amortecimento interno (pulsos curtos) Baixa resistência mecânica TITANATO ZIRCONATO DE CHUMBO Excelente emissor sônico Baixo amortecimento ME POR US – Geração e Recepção das Ondas — Transmissor Receptor Transmissor e Receptor Resolução Quartzo 5º 3º 5º 3º Metaniobato de Chumbo 3º 4º 3º 2º Sulfato de Lítio 4º 1º 4º 1º Titanato de Bário 2º 5º 2º 5º Titanato Zirconato de Chumbo 1º 2º 1º 4º ME POR US – Geração e Recepção das Ondas — Campo Próximo ME POR US – Geração e Recepção das Ondas — Campo Próximo ME POR US – Geração e Recepção das Ondas — Campo Próximo ME POR US – Geração e Recepção das Ondas — Campo Próximo ME POR US – Geração e Recepção das Ondas — Campo Próximo Definição do campo próximo Amplitude do furo (linha central) mais próximo -4,8dB do furo mais distante Nota: Premissa de que a amplitude máxima é oriunda do centro da descontinuidade nem sempre é verdadeira. Curso END Não convencional - Efeito de campo próximo - 2D - Feixe Sônico - 02 SDH ME POR US – Geração e Recepção das Ondas — Campo Próximo https://www.nde-ed.org/EducationResources/CommunityCollege/Ultrasonics/Graphics/Flash/UTPlan75a.swf ME POR US – Geração e Recepção das Ondas — Ângulo de Divergência ME POR US – Geração e Recepção das Ondas — Ângulo de Divergência ME POR US – Geração e Recepção das Ondas — Tipos de Transdutores A frequência ultrassônica gerada pelo cristal dependerá da sua espessura, cerca de 1 mm para 4 MHz e 2 mm para 2 MHz. Os cristais mencionados são montados sobre uma base de suporte (bloco amortecedor) e junto com os eletrodos e a carcaça externa constituem o transdutor ou cabeçote propriamente dito. Existem três tipos usuais de transdutores: Reto ou Normal, o angular e o duplo - cristal. ME POR US – Geração e Recepção das Ondas — Transdutores Normais ou 0° São assim chamados os cabeçotes monocristal geradores de ondas longitudinais normal a superfície de acoplamento. Os transdutores normais são construídos a partir de um cristal piezelétrico colado num bloco rígido denominado de amortecedor e sua parte livre protegida por uma membrana de borracha ou uma resina especial. O bloco amortecedor tem função de servir de apoio para o cristal e absorver as ondas emitidas pela face colada a ele. ME POR US – Geração e Recepção das Ondas — Transdutores 0° ME POR US – Geração e Recepção das Ondas — Transdutores 0° ME POR US – Geração e Recepção das Ondas — Transdutores 0° O transdutor emite um pulso ultrassônico que atravessa o material a inspecionar e reflete nas interfaces, originando o que chamamos ecos. Estes ecos retornam ao transdutor e geram, no mesmo, o sinal elétrico correspondente. A face de contato do transdutor com a peça deve ser protegida contra desgastes mecânicos podendo utilizar membranas de borracha finas e resistentes ou camadas fixas de epóxi enriquecido com óxido de alumínio. Em geral os transdutores normais são circulares, com diâmetro de 5 a 24 mm, com frequência de 0,5; 1; 2; 2,5; 4; 5; 6 MHz. Outros diâmetros e frequências existem, porém para aplicações especiais. ME POR US – Geração e Recepção das Ondas — Transdutores Angulares A rigor, diferem dos transdutores retos ou normais pelo fato do cristal formar um determinado ângulo com a superfície do material. O ângulo é obtido, inserindo uma cunha de plástico entre o cristal piezelétrico e a superfície. A cunha pode ser fixa, sendo então englobada pela carcaça ou intercambiável. Neste último caso temos um transdutor normal que é preso com parafusos que fixam a cunha à carcaça. Como na prática operamos normalmente com diversos ângulos (35, 45, 60, 70 e 80 graus) esta solução é mais econômica já que um único transdutor com várias cunhas é de custo