Ensaios não destrutivos

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Ensaios não destrutivos
(Tipos, vantagens e desvantagens e aplicação)
Nome: Bruno Virginio da Silva RA: C98IGA-4 Turma: EM6P41
Ensaios não destrutivos (Tipos, vantagens e desvantagens e aplicação)
Ensaio não-destrutivo: Ultrassom
Características
Os sons produzidos em um ambiente qualquer se refletem ou reverberam nas paredes que constituem o ambiente, podendo ainda ser transmitidos a outros ambientes. Este fenômeno constitui o fundamento do ensaio por ultrassom de materiais.
Assim como uma onda sonora reflete ao incidir num anteparo qualquer, a vibração ou onda ultrassônica também reflete quando percorre um meio elástico; do mesmo modo, a vibração ou onda ultrassônica refletirá ao incidir numa descontinuidade ou falha interna de um meio considerado. Através de aparelhos especiais, é possível detectar as reflexões provenientes do interior da peça examinada, localizando e interpretando as descontinuidades.
O teste ultrassônico de materiais é feito com o uso de ondas mecânicas ou acústicas colocadas no meio em inspeção, ao contrário da técnica radiográfica, que usa ondas eletromagnéticas. O ensaio por ultrassom caracteriza-se por ser um método não destrutivo com o objetivo de detectar descontinuidades internas, presentes nos mais variados tipos ou formas de materiais ferrosos ou não ferrosos.
As descontinuidades são caracterizadas pelo próprio processo de fabricação da peça ou por componentes, como por exemplo, bolhas de gás em fundidos, dupla laminação em laminados, micro trincas em forjados, escórias em uniões soldadas e muitos outros. Portanto, o exame ultrassônico, assim como todo exame não destrutivo, visa a diminuir o grau de incerteza na utilização de materiais ou peças de responsabilidade.
Aplicação
O ensaio por ultrassom constitui uma ferramenta indispensável para garantia da qualidade de peças de grandes espessuras, com geometria complexa de juntas soldadas e chapas. É aplicado na indústria moderna, principalmente nas áreas de caldeiraria e estruturas marítimas. Na maioria dos casos, os ensaios são aplicados em aços carbono e em menor porcentagem nos aços inoxidáveis.
 materiais não ferrosos podem ser examinados por ultrassom, mas requerem procedimentos especiais
 vantagens
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, o ensaio por ultrassom 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 para o informe de resultados.
Ao contrário dos ensaios por radiações penetrantes, o ensaio por ultrassom não requer planos especiais de segurança ou quaisquer acessórios para sua aplicação.
A localização, a avaliação do tamanho e a 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 do defeito, mas não sua profundidade e em muitos casos este é um fator importante para proceder a um reparo.
 desvantagens
O ensaio por ultrassom apresenta algumas desvantagens, como a exigência de grande conhecimento teórico e experiência por parte do inspetor, além do preparo da superfície; o registro permanente do teste não é facilmente obtido; faixas de espessuras muito finas constituem uma dificuldade para aplicação do método; em alguns casos de inspeção de solda existe a necessidade da remoção total do reforço da solda, o que demanda tempo de fábrica.
O ensaio por ultrassom de materiais com ondas superficiais é aplicado com severas restrições, pois somente são observados defeitos de superfície; para detectar este tipo de descontinuidade, existem ensaios não destrutivos mais simples, como os ensaios por líquidos penetrantes e por partículas magnéticas, que em geral são de custo e complexidade inferiores aos do ensaio por ultrassom.
Ensaio não-destrutivo: Inspeção visual/dimensional
Características
O ensaio de inspeção visual/dimensional é o mais simples dos métodos de inspeção não destrutiva que se pode realizar em uma soldagem. Em geral, pode-se dizer que é um método para determinar a aceitabilidade dos componentes fabricados por usinagem, soldagem, ou qualquer outro processo produtivo, que apresente como requisito um grau de qualidade, por menor que seja. No entanto, o trabalho depende quase que exclusivamente da avaliação individual de cada inspetor. Para haver uniformidade nas atividades, é necessário um procedimento de inspeção aprovado e de pleno conhecimento do profissional que executará o serviço. Além do procedimento, o inspetor deve estar familiarizado com todos os demais documentos aplicados à obra.
