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25/8/2014 1 E N D – V is u a l e D im en si o n a l ENSAIO VISUAL E DIMENSIONAL Prof. Valtair Antonio Ferraresi E N D – V is u a l e D im en si o n a l INTRODUÇÃO Para muitos tipos de junta soldadas a integridade é verificada principalmente pela inspeção visual. É uma prática muito utilizada e importante no controle de qualidade. É um tipo de inspeção de fácil aplicação, rápido e barato (não requer equipamento especiais). O ensaio visual é usado em soldas para garantir: - A preparação adequada da junta, ajustagem apropriada, conformidade com o procedimento, etc.; - O controle durante a soldagem para minimizar ou eliminar as descontinuidades; - A detecção de descontinuidades superficiais; - A conformidade dimensional das soldas; - A conformidade das soldas com as especificações. O ensaio visual é usado em componentes fabricados ou itens para determinar: - A quantidade, tamanho e formato dos itens; - A presença de trincas e descontinuidades inaceitáveis expostas; - O cumprimento com os desenhos, especificações e códigos; - O cumprimento dos códigos e especificações com relação a embalagem ou carregamento para embarque dos itens. - A conformidade dos itens adquiridos com relação aos desenhos, especificações e códigos. INSPEÇÃO VISUAL E DIMENSIONAL DE SOLDAS 25/8/2014 2 E N D – V is u a l e D im en si o n a l Vantagens: - Econômico - Barato (pouco equipamento para muitas aplicações) - Requer pouco treinamento Limitações: - Limitado a verificações de descontinuidades externas - Depende da habilidade do inspetor INSPEÇÃO VISUAL E DIMENSIONAL DE SOLDAS E N D – V is u a l e D im en si o n a l INSPEÇÃO ANTES DA SOLDAGEM A inspeção visual em soldagem começa com o exame do material, antes do início da fabricação. É uma prática que pode eliminar condições que tende a causar defeitos na solda. Nesta fase são verificado por exemplo: tipo de material, condições da superfície (óxido, irregularidade, dimensões, etc), etc. Antes da soldagem o inspetor deve verificar todas as fases de preparação da junta, principalmente os fatores que podem afetar a qualidade da junta soldada, como: - Tipo de chanfro - Dimensões - Limpeza da região a ser soldada - Alinhamento da junta - Etc. INSPEÇÃO VISUAL E DIMENSIONAL DE SOLDAS 25/8/2014 3 E N D – V is u a l e D im en si o n a l INSPEÇÃO DURANTE A SOLDAGEM A inspeção visual verifica detalhes do trabalho durante a fabricação, tais como: - Condições e processo de soldagem - Metal de enchimento (tipo de eletrodo) - Fluxo ou gás de proteção - Temperatura de interpasse e pré-aquecimento - Controle de distorção - Seqüência de passes - Dimensões do cordão entre passes - Etc. INSPEÇÃO VISUAL E DIMENSIONAL DE SOLDAS E N D – V is u a l e D im en si o n a l INSPEÇÃO APÓS A SOLDAGEM A inspeção visual é usada nesse caso para a verificação do produto final, tais como: - Precisão dimensional da junta (incluindo a distorção); - Aparência do cordão de solda (Incluindo rugosidade superficial, nível de respingo, etc.); - A presença de descontinuidades superficiais, como: Trinca, porosidade, mordeduras, etc.) - Temperatura e tempo de tratamento térmico após a soldagem; - Etc. As dimensões da junta solda são determinadas por dispositivos que podem ser construídos na própria fabrica ou ser obtidas no mercado, como por exemplo o goniômetro. INSPEÇÃO VISUAL E DIMENSIONAL DE SOLDAS 25/8/2014 4 E N D – V is u a l e D im en si o n a l Para a realização do ensaio visual deve existir uma adequada fonte de iluminação natural ou artificial. O olho percebe todas as cores do espectro solar entre violeta (400 Angstroms) e o vermelho (7000 A). A claridade é geralmente o fator mais importante no ensaio visual. A claridade de uma superfície em exame depende de seu fator de reflexão e na quantidade ou intensidade de luz atingindo a superfície. Claridade excessiva ou insuficiente interfere com a habilidade de uma visão clara e numa