inferior, porém necessitam de maiores cuidados no manuseio. ME POR US – Geração e Recepção das Ondas — Transdutores Angulares ME POR US – Geração e Recepção das Ondas — Transdutores Angulares ME POR US – Geração e Recepção das Ondas — Transdutores Angulares ME POR US – Geração e Recepção das Ondas — Transdutores Angulares ME POR US – Geração e Recepção das Ondas — Transdutores Duplo Cristal ou SE Neste caso, somente um transdutor que separa a emissão da recepção pode ajudar. Para tanto, desenvolveu-se o transdutor de duplo-cristal, no qual dois cristais são incorporados na mesma carcaça, separados por um material acústico isolante e levemente inclinados em relação à superfície de contato. Cada um deles funciona somente como emissor ou somente como receptor, sendo indiferente qual deles exerce qual função. São conectados ao aparelho de ultrassom por uma cabo duplo; o aparelho deve ser ajustado para trabalhar com 2 cristais. ME POR US – Geração e Recepção das Ondas — Transdutores SE (Sender-Empfänger) ME POR US – Geração e Recepção das Ondas — Transdutores SE (Sender-Empfänger) ME POR US – Geração e Recepção das Ondas — Transdutores SE Os cristais são montados sobre blocos de plástico especial de baixa atenuação. Devido a esta inclinação, os transdutores duplos não podem ser usados para qualquer distância (profundidade). Possuem sempre uma faixa de inspeção ótima, que deve ser observada. Fora desta zona a sensibilidade se reduz. Em certos casos, estes transdutores duplos são utilizados com “focalização”, isto é, o feixe é concentrado em uma determinada zona do material para a qual se deseja máxima sensibilidade. O transdutor duplo-cristal é o mais indicado e largamente utilizado nos procedimentos de medição de espessura por ultrassom. ME POR US – Geração e Recepção das Ondas — Transdutores ME POR US – Geração e Recepção das Ondas — Transdutores ME POR US – Geração e Recepção das Ondas — Transdutores Praticando ME POR US — À medida que a frequência aumenta no teste ultrassônico, o ângulo da divergência do feixe de ondas produzido por um cristal(Sen α = KV/Def x F): a) Permanece inalterado. b) Aumenta. c) Diminui. d) Varia uniformemente através de cada comprimento de onda. No aço, a velocidade do som é maior em qual dos seguintes modos de vibração? a) Ondas de corte. b) Ondas superficiais. c) Ondas longitudinais. d) A velocidade do som é a mesma em todos os modos de vibração, num dado material. Praticando ME POR US — A divergência do feixe é função das dimensões de um cristal e do comprimento de onda do feixe transmitido através de um meio, e...: a) Aumenta-se a frequência ou o diâmetro do cristal diminuem. b) Diminui-se a frequência ou o diâmetro do cristal diminuem. c) Aumenta-se a frequência se o diâmetro do cristal diminui. d) Diminui-se a frequência se o diâmetro do cristal diminui. Praticando ME POR US — A divergência de um cristal de quartzo é função principalmente: a) Do tipo de exame que está sendo executado. b) Do aperto com que o cristal é montado no cabeçote. c) Da duração do pulso. d) Do tamanho e da frequência do cristal. ME POR US — Técnicas de Inspeção ME POR US — Técnicas de Inspeção ME POR US - Técnicas de Inspeção — Técnica da Transparência ME POR US - Técnicas de Inspeção — ME POR US - Técnicas de Inspeção — Técnica Tandem ME POR US - Técnicas de Inspeção — Ressonância Espessura da ordem de grandeza do comprimento de onda Uma onda entra em ressonância quando a espessura é igual a um número inteiro de meios comprimentos de onda (exame por meio de onda contínua). A frequência é variada até que a peça entre em ressonância (sistema ressonante - motor que modifica frequência ou modificada