ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS 12

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ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS
ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS
ENSAIO VISUAL
O ensaio visual é o ensaio não-destrutivo básico. Todos os outros ensaios não-destrutivos devem ser executados após a inspeção visual, que pode ser feita à vista desarmada, com o auxilio de lupa ou com aparelhos ou instrumentos para inspeção remota (endoscópios).
FINALIDADES DO ENSAIO
O ensaio visual, no controle da qualidade, é utilizado antes e após qualquer operação de soldagem.
Antes da soldagem a inspeção visual tem por finalidade:
a) detectar não-conformidades de geometria da junta, tais como
- Ângulo do bisel;
- Ângulo do chanfro;
- Face da Raiz:
- Abertura da raiz:
- Alinhamento das partes a serem soldadas.
b) detectar não-conformidades superficiais no metal de base, como por exemplo:
- Corrosão;
- Existência de elementos contaminantes (óleo, graxa, etc.).
Após a operação de soldagem, o ensaio visual tem por finalidade detectar possíveis descontinuidades induzidas na soldagem.
Além de suas aplicações na soldagem, o ensaio se aplica, de maneira geral, na detecção de irregularidades superficiais de vários tipos, tais como: dobras de laminação de chapas, pontos e estados de corrosão, evidências de vazamento, acabamento de peças usinadas ou forjadas e identificação de estado da superfície.
SEQUÊNCIA DO ENSAIO
Basicamente, a seqüência de cada ensaio visual se compõe de apenas duas etapas:
- Preparação da superfície, quando necessário.
- Inspeção pelo método visual previsto no procedimento qualificado, sempre sob iluminação adequada. Há, porém, uma seqüência correta de execução do ensaio, que normalmente é efetuado mais de uma vez ao longo de uma operação de soldagem. Desta maneira, evita-se, no inicio, incorreções que trariam dificuldades para uma correção posterior, como por exemplo, a ajuste incorreto de juntas.
VANTAGENS
- O ensaio visual é o ensaio não destrutivo de mais baixo custo.
- O ensaio visual permite detectar e eliminar possíveis descontinuidades antes de se iniciar ou completar a soldagem de uma junta.
- o ensaio visual detecta as descontinuidades maiores e geralmente indica pontos de
prováveis descontinuidades, que devem ser inspecionados por outros ensaios não destrutivos.
- Um ensaio visual bem executado proporciona uma diminuição da quantidade de reparos de solda, uma maior produção dos outros ensaios não-destrutivos e conseqüentemente diminui o custo da obra.
LIMITAÇOES E DESVANTAGENS
- O ensaio visual depende grandemente da experiência e conhecimento de soldagem por parte do inspetor. O inspetor deve estar familiarizado com o projeto e os requisitos de soldagem.
O ensaio visual é limitado à detecção de defeitos superficiais.
TESTE MAGNÉTICO E TESTE POR PONTOS
O teste magnético e teste por pontos são ensaios de fácil execução e são um meio rápido e seguro para a identificação dos metais e ligas metálicas mais utilizadas na indústria do petróleo. O reconhecimento dos metais e ligas metálicas é feito através de suas propriedades físicas e químicas.
Podemos utilizar estes ensaios na identificação de materiais, tanto na inspeção de recebimento destes, como durante as fases de fabricação e montagem.
Para a execução do ensaio propriamente dito, lança-se mão do princípio físico do magnetismo, que é uma característica intrínseca dos materiais. Através do magnetismo podem-se separar os materiais em três grupos: magnéticos, levemente magnéticos e nãomagnéticos.
A Tabela abaixo apresenta a classificação de materiais pelo magnetismo. Após esta primeira separação, pode-se identificar o material de cada grupo, lançando mão agora das propriedades químicas, que são verificadas pela capacidade de reação, espontânea ou forçada, quando na presença de determinadas soluções químicas.
Classificação de Materiais Pelo Magnetismo.
Abaixo estão listados alguns materiais passíveis de identificação, separados por classes:
a) ferro fundido;
b) aço carbono;
c) aços ligas:
- aço carbono-molibdênio;
- aço carbono-manganês;
- aço com 1% Cr - 0,25% Mo (AISI 4140);
- aço com 0,8% Cr - 0,25% Mo - 1,8% Ni (AIS I 4340);
- aço com 1,25% Cr - 0,5% Mo;
- aço com 2,25% Cr - 1% Mo;
- aço com 5% Cr - 0,5% Mo;
- aço com 7% Cr - 0,5% Mo;
- aço com 9% Cr - 1% Mo;
- aço com 2,2% C - 12% Cr (AISI D3 ou D6);
- aço níquel com 2 a 4% de Ni;
d) aços inoxidáveis austeníticos (AISI série 300):
- aço com 18% Cr - 8% Ni:
- aço com 18% Cr - 12% Ni - 2 a 3% Mo;
- aço com 19% Cr - 13% Ni - 3 a 4% Mo;
- aço com 25% Cr - 12% Ni;
- aço com 25% Cr - 20% Ni:
- aço com 18% Cr - 10% Ni - Ti;
- aço com 18% Cr - 11% Ni - Cb;
e) aços inoxidáveis ferríticos ou martensíticos (AISI série 400)
f) ligas de cobre:
- Cu-Ni;
- latão inibido:
- latão não inibido.
g) ligas patenteadas:
- monel:
- inconel:
- stellite:
- hastelloy B:
- hastelloy C.
h) níquel
A seguir, são apresentados dois métodos de inspeção, para o reconhecimento de metais e ligas metálicas mais utilizados na indústria do petróleo, que se encontram relacionados abaixo:
TESTE MAGNÉTICO
É o teste que se realiza nos materiais a serem examinados, pela verificação do magnetismo destes materiais. Este teste é feito com o auxílio de um imã, que os classificam em: magnéticos, levemente magnéticos e não-magnéticos.
TESTES POR PONTOS
É o teste que é feito no material, a fim de observar sua capacidade de reação espontânea ou forçada por eletrólise, na presença de determinadas soluções, que são aplicadas numa quantidade prevista no procedimento qualificado. Este teste se realiza em zona preparada superficialmente (ponto) e o reconhecimento do material é feito observando-se o modo e a velocidade da reação, e ainda a coloração dos resíduos da reação química na superfície do material.
