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Aplicação dos Ensaios Não-Destrutivos Definição De acordo com a Associação Brasileira de Ensaios Não Destrutivos, ABENDE, os Ensaios Não Destrutivos (END) são definidos como: ◦ Técnicas utilizadas no controle da qualidade, de materiais ou produtos, sem prejudicar a posterior utilização destes, contribuindo para o incremento da qualidade e da confiabilidade e a redução de custo. Constituem uma das principais ferramentas do controle da qualidade e são utilizados na inspeção de produtos soldados, fundidos, forjados, laminados, entre outros. Principais END’s Os Ensaios Não Destrutivos mais utilizados são: ◦ Exame Visual; ◦ Líquido Penetrante; ◦ Partículas Magnéticas; ◦ Ultrassom; ◦ Raios X e gama. Inspeção Visual Inspeção Visual É o método mais simples, o mais utilizado e, em geral, precede qualquer outro tipo de ensaio; É usada na inspeção de superfícies externas para a determinação de tamanho, forma, acabamento, ajuste e existência de trincas, poros, etc.; Pode ser feita a olho nu ou com o uso de instrumentos como: ◦ Microscópios; ◦ Lupas; ◦ Tuboscópios; ◦ Espelhos e câmaras de televisão. Além disso, instrumentos como réguas e gabaritos são comumente utilizados. Inspeção Visual Esquema de gabarito para a determinação da dimensão em soldas de filete. Utilização de robôs para inspeção em áreas perigosas (oleodutos, reatores, etc.). Inspeção utilizando equipamentos especiais. Ensaio por Líquido Penetrante Generalidades O ensaio por líquidos penetrantes é um método desenvolvido especialmente para a detecção de descontinuidades essencialmente superficiais, e ainda que estejam abertas na superfície do material. Este método, se iniciou antes da primeira guerra mundial,principalmente pela indústria ferroviária na inspeção de eixos, porém tomou impulso quando em 1942, nos EUA, foi desenvolvido o método de penetrantes fluorescentes. ◦ Nesta época, o ensaio foi adotado pelas indústrias aeronáutica, que trabalhando com ligas não ferrosas, necessitavam um método de detecção de defeitos superficiais diferentes do ensaio por partículas magnéticas (não aplicável a materiais não magnéticos). ◦ A partir da segunda guerra mundial, o método foi se desenvolvendo, através da pesquisa e o aprimoramento de novos produtos utilizados no ensaio, até seu estágio atual. Finalidade do Ensaio O ensaio por líquidos penetrantes presta-se a detectar descontinuidades superficiais e que sejam abertas na superfície, tais como trincas, poros, dobras, etc., podendo ser aplicado em todos os materiais sólidos e que não sejam porosos ou com superfície muito grosseira. É muito usado em materiais não magnéticos como alumínio, magnésio, aços inoxidáveis austeníticos, ligas de titânio, benésio e zircônio, além dos materiais magnéticos. É também aplicado em cerâmica vitrificada, vidro e plásticos. Princípios Básicos O método consiste em fazer penetrar na abertura da descontinuidade um líquido. ◦ Após a remoção do excesso de líquido da superfície, faz-se sair da descontinuidade o líquido retido através de um revelador. ◦ A imagem da descontinuidade fica então desenhada sobre a superfície. Princípios Básicos Podemos descrever o método em seis etapas principais no ensaio , quais sejam: ◦ Preparação da Superfície – Limpeza Inicial; ◦ Aplicação do Penetrante; ◦ Remoção do Excesso de Penetrante; ◦ Revelação; ◦ Avaliação e Inspeção; ◦ Limpeza Pós Ensaio. Preparação da Superfície – Limpeza Inicial Antes de se iniciar o ensaio, a superfície deve ser limpa e seca. ◦ Não devem existir água, óleo ou outro contaminante. ◦ Contaminantes ou excesso de rugosidade, ferrugem, etc., tornam o ensaio não confiável. A preparação da superfície no início do ensaio é fundamental para que as demais etapas possam ser aplicadas corretamente. Preparação da superfície – Limpeza. Aplicação do Penetrante Consiste na aplicação de um líquido chamado penetrante, geralmente de cor vermelha, de tal maneira que forme um filme sobre a superfície e que por ação do fenômeno chamado capilaridade penetre na descontinuidade. ◦ Deve ser dado um certo tempo para que a penetração se complete. Penetração do líquido na abertura. Remoção do Excesso de Penetrante Consiste na remoção do excesso do penetrante da superfície, através de produtos adequados, condizentes com o tipo de líquido penetrante aplicado, devendo a superfície ficar isenta de qualquer resíduo. Remoção do excesso de líquido da superfície. Revelação Consiste na aplicação de um filme uniforme de revelador sobre a superfície. ◦ O revelador é usualmente um pó fino (talco) branco. Pode ser aplicado seco ou em suspensão, em algum líquido. ◦ O revelador age absorvendo o penetrante das descontinuidades e revelando-as. ◦ Deve ser