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Prof. Marcelo A. Silva Descontinuidade em solda Defeito Fissuras ou descontinuidades Radiossegurança Os Ensaios Não Destrutivos Introdução Quando pensamos em aeronaves, automóveis, metrô, trens, navios, submarinos e outras, todas estas máquinas não poderiam ter um bom desempenho não fossem a qualidade do projeto mecânico, dos materiais envolvidos, dos processos de fabricação e montagem, inspeção e manutenção. Todo esse elevado grau de tecnologia foi desenvolvido e aplicado para um fim comum, que é assegurar e proteger a vida daqueles que dependem de alguma forma, do bom funcionamento dessas máquinas, quer sejam nas indústrias automobilísticas, petróleo e petroquímicas, geração de energia inclusive nuclear, siderúrgica, naval e aeronáutica. Hoje no mundo moderno, a globalização nestes segmentos industriais fez aumentar o número de projetos e produtos de forma multinacional. Sendo assim, como garantir que os materiais, componentes e processos utilizados tenham a qualidade requerida? Como garantir a isenção de defeitos que possam comprometer o desempenho das peças? Como melhorar novos métodos e processos e testar novos materiais? As respostas para estas questões estão em grande parte na inspeção e consequentemente na aplicação dos Ensaios Não Destrutivos. Um dos avanços tecnológicos mais importantes na engenharia, podem ser atribuídos aos ensaios não destrutivos. Eles investigam a sanidade dos materiais sem contudo destruí-los ou introduzir quaisquer alterações nas suas características. Aplicados na inspeção de matéria prima, no controle de processos de fabricação e inspeção final, os ensaios não destrutivos constituem uma das ferramentas indispensáveis para o controle da qualidade dos produtos produzidos pela indústria moderna. Uma técnica considerada de importância vital na segurança e na qualidade, tanto de produtos, quanto do meio ambiente para trabalhadores e público em geral. Definição: São avaliações (inspeções) realizadas em peças acabadas, sem danificá-las, afim, de selecionar produtos e avaliar os critérios de aceitação e/ou rejeição. É uma ferramenta de controle de qualidade utilizada em vários setores, industrias, petroquímicas, aeroespacial, siderúrgica, naval entre outros. Quando se deseja inspecionar peças com finalidade de investigar sobre defeitos internos, a Radiografia e o Ultrassom são poderosos métodos que podem detectar com alta sensibilidade descontinuidades com poucos milímetros de extensão. Usados também na qualificação de soldadores e operadores de soldagem, a radiografia e o ultrassom proporcionam registros importantes para a documentação da qualidade. História Início: 1ª guerra mundial (1914-1928) Indústria bélicas (Produção de armas) Brasil 1940 (início) Indústria naval Petrobrás da início ao programa de qualificação profissional, por volta da década de 70 surge a ABENDE, em 1981 é criado o SNQC/END (criado pela ABENDE) e finalmente implantado no ano de 1989. Qualificação profissional = pessoa que adquiriu conhecimento específico para exercer determinada função ou atividade profissional. Certificação = é o reconhecimento através da emissão de um documento (certificado), por uma entidade de âmbito nacional (MEC). Exemplo: Curso de Tecnologia em radiologia – FMU Aluno adquiri conhecimento específico na faculdade. O MEC homologa (reconhece) o certificado emitido pela instituição de ensino. Resolução CNEN 145 / 20.03. 2013 Estabelece requisitos de proteção radiológica para funcionamento de instalações de radiologia industrial. Armazenamento da fonte • Tipo I: É armazenada nas dependências da empresa proprietária da fonte de radiação gama, com blindagem e acondicionamento autorizado pela CNEN. • Tipo II: acondicionamento da fonte está localizada nas dependências de terceiros (máximo 04 aparelhos) co forme especificação da CNEN. Características das fontes de radiografia industrial • Gamagrafia industrial: fontes seladas. • Raios x industrial: equipamentos portáteis e fixos. Requisito mínimo para instalação da radiografia industrial • Supervisor de proteção radiológica (SPR). • Operador de radiografia