Método de Ensaios
Existem diversos métodos desenvolvidos para este fim. Para exemplificar, serão descritos os métodos (Q.S. e P.E.).
MÉTODO Q.S. - IDENTIFICAÇÃO POR ATAQUE QUÍMICO SIMPLES.
É um método pelo qual se identifica o material através da reação espontânea entre o material e a solução, após classificá-lo em relação a seu magnetismo.
MÉTODO P.E. - IDENTIFlCAÇÃO POR POLARIZAÇÃO ELETROQUÍMICA (P.E.)
É o método pelo qual se identifica o material através de reações químicas forçadas por eletrólise entre o material e o reagente.
O dispositivo utilizado para forçar a eletrólise está mostrado na figura acima.
Dispositivo para produzir eletrólise
SEQUÊNCIA DE ENSAIO
Método Q.S.
a) Verificação da eficiência dos reagentes - Antes de qualquer solução ser utilizada, esta deve ser testada em padrões metálicos, de composição química conhecida, a fim de se verificar a qualidade da solução. A seguir serão apresentados estes reagentes:
Solução 01 - Solução saturada de sulfato cúprico;
Solução 02 - Solução de ácido nítrico a 85% em volume;
Solução 03 - Solução ácida nitro-clorídrica;
Solução 04 - solução de hidráxido de sódio de 333 g/l;
Solução 05 - Solução de ácido clorídrico a 67% em volume;
Solução 06 - Solução de xantogenato de potássio a 2% em volume;
solução 07 - Solução ácida cloro-nitro-fosfórica;
Solução 08 - Água destilada;
Solução 09 - Ácido nítrico concentrado;
Solução 10 - Solução de ácido nítrico a 47% em volume;
solução 11 - Solução de ácido nítrico a 35% em volume;
Solução 12 - Solução de ácido clorídrico a 8% em volume;
Solução 13 - Solução de ferrocianeto de potássio a 10% em volume;
Solução 14 - Solução de ácido sulfúrico a 20% em volume;
Solução 15 - Solução sódica de dimetilalioxima;
Solução 16 - Solução de ácido rubeânico a 1% em volume;
solução 17 - Solução de alfa-nitroso-beta-naftol;
Solução 18 - Solução ácida nitro-ortofosférica;
Solução 19 - Solução amoniacal de dimetilglioxima;
Solução 20 - Solução de nitrato cúprico;
Solução 21 - Ácido clorídrico concentrado;
Solução 22 - Solução ácida nitro-sulfúrica;
Solução 23 - Solução de água oxigenada a 15% em volume;
Solução 24 - Solução de hidróxido de amônia;
Solução 25 - Solução alcoólica de dimetilglioxima a 1% em volume;
Solução 26 - Solução de xantogenatode potássio saturada em álcool etílico.
b) Preparação da superfície - Para que o ensaio se conduza de maneira satisfatória e o resultado seja confiável, a superfície de ensaio deve estar isenta de qualquer material estranho que possa mascarar o ensaio. Devem ser removidos quaisquer tipos de incrustações, pintura, carepa de laminação, óxidos materiais estranhos, em uma área de aproximadamente 300 mm2 até ficar posta uma superfície limpa e brilhante.
c) Verificação do magnetismo - Deve-se verificar se o material é magnético, levemente magnético ou não-magnético, através da aplicação de um imã.
d) Aplicação da solução - Deve ser aplicada à quantidade de gotas prevista no procedimento qualificado, na região preparada, tomando sempre o cuidado para que a solução não entre em contato com óxidos e impurezas, o que viria a prejudicar o ensaio.
e) Tempo de Reação - Algumas soluções, tem reação quase que instantânea e outras apresentam uma reação um pouco mais demorada. Durante todo o tempo, o inspetor deve acompanhar a reação a fim de detectar alguma característica que permita identificar o material.
f) Identificação do material - Através dos dados coletados durante o teste, se identifica o material. As figuras A e B abaixo, mostram a relação dos materiais e a características de suas reações por este método.
g) Relatar os resultados.
Método P.E.
a) Verificação da eficiência dos reagentes - Antes de qualquer solução ser utilizada, esta deve ser testada em padrões metálicos de composição química conhecida, a fim de se verificar a qualidade da solução. 
b) Preparação da superfície - Para que o ensaio se conduza de maneira satisfatória e o resultado seja confiável, a superfície de ensaio deve estar isenta de qualquer material estranho que possa mascarar o ensaio, deve ser removido qualquer tipo de incrustações, pintura, carepa de laminação, óxidos e materiais estranhos, em uma área de aproximadamente 300 mm2 até que fique exposta uma superfície limpa e brilhante.
c) Aplicação da solução - A solução deve ser aplicada na quantidade de gotas previstas no procedimento qualificado, sobre papel filtro e este sobre o material ensaiado.
d) Aplicação do dispositivo de eletrólise - Deve-se pressionar levemente o papel filtro com a ponta A do dispositivo de eletrólise, durante o tempo previsto no procedimento qualificado.
e) Identificação do material - Através da coloração obtida no papel filtro, se identifica os materiais.
f) Relatar os resultados
A figura C mostra a relação de materiais identificáveis por este método e as colorações características das reações para cada material.
GP MACHADO Consultoria, Inspeção e Treinamento LTDA_________________________________________________
A- Identificação por ataque químico Simples-Materiais Magnéticos
	 
B- Identificação por ataque químico simples – materiais Não Magnéticos e Levemente Magnéticos
C- Identificação por Polarização Eletro-Química
VANTAGENS
A grande vantagem do teste magnético e teste por pontos é que é um ensaio rápido e de baixo custo, indispensável na inspeção de recebimento de materiais e na separação de peças durante as fases de fabricação e montagem.
LIMITAÇOES E DESVANTAGENS
Os resultados dos ensaios fornecem dados qualitativos e quantitativos apenas aproximados de alguns elementos do material.
Além disso, os resultados podem também fornecer dados imprecisos quando não são tomados os cuidados com a limpeza da superfície e a qualidade das soluções.