Existem diversas normas com diferentes critérios de aceitação das descontinuidades que possam ser encontrados nas soldas. Essas diferenças devem-se ao fato de que as normas são específicas para diferentes construções; assim, é natural que a norma aplicada à construção de veículos apresente maiores exigências quanto a requisitos de impacto do que, por exemplo, uma norma aplicada a construção de pontes. Como os procedimentos são elaborados com base nestas normas, seu conhecimento antes da execução de qualquer atividade é imprescindível.
objetivos do ensaio
Os objetivos do ensaio são: garantir a preparação adequada da junta e a ajustagem das dimensões em conformidade com o projeto; fazer o acompanhamento durante a soldagem para corrigir possíveis erros; detectar descontinuidades inaceitáveis tais como falta de deposição ou reforços excessivos, mordeduras, trincas ou rechupes de cratera; conferir a precisão dimensional das soldas; garantir a conformidade das soldas com as especificações.
Aplicação
A inspeção visual/dimensional é o mais comum de todos os exames não destrutivos aplicados à soldagem. Pode ser utilizado como exame único ou parte de outros exames e testes não destrutivos para controle de qualidade. A inspeção visual pode ser utilizada para o exame de superfície a soldar numa operação conhecida como exame do bizel, durante a execução do processo de fabricação, e também após a conclusão da solda, componente ou item.
Procedimentos para o ensaio
O local onde se realiza a operação de inspeção deve estar limpo, organizado e suficientemente claro, com iluminação artificial ou natural. As áreas com visibilidade inacessível podem ser verificadas com auxílio de lentes ou espelhos ou boroscópio. Quando se utiliza iluminação artificial, deve-se prever a intensidade adequada para evitar reflexos na superfície, especialmente em materiais reflexivos como alumínio e aço inoxidável. Cordões inacessíveis em produtos acabados devem ser inspecionados durante o transcorrer do trabalho. A inspeção visual deve ser feita em três etapas: verificação antes, durante e após o processo de soldagem.
verificação antes da soldagem
A inspeção da soldagem propriamente dita se inicia com as verificações antes da soldagem. O primeiro passo é a verificação dos documentos que estarão envolvidos na operação de soldagem. Esses documentos são a qualificação do procedimento de soldagem, o certificado de qualificação do soldador, a validade das amostras de produção, se especificadas no procedimento, e os certificados dos materiais envolvidos tanto material de base quanto no material de adição.
Em seguida, deve ser feita a inspeção visual e dimensional das áreas que serão soldadas. Procura-se nesta fase identificar qualquer descontinuidade na superfície que possa causar problemas posteriores na soldagem. Deve-se dar também especial atenção à limpeza, uma vez que óleos e graxas podem decompor-se com a temperatura de soldagem e causar porosidades posteriormente.
Feitas estas verificações, examinam-se as condições dos consumíveis e os respectivos certificadosde qualificação. Nos casos dos processos por arco submerso e eletrodo revestido, é preciso cumprir corretamente as condições de armazenagem e manutenção de eletrodos e fluxos.
Em seguida, deve ser feita a verificação dimensional dos componentes a soldar. Para as medidas de espessuras, chanfros e outros, devem ser utilizados somente instrumentos calibrados.
Por último, é necessário verificar os parâmetros de soldagem e a temperatura de pré-aquecimento, quando estes itens forem especificados no procedimento. Para verificar os parâmetros de soldagem, deve-se utilizar um retalho de chapa onde será aberto o arco e medidos os parâmetros solicitados no procedimento, em geral tensão, corrente e velocidade de soldagem. A velocidade desoldagem é em geral medida com o auxílio de um cronômetro e de uma fita métrica.