observação e julgamento crítico. Por estes motivos é que a intensidade de luz deve ser controlada. Uma intensidade mínima de 160 lux de iluminação deverá ser usada para exames em geral e um mínimo de 540 lux para exames de detalhes. Valores diferentes poderão estar especificados dependendo dos requisitos das especificações e códigos. ILUMINAÇÃO NO ENSAIO VISUAL Para se garantir o cumprimento do requisito mínimo de iluminação uma fonte de luz conhecida ou um dispositivo medidor de luz tal como uma fotocélula ou fotômetro deverá ser usado. Estes são alguns exemplos de fontes de luz conhecidas: Lanterna (2 pilhas grandes) Lâmpada de 100 Watts Lâmpada de vapor de mercúrio Para os requisitos da maioria dos ensaios visuais, a luz do dia ou uma lanterna com 2 pilhas grandes é mais do que adequado. E N D – V is u a l e D im en si o n a l O olho é um item variável dependente do indivíduo. Isto é devido ao próprio olho bem como variações de cérebro e sistema nervoso. Por este motivo é que o pessoal do ensaio visual deve ser testes anualmente para assegurar acuidade visual para perto, natural ou corrigida (óculos ou lentes). Independente do tipo de exame, se óculos ou lentes forem necessários para se passar no teste visual, eles deverão ser utilizados durante o ensaio visual. ÂNGULO DE VISÃO E DISTÂNCIA O ângulo de visão e a distância que o olho estiver da superfície em exame determina a separação angular mínima de dois pontos resolúveis pelo olho. Isto define o poder de resolução. Em média, a mínima separação angular resolúvel de dois pontos no objeto é cerca de um minuto (1/60 ). Isto quer dizer a 305 mm (12 in) da superfície de exame, a melhor resolução que se pode esperar é de cerda de 0,0889 mm e a 610 mm será de aproximadamente 0,1778 mm. VISÃO 25/8/2014 5 E N D – V is u a l e D im en si o n a l Da mesma forma que a iluminação, o ângulo visual e a distância da superfície de exame deve ser controlada para garantir uma visão clara para observações críticas e julgamento. Para se examinar um objeto em detalhes, o olho deve ser colocado o mais próximo possível para se obter um grande ângulo visual. Contudo, uma vez que o olho não pode focalizar muito bem um objeto se ele estiver a menos de 254 mm, o ensaio visual direto deverá ser realizado a uma distância entre 254 mm e 610 mm. O ângulo que o olho faz com a superfície também é importante. Este não deverá ser menor que 30 em relação à superfície em exame. Isto quer dizer que se o olho estiver a 305 mm do ponto de exame, ele não deverá estar a menos do que 152 mm (6 in) da superfície conforme mostrado na abaixo. Não menor do que 6 in (152 mm) Ponto de exame Superfície de exame 30 graus 30 graus Campo do ângulo de visada 12 in (305 mm) VISÃO E N D – V is u a l e D im en si o n a l AUXÍLIOS VISUAIS Auxílios visuais tais como espelhos, câmaras, lentes de aumento, boroscópios e fibras óticas proporcionam um meio de compensação dos limites da acuidade visual. LENTES DE AUMENTO são normalmente utilizadas para se aumentar o poder de resolução no ensaio visual de superfícies críticas. Lentes que aumentam de 1,5 a 10 vezes são disponíveis comercialmente. Na medida que se aumenta o poder de magnificação, diminui-se a distância de trabalho e o campode visão. Ver Tabela 2. Tabela – Características das lentes para ensaio visual Tipo de Lente Campo Visual (mm) Potência Distância de Trabalho (mm) Poder de Resolução (mm) de leitura 88,9 x 38,1 1,5 x 101,6 0,051 de leitura 60,3 2 x 88,9 0,038 dupla 60,3 3,5 x 76,2 0,025 coddington 19,1 7 x 25,4 0,01 tripla 22,2 10 x 19,1 0,008 VISÃO 25/8/2014 6 E N D – V is u a l e D im en si o n a l Devem constar no procedimento os seguintes itens: a – objetivo; b – normas de referência; c – método de ensaio; d – estado disponível da superfície; e – método de preparação da superfície; f – condição superficial requerida para o ensaio; g – iluminação requerida; h – instrumentos; i – inspeção (relação de