ENSAIO DE ESTANQUEIDADE
O ensaio de estanqueidade tem por objetivo principal garantir a estanqueidade de um sistema, através da localização e detecção de defeitos passantes em soldas, como por exemplo, as soldas de chapas de reforço, soldas em ângulo de juntas sobrepostas do fundo de tanques de armazenamento e soldas em ângulo de ligação fundo-costado. É utilizado também para a detecção de defeitos passantes em chapas e fundidos e fugas através de selos mecânicos.
Convém ressaltar que os testes pneumáticos e os testes hidrostáticos não se caracterizam como ensaio de estanqueidade, embora eles proporcionem a detecção de vazamentos, pois, na realidade, eles têm por objetivo principal a análise de resistência mecânica, deformação e recalques estruturais do equipamento.
MÉTODOS DE ENSAIO
Ensaio de Formação de Bolhas com Pressão positiva
É o método pelo qual se detecta defeitos passantes, através da aplicação da solução formadora de bolhas, estando a peça, equipamento ou tubulação sujeita, a uma determinada pressão de teste positiva.
A próxima figura mostra o exemplo do teste das soldas de uma chapa de reforço de um bocal.
͠͠͠ ͠ ͠ Juntas soldadas onde devem ser aplicadas a solução formadora de bolhas
Ensaio de estanqueidade (pressão positiva) em chapa de reforço de bocal 
As normas estipulam a faixa de pressão para execução do teste, conforme exemplificado na tabela abaixo.
Cuidados especiais devem ser tomados, para que a pressão não ultrapasse o valor máximo estabelecido, de modo a eliminar a possibilidade de embolamento de chapas e/ou danos a soldas, equipamentos ou peças. Também podem não ser detectados em virtude do grande fluxo de ar “soprar” a solução tão rápido que não há formação de bolhas.
Pressão Manométrica de Teste com Pressão Positiva.
Ensaios de Formação de Bolhas com Pressão Negativa
É o método pelo qual se detecta defeitos passantes, através da aplicação da solução formadora de bolhas, estando cada trecho inspecionado sujeito a um vácuo parcial de no mínimo 14 Kpa (0,15 Kgf/cm2 ou 2 psi), abaixo da pressão absoluta, o qual é obtido no interior de uma caixa de vácuo (D e E).
A grande utilização do teste de formação de bolhas por pressão negativa se dá na inspeção de soldas em ângulo de juntas sobrepostas do fundo e das juntas de ângulos da ligação fundo-costato de tanques de armazenamento.
D-Exemplo de caixa de vácuo para superfícies planas
E-Exemplo de caixa de vácuo para superfícies planas
Teste de Capilaridade
É o método pelo qual se detecta defeitos passantes, através da aplicação de um líquido de alto efeito capilar por um lado da solda, equipamento ou peça, e após um determinado tempo de penetração, normalmente 24 horas, inspeciona-se pelo lado oposto procurando vestígios do liquido utilizado.
Este líquido deve ser difícil evaporação sob efeito do ar e/ou temperatura e o tempo de secagem deve ser sempre superior ao tempo previsto para penetração. Normalmente, utiliza-se o óleo diesel ou querosene como líquido de teste.
Nas refinarias de petróleo este teste é comumente realizado em soldas em ângulo, nas ligações fundo-costado (ver Figura abaixo.) ou entre compartimentos do teto flutuante, de tanques de armazenamento.
Teste de solda em ângulo de ligação fundo-costado de tanques de armazenamento
SEQUÊNCIA DO ENSAIO
Teste de Formação de Bolhas com Pressão Positiva
a) Limpeza - Deve ser efetuada a limpeza das soldas, equipamentos ou peças a serem inspecionadas, que devem estar livres de argamassa, óleo, pintura, graxa e outros contaminantes.
b) Vedação - As aberturas em peças ou equipamentos devem ser vedadas, de modo a possibilitar a pressurização destes.
c) Pressurização - É feita a pressurização da peça ou equipamento até a pressão de teste (pressão manométrica).
d) Tempo de pressurização - Antes de se iniciar o ensaio, a pressão deve ser mantida por um período de no mínimo 15 minutos.
e) Inspeção - É feita a aplicação da solução formadora de bolhas sobre o local em inspeção e verifica-se a existência ou não de bolhas, provenientes de vazamento oriundo de defeito passante.
f) Limpeza.
g) Relatar os resultados.
Teste de Formação de Bolhas com Pressão Negativa
a) Limpeza - Deve ser efetuada a limpeza das soldas, equipamentos ou peças a serem inspecionadas, que devem estar livres de argamassa, óleo, pintura, graxa e outros contaminantes.
b) Inspeção - Aplica-se a solução formadora de bolhas na região a ser inspecionada; posiciona-se a caixa de vácuo, aguarda-se o tempo parao estabelecimento da pressão requerida e verifica-se a existência ou não de bolhas provenientes de vazamento oriundo de defeito passante.
c) Limpeza.
d) Relatar os resultados.
Teste de Capilaridade
a) Limpeza - Deve ser efetuada a limpeza de soldas, equipamentos ou peças a serem inspecionadas, que devem estar livres de argamassa, óleo, pintura, graxa e outros contaminantes.
b) Vedação - As aberturas em peças ou equipamentos devem ser vedadas de modo a estabelecer um circuito fechado, que possibilite um caminhamento adequado ao liquido de teste.
c) Aplicação do liquido de teste - Aplica-se o liquido de teste em um dos lados da solda, equipamento ou peça.
d) Tempo de penetração - É o tempo necessário para o que liquido atravesse a solda, equipamento ou peça pelos possíveis defeitos passantes.
e) Inspeção - Verifica-se se houve vazamento do líquido pelo lado oposto a onde este foi aplicado
f) Limpeza.
g) Relatar os resultados.
VANTAGENS
A principal vantagem do teste de estanqueidade é que é um ensaio relativamente rápido, de baixo custo e de fácil interpretação.
LIMITAÇÕES
A grande limitação deste teste é que se presta apenas à detecção de defeitos passantes.
