Ensaios não destrutivos Ultrassom

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CENTRO UNIVERSITÁRIO NEWTON PAIVA
FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS - FACET
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA
ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS:
ULTRASSOM
BELO HORIZONTE
2016
ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS:
ULTRASSOM
Trabalho de pesquisa apresentado como requisito parcial para obtenção de aprovação na disciplina Manutenção, no Curso de Engenharia Mecânica, no Centro Universitário Newton Paiva.
Prof.: Douglas Lopes de Oliveira
Prof.: Eduardo de Castro Barbalho
BELO HORIZONTE, MAIO DE 2016
SUMÁRIO
1	INTRODUÇÃO....................................................................................	3
2	DESENVOLVIMENTO........................................................................	5
2.1	Norma Regulamentadora.................................................................	5
2.2	Ensaios Não Destrutivos..................................................................	5
2.3	Ensaios de Ultrassom......................................................................	6
2.4	Aplicações.........................................................................................	7
2.5	Vantagens e Desvantagens..............................................................	8
3	CONCLUSÕES..................................................................................	10
REFERÊNCIAS..................................................................................	11
1 INTRODUÇÃO
Os equipamentos de ensaios por ultrassom já são utilizados há mais de setenta anos. Desde 1940, para a detecção de fissuras escondidas, lacunas, porosidades e outras descontinuidades em materiais sólidos são realizados com as leis da física que administram a propagação das ondas ultrassônicas através de materiais sólidos, O ensaio por ultrassom é um ensaio não destrutivo e seguro, é o método mais aplicado nos serviços industriais.
Com as novas evoluções das tecnologias da eletrônica e informática o ultrassom vem acompanhando. Na década de 30 nos EUA e Europa, foram realizados os primeiros trabalhados que analisaram que as ondas sonoras de alta frequência refletem em defeitos ocultos ou extremidades do material onde produziu uma série de ecos distintos onde foram exibidos na tela de um osciloscópio.
No período da Segunda Guerra Mundial surgiu o desenvolvimento do sonar que deu impulso nos estudos sobre o ultrassom. Em 1945 foi patenteado o Refletoscópio Supersônico pelo pesquisador norte-americano Floyd Fireston, considerado detector de defeitos por ultrassom que foi comercializado onde usava a técnica de pulso/eco que tem sido empregado até hoje. Muitos equipamentos tiram como base de estudo o Refletoscópio Supersônico.
Em 1940, os pesquisadores japoneses iniciaram testes com o ultrassom em diagnósticos médicos utilizando o equipamento primitivo B-scan que disponibilizada imagens bidimensional das camadas dos tecidos.
Nos anos 60, os primeiros equipamentos escâneres médicos comercializados foram utilizados para as descobertas de tumores, cálculo biliar e condições semelhantes.
Nos anos 70, quando houve a necessidade de conhecer espessuras de peças em situações em que só tinha acesso a um lado da peça, portanto a introdução de medidores de espessura de precisão deu partida ais testes por ultrassom que começaram a ser utilizados frequentemente para a medição de espessura de parede em tubos e tanques de metal.
As novas gerações de aparelhos tornando-os portáteis miniaturizados e com mais precisão em descoberta de defeitos, medição de espessuras e imagem acústica, surgiram na década de 80 onde foram baseados em técnicas de processamento de sinal digital e microprocessadores de baixo custo.
2 DESENVOLVIMENTO
O ensaio por ultrassom caracteriza-se num método não destrutivo que tem por objetivo a detecção de defeitos ou descontinuidades internas, presentes nos mais variados tipos ou forma de materiais ferrosos ou não ferrosos (ANDREUCCI, R. 2011).
Os defeitos são originados a partir do processo de fabricação da peça ou da matéria-prima, como por exemplo, dupla laminação, micro trincas em material forjado, bolhas formadas por gás em fundidos e muitos outros.
O ultrassom, como ensaio não destrutivo, visa aumentar a confiabilidade da matéria prima ou peça final e em consequência diminui o desperdício de material em comparação ao ensaio destrutivo.
2.1 Norma Regulamentadora
A norma que define e estabelece a determinação de descontinuidade em chapas grossas de aço pelo ensaio não destrutivo ultrassom é a ABNT NBR 6002 (1980).
A presente norma também classifica as principais definições do ensaio, determina suas condições de operação e estabelece a execução do ensaio e seu procedimento.
2.2 Ensaios Não Destrutivos
Os ensaios não destrutivos conhecidos como END são testes realizados em matéria-prima ou peça final para aumentar a confiabilidade a fim de verificar a existência de defeitos. Esse ensaio não altera nenhuma das características do material possibilitando o seu uso posterior.