Para as medições de temperatura, pode-se utilizar um termômetro de contato ou um lápis térmico, que é um material em forma de giz que funde em uma temperatura pré-estabelecida, indicando a temperatura atingida. Nos processos com proteção gasosa, este é, o momento de medir o fluxo gasoso.
verificação durante a soldagem
Uma vez iniciada a soldagem, deve-se fazer o acompanhamento para verificar se as condições pré-estabelecidas na liberação do trabalho estão sendo mantidas. Este poderá ser constante, tomando os dados de cada cordão executado, ou temporário, verificando de tempos em tempos as condições de trabalho.
Além de verificar se parâmetros como tensão, corrente, fluxo de gás e velocidade de soldagem continuam corretos, será necessário durante a soldagem verificar outros itens que possam ser pedidos no procedimento. Entre esses itens, costuma ser solicitado o controle da temperatura de interpasse, que nada mais é do que a temperatura da superfície após cada cordão. Isto é necessário porque determinados materiais não podem ter sua temperatura elevada acima de determinados valores, sob pena de apresentarem problemas metalúrgicos.
No caso dos processos manuais, é nesta fase que deve ser verificada a velocidade de soldagem, pois a verificação deste item antes da soldagem só é possível em equipamentos automáticos.
Quando for solicitado, os dados verificados durante a soldagem devem ser anotados em um documento chamado folha de acompanhamento de soldagem e servirão posteriormente para evidenciar que todos os requisitos foram cumpridos adequadamente.
É necessário especial atenção quando se inspecionam obras grandes e com diversos soldadores, pois algumas qualificações de soldador poderão ter sua validade expirada durante o transcorrer da obra.
Por último, verificar com bastante atenção a retirada de escória entre os passes nos processos em que este fato ocorra; nos casos em que for especificada a soldagem por dois lados, assegurar que a abertura, limpeza e preparação do lado reverso sejam adequadas.
verificação após a soldagem
Logo após o término da soldagem, deve ser verificado no procedimento se existe especificação para tratamento de pós-aquecimento. Em caso afirmativo o pós-aquecimento deve ser iniciado imediatamente após a soldagem.
marcação das indicações
Em seguida, inicia-se a verificação dos demais tópicos: verificação dimensional da soldagem e do componente, incluindo distorções; nesta etapa constatam-se, entre defeito
marcação na peça Acuidade visual
outros, os defeitos de reforço excessivo e falta de deposição. Esses defeitos devem ser marcados para análise, e se estiverem fora do critério de aceitação, deverão ser retrabalhados, uma vez que a falta de deposição é um ponto frágil na junta soldada e reforço excessivo é um concentrador de tensões. A aceitabilidade da soldagem em relação aos requisitos de aparência deve incluir: aspecto da superfície, presença ou não de respingos, etc. Verificar a presença ou não de defeitos de soldagem, como por exemplo: trincas, mordeduras, poros, sobreposições e outros. Por último, não agradável, mas necessário, procurar evidências de ocultamento de defeitos. Estes podem aparecer como esmerilhamento excessivo e reforço de solda muito pronunciado, dentre outros.
Ensaio não-destrutivo: Líquidos penetrantes
Características
O ensaio por líquidos penetrantes é um método desenvolvido para a detecção de descontinuidades essencialmente superficiais, abertas na superfície do material. O método começou a ser utilizado antes da primeira guerra mundial, principalmente pela indústria ferroviária na inspeção de eixos. Nessa época, o método consistia em aplicar querosene ou óleo sobre a superfície da peça e removê-lo após várias horas. Em seguida, era aplicada uma mistura de solvente com pó de giz sobre a superfície, que ao secar absorvia de dentro das trincas o querosene ou óleo aplicado anteriormente. Evidentemente, este processo permitia apenas a observação de grandes defeitos abertos sobre a superfície da peça.