previsto pelo procedimento técnico de ensaio um certo tempo de revelação para sucesso e padronização do ensaio. Aplicação do revelador. Avaliação e Inspeção Após a aplicação do revelador, as indicações começam a serem observadas, através da mancha causada pela absorção do penetrante contido nas aberturas, e que serão objetos de avaliação. ◦ A inspeção deve ser feita sob boas condições de luminosidade, se o penetrante é do tipo visível (cor contrastante com o revelador) ou sob luz negra, em área escurecida, caso o penetrante seja fluorescente. ◦ A interpretação dos resultados deve ser baseada em algum Código de fabricação da peça ou norma aplicável ou ainda ,na especificação técnica do cliente. ◦ Nesta etapa deve ser preparado um relatório escrito que consta das condições de teste, tipo e identificação da peça ensaiada, resultado da inspeção e condição de aprovação ou rejeição da peça. Avaliação e Inspeção Absorção do líquido de dentro da abertura pelo revelador. Limpeza Pós Ensaio A última etapa, geralmente obrigatória, é a limpeza de todos os resíduos de produtos, que podem prejudicar uma etapa posterior de trabalho da peça (soldagem, usinagem, etc.). Vantagens Poderíamos dizer que a principal vantagem do método é a sua simplicidade. É fácil de fazer de interpretar os resultados. O aprendizado é simples, requer pouco tempo de treinamento do inspetor. Como a indicação assemelha-se a uma fotografia do defeito, é muito fácil de avaliar os resultados. Em contrapartida o inspetor deve estar ciente dos cuidados básicos a serem tomados (limpeza, tempo de penetração, etc.), pois a simplicidade pode se tornar uma faca de dois gumes. Não há limitação para o tamanho e forma das peças a ensaiar, nem tipo de material; por outro lado, as peças devem ser susceptíveis à limpeza e sua superfície não pode ser muito rugosa e nem porosa. O método pode revelar descontinuidades (trincas) extremamente finas (da ordem de 0,001 mm de abertura ). Limitações Só detecta descontinuidades abertas para a superfície, já que o penetrante tem que entrar na descontinuidade para ser posteriormente revelado. ◦ Por esta razão, a descontinuidade não deve estar preenchida com material estranho. A superfície do material não pode ser porosa ou absorvente já que não haveria possibilidade de remover totalmente o excesso de penetrante, causando mascaramento de resultados. A aplicação do penetrante deve ser feita numa determinada faixa de temperatura. ◦ Superfícies muito frias (abaixo de 16ºC) ou muito quentes (acima de 52ºC) não são recomendáveis ao ensaio. Algumas aplicaçõesdas peças em inspeção fazem com que a limpeza seja efetuada da maneira mais completa possível após o ensaio (caso de maquinaria para indústria alimentícia, material a ser soldado posteriormente, etc.). ◦ Este fato pode tornar-se limitativo ao exame, especialmente quando esta limpeza for difícil de fazer. Aplicação do penetrante com pincel. Remoção do excesso de penetrante. Revelação. Registro dos resultados. Seqüência do ensaio. Partículas Magnéticas Partículas Magnéticas Este método de END é usado para revelar descontinuidades superficiais e sub-superficiais em materiais ferromagnéticos pela aplicação de um campo magnético e deposição de um pó capaz de ser atraído para as regiões em que este campo magnético escapar do interior da peça. Para ocasionar o escape do campo magnético, uma descontinuidade deve interromper as linhas de campo magnético. ◦ Assim, a orientação das trincas em relação ao campo magnético é fundamental para a sua detecção: trincas orientadas paralelamente ao campo tendem a não produzir indicações neste ensaio. Este ensaio só é aplicável para materiais ferromagnéticos como, os aços estruturais comuns. Partículas Magnéticas Princípios básicos da inspeção com partículas magnéticas: (a) peça com trinca superficial ou sub-superficial, (b) aplicação do campo magnético, (c) aplicação das partículas, (d) formação da indicação e inspeção com campo magnético e (e) sem o campo. Partículas Magnéticas O campo magnético pode ser aplicado pela passagem direta de uma corrente elétrica pela peça ou pela imersão desta no campo magnético gerado, em geral, por um eletroímã. ◦ No primeiro caso, as regiões de contato elétrico para a passagem da corrente para a peça podem ser super- aquecidas caso o contato não seja muito bom e isto pode danificar a peça. Para ambas as técnicas existem dispositivos portáteis que permitem o exame no campo, por exemplo, de regiões de estruturas de grandes dimensões. (a) Magnetização circular de uma barra pela passagem direta de corrente e (b) magnetização longitudinal com bobina. Descontinuidades orientadas favoravelmente para detecção são mostradas em vermelho. Métodos portáteis de