por processo eletrônico) ME POR US - Técnicas de Inspeção — Técnica ToFD ME POR US - Técnicas de Inspeção — Técnica Phased Array ME POR US - Técnicas de Inspeção — Por Contato ME POR US - Técnicas de Inspeção — Imersão Evitar que ecos de descontinuidades sejam mascarados pelo eco da coluna d’água. Praticando ME POR US — A indicação na tela do osciloscópio que representa a superfície oposta àquela em que se apoia o cabeçote na peça em exame é denominada: a) Pico. b) Pulso inicial. c) Eco de fundo. d) Eco principal. A profundidade de uma descontinuidade não pode ser determinada: a) Quando a peça for examinada pelo método da transparência. b) Quando for usado cabeçote normal. c) Quando a peça for examinada com ondas superficiais. d) Quando for usado cabeçote angular. Praticando ME POR US — Ao examinar uma peça por meio de ultrassom, usando a técnica de imersão, pode ocorrer que o eco inicial tenha a aparência de uma reflexão múltipla da superfície da peça próxima do cabeçote. Isto pode ser eliminado: a) Aumentando a espessura da camada de água entre o cabeçote e a peça em exame. b) Reduzindo a sensibilidade do aparelho. c) Usando um dispositivo curvo para correção na frente do cabeçote. d) Usando uma frequência diferente. Praticando ME POR US — O princípio da ressonância ultrassônica é geralmente usado para: a) Medir a espessura da parede. b) Detectar grandes descontinuidades. c) Detectar porosidade. d) Nenhuma das respostas citadas está correta. A perda gradual da energia sônica que ocorre à medida que um feixe de ondas ultrassônicas se propaga numa peça é denominada: a) Reflexão. b) Reprodutibilidade. c) Atenuação. d) Refração. Esquema de Funcionamento ME POR US - Aparelho de US — Mostradores de Sinal Mostrador tipo A-Scan ME POR US - Aparelho de US — ME POR US - Aparelho de US — Mostradores de Sinal Mostrador tipo B-Scan ME POR US - Aparelho de US — Mostradores de Sinal Mostrador tipo C-Scan ME POR US - Aparelho de US — ME POR US - Aparelho de US — Analógico ME POR US - Aparelho de US — Simuladores ME POR US - Aparelho de US — Analógico / Digital ME POR US - Aparelho de US — Digital ME POR US - Blocos — Blocos V1 ME POR US - Blocos — Blocos V1 ME POR US - Blocos — Blocos V2 ME POR US - Blocos — Blocos V2 ME POR US - Blocos — ASME V T-434.2.1 (Non-piping) – “ASME 20” ME POR US - Blocos — ASME V T-434.3.1 (Piping) ME POR US - Blocos — Blocos para ME – ASTM E797 ME POR US - Verificações e Calibrações — Tela do Aparelho MDE MDE = MENOR DIVISÃO DA ESCALA ME POR US - Verificações e Calibrações — Calibração da Escala Horizontal Escala desejada: 100mm Quantidade de picos na tela Posição dos picos MDE? ME POR US - Verificações e Calibrações — Calibração da Escala Horizontal MDE MDE MDE MDE ME POR US - Verificações e Calibrações — Calibração da Escala Horizontal ME POR US - Verificações e Calibrações — Calibração da Escala Horizontal ME POR US - Verificações e Calibrações — Outras Calibrações ME POR US - Verificações e Calibrações — Outras Calibrações ME POR US - Verificações e Calibrações — Outras Calibrações Praticando ME POR US — A principal finalidade dos blocos de referência é: a) Reproduzir as condições da peça em exame, podendo ou não conter defeitos naturais ou artificiais. b) Obter o máximo de reflexão da superfície posterior. c) Obter a maior sensibilidade possível do aparelho. d) Nenhuma destas respostas está correta. O processo para comparação do instrumento ou dispositivo com um padrão é denominado: a) Calibração. b) Correlação. c) Conformação. d) Angulação. ME POR US — ME POR US — Aparelhos ME POR US — Aparelhos São aparelhos bastante úteis para medição de espessuras de chapas, tubos, taxas