Uma das principais ferramentas que auxiliam a qualidade de materiais e produtos em uma empresa é o END que contribui para a redução de custos e o aumento da confiabilidade do produto. Além de serem muito aplicados em fabricação, construção, montagem, inspeção em serviço e manutenção, são grandiosamente utilizados em soldas, fundidos, forjados, laminados, plásticos, concreto, entre outros, nos setores petróleo/petroquímico, nuclear, aeroespacial, siderúrgico, ferroviário, naval, eletromecânico e automotivo.
Entre os métodos de END, estão àqueles capazes de proporcionar informações a respeito do teor de defeitos de um determinado produto, das características tecnológicas de um material, ou ainda, da monitoração da degradação em serviço de componentes, equipamentos e estruturas. Os métodos mais usuais são: ensaio visual, líquido penetrante, partículas magnéticas, ultrassom, radiografia (Raios X e Gama), correntes parasitas, análise de vibrações, termografia, emissão acústica, estanqueidade e análise de deformações.
Para obter resultados satisfatórios e válidos, é essencial possuir uma equipe formada por profissionais treinados e qualificados. Os testes também devem seguir os procedimentos de execução de ensaios qualificados com base nas normas e critérios de aceitação e os equipamentos precisam estar devidamente calibrados.
2.3 Ensaio de Ultrassom
O ensaio de ultrassom é executado com aparelhos eletrônicos que emitem ondas sonoras que podem ser maiores que 20 kHz onde se propagam em meio à peça ensaiada, se durante o ensaio for encontrado algum tipo de descontinuidade o aparelho recebe um eco sonoro que é caracterizado como peça defeituosa.
As ondas ultrassônicas são geradas por cristais capazes de transformar energia elétrica em mecânica e vice-versa.
Os cristais que possuem essa propriedade são denominados piezelétrico. E, quando utilizados em equipamentos para exame por ultrassom, recebem o nome particular de transdutores.
O exame por ultrassom em metais é aplicado, basicamente, na detecção de falhas internas ou sub-superficiais, mas pode denunciar a presença de descontinuidades superficiais, medir a espessura, grau de corrosão e, até determinar propriedades mecânicas, estrutura e tamanho de grão.
Figura 1: Ensaio de ultrassom sendo realizado.
2.4 Aplicações
As descontinuidades internas em juntas soldadas detectáveis pelo exame por ultrassom são:
Porosidade
Inclusão de escória
Falta de penetração
Falta de fusão
Trincas
Figura 2: Ensaio em peça sem defeito
Figura 3: Ensaio em peça com defeito
Figura 4: Teste realizado em figura com defeito
2.5 Vantagens e Desvantagens
Vantagens:
A inspeção somente necessita acesso a uma das superfícies da peça;
Pode ser executado em materiais metálicos e não metálicos;
Fornece indicações instantâneas das ocorrências;
Não é perigoso para o operador, ou para as pessoas que trabalham nas proximidades.
Desvantagens:Os operadores e inspetores necessitam maior treinamento e experiência que para os demais ensaios;
Peças cuja forma, tamanho, geometria e rugosidade superficial impeçam o perfeito acoplamento do cabeçote não devem ser inspecionadas por ultrassom;
A granulação grosseira de certos metais pode dispersar o som, gerando sinais que perturbam o exame;
Alto custo do equipamento;
A detecção de descontinuidades depende de como elas estejam orientadas, refletindo mais ou menos intensamente as ondas sonoras;
Dificuldade em se obter registro permanente.
3 CONCLUSÕES
O ensaio não destrutivo por ultrassom apresenta uma vantagem relevante no que diz respeito à possibilidade de ensaiar o componente sem que com isso haja necessidade de destruir a peça. No teste prático realizado ficou constatado que o ensaio é confiável no diagnóstico do componente ensaiado. Apesar de vantajoso em relação aos ensaios destrutivos, este tipo de ensaio tem custo de implementação elevado e apresenta complexidade na utilização e interpretação do método.
As técnicas apresentadas permitem ensaiar materiais de diversas geometrias e espessura, sendo necessária apenas a adequação da técnica ao material a ser ensaiado. Com isso, apesar dos custos de desenvolvimento com a tecnologia, é possível obter resultados satisfatórios em relação a custos de produção e ao meio ambiente.
REFERÊNCIAS
SOUZA, E.; SILVA, M.; MELO, N. Manual para elaboração e normalização de trabalhos acadêmicos conforme normas da ABNT. Disponível em: <http://unibh.br/uploads/default/manual_abnt_unibh_2012_2ed.pdf>. Acesso em: <25/03/2016>.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT. NBR 10719: apresentação de relatórios técnico-científicos. Rio de Janeiro, 1989. 9 p.
http://www.explicafacil.com.br/