magnetização, (a) por passagem de corrente e (b) por bobina. Ensaio por Ultra-som Ensaio por Ultra-som Neste tipo de END, um feixe de ultra-som é introduzido no material e as informações são obtidas com base na transmissão deste feixe através do material e na sua reflexão por interfaces e descontinuidades. Os ultra-sons são ondas mecânicas de frequência elevada (acima da capacidade da audição humana), usualmente na faixa de 25kHz a 40MHz. Este ensaio é usado para a inspeção do interior de peças metálicas, plásticas e cerâmicas e para a medida de espessura. Para a inspeção de peças metálicas, este ensaio apresenta um grande poder de penetração (até cerca de 6m), uma elevada sensibilidade e a capacidade de localizar descontinuidades com precisão. Ensaio por Ultra-som Com a técnica “pulso-eco”, é necessário, para a inspeção, o acesso a apenas um lado da peça. Devido às suas características, é um método de ensaio muito adequado para a detecção de descontinuidades planares (ex. trincas). Por outro lado, a interpretação dos resultados deste ensaio é relativamente difícil e a detecção de descontinuidades localizadas próximas da superfície pode ser problemática. Ensaio por Ultra-som Inspeção ultra-sônica. A técnica pulso-eco trabalha com apenas um cabeçote (o superior) enquanto que, na técnica por transmissão, são usados dois cabeçotes. Ensaio por Ultra-som O ultra-som é gerado em um cabeçote, em geral através de um material piezoelétrico, e direcionado para a peça. Para garantir uma transmissão eficaz até a peça um acoplante, geralmente um óleo ou glicerina, é colocado entre o cabeçote e a peça. Alternativamente, o ensaio pode ser realizado com a peça e os cabeçotes imersos em água. Duas técnicas básicas de ensaio são utilizadas: “pulso- eco” e por transmissão. Técnica “pulso-eco” Na primeira, a mais utilizada e de funcionamento igual ao radar, um pacote discreto de ondas é emitido periodicamente pelo cabeçote, o qual atua também como receptor das ondas refletidas (ecos) por diferentes interfaces e descontinuidades na peça. A intensidade dos ecos e o tempo entre a emissão das ondas e o retorno dos ecos são medidos. Com base nestas informações e conhecendo-se a velocidade de propagação das ondas no material, pode- se estimar a posição e o tamanho das descontinuidades. Técnica por transmissão Na segunda técnica, dois cabeçotes, um emissor e um receptor são colocados em posições opostas e a presença de descontinuidades é determinada pela perda de intensidade do sinal transmitido. Radiografia e Gamatografia Radiografia e Gamatografia Este método de END é baseado em variações da absorção de radiação eletromagnética penetrante (raios X e gama) devidas a alterações de densidade, composição e espessura da peça sob inspeção. A radiografia é realizada com raios X que são gerados pelo impacto contra um alvo metálico de elétrons acelerados no vácuo por uma fonte de alta tensão. A gamatografia utiliza radiação gama resultante da reação nuclear em uma fonte de material radioativo. Como esta última não necessita de energia elétrica para a sua operação, ela é particularmente usada em inspeções no campo. Radiografia e Gamatografia Em algumas aplicações especiais, radiação corpuscular (feixes de elétrons e de neutrons) pode ser usada. Em qualquer caso, devido aos efeitos extremamente perigosos da radiação penetrante para os seres vivos, são necessários cuidados especiais de segurança para a realização deste ensaio. Radiografia e Gamatografia Inspeção radiográfica. Radiografia e Gamatografia Este método é usado para detectar a presença de descontinuidades internas e externas em metais ferrosos e não ferrosos e em materiais não metálicos e permite a obtenção de um registro permanente do resultado do ensaio. Ele tem um importante uso na inspeção de peças soldadas e fundidas, com espessuras de até cerca de 100mm (aço) e particularmente quando destinadas a aplicações críticas. O processo tende a ser relativamente caro e lento, podendo necessitar, no caso de peças de maior espessura, tempos de exposição de muitos minutos ou, mesmo, horas. Radiografia e Gamatografia A realização deste ensaio exige o acesso aos dois lados da peça. Como o método é baseado em diferenças de exposição, defeitos planares como trinca, cuja orientação não seja paralela à direção de propagação da radiação, são dificilmente detectados por este ensaio. O resultado do ensaio é, em geral, registrado em filme ou, menos comumente, em telas fluorescentes. Este resultado é interpretado em termos das diferenças de exposição do filme devido às diferenças de espessura, densidade ou composição da peça associadas com as suas descontinuidades e variações dimensionais.
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