de corrosão em equipamentos industriais, porém para a obtenção de bons resultados é necessário sua calibração antes do uso, usando blocos com espessuras calibradas e de mesmo material a ser medido, com o ajuste correto da velocidade de propagação do som do aparelho. Os aparelhos medidores modernos de espessura digitais são dotados de circuitos de memória que podem armazenar centenas de dados referente a espessuras medidas e após, conectando na impressora, pode-se obter um relatório completo das medidas efetuadas e as condições usadas. ME POR US — Tipos de Aparelhos (Classificação Olympus) Corrosão (SE)Precisão (0°) ME POR US — Calibração por um Ponto (Ajuste de Velocidade) 10,0 5920m/s 9,8 5800 5,4 3200 Aparelho não faz ajustes dos delays (0 offset) ME POR US — Calibração por um Ponto (Ajuste de Velocidade) ME POR US — Calibração Recomendada (2 Pontos) ME POR US — Acoplantes Ao encostarmos o transdutor sobre a peça a ser inspecionada, imediatamente estabelece uma camada de ar entre a sapata do transdutor e a superfície da peça. Esta camada ar impede que as vibrações mecânicas produzidas pelo transdutor se propaguem para a peça em razão das características acústicas (impedância acústica) muito diferente do material a inspecionar. Por esta razão, deve-se usar um líquido que estabeleça uma redução desta diferença e permita a passagem das vibrações para a peça. Tais líquidos, denominados líquidos acoplantes são escolhidos em função do acabamento superficial da peça, condições técnicas, tipo da peça. ME POR US — Acoplantes ME POR US — Medição de Espessura a Quente Danos nos equipamentos Riscos de queimaduras Incertezas nas medições http://www.olympus-ims.com/en/ndt-tutorials/flaw-detection/high-temp-testing/ Conventional ultrasonic transducers will tolerate temperatures up to approximately 50° C or 125° F. At higher temperatures, they will eventually suffer permanent damage due to internal disbonding caused by thermal expansion. Thus if the material being tested is hotter than approximately 50° C or 125° F, then high temperature transducers and special test techniques should be employed. Sound velocity in all materials changes with temperature, slowing down as the material heats up. In steel, this velocity change is approximately 1% per 55° C or 100° F change in temperature. (The exact value varies depending on the alloy).ME POR US — Medição de Espessura a Quente ME POR US — Medição de Espessura a Quente Metodo A (teórico) ME POR US — Medição de Espessura a Quente Metodo B (preciso) ME POR US — Medição de Espessura Sobre Película Velocidade das ondas longitudinais no aço ~ 5.900 m/s Velocidade das ondas longitudinais em revestimento (tinta) ~ 2.500 m/s Caso seja considerada a espessura total, ocorrerá um erro na medição: 1 0 0 ,5 http://www.olympus-ims.com/en/applications/measuring-metal-thickness-paint/ ME POR US — Medição de Espessura Sobre Película Para corrigir este fator, existem aparelhos microprocessados que realizam a correção da medida, eliminando a camada de tinta. Para este processo, os aparelhos desconsideram o primeiro eco de fundo (referente à camada de tinta). Existem dois métodos típicos: Medição eco a eco; Tecnologias patentes (processamento). Limitações para tipo de revestimento (devem ser não metálicos) e espessura mínima (0,125mm), acabamento superficial, transdutores especiais e limites de temperatura (50°C), limites quanto a corrosão (reflexão). http://www.olympus-ims.com/en/applications/measuring-metal-thickness-paint/ Praticando ME POR US — O processo para comparação do instrumento ou dispositivo com um padrão é denominado: a) Calibração. b) Correlação. c) Conformação. d) Angulação. O