descontinuidades, irregularidades a serem examinadas e/ou observações a serem efetuadas); j – seqüência do ensaio; k – requisitos adicionais; l – sistemática de registro de resultados. PROCEDIMENTO DE INSPEÇÃO E N D – V is u a l e D im en si o n a l Por cada intervenção deverá existir um registro específico. Cada registro deve garantir a sua rastreabilidade à junta soldada e a toda a construção. Cada registro deverá ser sempre validado/aprovado. Em caso de alterações ao registro inicial, deverão existir adendas, nunca rasurar/apagar informações do registro original. Conteúdo dos Registros de Inspeção Visual Identificação da junta soldada ou componente inspecionado. Identificação do inspetor e data da inspeção. Tipo de material, espessura, tipo de junta, processo de soldagem, estado da superfície a inspecionar. Critérios de aceitação. Identificação dos defeitos encontrados, sua localização e caracterização. Extensão da zona inspecionada. Resultado final da inspeção. Meios utilizados durante a inspeção. Registros da Inspeção Visual 25/8/2014 7 E N D – V is u a l e D im en si o n a l Requisitos do Pessoal que efetua a Inspeção Visual Deve estar familiarizado com as normas, regras e especificações relevantes para a actividade. Conhecer qual ou quais as especificações de procedimento de soldagem (EPS) que vão ser utilizadas na construção. Ter formação/competências adequadas. Ter uma boa capacidade de visão, que deve ser verificada a cada 12 meses, de acordo com o que está definido na norma (por exemplo, EN 473 – Qualificação e Certificação de pessoal de END – Princípios Gerais)*. * O olho é um item variável dependente do indivíduo. Isto é devido ao próprio olho bem como variações de cérebro e sistema nervoso. Por este motivo é que o pessoal do ensaio visual deve ser testes anualmente para assegurar acuidade visual para perto, natural ou corrigida (óculos ou lentes). E N D – V is u a l e D im en si o n a l Equipamentos • Régua graduada; • Lupa; • Paquímetro; • Calibres; • Micrômetros; • Máquinas fotográficas; • Câmeras de TV; • Tuboscópio, Videoscópio e Fibroscópio. INSPEÇÃO VISUAL E DIMENSIONAL DE SOLDAS 25/8/2014 8 E N D – V is u a l e D im en si o n a l 15 INSPEÇÃO VISUAL E DIMENSIONAL DE SOLDAS • Lupas com ampliação máxima de 5x; • Espelho; • Régua e fitas métricas (graduação ≤ 1 mm); • Paquímetro; • Bitolas, escantilhões/calibres • Apalpa folgas de lâminas de 0,1 a 3 mm espaçadas de 0,1 mm; • Micrômetros; • Comparador; • Lanterna; • Máquina fotográfica; • Câmera de TV; • Tuboscópio, Videoscópio e Fibroscópio. E N D – V is u a l e D im en si o n a l Equipamentos 25/8/2014 9 E N D – V is u a l e D im en si o n a l Instumentos Um exemplo típico de espelho na inspeção visual, que ocorre no cotidiano, é quando o dentista observa a boca do paciente com aquele espelhinho fixado numa haste metálica. Na indústria, espelhos também são usados para inspeção de cantos, soldas e superfícies onde nossos olhos não alcançam. E N D – V is u a l e D im en si o n a l INSTRUMENTOS ESPECIAIS PARA CHANFROS E SOLDAS São instrumentos semelhantes a calibres “passa não passa”. Podem ser fabricados pelo usuário e destinam-se a simplificar verificações nos chanfros e soldas. Um exemplo deste instrumento é o verificador de reforço de solda. Como a verificação com os instrumentos convencionais é difícil, é útil a utilização do verificador. Conhecendo a dimensão do reforço máximo de uma solda o instrumento deve ser conforme mostrado na Figura 6 , e ser fabricado de aço, latão, alumínio ou outro metal. Pode-se fazer verificadores para qualquer reforço. É interessante, para evitar trocas, puncionar o verificador identificando-o a qual dimensão é aplicável. Para verificação da abertura da raiz deve-se, preferencialmente, utilizar peças cilíndricas com o diâmetro da abertura (figura 7). Instrumentos 25/8/2014 10 E N D – V is u a l e D im en si o n a l Para chanfro pode-se utilizar uma espécie de gabarito