industrial. Atribuições dos operadores de radiografia industrial isolamento da área de ensaio, delimitação do perímetro. checar todos os mecanismos de funcionamento dos equipamentos. manutenção preventiva e corretiva (documentação de comprovação). monitoramento da radiação ambiente, assim como, suas aferições (Geiser Muller). calibragem dos equipamentos. treinamento de pessoal (realizar e documentar o END por raios x ou Gama industrial, checar dosímetros, checar EPI's e etc.) Atribuições do Supervisor de Proteção Radiológica (SPR) manter controle das fontes radioativas, segundo normas específicas da CNEN (transporte). comunicar a comissão nacional de energia (CNEN) em caso de acidentes, exposições de trabalhadores (IOE - indivíduos ocupacionalmente expostos). seguir e fazer cumprir as normas da CNEN. Elaborar o plano de proteção radiológica (PPR). Equipamentos de raios x industrial Classificação quanto a instalação: móveis (raios x e gamagrafia) fixos (aceleradores lineares) Classificação quanto a tensão: raios x portáteis, variam de 100 a 400 kV. aceleradores lineares, variam de 1 a 4 Mev. Equipamentos de raios x portáteis São subdivididos em: painel de controle (kV e mAs); cabos de alta tensão (20 a 30 metros); cabeçote ou unidade geradora. A foto ao lado representa uma unidade de comando de um aparelho de Raios X industrial moderno. O painel, digital, resume uma série de informações técnicas sobre a exposição, tais como distância fonte- filme, tensão no tubo, corrente elétrica, tempo de exposição. As informações no display poderá ser memorizada e recuperada quando necessário. Painel de Controle Aparelho de Raios X Industrial Seifert, Modelo Isovolt 420 , com 420 kV, 8 mA refrigerado a óleo. Técnico preparando o posicionamento no centro do feixe de radiação. Repare na espessura da chapa de aço que compõe a seção a ser radiografada. Aceleradores Lineares O aceleradores lineares são aparelhos similares aos aparelhos de raios x convencionais com a diferença que os elétrons são acelerados por meio de uma onda elétrica de alta frequência, adquirindo altas velocidades ao longo de um tubo retilíneo. Os elétrons ao se chocarem com o alvo, transformam a energia cinética adquirida em calor e raios x com altas energias cujo valor dependerá da aplicação. Para uso industrial em geral são usados aparelhos capazes de gerar raios x com energia máxima de 4 Mev. Os aceleradores lineares são aparelhos destinados a inspeção de componentes com espessuras acima de 100 mm de aço. As vantagens do uso desses equipamentos de grande porte, são: foco de dimensões reduzidas (menor que 2 mm) tempo de exposição reduzido maior rendimento na conversão em raios x Estes equipamentos não são portáteis e necessitam de instalação adequada, tanto do ponto de vista de movimentação do aparelho como das espessuras das paredes de concreto requeridas, que podem alcançar cerca de 1 metro. Acelerador linear industrial, para radiografias de peças com espessuras acima de 100 mm de aço. Projetado para produzir um feixe de radiação de 4 Mev, com ponto focal bastante reduzido. Mecanismo de arrefecimento (resfriamento) por circulação de óleo; a gás (torna-os mais leves); por ventiladores internos; por circulação forçada de água; por dissipação do calor por indução pelo corpo do ânodo. Conformação do ânodo (tipos) ânodo fixo, com angulação e produção de feixes unidirecionais de 90°. ânodo giratório, em forma de cone com feixe de 360° panorâmico (geralmente utilizados em tubulações). Observação: cada conformação (tipo) de ânodo tem sua particularidade quanto ao ensaio, relacionado ao tipo de feixe.