Ensaios Nao Desdrutivos

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COMUNIDADE EUROPEIAFundo Social Europeu

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Ensaios Não DestrutivosEnsaios Não DestrutivosEnsaios Não DestrutivosEnsaios Não Destrutivos

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Ensaios não DestrutivosEnsaios não DestrutivosEnsaios não DestrutivosEnsaios não DestrutivosEnsaios não Destrutivos

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Ensaios não Destrutivos

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Ensaios não DestrutivosEnsaios não DestrutivosEnsaios não DestrutivosEnsaios não DestrutivosEnsaios não Destrutivos IG . 1IG . 1IG . 1IG . 1IG . 1

Índice Geral

ÍNDICE GERAL

I - INTRODUÇÃO AO CONTROLO NÃO DESTRUTIVO DEJUNTAS SOLDADAS

• Introdução I.2

• Tipos de ensaios I.2

• Vantagens e desvantagens dos ensaios I.2

• Classificação dos ensaios não destrutivos I.3

• Princípio da inspecção visual I.4

• Tipos de inspecção visual I.5

• Tipos de instrumentos e os seus objectivos I.5

• Resumo I.7

• Actividades / Avaliação I.8

II - INSPECÇÃO ANTES, DURANTE E DEPOIS DASOLDADURA

• Introdução II.2

• Controlo antes da soldadura II.2

• Controlo durante a soldadura II.3

• Controlo após a soldadura II.4

• Resumo II.7

• Actividades / Avaliação II.8

III - ENSAIO POR LÍQUIDOS PENETRANTES

• Introdução III.2

• As fases do método III.2

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Guia do FormandoEnsaios não DestrutivosEnsaios não DestrutivosEnsaios não DestrutivosEnsaios não DestrutivosEnsaios não Destrutivos


IG . 2IG . 2IG . 2IG . 2IG . 2

Índice Geral

• Equipamento III.4

• Vantagens e desvantagens do método III.7

• Penetrantes III.7

• Reveladores III.9

• Exemplo de aplicação III.10

• Normas aplicadas neste ensaio III.11

• Relatório de ensaio III.11

• Resumo III.13

• Actividades / Avaliação III.14

IV - ENSAIO POR MAGNETOSCOPIA

• Introdução IV.2

• Definições IV.2

• Princípio do ensaio IV.3

• Vantagens e desvantagens de magnetoscopia IV.5

• Fases do ensaio por magnetoscopia IV.5

• Exemplos de aplicação IV.13

• Normas aplicadas neste ensaio IV.14

• Relatório de ensaio IV.14

• Resumo IV.16

• Actividades / Avaliação IV.17

V - RADIOGRAFIA INDUSTRIAL

• Introdução V.2

• Princípio fundamental do ensaio de radiografia V.2

• Vantagens e limitações da radiografia V.3

• Tipos de radiação. Penetração e absorção V.4

• Radiações ionizantes V.8

• Fontes de raios X V.9

• Equipamento de raios X V.9

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Índice Geral

• Vantagens e desvantagens da utilização de isótopos V.12

• Sensibilização e dispersão radiográfica V.15

• Controlo radiográfico V.22

• Processamento dos filmes V.23

• Detecção de radiações e normas de segurança V.25

• Protecções contra radiações V.27

• Normas aplicadas neste ensaio V.28

• Relatório de ensaio V.29

• Resumo V.31

• Actividades / Avaliação V.32

VI - ENSAIO POR ULTRA-SONS

• Introdução VI.3

• Objectivos do ensaio VI.3

• Vantagens e desvantagens do ensaio VI.3

• Princípio básico do ensaio VI.4

• Tipos de ondas VI.5

• Equipamento de ultra-sons VI.8

• Tipos de sistemas VI.10

• Factores que definem o tipo de sistema a utilizar VI.13

• Condições de superfície e acoplantes VI.16

• Representação das indicações VI.17

• Calibração VI.20

• Relatório de ensaio VI.20

• Resumo VI.22

• Actividades / Avaliação VI.23

VII - ENSAIO POR CORRENTE “EDDY”

• Introdução VII.2

• Princípio básico do ensaio VII.2

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IG . 4IG . 4IG . 4IG . 4IG . 4

Índice Geral

• Efeito da presença de um defeito numa peça metálica VII.3

• Acções de controlo baseadas no ensaio por correntes de “Eddy” VII.4

• Equipamento VII.4

• Relatório de ensaio VII.5

• Resumo VII.7

• Actividades / Avaliação VII.8

VIII - TÉCNICAS DE SELECÇÃO DO ENSAIO

• Introdução VIII.2

• Factores que condicionam a escolha dos ensaios VIII.2

• Aplicação de cada um dos ensaios VIII.2

• Conclusões VIII.3

• Resumo VIII.5

• Actividades / Avaliação VIII.6

IX - EXTENSÓMETRIA

• Introdução IX.2

• Estado de deformação num ponto IX.2

• Tipos de extensómetros IX.3

• Resumo IX.7

• Actividades / Avaliação IX.8

X - ENSAIOS HIDRÁULICO E PNEUMÁTICO

• Introdução X.2

• Generalidade sobre ensaios X.2

• Realização dos ensaios X.2

• Resumo X.4

• Actividades / Avaliação X.5

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Índice Geral

XI - CONTROLO DIMENSIONAL

• Introdução XI.2

• Elementos de medida XI.2

• Aparelhos de medida XI.4

• Resumo XI.5

• Actividades / Avaliação XI.6

BIBLIOGRAFIA B.1

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Introdução ao Controlo nãoDestrutivo de Juntas Soldadas

Introdução ao Controlo não Destrutivo de Juntas SoldadasIntrodução ao Controlo não Destrutivo de Juntas SoldadasIntrodução ao Controlo não Destrutivo de Juntas SoldadasIntrodução ao Controlo não Destrutivo de Juntas SoldadasIntrodução ao Controlo não Destrutivo de Juntas Soldadas

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1IEFP IEFP IEFP IEFP IEFP · ISQ ISQ ISQ ISQ ISQ

Ensaios não DestrutivosEnsaios não DestrutivosEnsaios não DestrutivosEnsaios não DestrutivosEnsaios não Destrutivos I . 1I . 1I . 1I . 1I . 1

Introdução ao Controlo não Destrutivo de Juntas Soldadas

OBJECTIVOS

No final desta Unidade Temática, o formando deverá estar apto a:

• Definir o que é um ensaio não destrutivo;

• Classificar os ensaios não destrutivos;

• Identificar o ensaio, a inspecção visual e a sua aplicação.

TEMAS

• Introdução

• Tipos de ensaios

• Vantagens e desvantagens dos ensaios

• Classificação dos ensaios não destrutivos

• Princípio da inspecção visual

• Tipos de inspecção visual

• Tipos de instrumentos e os seus objectivos

• Resumo

• Actividades / Avaliação

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Componente Científico-Tecnológica

Os ensaios não destrutivos são utilizados para determinar características,propriedades (ensaios físico - químicos), dimensões (ensaios metrológicos) oucomportamento de peças ou equipamentos (ensaios funcionais).

Ensaios destrutivos: Este tipo de ensaios leva à destruição das peças.

Ensaios não destrutivos: Neste tipo de ensaios após a inspecção, as peçaspermanecem intactas, não sendo, portanto, destruídas.

São as seguintes as vantagens dos ensaios não destrutivos, relativamente aosensaios destrutivos.

Vantagens dos ensaios não destrutivos

• Permitem praticar a inspecção a 100%;

• Fornecem resultados relativamente a todo o volume de uma peça;

• Contribuem para melhorar o projecto de uma peça;

• Previnem a ocorrência de falhas em serviço;

• Permitem a detecção e caracterização de defeitos;

• Permitem fazer a caracterização de materiais;

• Permitem fazer a sua caracterização metrológica por verificação dasdimensões.

INTRODUÇÃO

TIPOS DE ENSAIOS

Ensaios destrutivos

Ensaios não destrutivos

VANTAGENS E DESVANTAGENS DOS ENSAIOS

Vantagens dos ensaios nãodestrutivos

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Desvantagens dos ensaios destrutivos

• Provocam a destruição das peças;

• Fornecem resultados que correspondem à inspecção de um zonaespecífica da peça e não a todo o volume da mesma;

• Não reflectem a qualidade de todas as peças de um lote;

A classificação dos ensaios não destrutivos pode ser feita segundo vários critérios,isto é, em função da sua aplicação, dos princípios físicos e da sua capacidadede detecção.

Classificação dos ensaios em função da aplicação

• Detecção de defeitos.

• Caracterização de materiais.

• Metrologia - fazem a verificação das dimensões.

Classificação dos ensaios em função dos princípios físicosassociados

São vários os princípios físicos utilizados pelos diferentes ensaios não destrutivos,consoante o ensaio em questão.

De uma forma geral, e em função do ensaio em questão, são os seguintes osprincípios físicos associados:

• Ondas electromagnéticas;

• Ondas acústicas;

• Emissão de radiação;

• Outros (absorção, capilaridade).

CLASSIFICAÇÃO DOS ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS

Desvantagens dos ensaiosdestrutivos

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Classificação em função da capacidade de detecção

• Ensaios volumétricos: permitem avaliar todo o volume da peça (Exemplos:Ensaios por Raio-X, Ultra-Sons e Correntes Induzidas);

• Ensaios subsuperficiais: permitem avaliar parte da peça (Exemplo: Ensaiopor Magnetoscopia);

• Ensaios superficiais: permitem avaliar apenas a superfície da peça (Exemplo:Ensaio por Líquidos penetrantes).

O exame a uma peça inicia-se sempre por uma operação de inspecção visual.

A inspecção visual é um método de ensaio não destrutivo que se usa querisoladamente, rejeitando, logo, a peça sem necessidade de ensaios posterioresquer em conjunto com outros métodos de ensaio não destrutivo.

Em soldadura, o exame por inspecção visual é aplicado com frequência nadetecção de defeitos, tais como:

• Bordos queimados;

• Sobrespessura dos cordões;

• Forma das estrias de solidificação (relacionada com a velocidade deexecução dos cordões);

• Defeitos superficiais (como por exemplo, crateras);

• Falta de penetração.

A inspecção visual baseia-se no seguinte princípio:

• A peça, a inspeccionar, é iluminada com uma fonte de luz e, de seguida,examinada pelo inspector.

Trata-se de um ensaio, no qual a preparação do inspector que o realiza éessencial para que os resultados obtidos sejam fiáveis. Sem dúvida, trata-se deum ensaio não destrutivo que deverá preceder qualquer outro, na medida emque, assim, se permitirá tirar e verificar dúvidas de interpretação de resultados.

PRINCÍPIO DA INSPECÇÃO VISUAL

Exemplos de aplicação

Princípio do ensaio

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Existem dois tipos de inspecção visual:

Inspecção visual directa

Resulta da observação directa, a qual pode utilizar, ou não, equipamentosauxiliares como lupas e microscópios.

Inspecção visual indirecta

Resulta da aplicação de técnicas de visão artificial como meio auxiliar. Osrequisitos fundamentais para a obtenção de bons resultados, com este tipo deinspecção, são a limpeza e a iluminação da peça a examinar.

Espelhos, lupas, microscópios e telescópios

Utilizam-se quando se pretende aumentar a dimensão das descontinuidades aobservar.

Fig. I.1 - Microscópio

TIPOS DE INSPECÇÃO VISUAL

TIPOS DE INSTRUMENTOS E OS SEUS OBJECTIVOS

Inspecção visual directa

Inspecção visual indirecta

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Projectores de perfis

Um projector de perfis é um equipamento constituído por um sistema ópticocom iluminação própria que permite a ampliação do perfil de uma peça, facilitando,assim, a inspecção visual da peça. Trata-se de equipamentos que se utilizampara peças de reduzidas dimensões.

Fig. I.2 - Projector de perfis

Endoscópios

Utilizam-se quando o objectivo é a inspecção das paredes interiores de umapeça, como por exemplo, tubos ou reservatórios.

O endoscópio é um aparelho constituído por um tubo, rígido ou flexível, com umsistema óptico incorporado, o qual permite inspeccionar superfícies interiores,quando é introduzido na peça através de um furo, que pode ter dimensõesinferiores a 2 milímetros.

Fig. I.3 - Endoscópio

Endoscópios

Projectores de perfis

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RESUMO

Os ensaios não destrutivos são utilizados para determinar características,propriedades, dimensões de peças ou equipamentos. Este tipo de ensaios temvantagens e desvantagens relativamente aos ensaios destrutivos e podem serclassificados em função da aplicação, dos princípios físicos associados e dacapacidade de detecção de defeitos.

A inspecção visual é o método base dos ensaios não destrutivos. Este métodopode ser utizado isoladamente ou em conjunto com outros métodos.

A inspecção visual pode ser realizada com o auxílio de equipamentos, taiscomo, microscópios, telescópios, entre outros.

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ACTIVIDADES / AVALIAÇÃO

1. É possível detectar um defeito de um cordão de soldadura localizado nointerior deste através da inspecção visual?

2. Que equipamento utilizaria para inspecionar a superfície da parede internade um tubo? Indique dois cuidados que deveria ter nessa inspecção.

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Inspecção antes, durante edepois da Soldadura

Inspecção antes, durante e depois da SoldaduraInspecção antes, durante e depois da SoldaduraInspecção antes, durante e depois da SoldaduraInspecção antes, durante e depois da SoldaduraInspecção antes, durante e depois da Soldadura

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Ensaios não DestrutivosEnsaios não DestrutivosEnsaios não DestrutivosEnsaios não DestrutivosEnsaios não Destrutivos II . 1II . 1II . 1II . 1II . 1

Inspecção antes, durante e depois da Soldadura

OBJECTIVOS


• Definir o tipo de controlo antes de uma soldadura;

• Especificar o tipo de controlo durante a soldadura;

• Determinar o tipo de controlo depois da soldadura.

TEMAS

• Introdução

• Controlo antes da soldadura

• Controlo durante a soldadura

• Controlo após a soldadura

• Resumo


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II . 2II . 2II . 2II . 2II . 2



Os métodos de controlo de soldaduras, utilizados durante as fases de fabricação,são muito diversos, desde a inspecção visual ao exame por ultra-sons.

Os métodos de controlo são vários e têm diferentes objectivos, pelo que énecessário fazer uma selecção, baseada nos seguintes princípios:

• Definição do princípio de cada um dos métodos;

• Orientação do utilizador na escolha, em função da natureza do defeito aencontrar e do tipo de peça.

