46448-António Paço 46450- Filipe Duarte. Contextualização A inspecção por Ultra - Sons é um...

46448-António Paço46450- Filipe Duarte

Contextualização

• A inspecção por Ultra - Sons é um dos métodos de detecção de defeitos e análise de falhas.

• Os métodos de inspecção não destrutiva, ou ensaios não destrutivos (END), são um conjunto de técnicas e de ensaios destinados a avaliar a ausência de defeitos ou anomalias estruturais, nos componentes mecânicos, sem lhes afectar a capacidade de desempenhar a sua função.

• Estes métodos visam essencialmente a detecção de defeitos superficiais ou defeitos internos que constituem uma descontinuidade estrutural, fissuras, poros, impurezas, etc.

Princípios das inspecções por Ultra - Sons

• Ultra-som tem uma frequência acima dos 20 quilohertz (kHz).• Os transdutores de ultra-sons vulgarmente utilizados baseiam-

se no efeito piezoeléctrico (piezo:pressão ;electron:âmbar).• A transmissão de ultra-sons através de materiais

piezoeléctricos efectua-se aplicando uma DDP alternada às faces de um cristal inicialmente em repouso, em consequência, o cristal expande e contrai alternadamente a uma frequência constante.

• As vibrações ultrasónico deixam a sonda e são administradas no material a ser testado por um “couplant”, normalmente graxa, óleo, água, pasta, ou gelatina.

• A recepção do eco desencadeia vibrações nos átomos da rede cristalina, gerando assim uma DDP eléctrtica.

• As ondas ultrasónicas propagam-se concêntricamente.

VISUALIZAÇÃO DO PRINCÍPIO

• A vantagem da tecnologia dos ultra sons é de fácil compreensão. São ondas de alta frequência e baixo comprimento de onda.

• 1 - Os ultra -sons são muito direccionais.• 2 - Os Ultra-sons podem ser facilmente bloqueados e

protegidos.• 3 - Pode-se utilizar este método em ambientes muito

ruidosos.• 4 - Cargas ultrasonicas providenciam uma aviso

antecipado de potencial problemas.• 5 - O equipamento é de fácil uso.

As Vantagens do Método dos Ultra - Sons

Exemplo de cálculo do comprimento de onda á saída do transdutor para um feixe de 3MHs que

se propaga a uma velocidade de 4000 m/s no cristal:

• f=V/ =V/f = =1.33mm

Aplicações

• Inspecção em tubos de aço,titanium ...• Inspecção em soldaduras entre tubos de aço.• Inspecção em fibras ( carbono,amido,vidro…).• Inspecção em navios que possuem válvulas de

pressão .• Teste do módulo de elasticidade em cerâmicas

de alta performance .

Limitações

• Existem casos em que a expessura da chapa é demasiado reduzida, assim,as ondas de som propagam-se no meio posterior á chapa e não são reflectidas. Deste modo a soldadura é caracterizada como livre de defeitos.

Desvantagens

• Cavitação – formação de bolhas de gás(microbubble).

Time-of-Flight Diffraction (TOFD)

• As vantagens deste método inclui:• Velocidade de aplicação (tipicamente um ratio de

scanning de cerca de 10 - 20 pés por hora).• Capacidade de detecção do defeito e do tamanho

deste.• Fácil calibração dos instrumentos.• Grande probabilidade da detecção do defeito.• Ocorrências elevadas da detecção do tamanho do

defeito e natureza deste.• Totalmente digitalizada a gravação e imagens,

guardados num arquivo que contem todos os resultados e dados do ensaio.

ILUSTRAÇÃO DO TOFD

Imagem em tempo real do TOFD

Imagem já tratada no TOFD

• Na construção naval:

• Dimensões e formas das estruturas

• Defeitos na construção soldada

• Defeitos da protecção superficial

• Estanquicidade do casco, compartimentos e tanques

• Alinhamento de equipamentos e componentes dinâmicos

• Na reparação naval:• Desgaste mecânico• Desgaste por corrosão e

defeitos de protecção superficial

• Estanquicidade do casco, compartimentos e tanques

• Alinhamentos de equipamentos e componentes dinâmicos

• Detecção de fendas devidas a esforços dinâmicos (fadiga)

Inspecção durante o processo de aplicação dos

Risers

Transdutor:

Risers de águas profundas

Aplicações em outras áreas:

• Oftalmologia• Obstectrícia• Estudos cardíacos,

através do efeito Doppler