O método de ensaio por líquidos penetrantes, como conhecemos hoje, tomou impulso em 1942, nos EUA, quando foi desenvolvido o método de penetrantes fluorescentes, destinado a inspeção de componentes para a área aeronáutica. O método vem-se desenvolvendo através da pesquisa e do aprimoramento de novos produtos utilizados no ensaio, até seu estágio atual.
os penetrantes foram desenvolvidos para detectar descontinuidades com até 1 mm de largura
Aplicação
O ensaio por líquidos penetrantes consiste em fazer penetrar na abertura da descontinuidade um líquido; após a remoção do excesso de líquido da superfície, faz- se o líquido retido sair da descontinuidade por meio de um revelador. A imagem da descontinuidade fica então desenhada sobre a superfície.
vantagens
O ensaio por líquidos penetrantes presta-se a detectar descontinuidades superficiais e que sejam abertas na superfície, tais como trincas, poros, dobras, etc.; pode ser aplicado em todos os materiais sólidos que não sejam porosos ou com superfície muito grosseira. É usado em materiais não magnéticos como alumínio, magnésio, aços inoxidáveis austeníticos, ligas de titânio, zircônio, bem como em materiais magnéticos. É também aplicado em cerâmica vitrificada, vidro e plásticos.
O ensaio por líquidos penetrantes pode revelar descontinuidades (trincas) extremamente finas, da ordem de 0,001 mm de abertura. A principal vantagem do método é a sua simplicidade; é de fácil aplicação e interpretação dos resultados. O aprendizado é simples, requer pouco tempo de treinamento do inspetor. Como a indicação se assemelha a uma fotografia do defeito, é muito fácil avaliar os resultados. Não há limitação para o tamanho e forma das peças a ensaiar, nem para o tipo de material.
desvantagens
O ensaio por líquidos penetrantes só detecta descontinuidades abertas para a superfície, já que o penetrante precisa 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 muito rugosa ou absorvente, porque nesses tipos de superfície não existe possibilidade de remover totalmente o excesso de penetrante, o que causa mascaramento de resultados.
A aplicação do penetrante deve ser feita numa determinada faixa de temperatura. Superfícies muito frias, abaixo de 10°C, ou muito quentes, acima de 52°C, não são recomendáveis ao ensaio. Alguns penetrantes especiais existentes no mercado foram desenvolvidos para faixas de temperaturas que excedem as mencionadas, porém seu uso é restrito. Algumas aplicações das peças em inspeção exigem que a limpeza seja efetuada da maneira mais completa possível após o ensaio; é o caso de maquinaria para indústria alimentícia e material a ser soldado posteriormente, entre outros. Este fato pode tornar-se limitativo ao exame, especialmente quando a limpeza for difícil de fazer.
Características
O ensaio por partículas magnéticas consiste em submeter uma peça, ou parte dela, a um campo magnético. Na região magnetizada da peça, as descontinuidades existentes, ou seja, a falta de continuidade das propriedades magnéticas do material, irão causar um campo defuga do fluxo magnético. A aplicação das partículas ferromagnéticas provoca a aglomeração destas nos campos de fuga, uma vez que serão por eles atraídas devido ao surgimento de polos magnéticos. A aglomeração indicará o contorno do campo de fuga, fornecendo a visualização do formato e da extensão da descontinuidade.
Aplicação
O ensaio por partículas magnéticas é utilizado na localização de descontinuidades superficiais e sub- superficiais em materiais ferromagnéticos. Pode ser aplicado tanto em peças acabadas quanto em semiacabadas e durante as etapas de fabricação.
Os materiais ideais para inspeção por partículas magnéticas são os ferromagnéticos, que são materiais levemente atraídos por um ímã. Exemplos de materiais ferromagnéticos são o ferro, o cobalto e quase todos os tipos de aço.