O controlo de uma construção soldada poderá ter três etapas distintas:

• Antes da soldadura;

• Durante a soldadura;

• Depois da soldadura.

Este controlo assegurará que serão tomadas todas as medidas necessárias auma boa execução construtiva.

Objectivos

A inspecção antes da soldadura poderá constar, consoante os casos, de:

• Análise química do material.

A análise química do material é um ensaio de grande importância, já que, amaior parte das siderurgias, fornece apenas análises de vazamento, que,em certos casos, poderão ser sensivelmente diferentes da análise do materialutilizado. A análise química é feita a partir de provetes extraídos do materialem análise, de modo a que se intervenha em toda a espessura em causa;

• Controlo macrográfico.

Este método permite, por exemplo, determinar zonas de segregação deimpurezas em regiões próximas das juntas a soldar, bem como qualquerdescontinuidade metálica;

INTRODUÇÃO

CONTROLO ANTES DA SOLDADURA

Etapas do controlo

Controlo antes da soldadura

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• Controlo por ultra-sons.

(No caso de soldaduras de forte penetração, em peças de elevada espessura).Nestes casos, poderá haver o risco de existência de fissuras no material debase, as quais poderão pôr em causa a integridade da construção;

• Análise das propriedades mecânicas do material base;

• Controlo de consumíveis e materiais;

• Controlo das qualificações de soldador e de procedimentos de soldadura;

• Preparação dos bordos, ângulos de chanfros, afastamento, sua montageme alinhamento;

• Armazenagem e tratamento dos consumíveis;

• Condições dos equipamentos de soldadura e tratamento térmico;

• Calibração dos equipamentos;

• Utilização de manequins (gabaris) e posicionadores;

• Aplicação do plano de soldadura e do plano de inspecção.

O controlo realizado durante a soldadura tem por fim verificar que as condiçõesde execução previstas são aquelas efectivamente seguidas.

Objectivos

O controlo realizado, nesta fase, incide, em particular, sobre os seguintes pontos:

• Manutenção da temperatura de pré-aquecimento;

• Qualidade e diâmetros dos eléctrodos utilizados;

• Tipo de corrente e intensidades utilizados;

• Disposição e número de cordões de soldadura;

• Sequência de soldadura;

CONTROLO DURANTE A SOLDADURA

Controlo durante a soldadura

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II . 4II . 4II . 4II . 4II . 4



• Limpeza entre passagens (cordões de soldadura), e controlo datemperatura interpasses;

• Utilização de juntas de suporte;

• Aspecto dos cordões de soldadura (face e raiz);

• Monitorização dos parâmetros de soldadura.

Em geral, o controlo durante a soldadura tem por fim assegurar que todas asregras recomendadas para a sua execução sejam respeitadas.

Após a execução duma soldadura é necessário avaliar sobre a sua qualidade.Neste caso, pode utilizar-se vários tipos de controlo, nomeadamente:

• Controlo durante a realização de tratamento térmico após a soldadura;

• Controlo não destrutivo;

• Controlo semi-destrutivo;

• Controlo destrutivo.

O controlo destrutivo, aplica-se, sobretudo, no caso da construção ou fabricaçãoem série. Este tipo de controlo consiste em retirar uma ou mais peças de umdeterminado lote, sobre as quais são executados os provetes para ensaio.

O controlo semi-destrutivo consiste em apreciar, localmente, a qualidade dajunta soldada, através, por exemplo, de fresagem ou furação, a fim de examinaro fundo da ligação executada.

Este método permite apreciar:

• A penetração;

• A ligação dos topos das peças soldadas;

• Os defeitos físicos na zona da cavidade examinada.

Trata-se de um tipo de controlo poucas vezes utilizado.

CONTROLO APÓS A SOLDADURA

Controlo após a soldadura

Controlo destrutivo

Controlo semi-destrutivo

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Os ensaios não destrutivos após a soldadura podem utilizar vários tipos decontrolo, nomeadamente:

• Controlo visual, o qual permite decidir essencialmente sobre a necessidadede um controlo mais completo. Este controlo incide, sobretudo, na análisede:

a) Presença de bordos queimados;

b) Existência de sobre-espessura, nas soldaduras topo a topo, ou nadeterminação da altura, nas soldaduras de ângulo, medidas com a ajudade calibres, ou equipamentos especiais;

Fig. II.1 - Sobre-espessura de cordão de soldadura

c) A forma das estrias de solidificação, as quais estão relacionadas com avelocidade de execução dos cordões de soldadura;

Fig. II.2 - Forma das estrias de solidificação

d) Defeitos de superfície;

e) Penetração do cordão pela fusão completa da raiz da junta.

• Ensaio de estanquidade.

Trata-se de um ensaio muito utilizado e que consiste na introdução norecipiente, em análise, de um líquido ou gás, sob pressão ou não. Esteensaio permite controlar a estanquidade (não existência de fugas) nas juntassoldadas (ou de qualquer outro tipo);

Controlo não destrutivo

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• Controlo por líquidos penetrantes, método que só permite a localização dedefeitos superficiais;

• Controlo por magnetoscopia, o qual consiste em criar, no seio de uma peçaferromagnética, um campo magnético perpendicular ao defeito;

• Controlo radiográfico, em que a peça a controlar é submetida a uma incidênciade raios X ou γ, o que permite detectar defeitos no interior da peça;

• Controlo por ultra-sons, o qual se baseia na reflexão de ondas sonoras dealta frequência transmitidas no material, que constitui a peça a ensaiar;

• Controlo por correntes de "EDDY". Baseia-se na variação da impedânciaeléctrica de uma bobina, quando esta é submetida a um campo magnético.

Estes métodos de controlo não destrutivo são, aparentemente, simples e a suaexecução não oferece grande dificuldade. A interpretação dos defeitos é, porvezes, difícil, sendo necessário ter um perfeito conhecimento e uma grandeexperiência do método, para se poder fazer um julgamento definitivo sobre ovalor dos resultados obtidos.

Para evitar riscos de interpretação, poder-se-á recorrer a um duplo controlo(radiográfico e por ultra-sons, por exemplo). Cada um dos métodos, permitirádefinir defeitos particulares, como se indica no quadro seguinte. Em qualquercircunstância, um exame visual prévio é sempre aconselhável, já que poderá vira tirar dúvidas futuras que surjam com a interpretação dos resultados de umqualquer ensaio não destrutivo.

Tabela II.1 - ++ : Muito recomendado, + : Geralmente utilizável, - : Desaconselhado

otiefededopiTarudadloSed

oª�cepsnIlausiv

ropoiasnEaipocsotengaM

sodiuq�Lsetnartenep

snos-artlU soiareXsoiaRγ

sodroBsodamieuq

++ - - - +)sorreedetnof(

edatlaFoª�artenep

Vorfnahc

++ ++ - ++ +

edatlaFoª�artenep

XorfnahC

- + - ++ +

snegaloC - - - +)avreserbos(

-

eseısulcnIsorop

- - - + ++

sarussiFsiaicifrepus

+ ++ ++ ++ +

oªnsarussiFsiaicifrepus

- + - ++ +

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No processo de fabricação de peças soldadas, o controlo deve ser feito antes,durante e após a soldadura.

Antes da soldadura deve verifica-se a composição química do material base, ascaracterísticas geométricas e mecânicas do material a soldar, bem como a suacondição interna, isto é a existência de segregações.

Durante a soldadura, o controlo tem por objectivo verificar as condições deexecução previstas.

Após a soldadura, os ensaios têm por finalidade verificar a qualidade da junta,podendo ser utilizados os seguintes processos de controlo:

• Controlo destrutivo;

• Controlo semidestrutivo;

• Controlo não destrutivo.

RESUMO

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II . 8II . 8II . 8II . 8II . 8


Componente Prática


1. Após a soldadura de um reservatório de água em aço inoxidável AISI 316 dafigura, que ensaio deve ser realizado?

Fig. II.3 - Reservatório de água

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Ensaio por LíquidosPenetrantes

Ensaio por Líquidos PenetrantesEnsaio por Líquidos PenetrantesEnsaio por Líquidos PenetrantesEnsaio por Líquidos PenetrantesEnsaio por Líquidos Penetrantes

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Ensaios não DestrutivosEnsaios não DestrutivosEnsaios não DestrutivosEnsaios não DestrutivosEnsaios não Destrutivos III . 1III . 1III . 1III . 1III . 1

Ensaio por Líquidos Penetrantes

OBJECTIVOS


• Identificar as diferentes fases do ensaio por líquidos penetrantes;

• Definir os tipos de equipamentos utilizados;

• Reconhecer as características dos penetrantes e reveladores.

TEMAS

• Introdução

• Fases do método

• Equipamento

• Vantagens e desvantagens do método

• Penetrantes

• Exemplo de aplicação

• Normas aplicadas neste ensaio

• Relatório de ensaio

• Resumo


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III . 2III . 2III . 2III . 2III . 2



O ensaio por líquidos penetrantes é um processo não destrutivo de localizaçãode defeitos superficiais que surgem à superfície nos materiais sólidos e nãoporosos, aproveitando o fenómeno de capilaridade. Trata-se, portanto, de umensaio superficial de inspecção indirecta já que utiliza um penetrante que seintroduz nos defeitos superficiais, o qual após a aplicação de um revelador,mostra, de uma forma clara, esses defeitos.

1º - Preparação da superfície.

As superfícies a inspeccionar devem estar completamente limpas e secas,porque o estado da superfície influencia a acção de entrada e saída do penetrante;

2º - Aplicação do penetrante.

O líquido penetrante é aplicado de modo a formar, sobre a superfície ainspeccionar, um filme contínuo que se estende para além da área a inspeccionar.Este deve permanecer o tempo suficiente para permitir a actuação do penetrante;

Fig. III.1 - Aplicação do penetrante/Tempo de penetração

3º- Remoção do excesso de penetrante.

Esta fase tem por fim a remoção do excesso de líquido que não penetrou nasfendas e permaneceu na superfície da peça.

INTRODUÇÃO

AS FASES DO MÉTODO

Preparação da superfície

Aplicação do penetrante

Remoção do excesso depenetrante

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Fig. III.2 - Remoção do excesso de penetrante

4º - Aplicação do revelador/revelação.

A função do revelador consiste em melhorar a visibilidade das indicações dadaspelo penetrante.

Fig. III.3 - Aplicação do revelador

5º - Inspecção e interpretação.

A operação de inspecção constitui uma das fases mais importantes na aplicaçãodo método pois a detecção e caracterização das descontinuidades dependerádo operador e da iluminação utilizada;

Aplicador do revelador/revelação

Inspecção e interpretação

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Fig. III.4 - Inspecção

6º - Limpeza final.

Após a operação de inspecção, é necessário proceder à limpeza das peçasporque os resíduos dos materiais utilizados podem ter efeitos nocivos quer emoperações posteriores de reparação quer no comportamento em serviço daspeças.

Fig. III.5 - Limpeza final

O equipamento necessário para a aplicação do método é dos mais simples ede menor custo, quando comparado com outros métodos não destrutivos. Noentanto, a escolha do equipamento mais adequado deve atender aos seguintesfactores:

• Dimensão da peça;

EQUIPAMENTO

Limpeza final

Equipamento

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• Forma da peça;

• Quantidade de peças a inspeccionar;

• Factores económicos.

Equipamento fixo

O equipamento fixo é constituído por uma série de postos ou estações,correspondendo, cada uma delas, a uma das operações de inspecção por líquidospenetrantes.

O equipamento fixo inclui, normalmente:

1- Posto de limpeza prévio;

2- Posto de aplicação do penetrante;

3- Posto de drenagem do penetrante;

4- Posto de emulsificação;

5- Posto de lavagem;

6- Posto de revelação;

7- Posto de secagem;

8- Posto de inspecção.

1- Com luz natural ou branca

2- Com luz ultravioleta

Equipamento fixo

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Fig. III.6 - Disposição usual do equipamento fixo

Equipamento portátil

O equipamento portátil é constituído, essencialmente, pelas embalagenspressurizadas que contêm os materiais líquidos penetrantes, podendo, estes,ser coloridos ou fluorescentes. Estes também se encontram disponíveis a granel,para serem aplicados por pintura, por exemplo.

Na inspecção de peças de grandes dimensões ou em trabalhos de campo paraas quais se torna impossível a utilização de equipamentos fixos, é usual utilizareste tipo de equipamentos.

Um conjunto para ensaio por líquidos penetrantes, em que o penetrante é dotipo fluorescente, contém normalmente os seguintes elementos:

• Fonte de luz negra;

• Embalagem do agente de limpeza;

• Embalagem com o líquido penetrante fluorescente;

• Embalagem do revelador não aquoso;

• Panos e escovas.

Equipamento portátil

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Principais vantagens

• Permite a detecção de descontinuidades muito pequenas, mesmo em peçasde geometria complexa;

• Pode ser utilizado numa vasta gama de materiais magnéticos, ligas dealumínio, de magnésio, bronzes, latões, plásticos, vidros ou cerâmicos emateriais forjados ou vazados;

• Utiliza equipamentos simples que não exigem grandes investimentos;

• Permite a inspecção a 100% de um lote de pequenas peças.

Principais desvantagens

• Detecção exclusivamente de descontinuidades abertas à superfície;

• Exige que a superfície a inspeccionar, bem como o interior dasdescontinuidades, estejam absolutamente limpas e isentas decontaminantes.

• Os materiais penetrantes, emulsificadores e reveladores são tóxicos erequerem precauções no seu manuseamento;

• Sempre que não seja possível a remoção total do penetrante de uma peça,corre-se o risco de explosão, se os resíduos do penetrante entrarem emcontacto com o oxigénio, pelo que é necessário recorrer a materiaispenetrantes compatíveis com o oxigénio;

• Não é um método aplicável a materiais porosos.

Define-se penetrante como um líquido com tensão superficial e capilaridadeselevadas, que serve de veículo a um pigmento corado ou fluorescente e que éutilizado na detecção de descontinuidades superficiais.

Tensão superficial é o conjunto de forças que actuam sobre a superfície livre deum líquido e tendem a contrair esta mesma superfície.

VANTAGENS E DESVANTAGENS DO MÉTODO

PENETRANTES

Vantagens do método

Desvantagens do método

Penetrantes

Tensão superficial

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A capilaridade é o fenómeno produzido pelas forças de adesão entre as moléculasda parede dos materiais e as de um líquido.