Ânodo fixo com feixe unidirecional de 90° Ânodo fixo com feixe unidirecional de 90° Ânodo fixo com feixe unidirecional de 90° Ânodo em forma de cone com feixe panorâmico de 360° Filme radiográfico (interno) Filme radiográfico (externo) Tubulação Aberta Unidade geradora Feixe unidirecional 90° Unidade geradora Feixe unidirecional 90° Exemplos de aplicabilidade do END por RX industrial Tubulação Aberta Unidade geradora Feixe panorâmico 360° Filme radiográfico (externo) Filme radiográfico (externo) Técnicas para execução do END radiográficos Técnica de parede simples: o feixe de raios x atravessa uma única parede, sensibilizando o filme radiográfico (PS). Tubulação Aberta Unidade geradora Feixe unidirecional 90° Unidade geradora Feixe unidirecional 90° Filme radiográfico (externo) Filme radiográfico (interno) Técnica parede dupla vista simples: o feixe de raios x atravessa duas paredes, demonstrando no filme a parede mais próxima a ele (PDVS). Tubulação Fechada Filme radiográfico (externo) Técnica parede dupla vista dupla: o feixe de raios x atravessa três paredes, demonstrando no filme as duas paredes mais próxima a ele (PDVD). Tubulação Fechada Filme radiográfico (externo) Solda Unidade geradora Feixe unidirecional de 90° com angulação Técnica da sobreposição: utiliza se dois ou mais filmes para cobrir a área de um objeto radiografado. Deve-se numerar os filmes, seguindo uma ordem cronológica dos mesmos, para posterior apresentação e interpretação das imagens. Sobreposição dos filmes radiográficos Técnica da sobreposição Técnica de Parede Simples (PSVS) Técnica Radiográfica Panorâmica numa solda entre cilindro fundo de um vaso de pressão. Observe as marcações das posições dos filmes radiográficos ao redor da solda na foto do lado esquerdo e a posição da fonte no interior do vaso na foto do lado direito. Esta técnica constitui um caso particular da técnica de parede simples vista simples descrita acima , mas que proporciona alta produtividade em rapidez num exame de juntas soldadas circulares com acesso interno. Exposição Panorâmica Técnica de: Parede dupla vista simples {PDVS} (A) Parede dupla vista dupla {PDVD} (B) Arranjo radiográfico na técnica PDVD IQI – indicador de qualidade da imagem Os penetrômetros ou indicadores de qualidade de imagem IQI, são dispositivos (lâminas de uma ou várias espessuras, ou fios de diversos diâmetros), colocados em evidência sobre a peça, para verificar a sensibilidade radiográfica, isto é, a nitidez desses dispositivos na radiografia. O penetrômetro deve ser posicionado ao lado da solda a ser radiografada (estudada) onde incidira 0 feixe de radiação, quando não for possível, será posicionado do lado oposto e deve ser colocado um identificador de chumbo com a letra “F”, indicando que está do lado oposto a incidência do feixe de raios x. O IQI é usado para avaliar a sensibilidade da imagem obtida na radiografia; Penetrômetros Os Chassis Industriais I. Rígido (como no raios x convencional) II. Flexíveis O chassis para armazenar o filme para a exposição é fabricado na forma de um envelope plástico duplo reforçado, flexível para acompanhar a curvatura ou irregularidades da peça a ser inspecionada. Os tamanhos padrão são iguais aos dos filmes. Dentro chassis é inserido as telas intensificadoras de imagem e no meio o filme. O chassis é fechado com fita adesiva para evitar a entrada de luz. Tamanhos dos chassis e películas 3,5” x 17” 4,5” x 17” 14” x 17” Chassis flexível Classificação dos filmes (películas radiográficas) Os filmes são classificados quanto: Resolução sinal ruído (RSR); Velocidade; Quantidade de cristais de prata na emulsão Classe I Filme lento; [ ] de cristais de prata; Quantidade de mAs (radiação). Relação sinal ruído (RSR); Filme mais caro Classe III Filme rápido; [ ] de cristais de prata; Quantidade de mAs (radiação). Relação sinal ruído (RSR); Filme mais barato. Absorção da radiação em função da espessura Absorção da radiação em função do tipo do material Tensão Faixa de espessura 150 de 5 até 15 mm 250 de 4 até 40 mm 400 de 4 até 65 mm 1 Mev de 4 até 90 mm 2 Mev de 4 até 250 mm 4 Mev de 4 até 300 mm Tabela Tensão (aparelho) x Espessura (da peça) Observação: 5 mm é a espessura mínima da peça a ser radiografada. Processamento radiográfico Processamento das imagens radiográficas: Revelador; Banho de parada; Fixador; Lavagem Solução umectante; (quebra as moléculas de água, diminui bolhas de ar na imagem); Secagem. Negatoscópio Industrial Fatores que afetam a qualidade da imagem Contaminação dos químicos; Temperatura do revelador; Concentração dos químicos (diluição); Tempo de processamento da imagem; Resíduos; Manutenção da processadora (corretiva e