movimento de um cabeçote ao longo de uma superfície, produzido por processo manual ou mecânico, é denominado: a) Atenuação. b) Angulação. c) Varredura. d) Ressonamento. Praticando ME POR US — O fator que determina a quantidade de energia refletida na interface de dois materiais dissimilares é: a) O índice de refração. b) A frequência das ondas ultrassônicas. c) A impedância acústica específica. d) O módulo de Young. Na tela de um aparelho com representação do tipo “A-scan”, uma linha horizontal é marcada na tela fluorescente do tubo de raios catódicos pelo movimento uniforme e repetido de um feixe de elétrons. Esta linha é denominada: a) Marcador. b) Escala DGS. c) Onda quadrada. d) Linha de varredura. Procedimento PR-036 ME POR US — PR-036.pdf Critério de Aceitação ME POR US — Critério de Aceitação ME POR US — http://www.ndt.net/article/wt1097/hammond/hammond.htm Processos de Fabricação Processos de Fabricação — Fundição; Conformação: Laminação; Forjamento. Soldagem; Usinagem. Processos de Fabricação — Descontinuidades de Fabricação Por que conhecer? Sequência das operações: Detectar; Identificar; Avaliar; Registrar. Processos de Fabricação — Fabricação do Aço Conversor a Oxigênio ou Processo Linz-Donawitz ou LD Injeção de oxigênio para remoção carbono na forma CO e CO2. Redução do minério de ferro Fe2O3 para Fe com alto teor de C (ferro gusa). Processos de Fabricação — Solidificação dos Metais Contração: Contração no estado líquido corresponde ao abaixamento da temperatura até o início da solidificação. Contração de solidificação corresponde a variação de volume que ocorre durante a mudança do estado líquido para sólido. Contração no estado sólido corresponde à variação de volume que ocorre já no estado sólido, desde a temperatura final de solidificação até a temperatura ambiente. Processos de Fabricação — Solidificação dos Metais Região com elementos químicos diferentes. Inclusões não metálicas: Silicatos. Óxidos; Sulfetos; Alumina; Segregação: Processos de Fabricação — Fundição Conformação de um metal ou liga metálica no estado líquido. Processos de Fabricação — Fundição – Descontinuidades Típicas Características: Vazios arredondados de paredes lisas. Localização: Geralmente interna. Causas: Alta velocidade de solidificação que impede a saída de gases. Bolsa de Gás (Porosidade) Processos de Fabricação — Fundição – Descontinuidades Típicas Processos de Fabricação — Fundição – Descontinuidades Típicas Características: Gota aderida a superfície da peça. Localização: Superficial. Causas: Gota de metal que respingou e se solidificou na superfície interna do molde. Gota fria Processos de Fabricação — Fundição – Descontinuidades Típicas Gota fria AA Processos de Fabricação — Fundição – Descontinuidades Típicas Inclusão de Areia Características: Areia que soltou do molde ficando aprisionada na peça. Localização: Internas. Causas: Falta de compactação ou limpeza. Processos de Fabricação — Fundição – Descontinuidades Típicas Processos de Fabricação — Fundição – Descontinuidades Típicas Junta Fria Características: Interface entre duas frentes de solidificação preenchida com óxido. Localização: Qualquer. Causas: Baixa temperatura no encontro de correntes de metal líquido. Processos de Fabricação — Fundição – Descontinuidades Típicas Junta Fria Metal fundido Metal fundido Molde Processos de Fabricação — Fundição – Descontinuidades Típicas Junta Fria Processos de Fabricação — Fundição – Descontinuidades Típicas Rechupe Características: Vazios de diversos tipos e formas. Localização: Região superior interna. Causas: Contração, segregação. Processos de Fabricação — Fundição – Descontinuidades