do chanfro que verifica o ângulo, a abertura da raiz e o nariz do chanfro ao mesmo tempo. Como este instrumento é plano deve-se cuidar para que fique perpendicular ao chanfro e às peças a serem soldadas. Instrumentos E N D – V is u a l e D im en si o n a l O inspetor deve estar familiarizado com todos os itens que envolve a especificação da qualidade do produto, isto é, dos critérios de qualidade requerida para o produto. A inspeção de sucessivas camadas de soldas depositadas pode ser realizada por padrões previamente construídos. A figura 1 mostra como tal padrão pode ser preparado em função do tipo de junta. Cada camada de solda produzida pode ser comparada com a correspondente do padrão, levando em conta as tolerâncias de fabricação. Instrumentos 25/8/2014 11 E N D – V is u a l e D im en si o n a l A primeira camada, passe de raiz, é a mais importante do ponto de vista de sanidade da junta soldada (problemas relacionado a proteção da poça do lado inferior da junta, grande susceptibilidade a trinca devido as tensões de soldagem, etc.). É o passe de maior cuidado com a inspeção. Instrumentos E N D – V is u a l e D im en si o n a l Para verificarmos o alinhamento vertical de chapas de costado de tanques ou alinhamento de tubulações, utilizamos uma régua de grandes dimensões. Apoiamos a régua de ambos os lados da solda de tal modo que esta fique próxima ao meio da régua. Devemos cuidar para que as informações não sejam incorretas devido ao reforço da solda. Para tanto colocamos calços de espessura igual à do reforço da solda ou fazemos um dente na régua. No caso de tubulações não devemos esquecer de fazer a verificação ao longo de todo o perímetro, pois a tubulação pode estar alinhada em um plano e desalinhada noutro. Instrumentos 25/8/2014 12 E N D – V is u a l e D im en si o n a l Os gabaritos devem ser utilizados antes da soldagem para verificar o ajuste das peças, e após a soldagem para verificar se as contrações da solda não introduziram deformações além das permitidas pelas normas e códigos. Além dos citados, podem ser criados gabaritos para muitos outros casos, como por exemplo, para a verificação da ovalização de tubos soldados (com costura). VANTAGENS: - Obtém bons resultados, desde que fabricados corretamente; - É um processo bastante rápido de verificação; - Baixo custo. DESVANTAGENS: - Só devem ser utilizados em verificações repetitivas; - Devemser fabricados com grande precisão. Instrumentos E N D – V is u a l e D im en si o n a l TRENA A trena graduada é o mais elementar instrumento de medição utilizado em soldagem. É usada para obter medidas lineares, quando não há exigência de grande precisão. Para que seja completa e tenha caráter universal, deverá ter graduação do sistema métrico e do sistema inglês. PAQUÍMETRO O paquímetro é utilizado para a medição de peças, quando a quantidade não justifica um instrumento específico e a precisão requerida não é superior a 0,02 mm (1.128 in). Instrumentos 25/8/2014 13 E N D – V is u a l e D im en si o n a l São instrumentos semelhantes a calibres “passa não passa”. Podem ser fabricados pelo usuário e destinam-se a simplificar verificações nos chanfros e soldas. Um exemplo deste instrumento é o verificador de reforço de solda. Como a verificação com os instrumentos convencionais é difícil, é útil a utilização do verificador. Pode-se fazer verificadores para qualquer reforço. É interessante, para evitar trocas, puncionar o verificador identificando-o a qual dimensão é aplicável. Instrumentos especiais para chanfros e soldas As dimensões da junta soldada são determinadas por dispositivos que podem ser construídos na própria fabrica ou ser obtidas no mercado, como por exemplo o goniômetro. E N D – V is u a l e D im en si o n a l GABARITO INTERNO DE SOLDA (INTERNAL HI-LO GAGE) APLICAÇÃO Verificação do alinhamento entre chapas ou tubos; Verificação da folga (ou abertura) entre as chapas ou tubos (raiz da solda). Instrumentos 