No ensaio por partículas magnéticas, quando se aplica um pó ferromagnético junto a um campo de fuga, as partículas se acumulam em todo o contorno do campo, devido à formação de um dipolo magnético; assim, pode- se dizer que o ensaio por partículas magnéticas é um detector de campos de fuga, que são revelados pela presença do acúmulo de partículas.
Na prática, para ocorrer um campo de fuga adequado na região das descontinuidades, a intensidade de campo deve atingir valores adequados e as linhas de força devem ser os mais perpendiculares possível ao plano formado pelos contornos da descontinuidade, caso contrário o acúmulo das partículas não será nítido e a detecção não será possível.
Partículas magnéticas
As partículas magnéticas ou pós magnéticos são os elementos que permitem visualizar as indicações referentes às descontinuidades. Embora o nome indique magnéticas, na realidade elas são magnetizáveis pois, se forem aplicadas sobre uma peça ferromagnética na ausência de um campo magnético, não haverá retenção.
As partículas magnéticas podem ser encontradas na forma de pó, em pasta ou dispersas em líquido. Em todos os casos, as partículas são constituídas de um pó ferromagnético de dimensões, forma, densidades e cor adequados ao exame.
O meio no qual a partícula é aplicada denomina-se via ou veículo. A via pode ser seca ou úmida.
via seca
As partículas para via seca, como o próprio nome indica, são aquelas aplicadas a seco. Neste caso é comum dizer que o veículo que sustenta a partícula até a sua acomodação é o ar. Na aplicação por via seca usam-se aplicadores de pó manuais ou bombas aspersoras que pulverizam as partículas na região do ensaio, na forma de jato de pó.
As partículas para via seca devem ser guardadas em lugar seco e ventilado para não se aglomerarem. É muito importante que sejam de granulometria adequada para serem aplicadas uniformemente sobre a região a ser inspecionada.
Comparando o método por via úmida com o método para via seca, percebe-se que as partículas para via seca são mais sensíveis na detecção de descontinuidades próximas à superfície, mas não são mais sensíveis para pequenas descontinuidades superficiais. Também, para uma mesma área ou região examinada, o consumo é maior. Por outro lado, é possível a reutilização das partículas, caso estejam isentas de contaminação e o local de trabalho permita.
via úmida
Via úmida é o método de ensaio pelo qual as partículas se encontram em dispersão em um líquido que pode ser água, querosene ou óleo leve. No método por via úmida, as partículas possuem granulometria muito fina, sendo possível detectar descontinuidades muito pequenas, como trincas de fadiga.
Deve-se ressaltar que neste método de ensaio as partículas que estão em dispersão, mesmo na presença do campo magnético, têm maior mobilidade do que na via seca, e podem percorrer maiores distâncias enquanto se acomodam ou até serem aprisionadas por um campo de fuga. Além disso, quando em superfícies inclinadas ou verticais, requerem menor esforço para remoção do excesso.
No caso de máquinas estacionárias ou manuais, os aplicadores para via úmida apresentam-se sob forma de chuveiro de baixa pressão, tipo borrifadores, que produzem uma névoa sobre a região em exame. Contudo, nada impede que na aplicação manual a suspensão seja derramada sobre a peça. A escolha do aplicador tipo borrifador tem finalidades econômicas e de execução do ensaio, visto que a quantidade aplicada é menor; para o inspetor, a visualização das indicações é imediata, pois ocorre ao mesmo tempo em que a as partículas se acomodam; além disso, há pouco excesso para remoção. Embora já existam no mercado suspensões em forma de “spray”, a aplicação mais usual é aquela preparada pelo próprio inspetor.
O método por via úmida exige uma constante agitação da suspensão para garantir a homogeneidade das partículas na região de exame. Essa agitação é automática nas máquinas estacionárias. Na aplicação manual, o próprio inspetor deverá fazê-la, agitando o aplicador antes de cada etapa de aplicação.