Características dos penetrantes

Para que o penetrante possa cumprir perfeitamente a sua função deverá teruma série de características, entre as quais se salientam as seguintes:

• Bom poder "molhante", ou seja, boa capacidade de penetrar nasdescontinuidades;

• Capacidade de penetrar em aberturas finas e permanecer em aberturaslargas;

• Pouco volátil;

• Coloração permanente;

• Se se tratar de um penetrante fluorescente, o seu poder emissivo deveser elevado;

• Não ser tóxico;

• Não ter cheiro;

• Não ser inflamável (ser estável à temperatura ambiente);

• Ser inerte relativamente às peças a controlar, isto é, não reagirquimicamente ou de qualquer forma com essas peças;

• Ter a capacidade de se espalhar em películas finas.

Classificação dos penetrantes

Normalmente, existem dois tipos de critérios para classificar os penetrantes.Um, de acordo com o tipo de pigmento, e o outro, com o tipo de remoção.

Classificação de acordo com o tipo de pigmento

Os penetrantes contêm pigmentos fortemente corados, que conferem aopenetrante a capacidade de o tornar visível, mesmo em quantidades muitopequenas.

Consoante o tipo de pigmento que os penetrantes contêm, estes podem serclassificados em:

• Penetrantes fluorescentes.

Capilaridade

Características dospenetrantes

Classificação dos penetrantes

Classificação de acordo como pigmento

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Contêm um pigmento fluorescente e necessitam na fase de observação deserem iluminados com luz negra;

• Penetrantes coloridos.

Contêm geralmente um pigmento vermelho, que é visível à luz natural do dia;

• Penetrantes mistos.

Contêm corantes (ou misturas de corantes) que são visíveis com luz natural,mas, quando iluminados com luz negra, emitem uma luz mais intensa.

Classificação de acordo com o processo de remoção

• Penetrantes removíveis com água.

A base do penetrante é constituída por um óleo solúvel em água;

• Penetrantes pós-emulsificáveis.

Não são solúveis em água, logo, devem ser tratados com um emulsificadorantes de serem removidos com água ou mistura de água e detergente;

• Penetrantes removíveis com solvente.

Neste caso, é utilizado um solvente como meio de lavagem, em vez de água.

A função do revelador é aumentar a nitidez das indicações dadas pelo penetrante.

O penetrante retido nas descontinuidades é trazido à superfície por efeito capilar,funcionando o revelador como um mata-borrão. Tornam-se, então, visíveis oscontornos de todas as descontinuidades que retiveram o penetrante. Este factodeve-se não só à acção capilar, mas também ao contraste do penetrante como revelador.

Tipos de reveladores

• Reveladores secos;

• Reveladores húmidos de base água;

• Reveladores não aquosos.

Classificação de acordo como processo de remoção

Reveladores

REVELADORES

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Reveladores secos - são constituídos por um pó branco que, quando aplicado auma peça seca, absorve o líquido penetrante retido nas descontinuidades.

Reveladores húmidos de base aquosa - com função similar ao descritoanteriormente, mas constituído por uma solução ou suspensão em água.

Reveladores húmidos não aquosos - diferem dos reveladores húmidos aquosospor constituirem uma suspensão de um pó, num solvente de rápida evaporação.Este tipo de revelador só pode ser aplicado a peças secas.

Os ensaios por líquidos penetrantes aplicam-se sempre que se pretendeidentificar descontinuidades do tipo fissuras superficiais.

Para a detecção de outros tipos de descontinuidades que não abram à superfícieda peça, este ensaio não é aconselhado.

Fig. III.7 - Aplicação do ensaio

• ASTM E 165-80 - Standard Practice for Liquid Penetrant Inspection

• ASTM E 270-88 - Standard Definitions of Terms Relating to LP Examination

• ASTM E 433-71 - Standard Reference Photographs for LP Inspection

EXEMPLO DE APLICAÇÃO

NORMAS APLICADAS NESTE ENSAIO

Reveladores húmidos debase aquosa

Reveladores húmidos nãoaquosos

Reveladores secos

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• ASTM E 1208-87 - Test Method for Fluorescent Liq. Penetrant ExaminationUsing the Lipophilic Post - Emulsification Process

• ASTM E 1209-87 - Test Method for Fluorescent Liq. Penetrant ExaminationUsing the Water-Washable Process

• ASTM E 1210-87 - Test Method for Fluorescent Liq. Penetrant ExaminationUsing the Hydrophilic Post-Emulsification Process

• ASTM E 1219-87 - Test Method for Fluorescent Liq. Penetrant ExaminationUsing the Solvent-Removable Process

• ASTM E 1220-87 - Test Method for Visible Penetrant Examination UsingSolvent-Removable Process

• ISO 3453 – Non destructive testing – Liquid penetrant inspection – means of

verification

Durante a realização do ensaio, deve ter-se presente o documento de registodenominado relatório de controlo por líquidos penetrantes. Na página seguinte,dá-se um exemplo de um documento tipo.

RELATÓRIO DE ENSAIO

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Fig. III.8 - Relatório de controlo por líquidos penetrantes

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O ensaio por líquidos penetrantes é um processo que permite localizar os defeitossuperficiais dos materiais sólidos e não porosos.

Este ensaio inicia-se com a limpeza das superfícies. Após a limpeza, aplica-seo líquido penetrante e remove-se o excesso do líquido. Segue-se a aplicação dorevelador, de modo a possibilitar a inspecção e interpretação. Por fim, faz-se alimpeza final da peça inspeccionada.

O equipamento necessário para este ensaio pode ser portátil ou fixo, sendo,este último, constituído por uma série de postos, correspondendo, cada umdeles, a uma determinada fase do método.

Os penetrantes podem ser classificados de acordo com o tipo de pigmento ouprocesso de remoção utilizado.

O revelador tem a função de aumentar a nitidez das indicações dadas pelopenetrante e podem ser secos, húmidos de base aquosa e húmidos nãoaquosos.

RESUMO

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1. Em que princípios físicos se baseia o ensaio por líquidos penetrantes?

2. Quais são as fases do ensaio por líquidos penetrantes?

3. Quais são os tipos de reveladores utilizados no ensaio por líquidospenetrantes?


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Ensaio por Magnetoscopia

Ensaio por MagnetoscopiaEnsaio por MagnetoscopiaEnsaio por MagnetoscopiaEnsaio por MagnetoscopiaEnsaio por Magnetoscopia

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Ensaios não DestrutivosEnsaios não DestrutivosEnsaios não DestrutivosEnsaios não DestrutivosEnsaios não Destrutivos IV . 1IV . 1IV . 1IV . 1IV . 1



OBJECTIVOS


• Identificar e descrever as diferentes fases do ensaio por magnetoscopia;

• Definir o domínio de aplicação do ensaio.

TEMAS

• Introdução

• Definições

• Princípios do ensaio

• Vantagens e desvantagens do ensaio de magnetoscopia

• Fases do ensaio por magnetoscopia

• Exemplos de aplicação



• Resumo


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O método de inspecção por partículas magnéticas (magnetoscopia) é utilizadona detecção de descontinuidades superficiais e subsuperficiais em peças demateriais ferromagnéticos, isto é, peças susceptíveis de serem magnetizadas.

Este processo aplica-se, genericamente, em quatro fases:

• Magnetização da peça;

• Aplicação de partículas magnéticas;

• Inspecção;

• Desmagnetização.

Antes da operação de magnetização das peças, estas devem ser limpas. Oprocesso de limpeza não deve provocar alterações de qualquer espécie naspeças a inspeccionar.

São vários os processos de limpeza habitualmente utilizados:

• Limpeza alcalina, isto é, com a utilização de um líquido alcalino;

• Desengorduramento por vapor de solventes;

• Métodos mecânicos.

Após as operações de inspecção e desmagnetização, as peças deverão serlimpas novamente, sobretudo, nos casos em que os resíduos dos materiaismagnéticos influenciem a posterior utilização da peça.

Para uma melhor compreensão do ensaio por magnetoscopia, passa-se aapresentar algumas definições básicas sobre magnetismo.

Materiais ferromagnéticos - os materiais como o aço ou o cobalto, que sãofortemente atraídos por ímans, são denominados ferromagnéticos. Quando aforça de magnetização deixa de actuar, estes materiais mantêm algumamagnetização.

Magnetismo - é a propriedade que apresentam alguns materiais, como o aço,de atraírem outros materiais ferromagnéticos.

INTRODUÇÃO

DEFINIÇÕES

Fases do ensaio

Processos de limpeza daspeças

Material ferromagnético

Magnetismo

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Campo de fuga - linhas de força que saem da peça devido a uma descontinuidade.

Fluxo magnético - conjunto de linhas de força.

Permeabilidade - facilidade com que um material é magnetizado.

Retentividade - propriedade que um material magnético tem de se mantermagnetizado, após a remoção da força de magnetização.

De salientar que um material com elevada retentividade tem uma baixapermeabilidade e vice versa.

Magnetismo residual - trata-se do campo magnético que permanece na peça,após a anulação ou redução da força magnética.

O íman da Fig. IV.1 está magnetizado circularmente. Desta forma, deixa deexistir campo de fuga e a peça não atrai materiais magnéticos.

Fig. IV.1 - Íman em forma de anel

No entanto, se existir uma descontinuidade ou defeito no anel que atravessa aslinhas de força do campo magnético (Fig. IV.2), surgem 2 pólos (norte e sul)que vão atrair qualquer partícula magnética. Este fenómeno dá a indicação deuma descontinuidade na peça.

PRINCÍPIOS DO ENSAIO

Campo de fuga

Fluxo magnético

Permeabilidade

Retentividade

Magnetismo residual

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IV . 4IV . 4IV . 4IV . 4IV . 4



Fig. IV.2 - Íman em forma de anel com uma fissura

Este é o princípio que explica a formação de indicações por magnetizaçãocircular.

Perante um íman em barra, este apresenta dois pólos, Norte e Sul, e as linhasde peça mantêm-se no sentido Sul - Norte, conforme se mostra na Fig. IV.3.

Fig. IV.3 - íman em forma de barra

Qualquer descontinuidade que exista na peça atrairá partículas magnéticas(Fig. IV.4).

Fig. IV.4 - Íman em forma de barra com uma fissura

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A atracção será tanto maior, quanto maior for o campo de fuga.

Desta forma, tem-se:

• Campos de fuga intensos ⇒ descontinuidades grandes ⇒ indicações fortes;

• Campos de fuga pouco intensos ⇒ pequenas descontinuidades ⇒ fracasindicações.


• Simplicidade de aplicação;

• Detecção de descontinuidades pouco abaixo da superfície da peça;

• Detecção de descontinuidade na superfície da peça;

• Aplicação do ensaio em peças de geometrias complexas.


• Apenas pode ser aplicado a materiais ferromagnéticos;

• Em certas condições, pode ser necessário uma operação dedesmagnetização.

O ensaio de magnetoscopia requer quatro etapas distintas:

• Magnetização das peças;

• Aplicação das partículas magnéticas;

VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ENSAIO DE MAGNETOSCOPIA

FASES DO ENSAIO POR MAGNETOSCOPIA

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• Inspecção;

• Desmagnetização.

De seguida, descrever-se-á de cada uma das fases acima indicadas.

Métodos de magnetização de peças

Os campos magnéticos podem ser criados de várias maneiras, nomeadamentepor:

• Corrente eléctrica;

• Ímans.

A magnetização por corrente eléctrica é o método mais utilizado para magnetizarpeças que vão ser inspeccionadas por partículas magnéticas.

A corrente eléctrica pode ser utilizada de duas formas distintas, quando semagnetiza uma peça:

• Magnetização circular - passagem da corrente através da peça.

• Magnetização longitudinal - introdução da peça no núcleo de uma bobina.

A definição de magnetização circular advém do facto das linhas de força docampo magnético produzido, pela corrente eléctrica que atravessa um condutor,apresentarem uma trajectória circular.

Fig. IV.5 - Magnetização circular

A definição de magnetização longitudinal vem do facto de que, quando umacorrente eléctrica passa numa bobina, se produz um campo magnético no interiordeste, cujas linhas de força são paralelas ao eixo da bobina.

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Fig. IV.6 - Linhas de força numa bobina percorrida por corrente eléctrica

Se se colocar uma peça de material ferromagnético no interior da bobina, estaficará magnetizada longitudinalmente, conforme se vê na Fig. IV.7. Qualquerdescontinuidade que exista na peça e esteja posicionada transversalmente édetectada pela formação de pequenos pólos magnéticos.

Fig. IV.7 - Campo magnético longitudinal numa peça colocada no interior de uma bobina

Fig. IV.8 - Formação de pólos magnéticos causados por descontinuidade posicionadatransversalmente ao sentido do campo magnético

Estes pólos magnéticos atraem as partículas magnéticas, dando a indicaçãoda descontinuidade ou defeito.

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IV . 8IV . 8IV . 8IV . 8IV . 8



Na magnetização por corrente eléctrica, utiliza-se três tipos de corrente eléctrica:

• Corrente contínua;

• Corrente alternada;

• Corrente rectificada em meia-onda.

A corrente contínua gera campos magnéticos mais profundos do que os criadospor corrente alternada. Desta forma, quando se utiliza a corrente contínua, podemdetectar-se descontinuidades abaixo da superfície das peças. Contudo, existemalgumas desvantagens na utilização deste tipo de corrente.

Desvantagens da utilização da corrente contínua:

• Nos campos magnéticos criados por corrente contínua, as partículasmagnéticas não têm mobilidade e, por isso, permanecem nos pontos ondeforam colocadas. Este facto dificulta muito a detecção de defeitos.

Utiliza-se a corrente alternada sempre que se quer detectar descontinuidadessuperficiais. Este tipo de corrente provoca uma penetração fraca dos camposinduzidos.

Vantagem da utilização da corrente alternada:

• Promove a mobilidade das partículas magnéticas, o que facilita a detecçãode defeitos.

A corrente rectificada de meia onda é obtida a partir de uma corrente alternada,à qual meio ciclo é retirado, conforme se mostra na Fig. IV.9.

Fig. IV.9 - Corrente rectificada em meia-onda

Tipos de corrente eléctrica

Corrente contínua

Corrente rectificada

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Vantagens da utilização da corrente rectificada:

• Grande poder de penetração, o que permite a detecção de descontinuidadesabaixo da superfície, como acontece com a corrente contínua;

• Promove a mobilidade das partículas, como acontece com a correntealternada.

Magnetização por ímans

Na magnetização por ímans, utiliza-se, geralmente, dois tipos de ímans:

• Ímans permanentes;

• Electroímans.

Os ímans permanentes são utilizados quando não se dispõe de uma fonte deenergia eléctrica.