preventiva); Entre outros. Foco óptico = colimação, quanto menor a colimação melhor resolução na imagem; Intensidade (mAs) = quanto maior a intensidade, melhor a resolução espacial. Gamagrafia 22 de fevereiro de 1999 01 de março de 1999 15 de março de 1999 03 de maio de 1999 Equipamentos industriais de raios gama As fontes usadas em gamagrafia (radiografia por raiz gama), requerem cuidados especiais de segurança, pois uma vez ativadas emitem radiação constantemente. Fazendo necessário uma blindagem da fonte quando a mesma não estiver sendo utilizada. Da mesma forma que se faz necessário a blindagem também será preciso um mecanismo para expor a fonte quando ela estiver sendo utilizada, este mecanismo denomina-se "Irradiador". Irradiador Os irradiadores são compostos por três componentes fundamentais. I. Uma blindagem, II. uma fonte radioativa, III. um mecanismo para expor a fonte. Foto ilustrativa do irradiador, tubo guia e cabo de comando Ilustração irradiador, fonte, cabo e manivela Irradiador As blindagens podem ser construídas com diversos tipos de materiais. Geralmente são construídos com um elemento de chumbo ou urânio exaurido que permite proteção ao operador a níveis aceitáveis para o trabalho, sendo contida dentro de um recipiente externo de aço, que tem a finalidade de proteger a blindagem contra choques mecânicos, incêndios e inundações (evitando acidentes nucleares). Uma característica importante dos irradiadores, no que diz respeito à blindagem, é a sua capacidade. Como sabemos, as fontes de radiação podem ser fornecidas com diversas atividades e cada elemento radioativo possui uma energia de radiação própria. Assim cada blindagem é dimensionada para conter um elemento radioativo específico, com uma certa atividade máxima determinada. Portanto, é sempre desaconselhável usar um irradiador projetado para um determinado radioisótopo, com fontes radioativas de elementos diferentes e com outras atividades. Esse tipo de operação só pode ser feita por profissionais especializados (CNEN) e nunca pelo pessoal que opera o equipamento. A fonte radioativa consta de uma determinada quantidade de um isótopo radioativo. Essa massa de radioisótopo é encapsulada e lacrada dentro de um pequeno envoltório metálico muitas vezes denominado "porta-fonte" ou “torpedo” devido a sua forma, ou fonte selada, simplesmente. O porta- fonte se destina a impedir que o material radioativo entre em contato com qualquer superfície, ou objeto, diminuindo os riscos de uma eventual contaminação radioativa. Equipamentos de Raios Gama São equipamentos portáteis, compostos por um irradiador e acessórios , projetados a permitir a manipulação da fonte radioativa à distância , com segurança , parafins de gamagrafia industrial. O irradiador , dispõe de uma blindagem , construída numa liga metálica de urânio exaurido, mais eficiente que o chumbo, pesando em torno de 30 kg. Para a condução da fonte, o equipamento é dotado de conduítes metálicos em forma de espiral , flexíveis e resistentes (tubo guia) , que são conectados na parte frontal do irradiador. O controle do conjunto fonte e conexão (porta-fonte) é feito através de um cabo de aço reforçado, conectado ao comando. Todos esses acessórios (tubo guia e cabo de comando) são acionados mecanicamente e manualmente o que torna simples sua operação, dispensando energia elétrica para seu funcionamento. Operação de conexão da fonte (tubo guia) Operação de conexão e trava do cabo de comando Esquema de um irradiador gama Procedimentos Antes do procedimento isolar e sinalizar a área; Selecionar tempo de exposição (processo espontâneo); Ficar distante da fonte (cabos); Principais radioisótopos utilizados Cobalto 60 meia vida de 5,24 anos; faixa de utilização mais efetiva de 60 a 200 mm de aço; Energia da Radiação de 1,17 a 1,3 MeV. Irídio 192 meia vida de 74,4 dias; faixa de utilização mais efetiva de 10 a 40 mm de aço; Energia da Radiação de 0,137 a 0,65 MeV. Selênio 75 meia vida de 119 dias; faixa de utilização mais efetiva de 04 a 30 mm de aço; Energia das Radiações de 0,006 a 0,405 MeV. Irradiadores gama Prof. Marcelo
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