ENSAIO POR ULTRA-SOM
O ensaio por ultra-som usa a transmissão do som, que é uma forma de energia mecânica em forma de ondas, a uma freqüência acima da faixa audível (20 Hz a 2 O KHz). No ensaio de materiais por ultra-som existem diversos tipos de ondas sônicas, que dependem do tipo de excitação e da forma do material, porém as mais importantes são as ondas longitudinais e transversais.
a) Ondas Longitudinais
Também chamadas de ondas de compressão, ocorrem quando o movimento oscilatório das partículas se dá no mesmo sentido que a propagação da onda.
b) Ondas Transversais
Também chamadas de ondas de cisalhamento, ocorrem quando o movimento oscilatório das partículas se dá em uma direção perpendicular à direção de propagação da onda.
O ensaio pela técnica pulso-eco consiste basicamente de pulsos de alta freqüência emitidos pelo cristal, que caminham através do material. Estes pulsos refletem quando encontram uma descontinuidade ou uma superfície do material. Esta energia mecânica (som) é recebida de volta pelo cristal que transforma o sinal mecânico em sinal elétrico, que é visto na tela do aparelho (ver figuras abaixo).
Posição do cabeçote e da descontinuidade na tela do aparelho.
Técnica de transparência.
 
Pulso sonoro imediatamente antes da reflexão na descontinuidade
Eco da descontinuidade na tela do aparelho.
 TRANSDUTORES
Os transdutores utilizados na construção dos cabeçotes de ultra-som são os responsáveis pela transmissão de energia mecânica para a peça, e também são eles que transformam a energia mecânica recebida no sinal elétrico que é visto na tela do aparelho. Um transdutor transforma uma tensão pulsante de alta freqüência em energia mecânica (vibracional) e vice-versa. O transdutor é um cristal especial polarizado, que muda de dimensão quando uma tensão elétrica é aplicada (efeito piezo-elétrico). Quando a tensão é aplicada, o cristal aumenta ligeiramente de espessura e quando a tensão é retirada o cristal retorna à sua espessura original. Quando o cristal é ligado a um gerador de pulsos de alta
freqüência, o cristal aumenta e diminui de espessura em ressonância com os pulsos de tensão. Se o cristal for acoplado à superfície de uma peça de aço, ele vai agir como um "martelo" ultra-sônico. O som ou energia vibracional é transmitido através do aço em uma linha relativamente reta, a uma freqüência tão alta que não se pode ouvi-lo, e a uma amplitude tão pequena que não se pode senti-la.
Aos cristais que se deformam em função de uma tensão elétrica aplicada e que geram uma tensão elétrica quando deformados dá-se o nome de cristais piezo-elétricos.
Classificação teórica das zonas do campo próximo
CABEÇOTES
Cabeçote Normal
Compõe-se basicamente de um cristal piezo-elétrico, disposto em um plano paralelo ao plano da peça a ser examinada, conforme apresentado na fig. F abaixo
F- Cabeçote Normal.
Cabeçote Duplo-cristal
Compõe-se basicamente de dois cristais piezo-elétricos, um agindo como emissor e outro como receptor dispostos em um plano aproximadamente paralelo ao da peça a ser examinada ou focada num ponto situado a uma distância determinada, conforme apresentado na fig. G
G-Cabeçote Duplo-Cristal.
Cabeçote Angular
Compõe-se basicamente de um cristal piezo-elétrico disposto em ângulo em relação ao plano da peça a ser examinada, conforme apresentado na Fig. H
Os cabeçotes angulares mais usuais são os de 45 graus, 60 graus e 70 graus.
H-Cabeçote Angular.
ACOPLANTE
O acoplante é qualquer substância (usualmente liquida, semi-líquida ou pastosa), introduzida entre o cabeçote e a superfície da peça em inspeção com o propósito de transmitir vibrações de energia ultra-sônica entre ambos. Ele tem a finalidade de fazer com que a maior parcela possível de som seja transmitida do cabeçote à peça e vice-versa, o que não aconteceria se existisse ar entre o cabeçote e a peça.
TIPOS USUAIS DE ENSAIO POR ULTRA-SOM
Medição de Espessura
Como o próprio nome diz, é o ensaio que visa determinar a espessura de uma peça.
O ensaio é feito normalmente com o auxilio de cabeçotes duplo-cristal, após calibrado o aparelho. Esta calibração é feita em blocos de dimensões padronizadas, de material similar ao da peça a ser medida.
Detecção de Dupla-Laminação
É o ensaio feito em chapas, a fim de que se detecte as duplas-laminações porventura existentes. Esta modalidade de ensaio é muito útil na orientação do plano de corte de chapas. O ensaio é feito com o auxilio de cabeçotes normal e/ou duplo-cristal, após feita a calibração da escala e a determinação da sensibilidade do ensaio.
Inspeção de Solda
É a modalidade de ensaio que visa detectar descontinuidades oriundas de operações de soldagem, tais como, falta de penetração, falta de fusão, inclusões de escória, poros, porosidades, trincas e trincas interlamelares.
O ensaio é feito com o auxilio de cabeçotes normal e/ou duplo-cristal e cabeçotes angulares, depois de feita a calibração da escala e a determinação da sensibilidade do ensaio. É usual a traçagem, sobre a tela do aparelho, de curvas denominadas curvas de referência, que servem para avaliar as descontinuidades existentes. Estas curvas são traçadas, a partir de refletores padronizados, de acordo com a norma de projeto ou de construção e montagem do equipamento.
SEQUÊNCIA DE ENSAIO
Medição de Espessura
a) Verificar o tipo de material a ser inspecionado;
b) Escolher o aparelho e cabeçote de acordo com o procedimento qualificado;
c) Calibrar o aparelho em bloco padrão de material similar ao da peca a ser inspecionada e espessura dentro da faixa recomendada;
d) Preparar a superfície tomando os devidos cuidados para peças de aços inoxidáveis austeníticos e ligas de níquel;
e) Aplicar o acoplante;
f) Posicionar o cabeçote;
g) Efetuar a leitura;
h) Relatar os resultados.