As partículas para via úmida requerem a preparação da suspensão ou banho e podem estar na forma de pó ou pasta; já as partículas aplicadas por via seca não requerem preparação e são retiradas diretamente das embalagens para os aplicadores de pó.
preparação da suspensão para via úmida
A preparação da suspensão para via úmida é importante para garantir a homogeneização do banho e dispersão das partículas na região em ensaio após aplicação. Os fabricantes indicam nas próprias embalagens os valores de concentração adequada para a suspensão. Algumas partículas são utilizadas tanto em querosene quanto em água, fazendo com que o banho tenha uma composição homogênea; deve-se evitar a formação de espuma e a oxidação da superfície da peça logo após o ensaio.
A partícula em suspensão é um pó muito fino, com dificuldade de se misturar ao líquido, caso seja adicionada a este de uma única vez. Na prática, o que se faz é adicionar o veículo da suspensão aos poucos a um copo contendo o pó e no início em pouquíssima quantidade, com objetivo de permitir que todas as partículas sejam bem misturadas. Só depois de conseguir uma perfeita aglomeração das partículas, formando uma espécie de “mingau”, é que se adiciona aos poucos o restante do veículo até completar um litro, sem deixar de mexer ou agitar toda a suspensão.
Ensaio não-destrutivo: Radiografia
Características
A radiografia é um tipo de ensaio não-destrutivo que se baseia na absorção diferenciada da radiação penetrante na peça inspecionada. Devido às diferenças de densidade e variações de espessura do material, ou mesmo diferenças nas características de absorção causadas por variações na composição do material, diferentes regiões de uma peça absorvem quantidades diferentes da radiação penetrante. Essa absorção diferenciada da radiação pode ser detectada por meio de um filme, ou de um tubo de imagem ou mesmo medida por detectores eletrônicos de radiação. A variação de quantidade de radiação absorvida indica a existência de uma falha interna ou descontinuidade no material.
A radiografia industrial é usada para detectar variação de uma região de um determinado material que apresenta uma diferença em espessura ou densidade comparada com uma região vizinha; em outras palavras, a radiografia é um método capaz de detectar com boa sensibilidade defeitos volumétricos. A capacidade do processo de detectar defeitos com pequenas espessuras em planos perpendiculares ao feixe, como trinca, dependerá da técnica de ensaio realizada. Descontinuidades como vazios e inclusões que apresentam uma espessura variável em todas as direções são facilmente detectadas desde que não sejam muito pequenas em relação à espessura da peça.
Aplicação
A radiografia industrial é amplamente utilizada na inspeção de soldas, materiais fundidos e forjados.
vantagens
A radiografia industrial permite o registro permanente do ensaio realizado, uma vez que no filme permanecem todas as evidências da inspeção de maneira objetiva e incontestável, em relação a outros ensaios que são avaliados de modo subjetivo pelo inspetor.
O ensaio de gamagrafia pode ser feito no campo, isto é, em instalações abertas como tubulações, torresde processamento de gasolina, de álcool, tanques de armazenamento, alto fornos, dentre outros. Outra vantagem é o custo relativamente baixo.
Desvantagens
As radiações ionizantes que sensibilizam o filme, provenientes tanto dos raios X quanto dos raios gama, são altamente prejudiciais ao ser humano. O ensaio requer cuidados especiais de proteção aos trabalhadores, que são os membros da equipe radiográfica, e aos indivíduos do público, isto é, os que se encontram nas vizinhanças do local onde é feito o ensaio; além disso, cuidados especiais em relação ao meio-ambiente devem ser previstos.
Além do aspecto de segurança, o trabalhador deve ser um especialista altamente qualificado, com perfeitos conhecimentos de processos de fabricação e soldagem para poder laudar um filme radiográfico.
Os ensaios são regulamentados por normas e para sua execução é necessária a autorização de organismos como defesa civil e prefeituras. Todo trabalhador do ensaio radiográfico deve ter uma qualificação fornecida por organismos oficiais, atestando seus conhecimentos técnicos.