A utilização deste tipo de ímans está, contudo, limitada quanto à magnetizaçãode grandes superfícies.

O electroíman é constituído por um núcleo em forma de U e por uma bobinaenrolada, conforme se mostra na Fig. IV.10.

Fig. IV.10 - Electroíman

Ao contrário dos ímans permanentes, estes podem ser ligados e desligados, oque permite:

• Facilidade na colocação e remoção do electroíman da peça;

• Magnetização de peças de maiores dimensões.

Magnetização por ímans

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IV . 10IV . 10IV . 10IV . 10IV . 10



Partículas magnéticas

As partículas magnéticas são utilizadas logo após a fase de magnetização daspeças. Estas vão permitir a identificação da descontinuidade superficial ousubsuperficial. São constituídas por misturas de materiais ferromagnéticos, comoo ferro e o óxido de ferro.

Existem dois métodos que se podem utilizar na aplicação das partículasmagnéticas:

• Método residual.

• Método contínuo.

Quando se aplicam as partículas ferromagnéticas sobre uma peça magnetizada,e após se ter cortado a fonte de desmagnetização, está-se perante o chamadométodo residual.

Para a utilização deste método, o campo magnético produzido, deve sersuficientemente forte para originar campos de fuga nas descontinuidades. Destaforma, o método é utilizado na detecção de descontinuidades superficiais, umavez que, para detectar descontinuidades subsuperficiais, são necessárioscampos de fuga mais fortes.

O método contínuo aplica-se na presença da fonte da magnetização. Quandose aplica uma corrente de magnetização, a intensidade do campo magnético,por esta criado, atinge um valor máximo.

Ao se aplicar as partículas ferromagnéticas, quando os campos de fuga nasdescontinuidades atingem valores máximos, torna-se mais simples aidentificação das descontinuidades.

Vantagens do método contínuo em relação ao método residual:

• No método contínuo, as indicações formam-se no decorrer da magnetização;

• O método residual exige duas operações: magnetização e posterior aplicaçãodas partículas.

Em aços de baixo teor em carbono (baixa retentividade), o único método quepermite a detecção de descontinuidades é o método contínuo.

As partículas ferromagnéticas podem ser aplicadas de duas formas:

• Via seca;

• Via húmida.

Na aplicação por via seca, as partículas são fornecidas na forma de pó eapresentam várias cores. Esta aplicação utiliza-se, principalmente, na detecção

Características das partículas

Métodos de aplicação daspartículas magnéticas

Método residual

Método contínuo

Aplicação das partículasferromagnéticas

Via seca

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de descontinuidades abaixo da superfície das peças, na inspecção de soldadurae peças vazadas.

As principais vantagens deste método são as seguintes:

• Detecção de descontinuidades abaixo da superfície das peças;

• Fácil de utilizar em peças de grandes dimensões;

• Utiliza equipamento portátil;

• Boa mobilidade das partículas.

As principais desvantagens deste método são as seguintes:

• Menor sensibilidade para descontinuidades muito pequenas e profundas;

• Difícil de aplicar em peças de geometria complexa;

• Lento para conjuntos de peças;

• Difícil de automatizar.

Na aplicação de partículas ferromagnéticas por via húmida, utilizam-se partículascoloridas e partículas fluorescentes, em suspensão em água ou em produtosderivados do petróleo.

As principais vantagens deste método são as seguintes:

• Mais sensível na detecção de descontinuidades superficiais;

• Fácil de recobrir peças de grande dimensões ou de geometria complexas;

• Adequado na inspecção de séries de peças;

• Maior facilidade na recuperação de líquido em excesso;

• Fácil de automatizar.

As principais desvantagens deste método são as seguintes:

• Menor sensibilidade na detecção de descontinuidades subsuperficiais;

• Exige circuitos de circulação e agitação;

• É mais difícil de remover das peças;

• Exige o controlo da concentração da suspensão.

Via húmida

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Inspecção

Após a magnetização das peças e posterior aplicação das partículaselectromagnéticas, entra-se na fase de inspecção das possíveisdescontinuidades.

É de salientar, contudo, que uma descontinuidade não é necessariamente umdefeito. Apenas o é se influenciar o comportamento da peça quando esta estáem serviço. Define-se descontinuidade como a interrupção da estrutura de umapeça ou da configuração desta cuja origem pode estar ou não no processo defabrico ou serviço da peça.

Assim, a inspecção de um ensaio por magnetoscopia pode dividir-se em trêsetapas:

• Formação de uma indicação na peça;

• Interpretação dessa indicação;

• Avaliação da dita indicação.

A formação das indicações na peça dependem dos métodos de magnetizaçãoque foram descritos anteriormente.

A interpretação das indicações consiste em determinar as causas doaparecimento das mesmas. Assim, se a indicação for provocada por umadescontinuidade superficial, as partículas ferromagnéticas aderem à superfícienum padrão bem definido, por efeito do campo de fuga existente.

Por outro lado, se a indicação é provocada por uma descontinuidade abaixo dasuperfície, as partículas ferromagnéticas apresentam um padrão menos nítidodevido aos campos de fuga serem mais fracos.

A avaliação consiste em determinar se a indicação é prejudicial para a peça ese este deve continuar em serviço, ser rejeitada ou ser recuperada.

Em soldadura, por exemplo, as descontinuidades podem ter as seguintesorigens:

• Porosidades;

• Fissuras;

• Inclusões;

• Faltas de fusão.

Formação das indicações

Interpretação

Avaliação

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Desmagnetização

As peças devem ser desmagnetizadas sempre que os campos residuais:

• Interfiram com operações de soldadura;

• Afectem instrumentos;

• Dificultem o movimento das peças ou comprometam o comportamentodestas em serviço.

Não se desmagnetizam peças em que:

• O material apresente baixa retentividade;

• Peças que venham a ser submetidas a temperaturas superiores ao ponto deCurie1;

• A magnetização seja necessária em operações posteriores.

Normalmente, são utilizados dois métodos de desmagnetização:

• Desmagnetização com corrente alternada;

• Desmagnetização com corrente contínua.

A desmagnetização com corrente alternada é o método mais usual nadesmagnetização de peças de pequenas e médias dimensões.

As peças a desmagnetizar são colocadas no interior de uma bobina onde circulacorrente alternada com frequências entre os 50 e os 60 Hz. Deslocando a peçado interior do núcleo da bobina para o exterior, o campo magnético vai diminuindo.

A Desmagnetização por corrente contínua utiliza-se em peças de grandesdimensões, devido ao maior poder de penetração deste tipo de corrente.

Na peça a desmagnetizar é colocada uma corrente contínua. Com a periodicidadede 1 segundo, o sentido da corrente, é invertido, desmagnetizando-se toda apeça.

O ensaio por magnetoscopia é especialmente recomendado na detecção defalta de penetração de chanfros em V e na detecção de fissuras superficiais.

EXEMPLOS DE APLICAÇÃO

Métodos de desmagnetização

1 Ponto de Curie - Temperatura a partir da qual um corpo perde as suas propriedades magnéticas.

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Também pode ser utilizado na detecção de fissuras não superficiais, bem comona detecção de falta de penetração.

Na Fig. IV.11, pode observar-se um exemplo de equipamento de magnetoscopia.

Fig. IV.11 - Equipamento de magnetoscopia

ASTM E 125-63 - Reference Photographs for Magnetic Particle Indication onFerrous Castings

ASTM E 269-88 - Definitions of Terms Relating to Magnetic Particle Inspection

ASTM E 709-80 - Standard Practice for Magnetic Particle Examination

ASTM E 1316-91 - Standard Terminology for Nondestructive Examinations

EN 1330-1 – Non destructive testing – Terminology – Part 1: List of generalterms

EN 1330-2 – Non destructive testing – Terminology – Part 2: Terms common tothe non-destructive testing met

Durante a realização do ensaio, deve ter-se presente o documento de registodenominado relatório de controlo por magnetoscopia. Seguidamente, dá-se umexemplo de um documento tipo.



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Fig. IV.12 - Relatório de controlo por magnetoscopia

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O ensaio por magnetoscopia é utilizado na detecção de descontinuidadessuperficiais e subsuperficiais em peças de materiais ferromagnéticos e éconstituído por quatro fases principais:

1. Magnetização da peça.

Os campos magnéticos podem ser criados por corrente eléctrica ou íman;

2. Aplicação de partículas magnéticas.

Permitem a identificação da descontinuidade superficial e subsuperficial.Existem dois métodos que podem utilizar-se durante a aplicação daspartículas (método residual e método continuo). As partículas magnéticaspodem ser aplicadas de duas formas (via seca ou via húmida);

3. Inspecção.

A inspecção pode dividir-se em três etapas. Estas são a formação daindicação na peça, interpretação dessa indicação e avaliação da mesma;

4. Desmagnetização.

Certas peças necessitam de ser desmagnetizadas, o que pode ser realizadocom corrente alternada ou corrente contínua.

RESUMO

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Componente Prática

1. Quais são os métodos que devem ser utilizados para que o ensaio demagnetoscopia detecte todas as descontinuidades que a Fig. IV.13 indica?

Fig. IV.13 - Exercício


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Radiografia Industrial

Radiografia IndustrialRadiografia IndustrialRadiografia IndustrialRadiografia IndustrialRadiografia Industrial

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Ensaios não DestrutivosEnsaios não DestrutivosEnsaios não DestrutivosEnsaios não DestrutivosEnsaios não Destrutivos V . 1V . 1V . 1V . 1V . 1


OBJECTIVOS


• Caracterizar o ensaio radiográfico;

• Definir as principais normas de segurança aplicadas à radiografia;

• Identificar as aplicações do ensaio por radiografia industrial.

TEMAS

• Introdução

• Princípio fundamental do ensaio de radiografia

• Vantagens e limitações da radiografia

• Tipos de radiação. Penetração e absorção

• Radiações ionizantes

• Fontes de raios X

• Equipamento de raios X

• Vantagens e desvantagens da utilização de isótopos

• Sensibilização e dispersão radiográfica

• Processamento dos filmes

• Detecção de radiações e normas de segurança

• Protecções contra radiações



• Resumo


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A radiografia industrial é um método de ensaio não destrutivo, baseado nautilização de radiações penetrantes, o qual continua a ser um dos métodos demaior aplicação e de uso mais generalizado.

A técnica operatória, quando correctamente aplicada, origina informações claras,objectivas e fiáveis, através de um "documento" - a radiografia. Este documentopode ser arquivado e posteriormente consultado, quer com o objectivo deacompanhar um defeito conhecido e estudar a sua evolução e comportamentoem serviço, quer como contraprova para análise de eventuais colapsos oufalhas.

A utilização das radiações X ou gama (também genericamente designadas porradiações ionizantes) devem ser objecto de cuidados especiais pois podemcausar danos aos seres vivos que a estas estejam expostos. Assim, osradiologistas devem conhecer e aplicar com rigor as normas de segurançaestabelecidas.

A radiografia é um método de inspecção de peças por "transparência", baseadona absorção desigual das radiações ionizantes. As radiações, ao atravessaremuma dada espessura do material, sofrem uma maior absorção do que aoatravessarem uma menor espessura do mesmo material. Logo, a intensidadeda radiação emergente varia em função da espessura atravessada.

O registo destas variações de intensidade, feito habitualmente em filme, forneceum meio de inspecção interna da matéria e das suas descontinuidades.

A imagem latente, produzida no filme, fornece, após processamento, um cliché(imagem em negativo). As espessuras menores e as de material menos densooriginam zonas mais escuras no filme.

Fig. V.1 - Imagem de filme com porosidades e bordos queimados

INTRODUÇÃO

PRINCÍPIO FUNDAMENTAL DO ENSAIO DE RADIOGRAFIA

Princípio fundamental doensaio

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Fig. V.2 - Impressão da imagem num filme

Devido às propriedades de penetração e absorção da radiação X e gama, aradiografia é usada para examinar diversos produtos, nomeadamente soldadurase peças de fundição.

Vantagens

• Pode ser usada na maior parte dos materiais;

• Permite uma imagem em registo permanente;

• Inspecciona o interior dos materiais;

VANTAGENS E LIMITAÇÕES DA RADIOGRAFIA

Vantagens do ensaio

M.T

3.06

Ut.0

5



V . 4V . 4V . 4V . 4V . 4



• Revela os erros da fabricação;

• Evidencia descontinuidades estruturais.

Limitações

• Difícil aplicação em objectos de geometria complexa;

• Necessidade de acesso às duas faces do objecto;

• Difícil ou impossível a detecção de defeitos lamelares paralelos ao filme;

• É um método relativamente caro;

• É necessário utilizar procedimentos de segurança.

Como as radiações não podem ser detectadas por qualquer um dos nossoscinco sentidos, exigem-se rigorosas medidas de segurança.

As radiações podem causar danos ou mesmo destruição das células do corpohumano.

É essencial que os técnicos de radiografia tenham sempre em atenção o perigoda radiação e o conhecimento das regras de segurança. Terão de ser usadosdetectores de radiações.

O exame radiográfico normalmente requer:

• A exposição de um filme para registar os raios X ou gama que penetramno objecto;

• Revelação do filme exposto;

• Interpretação da radiografia obtida.

Tipos de radiação

Os raios X e gama são formas de energia radiante, tal como a luz visível.Distinguem-se desta pelo seu reduzido comprimento de onda, cerca de 10-4 docomprimento de onda de luz.

TIPOS DE RADIAÇÃO. PENETRAÇÃO E ABSORÇÃO

Limitações do ensaio

Tipos de radiação

Guia do Formando

M.T

3.06

Ut.0





A sua natureza física é, todavia, a mesma das outras formas de radiaçãoelectromagnética, como a luz visível, as ondas de rádio, os ultravioletas e osraios cósmicos.

Fig. V.3 - Espectro electromagnético

Uma vez que os raios X ou gama e a luz visível fazem parte do espectroelectromagnético, têm em comum as seguintes propriedades:

• Propagam-se em linha recta;

• Não sofrem influência do campo magnético;

• Propagam-se à velocidade da luz;

• Impressionam um filme radiográfico.

Uma onda electromagnética é, na sua forma simples, uma onda sinusoidal querepresenta a variação do campo electromagnético no tempo.

O comprimento de onda (λ) é descrito como a distância entre os picos de onda.

Fig. V.4 - Comprimento de onda da radiação

Propriedades das radiaçõesX e Gama

Comprimento de onda

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Ut.0

5



V . 6V . 6V . 6V . 6V . 6



Estas ondas podem variar muito de comprimento.