Detecção de Dupla-Laminação
a) Verificar o tipo de material e espessura do material a ser inspecionado;
b) Escolher a aparelho e cabeçote conforme procedimento qualificado;
c) Calibrar a escala conforme procedimento qualificado;
d) Ajustar a sensibilidade do ensaio conforme procedimento qualificado;
e) Preparar a superfície tomando os devidos cuidados para peças de aço inoxidável
austenítico e ligas de níquel;
f) Aplicar a acoplante;
g) Executar a inspeção;
h) Relatar os resultados.
Inspeção de Solda
a) Verificar o tipo e espessura do material a ser inspecionado;
b) Escolher aparelho e cabeçote a serem utilizados, conforme procedimento qualificado;
c) Determinar área de varredura para os cabeçotes angulares, de modo que toda a seja inspecionada; solda.
d) Calibrar a escala para os cabeçotes normal e/ou duplo-cristal;
e) Ajustar a sensibilidade de inspeção conforme procedimento qualificado;
f) Preparar a superfície, tomando os devidos cuidados para peças de aço inoxidável
austenítico e ligas de níquel;
g) Aplicar o acoplante;h) Examinar a área de varredura dos cabeçotes angulares;
i) Calibrar a escala para os cabeçotes angulares;
j) Traçar as curvas de referência para os cabeçotes angulares;
l) Ajustar a sensibilidade de inspeção conforme procedimento qualificado;
m) Aplicar o acoplante;
n) Efetuar a inspeção;
o) Relatar os resultados.
VANTAGENS
- Pode ser executado em materiais metálicos e não metálicos.
- Não necessita, para inspeção, do acesso por ambas as superfícies da peça.
- Permite localizar e dimensionar com precisão as descontinuidades.
- É um ensaio mais rápido do que a radiografia.
- Pode ser executado em juntas de geometria complexa, como nós de estruturas tubulares.
- Não requer paralisação de outros serviços durante a sua execução e não requer requisitos rígidos de segurança, tais como os requeridos para o ensaio radiográfico.
LIMITAÇÕES E DESVANTAGENS
- Não se aplica a peças cuja forma, geometria e rugosidade superficial impeçam o perfeito acoplamento do cabeçote à peça.
- O grão grosseiro de certos metais de base e de solda (particularmente ligas de níquel e aço inoxidável austenítico) pode dispersar o som e causar sinais que perturbem ou impeçam o ensaio. O reforço da raiz, cobre-juntas e outras condições aceitáveis podem causar indicações falsas.
- Peças pequenas ou pouco espessas são difíceis de inspecionar.
- O equipamento de ultra-som é caro.
-Os inspetores de ultra-som requerem, para sua qualificação, de maior treinamento e experiência do que para os outros ensaios não-destrutivos.
- A melhor detecção da descontinuidade depende da orientação do defeito na solda.
À identificação do tipo de descontinuidade requer grande treinamento e experiência, porém mesmo assim não é totalmente segura.
RADIOGRAFIA
Ensaio radiográfico utiliza os raios-x e raios-g (gama) para mostrar a presença e certas características de descontinuidades internas ao material.
O método baseia-se na capacidade que os raios-x e g possuem de penetrar em sólidos. Esta capacidade depende de vários fatores, tais como comprimento de onda da radiação, tipo e espessura do material. Quanto menor for o comprimento de onda, maior é a capacidade de penetração da radiação.
Parte da radiação atravessa o material e parte é absorvida. A quantidade de radiação absorvida depende da espessura do material. Onde existe um vazio ou descontinuidade há menos material para absorver a radiação. Assim, a quantidade de radiação que atravessa o material não é a mesma em todas as regiões.
A radiação, após atravessar o material, irá impressionar um filme, formando uma imagem do material. Este filme é chamado radiografia.
Imagem radiográfica de uma peça
FONTES DE RADIAÇÃO
Raios-X
São produzidos eletricamente e são formados pela interação de elétrons de alta velocidade com a matéria. Quando elétrons de suficiente energia interagem com elétrons de um átomo, são gerados raios-X. Cada elemento quando atingido por elétrons em alta velocidade, emite o seu raios-X característico.
Quando elétrons de suficiente energia interagem com o núcleo de átomos, são gerados raios-X contínuos, que são assim chamados porque o seu espectro de energia é continuo. As condições necessárias para a geração de raios-X são:
· fonte de elétrons;
· alvo para ser atingido pelos elétrons (foco);
· acelerador de elétrons na direção desejada.
Um tubo de raios-X apresenta no seu interior todas estas condições, conforme apresentado abaixo.
Tubo de raios.
 
Raios –(Gama)
Os isótopos de alguns elementos têm seus núcleos em estado de desequilíbrio, devido ao excesso de nêutrons, e tendem a evoluir espontaneamente para uma configuração mais estável, de menor energia. AS transformações nucleares são sempre acompanhadas de uma emissão intensa de ondas eletromagnéticas chamadas raios-γ. 
Os raios-γ são ondas eletromagnéticas de baixo comprimento de onda e com as mesmas propriedades dos raios-X.
Dos isótopos radioativos, o Cobalto 60 e o Irídio 192 são os mais utilizados na radiografia industrial. Por causa do perigo de radiação sempre presente, as fontes radioativas devem ser manejadas com muito cuidado e são necessários aparelhos que permitam guardá-las, transportá-las e utilizá-las em condições de segurança total. Estes aparelhos (fig. abaixo) consistem de uma blindagem ou carcaça protetora de chumbo, tungstênio ou urânio 238.
Esta carcaça apresenta um furo axial, no interior do qual existe um estojo metálico, chamado porta-isótopo, fixado a um comando mecânico flexível munido de um pequeno volante ou manivela para manobra a distância.
Irradiador portátil.
 
Comparação entre Raios-X e Raios- γ
A diferença mais importante entre os raios-X e γ é o fato de se poder regular a tensão anódica e por conseqüente, o poder de penetração dos raios-X ao passo que não é possível de maneira alguma fazer variar o comprimento da onda dos raios-γ.
Com os raios-g, a única solução é mudar a fonte radioativa. Prefere-se o Irídio para as menores espessuras (de 10 a 60 mm para aços) e o Cobalto para as espessuras maiores (de 60 a 160 mm para aços). Do ponto de vista de qualidade, os raios-X são melhores que os raios-γ.