Típicas Rechupe RechupeCabeça Região de segregação Processos de Fabricação — Fundição – Descontinuidades Típicas Rechupe Processos de Fabricação — Fundição – Descontinuidades Típicas Trincas de Contração Características: Intercristalinas, irregulares e de grande extensão. Localização: Regiões de variação brusca de seção. Causas: Altas tensões de contração (seção mais fina solidifica antes da mais grossa). Processos de Fabricação — Fundição – Descontinuidades Típicas Trincas de Contração Processos de Fabricação — Fundição – Descontinuidades Típicas Trincas de Tensão Características: Transgranulares, geralmente retas e passantes. Localização: Superficiais. Causas: Tensões residuais. Processos de Fabricação — Fundição – Descontinuidades Típicas Trincas de Tensão Processos de Fabricação — Forjamento Conformação de um metal ou liga metálica no estado sólido por martelo ou prensa. Processos de Fabricação — Dobra Forjamento – Descontinuidades Típicas Características: Lâmina fina dobrada sobre a superfície. Localização: Superficial. Causas: Desalinhamento das matrizes ou grande variação de seção. Processos de Fabricação — Forjamento – Descontinuidades Típicas Dobra de forjamento Dobra Processos de Fabricação — Trinca de Flocos Forjamento – Descontinuidades Típicas Características: Como chocolate no sorvete de flocos. Causas: Presença de hidrogênio. Localização: Nos contornos dos grãos. Processos de Fabricação — Forjamento – Descontinuidades Típicas Laminação Processos de Fabricação — Produto da transformação mecânica de um lingote, forçando-se sua passagem entre dois cilindros. Processos de Fabricação — Dobra Laminação – Descontinuidades Típicas Características: Bidimensional quase paralelo a superfície. Localização: Superficial. Causas: Deformação excessiva. Processos de Fabricação — Dobra Laminação – Descontinuidades Típicas Processos de Fabricação — Dupla Laminação Laminação – Descontinuidades Típicas Características: Bidimensional paralela a superfície. Localização: Interna, geralmente no meio da chapa. Processos de Fabricação — Dupla Laminação Laminação – Descontinuidades Típicas Processos de Fabricação — Laminação – Descontinuidades Típicas Inclusão não metálicas Porosidade Processos de Fabricação — Soldagem Processos de Fabricação — Soldagem - Terminologia Tipos de juntas Tipos de soldas De aresta Sobreposta De topo De ângulo De aresta Em ângulo De topo Em ângulo Em ângulo Em quina Em L Em T Processos de Fabricação — Fonte: Paulo J. Modenesi. Terminologia Usual de Soldagem e Símbolos de Soldagem - UFMG. Processos de Fabricação — Juntas de topo Juntas de cantoFonte: Paulo J. Modenesi. Terminologia Usual de Soldagem e Símbolos de Soldagem - UFMG. Processos de Fabricação — Juntas de aresta Juntas de ângulo Juntas sobrepostas Fonte: Paulo J. Modenesi. Terminologia Usual de Soldagem e Símbolos de Soldagem - UFMG. Processos de Fabricação — Soldagem - Terminologia Face de Fusão Margem Margem Zona de ligação Face Raiz ZAC Zona fundida MBMB Processos de Fabricação — Soldagem - Descontinuidades Típicas Processos de Fabricação — Soldagem - Descontinuidades Típicas Concavidade excessiva Convexidade excessiva Deformação angular Processos de Fabricação — Soldagem - Descontinuidades Típicas Desalinhamento Embicamento Processos de Fabricação — Soldagem - Descontinuidades Típicas Reforço excessivo Respingos Processos de Fabricação — Soldagem - Descontinuidades Típicas Processos de Fabricação — Soldagem - Descontinuidades Típicas Processos de Fabricação — Soldagem - Descontinuidades Típicas Processos de Fabricação — Soldagem - Descontinuidades Típicas Processos de Fabricação — Soldagem - Descontinuidades Típicas Fim —