25/8/2014 14 E N D – V is u a l e D im en si o n a l GABARITO DE MEDIÇÃO DA DIMENSÃO DA SOLDA Determinação do tamanho da perna do filete, quando as chapas (lateral e base), são longas, com resolução de 1mm em uma faixa de 0 a 20mm; Determinação da tolerância permissível da convexidade, com resolução de 1mm em uma faixa de 0 a 20mm; Determinação da tolerância permissível da concavidade, com resolução de 1mm em uma faixa de 0 a 20mm; Determinação da tolerância permissível do reforço (cordão de solda) em junta topo em uma faixa de 1 a 3mm. Instrumentos E N D – V is u a l e D im en si o n a l 28 Instrumentos 25/8/2014 15 E N D – V is u a l e D im en si o n a l PONTE COM EIXO CENTRAL PARA MEDIDAS DE SOLDAGEM (BRIDGECAM) APLICAÇÃO Medição de profundidade de mordedura, até 4mm com resolução de 1mm; Medição da altura do reforço (cordão de solda) em junta topo; Medição do comprimento da perna do filete; Medição do desalinhamento entre chapas (quando houver) em junta topo; Obs.: Os três últimos itens citados acima são verificados na mesma escala, que possui resolução de 1mm (1/32”) em uma faixa de 0 a 25mm (0 a 1”). Medição da espessura da garganta em solda de filete, na escala da lâmina métrica, que possui faixa de 0 a 20mm (3/4”) e resolução de 1mm (1/6”); Verificação do ângulo de preparação das chapas a serem soldadas, com resolução de 5º numa faixa de 0 a 60º. Instrumentos E N D – V is u a l e D im en si o n a l 30 Instrumentos 25/8/2014 16 E N D – V is u a l e D im en si o n a l Instrumentos especiais. Gabarito HI-LO de solda Aplicação: Medição do desalinhamento interno entre tubos, com escala graduada em milímetros, numa faixa de 0 à 55 mm (teoricamente) e resolução de 1 mm (escala vertical do gabarito); Medição do tamanho da perna do filete da solda, em dois métodos diferentes, podendo ser usada a escala vertical (milímetros) ou a escala horizontal (polegadas, que possui resolução de 1/16”, sabendo que a distância do canto do pé do gabarito até o primeiro incremento é 1/4”); Medição da altura do cordão (reforço) em junta topo na escala vertical; Medição da espessura da parede dos tubos, na escala central do gabarito, graduada em polegadas com resolução de 1/16”; Medição do espaço entre os tubos; Medição do chanfro na preparação final da solda; Fazer o encaixe da solda usando o método do gabarito. E N D – V is u a l e D im en si o n a l Instrumentos especiais. Gabarito de solda Hi-Low 25/8/2014 17 E N D – V is u a l e D im en si o n a l GABARITO PARA FILETES DE SOLDA EM JUNTA-T (SKEW-T FILLET WELD CALCULATOR) Aplicação Medida da dimensão “W” do filete de solda de inclinação em junta-T, na lateral obtusa ou aguda do membro. Instrumentos E N D – V is u a l e D im en si o n a l Checking Weld Obtuse Side Checking Angle of Vertical Member Checking Weld Acute Side Instrumentos especiais. Gabarito para filetes de solda em junta-t inclinada 25/8/2014 18 E N D – V is u a l e D im en si o n a l Eqauipamentos Mordedura E N D – V is u a l e D im en si o n a l Equipamentos 25/8/2014 19 E N D – V is u a l e D im en si o n a l • ... Controlo da concavidade ou da convexidade Controle da dimensão da perna Aplicação das bitolas, calibres e gabaritos E N D – V is u a l e D im en si o n a l 1/2" 3/8" Aplicação das bitolas, calibres e gabaritos 5/8"7/16" Cordão convexo Perna 25/8/2014 20 E N D – V is u a l e D im en si o n a l 7/16" 5/16" 3/16" Aplicação das bitolas, calibres e gabaritos Cordão côncavo Perna E N D – V is u a l e D im en si o n a l Os critérios de aceitabilidade, em geral, são baseados em códigos, por exemplo o Código ASME, o Código ANSI/AWS D1.1- 2000 (tabela 1). São definidos em função do tipo de conexões, levando em conta a importância do componente, o aspecto de segurança e a tecnologia de ensaio. O item 5.24 do código ANSI/AWS D1.1- 2000 cita as recomendações para o perfil da solda CRITÉRIOS DE ACEITABILIDADE 25/8/2014 21 E N D – V is u a l e D im en si o n a