Porém, existem, a favor dos raios-γ, diversas circunstâncias nas quais eles apresentam um interesse prático. Os raios-γ são emitidos espontaneamente, não necessitando de aparelhagem ou alimentação elétrica. Em locais onde não existem energia elétrica os raios g devem ser usados.
Para espessuras muito altas (acima de 90 mm) o poder de penetração dos raios-X não é suficiente.
As instalações para uso de raios-γ são bem mais baratas que as dos raios-X.
Certos casos particulares apresentam problemas de acesso, tornando o uso de raios-γ mais indicado. Para estes casos as fontes radioativas são mais maleáveis e tornam possíveis posicionamentos corretos.
Uma grande vantagem dos raios-γ é a sua emissão esférica a partir da fonte, permitindo efetuar radiografias circunferenciais em uma única exposição (exposição panorâmica).
ABSORÇÃO DA RADIAÇÃO
Todos os materiais absorvem radiação, alguns mais do que outros. Os materiais mais densos e os de maior número atômico absorvem maior quantidade de radiação do que os materiais menos densos e os de menor número atômico.
A espessura também contribui para a absorção, pois quanto maior a espessura maior quantidade de radiação irá absorver.
Absorção de radiação em função ao numero atômico do material.
Absorção de radiação em função da espessura do material.
 FILME
O filme radiográfico consiste de uma fina chapa de plástico transparente, revestida de um ou ambos os lados com uma emulsão de gelatina, de aproximadamente 0,03 mm de espessura, contendo finos grãos de brometo de prata. Quando exposto aos raios-X, raios-γ ou luz visível, os cristais de brometo de prata sofrem uma reação que os tornam mais sensíveis ao processo químico (revelação), que os converte em depósitos negros de prata metálica.
Em resumo, a exposição à radiação cria uma imagem latente no filme, e a revelação torna a imagem visível. Quando o inspetor interpreta uma radiografia, ele está vendo os detalhes da imagem da peça em termos da quantidade de luz que passa através do filme revelado. Áreas de alta densidade (expostas a grandes quantidades de radiação) aparecem cinza escuro; áreas de baixa densidade (áreas expostas a menos radiação) aparecem cinza claro.
A densidade e o grau de enegrecimento do filme. A densidade é medida por meio de densitômetros de fita ou densitômetros eletrônicos. A medição da densidade é feita no negatoscópio, que é o aparelho usado para a interpretação de radiografias. É uma caixa contendo lâmpadas, com luminosidade variável e um suporte de plástico ou vidro leitoso onde o filme é colocado, conforme apresentado na Figura abaixo. 
Negatoscópio.
INDICADORES DE QUALIDADE DE IMAGEM (IQI)
O IQI é um dispositivo, cuja imagem na radiografia é usada para determinar o nível de qualidade radiográfica (sensibilidade). Não é usado para julgar o tamanho das descontinuidadesou estabelecer limites de aceitação das mesmas. O IQI padrão adotado pelo código ASME (American Society of Mechanical Engineers) é um prisma retangular de metal com três furos de determinados diâmetros, e a sensibilidade radiográfica é definida em função do menor furo visível na radiografia, conforme apresentado na Figura abaixo.
Penetatrômetro ASME.
O IQI padrão adotado pela norma DIN (Deutsche Industrie Normen) é composto de uma série de sete arames de metal e de diâmetros padronizados. A sensibilidade radiográfica e definida em função do menor arame visível na radiografia, conforme apresentado na figura abaixo.
Exemplo de penetratrômetro DIN.
Os penetratrômetros devem sempre ser de material idêntico, ou radiograficamente similar, ao material radiográfico.
OBS. Recentemente foram introduzidos no código ASME Sec. V os IQIs de arame da norma ASTM.
TELAS INTESIFICADORAS (ECRANS)
É utilizado com o intuito de filtrar determinadas radiações, proteger o filme contra radiações dispersas e também atuar como intensificadoras, isto é, diminuir o tempo necessário para exposição. À tela mais usada é a tela de chumbo.
PROCESSAMENTO DO FILME
Existem dois tipos de processamento: o automático e o manual, sendo este último o mais utilizado na indústria do petróleo. O processamento do filme consiste basicamente em:
- Revelação;
- Banho de parada;
- Lavagem intermediária;
- Fixação;
- Lavagem final;
- Banho umectante;
- Secagem.
PROTEÇÃO
As radiações ionizantes dos tipos X ou g tem uma ação nociva sobre o organismo humano. Os efeitos dependem da quantidade de raios que o corpo recebe. Os sintomas que se observa, na ordem de doses crescentes, são dores de cabeça, falta de apetite, diminuição dos glóbulos no sangue, esterilidade e destruição de tecidos. Um excesso de radiação pode provocar a morte de uma pessoa.
Para se evitar qualquer problema, deve ser rigorosamente seguido o Plano de
Radioprotecão da empresa executante do serviço e previamente aprovado pela Comissão Nacional de Energia Nuclear – CNEN, o qual prevê as áreas a serem isoladas e os controles a serem efetuados. Dessa maneira, os trabalhos podem ser desenvolvidos preservando-se a saúde dos que trabalham nos serviços de radiografia e nas imediações dos locais do ensaio.
SEQUÊNCIA DO ENSAIO
a) Verificar o material, diâmetro ( no caso de tubos ) e espessura a ser radiografada;
b) Selecionar a técnica radiográfica;
c) Selecionar a quantidade e dimensões dos filmes;
d) Montar chassis (envelope, telas e filme);
e) Verificar atividade da fonte, no caso de radiografia com raios-g ou selecionar corrente e tensão no caso de aparelho de raios-X;
f) Verificar a distância fonte-filme no procedimento qualificado e a densidade requerida;
g) Calcular tempo de exposição;
h) Selecionar IQI;
i) Balizar a área, para proteção;
j) Montar conforme arranjo previsto e bater a radiografia;
1) Processamento do filme;
m) Laudo;
n) Relatar os resultados;
VANTAGENS
-Registro permanente dos resultados.
-Detecta facilmente defeitos volumétricos, tais como porosidades, inclusões, falta de penetração, excesso de penetração.