A frequência é descrita como o número de ondas electromagnéticas que passampor unidade de tempo (segundo) num determinado ponto.

A frequência é medida em "ciclos/seg", sendo um ciclo uma onda completa,pico a pico (inferiores ou superiores).

Fig. V.5 - Frequência

A frequência (f) e comprimento de onda (λ) das ondas electromagnéticas sãoinversamente proporcionais.

Considera-se que todos os raios X e gama têm a mesma amplitude (mesmopico de energia) dentro de cada onda.

Verifica-se, contudo, que cada onda tem a mesma energia, mas a frequência eo comprimento de onda são diferentes.

Fig. V.6 - Amplitude dos raios X e Gama

Uma radiação de alta frequência tem quatro vezes mais ondas do que umaradiação de baixa frequência, portanto, quatro vezes mais picos de energia.

Frequência

Amplitude

Guia do Formando

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Ut.0





Fig. V.7 - Radiação de alta e baixa frequência

Desta forma, as ondas electromagnéticas possuem uma energia que éinversamente proporcional ao comprimento de onda. O poder de penetração éproporcional à energia. Logo, quanto maior for o comprimento de onda, maior éa capacidade de penetração da radiação nos materiais.

Penetração e absorção

Os raios X e gama possuem a propriedade de penetrarem nos materiais. Aopassarem através de matéria, a quantidade de radiação absorvida é função deespessura e da densidade nesse ponto. Quando esta variação é registada nofilme, é observável a imagem da estrutura interna do material.

A imagem latente produzida no filme transforma-se numa figura sombreada doobjecto quando o filme é processado.

Os raios X e gama podem impressionar um filme radiográfico devido à suacapacidade de ionização. Assim, quando a radiação penetra no filme, este éimpressionado porque os raios ionizam os grãos de brometo de prata e deestanho da emulsão radiográfica do filme.

A ionização da emulsão dos filmes fornecem uma imagem latente, a qual érevelada, posteriormente, durante o processamento do filme.

Ao fazer uma radiografia, deve ter-se em particular atenção o próprio objecto.Para formar uma imagem, são necessários bastantes raios, mas em excessohaverá uma sobre-exposição do filme.

A absorção é a capacidade do objecto de bloquear a passagem dos raios xatravés do próprio material. Quando o filme é revelado, a parte exposta torna-seescura, enquanto que a parte não exposta fica clara (Fig. V.8).

Penetração

Absorção

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Ut.0

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V . 8V . 8V . 8V . 8V . 8



Fig. V.8 - Revelação do filme

Materiais radioactivos

Os elementos de igual número atómico (Z) e diferente número de massa (A)são designados por isótopos desse elemento.

O hidrogénio, por exemplo, tem três isótopos: O hidrogénio tem o Z=1, masadicionando um neutrão fica com A=2 (deutério) e adicionando outro neutrãofica com A=3 (tritio) (Fig. V.9).

RADIAÇÕES IONIZANTES

Noções de isótopo

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Fig. V.9 - Isótopos do hidrogénio

Na natureza, existem muitos isótopos de vários elementos.

A mecânica de adição sucessiva de neutrões a um núcleo com um númerodeterminado de protões tem, evidentemente, um limite, sem o qual o númerode isótopos, de um dado elemento, seria ilimitado. A partir de certa altura,esses núcleos tornam-se instáveis e os isótopos tornam-se radioactivos,procurando expulsar as partículas em excesso, por forma a darem lugar àformação de estruturas mais estáveis.

Os raios X podem ser produzidos quando electrões fortemente aceleradoschocam com a matéria.

Há a considerar dois casos:

1. Os electrões interagem com os electrões dos átomos.

2. Os electrões interagem com os núcleos dos átomos (interacção: acçãorecíproca entre dois ou mais corpos).

O equipamento de raios X é constituído por:

• Uma fonte de electrões;

FONTES DE RAIOS X

EQUIPAMENTO DE RAIOS X

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Ut.0

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V . 10V . 10V . 10V . 10V . 10



• Um dispositivo para acelerar os electrões;

• Um alvo que receba o impacto dos electrões.

As duas primeiras condições são satisfeitas pelo tubo de raio X, enquanto quea segunda é satisfeita pela fonte de alta tensão, a qual é aplicada entre o ânodo(carga positiva) e o cátodo (carga negativa).

O tubo é constituído essencialmente por uma ampola de vidro, na qual se fazvácuo. No interior da ampola, encontra-se um filamento (cátodo) e o ânodo,contendo o alvo (anti-cátodo).

Fig. V.10 - Equipamento de raio X

Fig. V.11 - Constituintes de tubo de raio X

Fazendo passar uma corrente eléctrica no filamento do cátodo, a temperaturadeste eleva-se e emite electrões. A quantidade de electrões emitidos dependeda temperatura a que se encontra o filamento. A temperatura pode regular-se,variando a intensidade da corrente de alimentação do filamento.

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O feixe de electrões produzido dirige-se para o anti-cátodo (ânodo), criandouma corrente eléctrica cuja intensidade se mede em miliamperes (mA). Destaintensidade da corrente depende a intensidade da radiação emitida, visto serfunção do fluxo de electrões.

O filamento (cátodo) está ligado ao polo negativo do circuito de alta tensão.

O ânodo é constituído por um material bom condutor de calor, geralmente cobre,no qual se encontra o alvo (anti-cátodo) o qual é constituído por uma placa demetal de alto ponto de fusão, de forma variável e com uma inclinação de 20 a30º.

O alvo está ligado ao polo positivo do circuito de alta tensão.

É assim que se formam os raios X.

Painel de controlo do equipamento de raios X

Um painel de controlo de raios X é constituído pelos seguintes comandos:

• Comando e leitura da corrente do tubo - calibrado em miliamperes paracontrolo da corrente de electrões;

• Comando e leitura de alta voltagem - calibrado em Kilovolts (KV), permiteajustamento da voltagem entre o cátodo e o ânodo;

• Indicador do tempo de exposição - calibrado em minutos e controla a duraçãoda exposição;

• Interruptor - estabelece a ligação da unidade de raio X;

• Lâmpada indicadora - indica normalmente quando o equipamento está aproduzir energia de raio X.

Fig. V.12 - Painel de controlo do equipamento e raio X

Painel de controlo

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V . 12V . 12V . 12V . 12V . 12



Os isótopos são as fontes dos raios gama (g). A radioactividade emitida porestes elementos não é constante, diminuindo com o tempo. A forma mais usualde expressar a velocidade de desintegração radioactiva é considerar a "meia-vida", entendendo-se, como tal, o tempo necessário para que qualquer númerode átomos radioactivos, inicialmente presentes, se reduza a metade, ou seja,que a actividade se reduza a metade do valor inicial.

Existem algumas dezenas de isótopos radioactivos, no entanto, em radiografiaindustrial, utilizam-se, normalmente, e apenas, o cobalto 60, césio 137, o irídio192 e o túlio 170.

Apesar de ter uma meia vida curta (74 dias), o irídio 192 é dos mais utilizados,pois consegue concentrar num pequeno volume, uma grande actividaderadioactiva, o que implica uma boa definição da imagem radiográfica, mesmopara pequena distância fonte/filme e tempos de exposição curtos.

Fig. V.13 - Equipamento de raios gama

Vantagens

• O custo do equipamento e da fonte é muito inferior ao das máquinas deraios X de energia semelhante;

• O equipamento de isótopo é de muito mais fácil transporte do que o raios X;

• A fonte do isótopo é suficientemente pequena para passar através depequenas aberturas;

FONTES DE RAIOS GAMA

VANTAGENS E DESVANTAGENS DA UTILIZAÇÃO DOS ISÓTOPOS

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Ut.0





• Não necessita de energia do exterior, permitido, o seu uso, em áreas semenergia eléctrica;

• O equipamento é robusto e de simples manipulação;

• Dimensão pequena, tornando especialmente adoptável a circunstâncias emque é necessário uma curta distância fonte filme;

• Alguns isótopos tem um poder de penetração muito elevado, permitindoradiografar materiais de fortes espessuras.

Desvantagens

• A radiação não pode ser desligada. Necessitam de procedimentos desegurança mais exigentes do que as fontes de raios X;

• As radiografias de isótopos apresentam geralmente menos contraste doque as expostas com raios X;

• A capacidade de penetração depende do tipo de isótopo e não pode seralterada ou regulada para as diferentes condições de espessura e materiais;

• Se o isótopo tem uma meia-vida curta, existe um custo adicional parasubstituição da fonte;

• O contentor (blindado) necessário para transportar e armazenar um isótopopode ser bastante pesado.

Equipamento de isótopos

As unidades de raios gama são, fundamentalmente, contentores que possibilitamo armazenamento dos radio isótopos em condições de segurança, durante osperíodos de não utilização e no intervalo das exposições.

Os radio isótopos são activados e, em seguida, encerrados e selados emcápsulas de dimensões normalizadas.

Existem três soluções construtivas fundamentais para os contentores de serviçoou de exposição:

• Esfera com cone de protecção:

• Contentor de núcleo rotativo;

• Contentor no qual a fonte é alojada e removida com auxílio de um caboflexível e telecomandado.

Equipamento de raios gama

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V . 14V . 14V . 14V . 14V . 14



Fig. V.14 - Esfera com cone de protecção

Fig. V.15 - Contentor de núcleo rotativo

Fig. V.16 - Contentor no qual a fonte é alojada e removida com auxílio de um cabo flexível etelecomandado

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Ut.0





Unidades de medida da radiação

Existem duas unidades de medida de actividade radioactiva (radioactividade):

• O Becquerel (Bq), o qual representa a actividade de uma fonte radioactivaque se desintegra à razão de uma desintegração por segundo;

• O Curie (Ci) representa a actividade de uma fonte radioactiva que se desintegraà razão de 37 biliões de desintegrações por segundo.

Sensibilidade radiográfica

Antes de se utilizar uma radiografia, tem de se ter algumas noções de qualidadede imagem. Esta medida de qualidade é chamada de sensibilidade radiográfica.

A sensibilidade numa radiografia é uma função de contraste e de definição damesma.

Contraste é a comparação entre densidades do filme para áreas radiográficasdiferentes, como se mostra na figura seguinte.

Fig. V.17 - O filme "A" mostra um contraste maior do que o filme "B"

Definição é a linha de demarcação entre áreas de sensibilidades diferentes.

Se a imagem é clara e nítida, diz-se que a radiografia tem boa definição.

SENSIBILIZAÇÃO E DISPERSÃO RADIOGRÁFICA

Contraste

Definição

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V . 16V . 16V . 16V . 16V . 16



Fig. V.18 - O filme B mostra melhor definição do que o filme A

A inerente falta de nitidez é provocada por electrões livres que são produzidospelo feixe radiográfico que atravessa o objecto a radiografar.

Esta dispersão de electrões livres produz sempre uma exposição. A dispersãoda radiação provoca na imagem determinadas indefinições de ângulo que nãopodem ser evitadas.

Fig. V.19 - Dispersão da radiação

A radiação dispersa afecta desfavoravelmente tanto o contraste, como a definiçãoradiográfica.

A radiação dispersa é, geralmente, avaliada em referência à sua origem. Destaforma, podem considerar-se os seguintes tipos de dispersão:

a) Dispersão interna, a qual tem origem no interior do objecto.

Na Fig. V.20, a radiografia da esquerda seria aquela que se obteria se nãohouvesse dispersão interna. A da direita, revela uma perda de definição causadapor dispersão interna.

Nitidez

Dispersão

Dispersão interna

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Fig. V.20 - Dispersão interna

b) A dispersão lateral é originada por paredes ou quaisquer outros objectospróximos, que estejam no trajecto do raio primário.

Fig. V.21 - Dispersão lateral

c) A dispersão posterior é originada por qualquer material: parede, chão oumesa localizada no lado posterior do filme.

Dispersão lateral

Dispersão posterior

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V . 18V . 18V . 18V . 18V . 18



Fig. V.22 - Dispersão posterior

A falta de nitidez geométrica ocorre se não forem considerados os princípiosbásicos da formação da imagem.

Uma das causa da falta de nitidez geométrica resulta da dimensão da fonteradiográfica. Quando a fonte não é pontual, mas tem uma pequena dimensão, aimagem não é delineada perfeitamente. Estas indefinições de imagem sãochamadas penumbra.

Fig. V.23 - Penumbra

Penumbra

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A penumbra não pode ser completamente eliminada porque não se podem terfontes pontuais em equipamentos radiográficos.

A penumbra pode, contudo, ser reduzida, se aumentarmos a distância entre afonte e o objecto.

Fig. V.24 - Redução da Penumbra por variação da distância fonte-objecto

Uma outra técnica muito importante para reduzir a penumbra consiste na redução,tanto quanto possível, da distância do filme ao objecto.

Fig. V.25 - Redução da Penumbra por aproximação filme-objecto

Distância fonte-objecto

Distância filme-objecto

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V . 20V . 20V . 20V . 20V . 20



Sempre que se reduz a penumbra, aumenta-se a definição de imagemradiográfica.

Obtém-se geometricamente uma nitidez óptima, quando:

• A fonte de radiação é pequena;

• A distância fonte-objecto é relativamente grande;

• A distância objecto-filme é pequena.

Sempre que possível, os raios provenientes da fonte devem ser dirigidosperpendicularmente ao filme, para evitar a distorção da imagem.

Fig. V.26 - Perpendicularidade da fonte de radiação em relação ao filme

Conforme se indica na Fig. V.26, uma imagem distorcida pode afectar ainterpretação do filme. O lado do triângulo do objecto foi reduzido na imagemradiográfica a 3/4 da sua dimensão real.

Nitidez óptima

Perpendicularidade

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Fig. V.27 - Obtenção de uma imagem distorcida

A sombra do objecto é outro factor geométrico que afecta a definição radiográfica.

A imagem de uma inclusão pode ser quase invisível devido a uma mudançagradual na densidade radiográfica. Refere-se, por exemplo, que o objecto "A"da Fig. V.27 tem melhor definição devido à mudança brusca de espessura.

Fig. V.28 - Sombra

A granulometria do filme afecta, igualmente, a definição radiográfica.

Enquanto que um filme de grão grosso é usado para reduzir o tempo deexposição, o filme de grão fino proporciona uma melhor definição.

Sombra

Granulometria

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V . 22V . 22V . 22V . 22V . 22



Fig. V.29 - Granulometria do filme

Películas radiográficas ou filme

Uma película radiográfica é constituída pelos seguintes elementos:

• Camada de protecção;

• Emulsão constituída por grão de brometo de prata;

• Base do filme (em polyester);

• Camada de emulsão;

• Camada de protecção.