l 41 CRITÉRIOS DE ACEITABILIDADE E N D – V is u a l e D im en si o n a l 42 CRITÉRIOS DE ACEITABILIDADE 25/8/2014 22 E N D – V is u a l e D im en si o n a l 43 CRITÉRIOS DE ACEITABILIDADE E N D – V is u a l e D im en si o n a l 25/8/2014 23 E N D – V is u a l e D im en si o n a l Critérios de Aceitabilidade - Normas ISO 6520-1 Welding and allied processes – Classification of geometric imperfections in metallic materials – Part 1: Fusion welding. ISO 5817 Welding - Fusion-welded joints in steel, nickel, titanium and their alloys (beam welding excluded) - Quality levels for imperfections. ISO10042 Welding - Arc-welded joints in aluminium and its alloys - Quality levels for imperfections. EN 12062 Non-destructive examination of welds - General rules for metallic materials. CEN/TR 15135 Welding - Design and non-destructive testing of welds (Correct selection of the NDT methods versus application). ISO/TR 15235 Welding - Methods for assessing imperfections in metallic structures. EN 970 Non-destructive examination of fusion welds – Visual examination. ISO 9712 (or EN 473) Non-destructive testing - Qualification and certification of personnel.E N D – V is u a l e D im en si o n a l Inspeção remota • Pode inspecionar áreas de difícil acesso; • Não coloca o inspetor em área de risco; • Pode ser realizada com câmera, buroscópio, fibroscópio etc. • Próximo a peça • Afastado da peça (remoto) Formas de inspeção Problemas: Limpeza; Acabamento; Nível de iluminação; Tipo de iluminação; Contraste entre a descontinuidade e resto da peça. 25/8/2014 24 E N D – V is u a l e D im en si o n a l Endoscópios: tuboscópios Tuboscópios são instrumentos ópticos construídos com os mais variados diâmetros e comprimentos, que geralmente possuem seu próprio dispositivo de iluminação. E N D – V is u a l e D im en si o n a l Endoscópios: tuboscópios Os tuboscópios podem ser fabricados numa só peça, ou em partes que se encaixam. Uma característica importante para o seu funcionamento é que eles giram em torno do eixo do seu tubo, permitindo uma inspeção visual circunferencial. Isso é possível porque o tuboscópio possui uma peça chamada volante, que permite o giro da cabeça do instrumento para qualquer ângulo. Da mesma forma que os microscópios, os tuboscópios também possuem lentes objetivas e oculares. Porém, a imagem do objeto é transmitida através do tubo do tuboscópio até a extremidade do mesmo, onde se encontra uma lente ocular que amplia ainda mais a imagem. 25/8/2014 25 E N D – V is u a l e D im en si o n a l Endoscópios: fibroscópios фиброскопфиброскоп Os fibroscópios proporcionam soluções rentáveis quando da necessidade de um instrumento flexível. E N D – V is u a l e D im en si o n a l Endoscópios: boroscópios Quando é possível ter acesso em linha reta à área de inspeção, os boroscópios rígidos proporcionam soluções eficazes e rentáveis. Equipados com lentes ópticas de precisão, os boroscópios proporcionam imagens de alta qualidade à ocular, podendo ser efetuada a sua ligação à câmara para gravar e registrar a imagem da inspeção. Encontram-se disponíveis com um diâmetro ultra- fino até 0,9 mm. 25/8/2014 26 E N D – V is u a l e D im en si o n a l 8.26 Videoscópios E N D – V is u a l e D im en si o n a l Inspeção remota 25/8/2014 27 E N D – V is u a l e D im en si o n a l Inspeção remota E N D – V is u a l e D im en si o n a l Videoscópios 25/8/2014 28 E N D – V is u a l e D im en si o n a l Câmeras CCD • Aquisição da imagem; • Digitalização; • Processamento; • Exibição da imagem; • Avaliação da descontinuidade E N D – V is u a l e D im en si o n a l Câmeras CCD 25/8/2014 29 E N D – V is u a l e D im en si o n a l Inspeção com câmaras acopladas ao pig E N D – V is u a l e D im en si o n a l Inspeção de casco de navio 25/8/2014 30 E N D – V is u a l e D im en si o n a l Inspeção de casco de navio E N D – V is u a l e D im en si o n a l FIM
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