LIMITAÇÕES E DESVANTAGENS
Descontinuidades bidimensionais, tais como, trincas, duplas-laminações e faltas de fusão, são detectadas somente se o plano delas estiver alinhado ao feixe de radiação.
- É necessário o acesso a ambas as superfícies de uma peça para radiografia.
- Dependendo da geometria da peça, não é possível obter radiografias com qualidade aceitável, que permitam uma interpretação confiável.
A radiografia afeta a saúde dos operadores, inspetores e do público e deve por isso, ser criteriosamente utilizada.
- É necessária a interrupção de trabalhos próximos para a exposição da fonte.
-O custo do equipamento e material de consumo são relativamente altos.
- É um ensaio relativamente demorado.
-No caso de raios-X, o aparelho não é totalmente portátil, dificultando a execução de radiografias em lugares de difícil acesso.
A interpretação requer experiência e conhecimento dos processos de soldagem, para identificação correta das descontinuidades.
LÍQUIDO PENETRANTE
O ensaio por meio de liquido penetrante é relativamente simples, rápido e de fácil execução. É utilizado na detecção de descontinuidades abertas para a superfície de materiais sólidos não porosos. A detecção das descontinuidades independe do tamanho, orientação, configuração da descontinuidade e da estrutura-interna ou composição química do material.
CARACTERÍSTICAS E TIPOS DE LÍQUIDO PENETRANTE
O líquido penetrante é um líquido de grande poder de penetração e alta ação capilar.
Contém em solução ou suspensão pigmentos coloridos ou fluorescentes, que vão definir a sua utilização:
Tipo A - Penetrante fluorescente - É utilizado em ambientes escuros sendo visível com luz ultra-violeta (luz negra);
Tipo B - Penetrante visível (não fluorescente) – É utilizado em ambientes claros, sendo visível com luz natural.
Além da visibilidade, os penetrantes podem variar quanto à forma em que é removido o seu excesso.
Os penetrantes, quanto a remoção do seu excesso, podem ser classificados como:
Tipo A-1 ou B-l - Removível com água.
Tipo A-2 ou B-2 - Removível com água após a emulsificação.
Tipo A-3 ou B-3 - Removível com sol vente.
CARACTERÍSTICAS DO REVELADOR
O revelador fundamentalmente é um talco aplicado de forma seca, úmida ou liquida, que tem como função retirar o penetrante das descontinuidades e conduzi-lo para a superfície dando uma indicação colorida ou fluorescente destas descontinuidades.
SEQUÊNCIA DO ENSAIO
Basicamente, o ensaio por líquido penetrante se compõe de cinco etapas:
a) Limpeza inicial - À superfície a ser examinada e todas as áreas adjacentes dentro de pelo menos 25 mm devem estar secas, sem graxa, óleo, ferrugem ou sujeira, sendo que, no caso de soldas, toda a escória deve ser cuidadosamente removida.
A limpeza inicial tem como objetivo remover contaminantes, que poderiam mascarar os resultados do ensaio, das proximidades e a do interior de possíveis descontinuidades conforme apresentado na Figura abaixo.
Limpeza da descontinuidade e suas adjacências.
b) Aplicação do penetrante - Depois de passado o tempo de evaporação do produto utilizado na limpeza inicial, aplica-se o liquido penetrante, de modo que o consumo cubra toda a área a ser examinada. Esta aplicação pode ser feita por pincel, pulverização, por aerosol ou derramamento. O penetrante, por aça capilar, migra para dentro da descontinuidade durante o tempo de penetração, conforme apresentado na figura abaixo.
Penetração do líquido penetrante na descontinuidade
.
c) Remoção do excesso do penetrante - Após decorrido o tempo de penetração, remove-se o excesso de liquido penetrante da superfície da peça examinada, observando sempre que cada tipo de penetrante tem características e cuidados especiais de limpeza, conforme apresentado na Figura abaixo.
Penetração do líquido penetrante na descontinuidade
d) Aplicação do revelador - Após decorrido o tempo de secagem do produto utilizado na remoção do excesso de penetrante, aplica-se uma fina camada de revelador na região a ser examinada, conforme apresentado na figura abaixo.
Aplicação de revelador e aparecimento de indicação da descontinuidade.
e ) Inspeção final - o inspetor inspeciona visualmente a peça examinada procurando indicações de descontinuidades, tais como trincas, falta de fusão, poros, porosidade agrupada, etc...
VANTAGENS
- O ensaio por meio de liquido penetrante tem sensibilidade muito boa e detecta até descontinuidades muito pequenas.
- A forma da peça não é um problema, pois é um método que se aplica tanto à superfícies planas quanto à superfícies curvas.
- É um ensaio rápido, de fácil execução e custo relativamente baixo.
- É aplicável em materiais magnéticos e não magnéticos.
- Para o treinamento de operadores e inspetores se requer menor tempo que para os outros tipos de ensaios não-destrutivos.
LIMITAÇÕES E DESVANTAGENS
Detecta somente descontinuidades abertas para a superfície e que não estejamobstruídas.
- Não proporciona registro permanente dos resultados.
- O resíduo de penetrante que permanece nas descontinuidades (pois os penetrantes são de remoção muito difícil) pode ser prejudicial à peça ou solda na seqüência da soldagem, podendo contaminar a mesma.
PARTÍCULAS MAGNÉTICAS
O ensaio por meio de partículas magnéticas é utilizado para localizar descontinuidades superficiais e sub-superficiais em peças de material ferromagnético, tais como: as ligas de ferro e níquel. O método consiste na aplicação de uma corrente de magnetização, ou de um campo magnético a peça inspecionada, com o objetivo de se criar um campo magnético nesta. A presença de descontinuidades superficiais ou sub-superficiais irá produzir campos de fuga na região da descontinuidade, causando uma polarização localizada, que é detectada pelas partículas ferromagnéticas que são aplicadas sobre a peça, conforme. Apresentado na figura abaixo.
Detecção de descontinuidade por meio de partículas magnéticas.