CONTROLO RADIOGRÁFICO

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Fig. V.30 - Película radiográfica

A película radiográfica é basicamente análoga à empregue em fotografia. Adiferença entre a película fotográfica normal e a película radiográfica reside nofacto de, nesta última, a emulsão se encontrar dos dois lados da base. Destaforma, consegue reduzir-se o tempo de exposição e obter uma imagemradiográfica mais contrastada.

De realçar que o tamanho do grão da emulsão é uma característica importanteda qualidade do filme radiográfico.

Logo que a exposição radiográfica é concluída, procede-se à sua revelação.Esta fase, importante na obtenção da radiografia, requer qualificação e treinodo operador.

A fase de processamento da película efectua-se num local designado câmaraescura, já que, tal como qualquer filme fotográfico, as emulsões utilizadas sãofoto-sensíveis. As películas de raio-X, no entanto, resistem bem ao comprimentode onda do vermelho, podendo este tipo de luz ser usado durante a separaçãoda película do porta-películas e dos écrans.

PROCESSAMENTOS DOS FILMES

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V . 24V . 24V . 24V . 24V . 24



As operações de processamento são as seguintes:

• Revelação;

• Lavagem por aspersão (borrifo) com jacto de água;

• Fixação;

• Lavagem prolongada com água renovada;

• Secagem.

As películas impressionadas são colocadas em suporte adequados às suasdimensões e mergulhadas sucessivamente nos diferentes produtos.

Em geral, as tinas, contendo os banhos de revelação e fixação, encontram-seimersas num tanque onde a água envolvente é mantida a 20ºC.

Os tempos de permanência em cada um dos banhos são recomendados pelofabricante, mas são, normalmente, de 5 a 10 minutos para a revelação e para afixação.

À lavagem final em água renovada, e que dura cerca de 30 minutos, segue-se asecagem, em estufa. Há que assegurar uma secagem progressiva e uniformeem toda a superfície da película, de maneira a que a interpretação seja a maisverdadeira possível.

Existem pequenas máquinas semi-automáticas de secagem, que permitemboas cadências de trabalho e boa qualidade final de secagem, sem "defeitosfantasmas" devido a gotas ou escorridos.

Na câmara escura, como é evidente, não deve entrar luz. Por esta razão, aentrada deve ser um labirinto ou por porta giratória (Fig. V.31).

Fig. V.31 - Entrada por labirinto ou porta giratória

A entrada em labirinto é, na prática, a melhor solução, embora exija bastanteespaço.

Fases operatórias darevelação

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Detecção de radiações

Como as radiações ionizantes são potencialmente perigosas para o corpohumano, e uma vez que as nossas faculdades de percepção sensorial nãopodem detectar radiações, utiliza-se, geralmente, diversos dispositivos no campode radiografia. Estes dispositivos são classificados de acordo com o fim a quese destinam e são designados por "contadores de radiações" e "dosímetrosindividuais".

Os dosímetros individuais deverão ser fixados ao vestuário do radiologista.Estes aparelhos destinam-se a registar a dose acumulativa (dose de radiação).

Existem os seguintes dosímetros individuais:

Dosímetro de filme

Este dosímetro é constituído por um pequeno filme montado num suporte próprio.Este reage com a radiação, escurecendo o filme. Quanto maior for a dose deradiação recebida, maior será esse escurecimento.

Fig. V.32 - Dosímetro de filme

Dosímetro de caneta

Este dosímetro é um electroscópio portátil, tendo, normalmente a forma deuma caneta. Contém uma câmara de ionização, um electroscópio, lentes ópticas

DETECÇÃO DE RADIAÇÕES E NORMAS DE SEGURANÇA

Dosímetros

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V . 26V . 26V . 26V . 26V . 26



e uma escala. Assim, permite medir imediatamente na escala a intensidade deradiação.

Fig. V.33 - Dosímetro de caneta

O dosímetro de caneta e o dosímetro de filme são, geralmente, utilizados emconjunto porque, no caso do dosímetro de filme, não é possível efectuar umaleitura directa e, portanto, o operador não detecta a sua própria exposição nomomento em que recebe as radiações. No caso do dosímetro de caneta, estepode deixar de funcionar se cair ao chão, ao contrário do dosímetro de filme,em que as leituras de exposição não são afectadas.

Contador de radiação

Os contadores de radiação são instrumentos portáteis para controlar áreas deradiação e têm um poder de resposta muito rápido. Existem dois tipos destescontadores:

• De câmara de ionização;

• De Geiger - Mueller.

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O contadores de câmara de ionização são aparelhos constituídos por umacâmara que contém um gás e dois eléctrodos. A radiação que entra na câmaraproduz pares de iões com carga de sinal contrário e que são atraídos peloseléctrodos, o que origina um impulso de corrente muito pequena. A correnteeléctrica é amplificada e medida, sendo, em seguida, relacionada com aquantidade de radiação que entrou na câmara.

Fig. V.34 - Contador de radiação

Os contadores de Geiger - Mueller são utilizados para medir níveis de radiaçãorelativamente baixos.

Uma importante desvantagem deste contador liga-se ao facto de que, se esteestiver presente num campo de radiação muito elevado, o ponteiro indicadornão reagir de forma normal.

Os medidores de protecção contra a radiação destinam-se, fundamentalmente,a deter a exposição, até ou abaixo do limite de radiação permitida pois não hápossibilidade de anular ou retirar os danos provocados pela radiação depois dasua ocorrência.

Existem três meios básicos de controlar a radiação:

• O tempo - que consiste no controlar do tempo em que a pessoa está expostaà radiação;

• Distância - que consiste em controlar a distância entre a pessoa e a fonte;

• Barreira - que consiste em colocar materiais absorventes da radiação entrea pessoa e a fonte.

PROTECÇÕES CONTRA RADIAÇÕES

Contador Geiger

Meios de controlo de radiação

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V . 28V . 28V . 28V . 28V . 28



Tempo

O tempo refere-se à duração da exposição à radiação.

A relação entre o tempo e a exposição é directamente proporcional. Quantomais tempo se estiver numa área de radiação, maior é a quantidade desta quese recebe.

Distância

A exposição da radiação decai drasticamente sempre que a distância à fonteaumenta.

Barreira

Os efeitos nocivos da radiação resultam do facto de a radiação expulsar daórbita os electrões dos átomos. O mesmo princípio permite usar materiais sólidoscomo barreiras. O material de barreira absorve a energia de radiação, quandoos raios colidem com os electrões do material.

Quanto mais denso for o material, melhor é a barreira contra a radiação. Naprática, o chumbo e o betão (ou combinações) são os materiais mais utilizadoscomo barreiras.

Normas Europeias

EN 444 – Non-destructive testing – general principles for radiographic examinationof mettalic materials by X- and Gamma-rays

EN 1435 - Non-destructive examination of welds – radiographic examination ofwelded joints

EN 12517 - Non-destructive examination of welds – radiographic examination ofwelded joints – acceptance levels

Normas Portuguesas

NP 737 1969 - Inspecção Radiográfica de Soldadura Topo a Topo em Aços

NP 1494 1977 - Indicadores de qualidade de imagem radiográfica -características


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Normas ISO

ISO 361: 1975 - Basic ionizing radiation symbol

ISO 1757: 1980 - Personal photografic dosèmeters

ISO 2855: 1976- Radioactive materials- Packagings- Test for contents leakageand radiation leakage

ISO 4037:1979 -X and gamma reference radiations for calibrating dosemetersand dose ratemeters and for determining their response as a function of photonenergy.

ISO 7731:1986- Danger signals for work places- Auditory danger signals

ISO 8963:1988 - Dosimetry of X and gamma reference radiations for radiationprotection over the energy range from 8 Kev to 1,3 MeV.

ISO 1027:1983 - Radiographic image quality indicators for non-destructive testing-Principles and identification.

ISO 3999:1977 - Apparatus for gamma radiography-Specification

ISO 5579:1985 - Non-destructive testing- Radiographic examination of metallicmaterials by X-and gamma rays-Basic rules.

ISO 5680:1985- Non-destructive testing- Industrial radiographic-illuminators-Minimum requirements.

ISO 1677:1977 - Sealed radioctive sources-General

Durante a realização do ensaio, deve ter-se presente o documento de registodenominado relatório de controlo radiográfico. Seguidamente, dá-se um exemplode um documento tipo.


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V . 30V . 30V . 30V . 30V . 30



Fig. V.36 - Relatório de controlo radiográfico

Guia do Formando

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A radiografia industrial é um método de ensaio não destrutivo, baseado naabsorção desigual das radiações ionizantes, que podem ser X ou gama. Este éum dos métodos de maior aplicação porque, para além de darem origem ainformações claras, podem ainda ser arquivados.

Os raios X são produzidos quando electrões, fortemente acelerados, chocamcom a matéria. Os isótopos são as fontes dos raios gama.

A radiografia é uma imagem que deve estar bem definida e nítida e que dependede diversos factores:

• Dispersão;

• Penumbra;

• Distância fonte objecto;

• Distância filme objecto;

• Perpendicularidade;

• Sombra;

• Granulometria.

Como as radiações ionizantes são muito perigosas para os seres vivos, énecessário seguir certas normas de segurança e usar detectores para medir asradiações, pois estas não são perceptíveis sensorialmente.

RESUMO

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V . 32V . 32V . 32V . 32V . 32


Componente Prática

1. Qual das duas peças apresentadas tem melhor definição?

Fig. V.36 -


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Ensaio por Ultra-Sons

Ensaio por Ultra-SonsEnsaio por Ultra-SonsEnsaio por Ultra-SonsEnsaio por Ultra-SonsEnsaio por Ultra-Sons

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Ensaios não DestrutivosEnsaios não DestrutivosEnsaios não DestrutivosEnsaios não DestrutivosEnsaios não Destrutivos VI . 1VI . 1VI . 1VI . 1VI . 1


OBJECTIVOS


• Definir o princípio do ensaio por ultra-sons;

• Especificar os vários tipos de ondas;

• Identificar o equipamento de ultra-sons;

• Classificar os sistemas de inspecção por ultra-sons;

• Distinguir as sondas utilizadas neste ensaio;

• Reconhecer as condições de superfície da peça a controlar e acoplantes autilizar no ensaio.

TEMAS

• Introdução

• Objectivos do ensaio

• Vantagens e desvantagens do ensaio

• Princípio básico do ensaio

• Tipos de ondas

• Equipamento de ultra-sons

• Tipos de sistemas

• Factores que definem o tipo de sistema a utilizar

• Condições de superfície e acoplantes

• Representação das indicações

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6



VI . 2VI . 2VI . 2VI . 2VI . 2



• Calibração


• Resumo


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Ut.0





A utilização dos ultra-sons, como método de ensaio não destrutivo, baseia-sena transmissão de ondas sonoras de elevada frequência no material da peça aensaiar. Essas ondas reflectem-se ao incidirem numa superfície de separaçãode dois meios com características acústicas diferentes (interface), como porexemplo, a superfície de uma descontinuidade.

As reflexões, quando recebidas, permitem detectar e localizar, na peça, oslocais reflectores, através do conhecimento do tempo de percurso, velocidadede propagação do som e ângulo de emissão.

O objectivo da inspecção por ultra-sons é assegurar a fiabilidade dos produtos:

• Detectando defeitos em todo o volume;

• Identificando a natureza dos defeitos;

• Distinguindo materiais aceitáveis e não aceitáveis, de acordo com critériosestabelecidos;

• Medindo espessuras.


• Elevado poder de penetração que permite a detecção de descontinuidadesexistentes no interior das peças, numa vasta gama de espessuras e materiais;

• Sensibilidade elevada na detecção de descontinuidades muito pequenas;

• Precisão na determinação da localização, dimensão e forma dasdescontinuidades;

• Não exige mais do que uma superfície acessível, embora seja recomendávela sondagem, a partir de diversas superfícies;

INTRODUÇÃO

OBJECTIVOS DO ENSAIO

VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ENSAIO

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Ut.0

6



VI . 4VI . 4VI . 4VI . 4VI . 4



• Aplicável em inspecções de manutenção;

• Equipamento, normalmente, portátil.


• Exige operadores muito experientes;

• Difícil de aplicar a peças de geometria complexa e/ou de espessuras muitopequenas;

• Dificuldade de aplicação em materiais de grande atenuação acústica.Atenuação acústica é a capacidade que os materiais têm de atenuar asondas sonoras e ultra sonoras.

• Apresenta, por vezes, dificuldades na interpretação de defeitos superficiaiscuja distinção de reflectores atribuídos à geometria é difícil;

• Exige a utilização de acoplantes.

A transmissão das vibrações ultra-sonoras, através de um material, estárelacionada com as propriedades elásticas. Ao bater numa chapa com ummartelo, provoca-se um deslocamento para baixo. Como o metal é elástico, emseguida, haverá um deslocamento para cima. A sequência destes doismovimentos é um ciclo, ou seja, dois deslocamentos completos em sentidosopostos.

Fig. VI.1 - Transmissão de vibrações ultra-sonoras

"O período é o tempo necessário para percorrer um ciclo".

PRINCÍPIO BÁSICO DO ENSAIO

Período

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O número de ciclos, em um dado período de tempo, é a frequência. A unidadede frequência é o Hertz (HZ), que é um ciclo por segundo.

Normalmente, o ouvido humano capta sons entre 20 e 20 000 Hz.

Na inspecção ultra-sonora as frequências estão, geralmente, compreendidasentre 0,2 a 25 MHz (1MHZ= 1 milhão de ciclos por segundo).

Para produzir as altas frequências ultra-sonoras no material a inspeccionar,utilizam-se sondas. Nas sondas, existe um material piezoeléctrico que converteenergia eléctrica em energia mecânica e vice-versa.

O efeito piezoeléctrico é a característica que têm alguns materiais, normalmente,denominados cristais. Quando a energia eléctrica lhes é aplicada, estes entramem vibração. Logo, as ondas ultra-sónicas são ondas mecânicas originadaspelas vibrações ou oscilações dos átomos ou moléculas, que constituem ummaterial, em torno das respectivas posições de equilíbrio. Portanto, este tipode ondas propaga-se em meios sólidos, líquidos e gasosos e não se propagano vácuo.

As sondas podem enviar e receber energia.

O aço, a água e o óleo são bons transmissores dos ultra-sons. O ar não é bomtransmissor devido à sua pequena densidade, o que dificulta a transmissão daenergia sonora de partícula para partícula. Daí a utilização de óleo ou massaconsistente entre a sonda e a peça a inspeccionar (acoplantes) por forma agarantir um perfeito acoplamento da sonda à peça a ensaiar.