TÉCNICAS DO ENSAIO
Técnicas do Yoke
Existem dois tipos de yokes: o yoke de imã permanente e o yoke eletromagnético, sendo que a maior parte das normas apenas permite o uso do yoke eletromagnético de corrente alternada, pelo fato do mesmo apresentar as melhores características de detecção de descontinuidades. 
O yoke eletromagnético consiste basicamente de uma bobina enrolada em um entreferro ou núcleo em forma de “U". O yoke induz na peça um campo magnético longitudinal, que é gerado por corrente alternada.
Durante a inspeção, as descontinuidades são detectadas entre os pontos contato do yoke, em uma direção aproximadamente perpendicular às linhas de força do campo magnético estabelecido na peça, conforme apresentado na Figura abaixo.
Detectabilidade das descontinuidades, técnicas do yoke.
Técnicas dos Eletrodos
Esta técnica consiste na injeção de corrente na peça através de dois eletrodos que são alimentados por um gerador de corrente, contínua ou retificada de meia onda. A corrente, ao passar pela peça, provoca um campo magnético circular na mesma.
A intensidade de corrente a ser utilizada depende da distância entre os eletrodos e da espessura da peça a ser inspecionada. Estes valores são mostrados na tabela abaixo.
Corrente de Magnetização, Técnicas dos Eletrodos.
Durante a inspeção, as descontinuidades são detectadas entre os pontos de contato dos eletrodos, numa direção aproximadamente perpendicular às linhas de força do campo magnético estabelecido na peça, conforme apresentado na figura abaixo.
Detectabilidade das descontinuidades, técnicas dos eletrodos.
Técnica da Bobina
Esta técnica consiste na indução de um campo magnético longitudinal a peça a ser inspecionada, podendo esta indução ser feita de duas maneiras:
a) Enrolando-se um cabo em torno da peça, de modo que a peça funcione como o núcleo de uma bobina;
b) No caso de peças pequenas, colocando as mesmas no interior de uma bobina.
Para esta técnica, podem-se utilizar as correntes contínua ou retificada de meia onda.
A intensidade de campo magnético necessária deve ser calculada tendo por base o comprimento (L) e o diâmetro (D) da peça a ser inspecionada, de acordo com a tabela abaixo.
Intensidade de campo magnético necessário para a técnica da bobina.
onde:
K = Cte para cada situação (Ampere X espira)
L = comprimento da peça
D = diâmetro da peça
R = raio
(NI)a = valor de NI calculado para bobinas de baixo fator de enchimento
(NI)b = valor de NI calculado para bobina de alto fator de enchimento
g = razão entre a área da seção transversal da bobina e a área da seção transversal da peça.
Durante a inspeção, as descontinuidades são detectadas simultaneamente em toda a peça, numa direção aproximadamente perpendicular às linhas de forca do campo magnético gerado, conforme apresentado na figura abaixo.
Detectabilidade das descontinuidades, técnicas da bobina.
Técnica do contato Direto
Esta técnica consiste na indução de um campo magnético circular à peça a ser inspecionada, pela aplicação de corrente continua ou retificada de meia-onda pelas extremidades da peça.
A intensidade de corrente de magnetização deve observar os valores mostrados na Tabela abaixo .
Durante a inspeção, as descontinuidades são detectadas simultaneamente em toda a peça numa direção aproximadamente perpendicular às linhas de força do campo magnético formado, conforme apresentado na figura abaixo.
Detectabilidade das descontinuidades, técnica do contato direto.
PARTÍCULAS FERROMAGNÉTICAS
As partículas ferromagnéticas indicam a existência das descontinuidades, aderindo aos locais onde existem campos de fuga.
A fim de aumentar o contraste com a superfície em inspeção, as partículas podem ser:
Coloridas - Visíveis sob luz normal.
As cores mais usuais são:
- Preta;
- Cinza;
- Vermelha.
Fluorescentes - Visíveis sob luz negra
Quanto ao método de aplicação as partículas se classificam em:
Partículas para via seca - Aplicam-se simplesmente o pó seco sobre a peça:
Partículas para a via úmida - Aplicam-se uma suspensão de partículas em meio liquido sobre a peça a ser examinada. Os veículos mais utilizados são água e querosene. A relação líquido/partículas deve variar dentro de uma faixa pré-determinada.
SEQUÊNCIA DO ENSAIO
Basicamente, a inspeção por meio de partículas se compõe das seguintes etapas:
a) Limpeza - A superfície a ser inspecionada e qualquer área adjacente dentro de pelo menos 25 mm devem estar livres de sujeira, graxa, óleo, carepa, escória, fluxo ou qualquer impureza que possa prejudicar a resolução e a sensibilidade do ensaio.
b) Magnetização da peça - Escolhe-se a técnica de magnetização segundo o procedimento de inspeção qualificado, que pode ser qualquer das técnicas citadas anteriormente.
Observar sempre a sobreposição especificada para as técnicas do Yoke e dos eletrodos. Observar ainda que a peça seja magnetizada em duas direções diferentes, isto é, as linhas de força da primeira magnetização devem ter direções aproximadamente a 90 graus das da segunda magnetização, de modo que toda descontinuidade, independente de sua orientação seja detectada.
c) Aplicação das partículas - Enquanto a peça está sujeita ao campo magnético, aplica-se as partículas, por via-seca ou via úmida, as quais são atraídas para os possíveis campos de fuga existentes na peça.
d) Inspeção final - Enquanto a região inspecionada está sujeita à aplicação do campo magnético, o inspetor deve procurar indicações de descontinuidades, tais como: trincas e falta de fusão.
VANTAGENS
Detecta descontinuidades sub-superficiais.
· Mais barato do que o ensaio por meio de liquido penetrante.
· Fornece resultados imediatos, não tendo os tempos de espera requeridos pelo ensaio por meio de liquido penetrante.
LIMITAÇÕES E DESVANTAGENS
O ensaio por partículas magnéticas aplica-se somente a materiais ferromagnéticos.
- A inspeção de áreas com materiais de características magnéticas muito diferentes dificulta bastante à inspeção.
- A geometria da peça pode dificultar e/ou tornar a inspeção não confiável, ou mesmo impossível em alguns casos.
Não permite o registro permanente dos resultados.