Existem várias formas de propagação de ondas, cada uma com as suascaracterísticas e, sobretudo, com uma velocidade própria.

Ondas longitudinais

Nas ondas longitudinais ou de compressão, a direcção de vibração das partículasé paralela à direcção de propagação das ondas.

Fig. VI.2 - Ondas longitudinais

TIPOS DE ONDAS

Frequência

Efeito pizoeléctrico

Acoplantes

Formas de propagação

Ondas longitudinais

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VI . 6VI . 6VI . 6VI . 6VI . 6



As ondas longitudinais permitem obter uma melhor penetração e uma menoratenuação. A sua velocidade é também maior. São utilizadas para a detecçãode reflectores com uma orientação paralela à da superfície percorrida pela sonda.Esta característica torna possível a medição de espessuras, bem como adetecção de defeitos do tipo folheamento.

As ondas longitudinais propagam-se em sólidos, líquidos e gases.

Ondas transversais

Nas ondas transversais ou de corte, a direcção de vibração das partículas éperpendicular à direcção de propagação.

A velocidade das ondas transversais é aproximadamente metade da das ondaslongitudinais. Por essa razão, o comprimento de onda das ondas transversaisé, para a mesma frequência, menor do que a das ondas longitudinais.

Estas ondas não se propagam em líquidos e gases. São utilizadas para adetecção de reflectores que não estejam orientados paralelamente à superfíciepercorrida pela sonda, o que as torna particularmente indicadas para a inspecçãode soldaduras.

Fig. VI.3 - Ondas transversais

Ondas de Rayleigh

As ondas de Rayleigh ou superficiais propagam-se à superfície e as partículassão animadas de um movimento elíptico.

Estas ondas não se propagam em uma peça mergulhada num líquido, a menosque a camada do líquido, que cobre a peça, seja muito fina. Apresentam aindaa particularidade de contornarem as diferenças de geometria das peças, sendo,por isso, utilizadas com frequência na inspecção, quando a geometria é complexae o objectivo é a detecção de descontinuidades superficiais e subsuperficiaisaté à profundidade máxima correspondente a metade de um comprimento deonda.

Ondas transversais

Ondas Rayleigh

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Fig. VI.4 - Ondas de Rayleigh

Ondas de Lamb

As ondas de Lamb ou ondas placa, propagam-se em chapas finas com váriosmodos de vibração, em função da espessura da chapa, frequência da sonda epropriedades elásticas.

As ondas de Lamb são geradas por ondas longitudinais e poderão ser simétricasou assimétricas.

Fig. VI.5 - Ondas de Lamb

Não é possível gerar ondas transversais ou superficiais em materiais mais finosdos que um comprimento de onda. Por essa razão, as ondas placa podem serúteis.

Ondas de Lamb

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VI . 8VI . 8VI . 8VI . 8VI . 8



O equipamento de ultra-sons gera impulsos eléctricos de grande voltagem epequeníssima duração que, aplicados ao cristal de sonda, são transformadasem vibrações mecânicas.

Uma grande percentagem da energia ultra-sonora é reflectida imediatamentena superfície em que se encontra aplicada a sonda. A parte restante vai serreflectida tanto pela superfície posterior da peça, como por eventuaisdescontinuidades.

O aparelho de ultra-sons é constituído, fundamentalmente, pelos seguintescircuitos:

• Gerador de impulsos,

• Transmissor;

• Base de tempos;

• Receptor;

• Tubo de raios catódicos (TRC) com osciloscópio.

Fig. VI.6 - Constituintes do aparelho de ultra-sons

EQUIPAMENTO DE ULTRA-SONS

Equipamento de ultra-sons

Constituintes do equipamento

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Gerador de impulsos

Produz impulsos eléctricos, a intervalos regulares, que vão excitar tanto otransmissor como a base de tempos.

Transmissor

Envia impulsos de grande voltagem e de curta duração ao cristal de sonda.

Circuito base de tempos

Põe em tensão o tubo de raios catódicos, dando origem, no écran (osciloscópio),ao eco inicial e à linha de base de tempos.

Receptor

Amplifica, filtra e rectifica os impulsos eléctricos gerados ao cristal e envia-ospara o tubo de raios catódicos.

Tubo de raios catódicos

É idêntico ao existente nos aparelhos de televisão. É constituído por um canhãoque produz um fluxo de electrões; um tubo que foca e acelera esses electrões;duas placas horizontais e duas verticais, que vão, respectivamente, deflectir ofluxo electrónico vertical e horizontalmente, por forma a localizá-lo numadeterminada zona do écran fluorescente, que se torna luminoso, quandobombardeado pelos electrões.

Tubo de raios catódicos

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VI . 10VI . 10VI . 10VI . 10VI . 10



Fig. VI.7 - Constituintes do tubo de raios catódicos

Existem basicamente dois sistemas de inspecção por ultra-sons.

Sistema do eco pulsado

O sistema do eco pulsado é o mais frequentemente utilizado.

Uma sonda emite ondas, durante um curto espaço de tempo, que sãotransmitidas à peça em inspecção.

As ondas são reflectidas ou por descontinuidades ou por superfícies da peça. Amesma sonda funciona como emissor e receptor.

As reflexões recebidas, também chamadas de eco, são visualizadas no écran(tubo de raios catódicos).

TIPOS DE SISTEMAS

Sistema do eco pulsado

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Fig. VI.8 - Sistema do eco pulsado

Há duas grandes vantagens neste sistema:

• Acesso, unicamente, por um dos lados da peça;

• Localização precisa dos reflectores.

Sistema por transparência

São necessárias duas sondas: uma funciona como emissor e a outra comoreceptor.

Vantagens do sistema do ecopulsado

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VI . 12VI . 12VI . 12VI . 12VI . 12



A qualidade do material em inspecção é medida em termos de energia perdidapelo feixe ultra-sonoro, ao longo do seu percurso. Este sistema não permitelocalizar descontinuidades, embora se possa detectar a sua presença peladiminuição de quantidade de energia sonora recebida.

Fig. VI.9 - Sistema por transparência

Existem duas grandes vantagens neste sistema:

• Detecção de defeitos próximos da superfície.

Defeitos de alguns décimos de milímetro, junto da superfície, podem serdetectados;

Vantagens do sistema portransparência

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• Inspecção de grandes espessuras.

Na prática, é, normalmente, mais adequado utilizar o sistema de eco pulsadoe não o sistema por transparência.

O equipamento e as técnicas a utilizar dependem de vários factores,nomeadamente:

• Natureza, dimensão e orientação das descontinuidades;

• Estado superficial e forma dos objectos inspeccionados;

• Estrutura interna do material (grão grosseiro e grão fino).

As sondas utilizadas em ultra-sons possuem um ou mais cristais piezoeléctricos.O chamado efeito piezoeléctrico consiste na capacidade de certos materiais,quando sujeitos a pressão mecânica, produzirem tensões eléctricas e vice-versa.

A capacidade de uma sonda pode ser definida pelos seguintes factores:

• Sensibilidade - aptidão para detectar pequenas descontinuidades;

• Resolução - aptidão para distinguir as reflexões ultra-sonoras de duasdescontinuidades muito próximas;

• Eficiência - eficácia na conversão da energia.

Existem, contudo, outros factores a considerar, nomeadamente:

Tamanho do cristal

Quanto menor for o diâmetro do cristal da sonda, menor é a divergência do feixee maior a quantidade de energia emitida. Cristais grandes e de baixa frequênciasão utilizados para se obter uma maior penetração.

FACTORES QUE DEFINEM O TIPO DE SISTEMA A UTILIZAR

SONDAS

Efeito pizoeléctrico

Capacidade de um sonda

Diâmetro do cristal

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VI . 14VI . 14VI . 14VI . 14VI . 14



Quanto maior for a frequência, menor terá de ser a espessura do cristal. Porisso, não são utilizados cristais grandes e finos, visto que se inutilizam facilmente.Assim, as sondas, utilizando cristais pequenos e de alta frequência, detectamdescontinuidades muito pequenas.

Frequência

Aumentando-se a frequência, a divergência do feixe diminui e a sensibilidade ea resolução aumentam. Diminuindo a frequência, a penetração e a divergênciado feixe aumentam e a dispersão diminui.

As baixas frequências de inspecção são necessárias quando a peça tem umgrão grosseiro, no caso das peças vazadas, ou quando as superfícies seapresentam rugosas ou corroídas.

As altas frequências são, regra geral, utilizadas em materiais com estrutura degrão fino, a fim de se detectar defeitos de pequenas dimensões.

Na detecção de pequenos defeitos, a melhor sensibilidade é obtida com altasfrequências. As baixas frequências possibilitam um maior poder de penetração.

Em materiais espessos é, por vezes, necessário recorrer a sondas de grandediâmetro. Para uma dada frequência, quanto maior for o cristal, menor será adivergência do feixe.

Para uma sonda de um dado diâmetro, a divergência do feixe é tanto menorquanto maior for a frequência.

Tipos de sondas

A enorme variedade de sondas disponíveis tem soluções construtivas ajustadasa objectivos bem definidos, possuindo características distintas conforme ofabricante, mas, na generalidade, podem ser classificados em cinco grandesgrupos.

I GRUPO

• Sondas direitas;

• Sondas angulares.

Esta classificação tem em conta o ângulo com que o som é introduzido napeça. Enquanto que as sondas direitas introduzem o som numa direcçãoperpendicular à superfície, as sondas angulares fazem-no numa direcção queforma um ângulo maior do que zero graus com a mesma superfície.

Sondas direitas e sondasangulares

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II GRUPO

• Sondas de cristal único;

• Sondas de cristal múltiplo.

No primeiro tipo, as funções emissão e recepção são levadas a efeito por umúnico cristal. Nas sondas de cristal múltiplo, as funções emissão e recepçãosão levadas a efeito por transdutores separados (transdutor da sonda é oelemento fundamental pois é ele que converte os impulsos eléctricos de altafrequência em impulsos mecânicos). Estas últimas estão disponíveis tanto naforma de sonda direita, como em forma de sonda angular.

III GRUPO (baseia-se no acoplamento)

• Sondas de contacto;

• Sondas de imersão.

Nas sondas de contacto, o acoplamento é feito por camada muito fina de líquido,por exemplo, uma camada de óleo espalhada nas superfícies da peça e sobrea qual a sonda está sujeita a uma pressão moderada.

Nas sondas de imersão, existe um percurso considerável num meio líquido,antes de o som penetrar na peça.

IV GRUPO

• Normalmente amortecidas;

• Altamente amortecidas;

• Sondas de choque.

O amortecimento é um elemento da sonda que tem influência tanto na largurados ecos e, portanto, na resolução, como na largura da banda e, assim, naatenuação (enfraquecimento do som).

V GRUPO

• Sondas de alta temperatura;

• Sondas de onda CREEPING;

• Sondas angulares de ondas longitudinais;

• Sondas direitas de ondas transversais;

Sondas de cristal único esondas de cristal múltiplo

Sondas de contacto e sondasde imersão

Sondas normalmenteamortecidas, altamenteamortecidas e de choque

Sondas para fins específicos

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VI . 16VI . 16VI . 16VI . 16VI . 16



• Mosaico de cristais;

• Sondas de muito alta frequência;

• Sondas de montagem DELTA.

Este grupo inclui, desta forma, as sondas para fins muito específicos.

Condições de superfície

No controlo por ultra-sons, a condição de superfície tem bastante influência,manifestando-se, esta, por uma perda de sensibilidade; por queda da altura dosecos e por diminuição de resolução, devido à tendência de alargamento do ecoda sonda.

Uma superfície irregular provoca desgaste prematuro da sonda, sendo, portanto,importante a regularização da superfície de assentamento da sonda.

É, igualmente, importante retirar a sujidade da superfície, já que esta faz variara espessura de camada do acoplante ou mesmo provocar uma camada de ar,que não permite a transmissão de som. Camadas de óxido ou de tinta, quandonão aderentes, são bastantes prejudiciais por estarem associadas a bolsas dear, evitando, assim, a propagação do som.

Acoplantes

O ar não é um meio adequado para transferir as vibrações ultra-sonoras para oslíquidos ou sólidos. Por isso, é necessário utilizar um acoplante para que aenergia gerada pela sonda se propague à peça em inspecção. Deste modo, afinalidade principal do acoplante é assegurar a ligação acústica entre a sonda ea peça a controlar.

O acoplante deveria, assim, ter várias funções, nomeadamente:

• Excluir todo o ar entre as superfícies, visto este ser um mau condutor desom;

• Facilitar o movimento da sonda na superfície a controlar (efeito lubrificante),mesmo que nesta existam irregularidades;

• Ser fácil de aplicar e de remover, não sendo nocivo para a peça.

CONDIÇÕES DE SUPERFÍCIE E ACOPLANTES

Funções do acoplante

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Os acoplantes devem ainda ter as seguintes propriedades:

• Aptidão para molhar, tanto a sonda como a peça a inspeccionar;

• Não serem corrosivos, higroscópios ou tóxicos;

• Homogéneos e isentos de bolhas;

• Viscosidade suficiente para não escorrerem nas peças.

• Possuírem alta impedância acústica.

Impedância acústica é a capacidade dos materiais resistirem à propagação dosom e ultra som.

Os aparelhos de ultra-sons fornecem as informações sob diversas formas eclassificadas, segundo as formas de representação. De entre estas, podemosconsiderar as seguintes:

• Representação digital;

• Representação A-Scan;

• Representação B-Scan;

• Representação C-Scan;

• Representação P- Scan e variante T- Scan.

Representação digital

Este tipo de representação fornece a leitura directa de uma grande medida, porexemplo, tempo, espaço ou velocidade. Tradicionalmente, é utilizada nosaparelhos de ultra-sons para medição de espessuras.

REPRESENTAÇÃO DAS INDICAÇÕES

Propriedades do acoplante

Formas de representação

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VI . 18VI . 18VI . 18VI . 18VI . 18



Fig. VI.10 - Equipamento de representação digital

Representação A-Scan

Esta é utilizada na generalidade dos equipamentos para controlo manual. Narepresentação A-Scan, o écran do equipamento de ultra-sons fornece a indicaçãode quantidade de energia ultra-sonora reflectida e a relação velocidade/distância(tempo) para um dado material.

A dimensão relativa de uma descontinuidade pode ser determinada comparandoa amplitude do seu eco com a de um reflector de dimensão conhecida.

Fig. VI.11 - Aparelhos A-SCAN

Representação B-Scan

Nesta representação, um écran de longa persistência de imagem fornece umavista, em corte, da peça em inspecção. Esta representação é, por vezes, utilizadana inspecção por imersão e, frequentemente, fotografa-se o écran, obtendo-se,assim, um registo permanente.

A principal vantagem desta representação é indicar a distribuição dedescontinuidades em cada secção do material.

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Representação C-Scan

Os aparelhos com esta representação são utilizados na inspecção por imersão.O écran fornece uma vista em planta do material e de eventuais descontinuidadesinternas. Permitindo, embora, uma maior velocidade de inspecção, não fornecequalquer indicação sobre a profundidade de defeitos.

Fig. VI.12 - Sistema C-SCAN

Representação P-Scan

Mais do que uma representação, é um sistema de equipamento constituído pordiversos elementos, dos quais a unidade principal nos fornece um registo dasindicações obtidas em três vistas (planta, alçado e trás).

Fazem parte os seguintes elementos:

• Unidade de base (PSP-3);

• Dispositivo porta-sondas;

• Software de tratamento de dados.

Este sistema tem acoplado variantes de representações A-Scan e B-Scan.

Após tratamento de sinais, permite tirar conclusões pormenorizadas sobre ascaracterísticas dos reflectores (defeitos), nomeadamente natureza e dimensão.

A representação T-Scan é semelhante à do P-Scan, mas o objectivo é o demapear as espessuras, fornecendo o perfil de uma peça em diferentes secções.

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VI . 20VI . 20VI . 20VI . 20VI . 20



Fig. VI.13 - Sistema P-Scan

A calibragem prévia dos aparelhos e sondas é feita através de um bloco padrãodefinido pelo Instituto Internacional de Soldadura (I.I.S.) (Fig. 14).

Fig. VI.14 - Bloco padrão

Durante a realização do ensaio, deve ter-se presente o documento de registodenominado relatório de controlo por ultra-sons. Seguidamente, dá-se umexemplo de um documento tipo.

CALIBRAÇÃO


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Fig. VI.15 - Relatório de controlo por ultra-sons

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VI . 22VI . 22VI . 22VI . 22VI . 22



O ensaio de ultra sons baseia-se na transmissão de ondas sonoras, de elevadafrequência, no material da peça a ensaiar.

Existem vários tipos de ondas:

• Ondas longitudinais;

• Ondas transversais;

• Ondas Rayleigh;

• Ondas Lamb ou placa.

O equipamento deste ensaio não destrutivo gera impulsos eléctricos de grandevoltagem e curta duração, sendo constituído pelos seguintes circuitos:

• Gerador de impulsos;

• Transmissor;

• Base de tempos;

• Receptor;

• Tubo de raios catódicos.

Os sistemas de inspecção por ultra-sons são, essencialmente, de dois tipos:

• Sistema de eco pulsado;

• Sistema por transparência.

Este ensaio utiliza sondas, em que a sua capacidade depende de vários factorese podem ser classificadas em cinco grupos.

Neste tipo de ensaio, a superfície tem que obedecer a certas condições parauma optimização do método.

RESUMO

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Componente Prática

1. Entre as sondas direitas:

Diâmetro - Frequência

10mm-2MHz

10mm-5MHz

24mm-2MHz

24mm-5MHz

Qual é a mais adequada para a inspecção de uma barra de 2.5 metros decomprimento na figura? Porquê?


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Ensaio por Corrente "Eddy"

Ensaio por CorEnsaio por CorEnsaio por CorEnsaio por CorEnsaio por Corrrrrrente "Edente "Edente "Edente "Edente "Eddddddy"y"y"y"y"

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Ensaios não DestrutivosEnsaios não DestrutivosEnsaios não DestrutivosEnsaios não DestrutivosEnsaios não Destrutivos VII . 1VII . 1VII . 1VII . 1VII . 1

Ensaio por Corrente “Eddy”

OBJECTIVOS


• Caracterizar o ensaio por correntes de "Eddy";

• Identificar o tipo de defeitos detectados por este ensaio.

TEMAS

• Introdução

• Princípio básico do ensaio

• Efeito da presença de um defeito numa peça metálica

• Acções de controlo baseadas no ensaio por correntes de “Eddy”

• Equipamento


• Resumo


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VII . 2VII . 2VII . 2VII . 2VII . 2



O ensaio por correntes de "Eddy" também é denominado por ensaio de correntesinduzidas ou ensaio por correntes de Foucault.

Este ensaio baseia-se na medição da variação da impedância eléctrica de umabobina, quando esta é submetida a um campo magnético.

Sempre que uma corrente alternada (Ip) percorre uma bobina, forma-se umcampo magnético. Este campo magnético que se forma na bobina é designadopor campo magnético primário (Hp).

O campo magnético primário (Hp) induz uma corrente eléctrica numa peça dematerial condutor (Is), se esta estiver colocada na sua proximidade.

Fig. VII.1 - Criação de correntes induzidas

Por sua vez, a corrente Is, como qualquer corrente que percorre um condutor,cria na peça do material condutor um campo magnético secundário, Hs.

Comparando os valores de Ip e Hp na presença da peça de material condutor ena ausência desta, verifica-se que, na presença da peça de material condutor,os valores de Ip e Hp são menores do que na ausência da peça de materialcondutor. Esta variação é equivalente a um aumento da resistência e a umadiminuição da indutância primária.

INTRODUÇÃO

PRINCÍPIO BÁSICO DO ENSAIO

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Quando uma peça de um material condutor é colocada na proximidade, oumesmo no interior de uma bobina, o campo magnético primário (Hp) altera-sepor acção do campo magnético secundário (Hs). Além deste facto, tem que seconsiderar também que o campo magnético secundário (Hs) cria uma correntesecundária (Is) no circuito da bobina, que se opõe à corrente primária (Ip),funcionando como uma resistência. Assim, a impedância total da bobina emvazio é menor que a impedância da bobina na presença de uma peça condutora.

Considere-se a Fig. VII.2. Nesta figura, estão esquematizadas duas secçõesda mesma peça, na qual uma não apresenta defeito (A) e outra apresenta umdefeito superficial (B).

Fig. VII.2 - Efeito da presença de um defeito na distribuição das correntes induzidas

Dada a existência do defeito em (B), a densidade da corrente eléctrica vaivariar.

As correntes induzidas no material condutor dependem dos seguintes factores:

• Campo magnético primário;

• Distância;

• Propriedades eléctricas e magnéticas do condutor.

Na Fig. VII.2, verifica-se que, na peça A, a distribuição das correntes induzidasé simétrica. Na peça B e nas vizinhanças do defeito, a corrente induzida éobrigada a realizar um desvio. Este desvio vai provocar uma variação no campomagnético secundário (Hs). Como consequência, vão obter-se diferentesvariações na impedância da bobina durante o ensaio.

EFEITO DA PRESENÇA DE UM DEFEITO NUMA PEÇA METÁLICA

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Ao analisar-se as diferentes variações da impedância da bobina, é possívelidentificar-se o tipo de defeito.

Outras aplicações deste ensaio são as seguintes:

• Medição da condutividade eléctrica;

• Medição da permeabilidade magnética;

• Variações estruturais;

• Detecção de defeitos, fissuras e corrosão;

• Variações dimensionais (ex: perda de espessura).

A figura seguinte mostra a aplicação do ensaio por corrente "Eddy" numpermutador. Na parte inferior da imagem, pode observar-se a sonda introduzidano permutador.

Fig. VII.3 - Utilização do ensaio por corrente Eddy num permutador

A grande diversidade de aplicações do ensaio por correntes induzidas resultanuma correspondente diversidade de tipos de equipamentos, cada um comuma determinada finalidade, campo de aplicações e modo de funcionamentopróprios.

ACÇÕES DE CONTROLO BASEADAS NO ENSAIO PORCORRENTES DE "EDDY"

EQUIPAMENTO

Impedância da bobina

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Fig. VII.4 - Equipamento de ensaio por corrente Eddy

Apesar da variedade, é possível classificar os equipamentos em grandes grupos.O primeiro a ser considerado destina-se à medição de espessuras derevestimentos. Dentro destes, pode ainda fazer-se um sub-agrupamento,consoante a natureza do sistema constituído pelo revestimento e suporte. Estessão:

• Material condutor em base não condutora;

• Material condutor em base condutora;

• Material não condutor em base condutora.

O primeiro subgrupo compreende os equipamentos destinados, unicamente, àmedição de espessuras.

O segundo subgrupo de equipamentos destina-se, essencialmente, à mediçãode espessuras de clads.

O terceiro grande subgrupo constitui um conjunto de equipamentos cujo exemplotípico de aplicação consiste na medição de camadas de tinta.

Outro grande grupo de equipamentos utilizados em correntes induzidas são osmedidores de condutividade que se utilizam, frequentemente, para a identificaçãode diferentes materiais ou para a verificação das características de materiaisque vão ser utilizados em padrões.

Durante a realização do ensaio, deve ter-se presente o documento de registodenominado relatório de controlo por correntes induzidas. Seguidamente, dá--se um exemplo de um documento tipo.


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Fig. VII.5 - Relatório de controlo por correntes induzidas

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O ensaio por correntes de "Eddy" baseia-se na medição da variação daimpedância eléctrica de uma bobina, quando esta é submetida a um campoelectromagnético.

Existem várias acções de controlo baseadas neste ensaio, nomeadamente:

• Medição da condutividade;

• Medição da permeabilidade magnética.

RESUMO

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Componente Prática

1. Quais são os factores de que dependem as correntes induzidas no materialcondutor?


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Técnicas de Selecçãodo Ensaio

Técnicas de Selecção do EnsaioTécnicas de Selecção do EnsaioTécnicas de Selecção do EnsaioTécnicas de Selecção do EnsaioTécnicas de Selecção do Ensaio

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Ensaios não DestrutivosEnsaios não DestrutivosEnsaios não DestrutivosEnsaios não DestrutivosEnsaios não Destrutivos VIII . 1VIII . 1VIII . 1VIII . 1VIII . 1

Técnicas de Selecção do Ensaio

OBJECTIVOS


• Definir os factores que condicionam a escolha dos ensaios;

• Distinguir a aplicação de cada um dos ensaios.

TEMAS

• Introdução

• Factores que condicionam a escolha dos ensaios

• Aplicação de cada um dos ensaios

• Conclusões

• Resumo


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VIII . 2VIII . 2VIII . 2VIII . 2VIII . 2



Em todos os métodos de controlo não destrutivo, a detecção de defeitos deveser interpretada e sancionada em termos de adequação dos objectos oucomponentes examinados; à sua utilização futura; segurança para os utilizadorese público, em geral, e fiabilidade de comportamento, nas condições de serviçopara que foram concebidos e projectados.

COMPOSIÇÃO DO MATERIAL - Ter em atenção se o material é poroso ou não.

GEOMETRIA DA PEÇA - Ter em atenção se a peça é muito complexa ou poucocomplexa.

TIPO DE DEFEITO - Ter em atenção se o defeito a controlar é superficial,subsuperficial ou se se encontra no interior da peça.

NATUREZA DO DEFEITO - Ter em atenção se o objectivo é ou não identificar anatureza do defeito.

Líquidos penetrantes

Localiza apenas defeitos superficiais, ou seja, defeitos que surgem à superfícieda peça, em materiais sólidos e não porosos.

Pode ser utilizado numa vasta gama de materiais.

Permite a detecção de descontinuidades muito pequenas, mesmo em peçasde geometria complexa.

Magnetoscopia

Utilizado na detecção de descontinuidades superficiais e subsuperficiais empeças que sofreram magnetização.

Pode ser aplicado em peças de geometria complexa.

INTRODUÇÃO

FACTORES QUE CONDICIONAM A ESCOLHA DOS ENSAIOS

APLICAÇÃO DE CADA UM DOS ENSAIOS

Guia do Formando

M.T

3.06

Ut.0





Tipo de ensaio Natureza dodefeito

Tipo dedefeito

Geometria dapeça

Composição domaterial

Radiografia

Magnetoscopia

Fácil de identificara natureza dodefeito


Descontinuidadessuperficiais e nointerior do material

Descontinuidadessuperficiais e subsuperficiais

Geometriacomplexa

Geometriacomplexa

Sólido

Peças quepossam sermagnetizadas

Radiografia

A radiografia é um método muito adequado para a detecção de descontinuidadesquer à superfície, quer no interior do material.

É o método utilizado para controlo de construções de responsabilidade e, emparticular, no controlo de construções soldadas.

Uma das utilizações que, desde sempre, mais contribuiu para a expansão dosmétodos radiográficos, foi a inspecção de juntas soldadas, soldaduras topo atopo , especialmente, o controlo de soldaduras.

Através da radiografia, é fácil identificar a natureza do defeito. Por exemplo, ocomprimento de uma fissura pode ser medido na película, no entanto, a suaprofundidade só pode ser, eventualmente, estimada através da densidade deimagem radiográfica, através de técnicas especiais e, na maioria das vezes,através da experiência do inspector.

Ultra-Sons

No controlo por ultra-sons de soldaduras, nem sempre a natureza do defeito éclaramente identificada.

Trata-se de um processo de pesquisa das descontinuidades internas dasoldadura, sendo o ensaio muito sensível. Por exemplo, reportando-nos à alturado eco ou à sua intensidade, um pequeno defeito sem gravidade, do tipo poroou inclusão, pode dar origem a um eco tão ou mais intenso do que um defeitoplano do tipo fissura. Este simples facto revela a elevada sensibilidade do métodoe a necessidade de um operador com formação adequada, por forma a não sedeixar iludir por uma simples indicação e poder concluir, com justeza, sobre acaracterização real de um defeito.

Trata-se de um ensaio que pode ser utilizado numa vasta gama de materiais eespessuras.

CONCLUSÕES

M.T

3.06

Ut.0

8






Tipo de ensaio Natureza dodefeito

Tipo dedefeito

Geometria dapeça

Composição domaterial

Ultra-Sons

Líquidospenetrantes

Não é fácil deidentificar anatureza do defeito


Descontinuidadesinternas

Defeitos superficiais

Geometriacomplexa

Geometriacomplexa

Aplica-se numa vastagama de materiais ede espessuras

Materiais sólidos enão porosos

Guia do Formando

M.T

3.06

Ut.0





A escolha dos ensaios não destrutivos, na detecção de defeitos, depende devários factores:

• Composição do material;

• Geometria da peça;

• Tipo de defeito;

• Natureza do defeito.

RESUMO

M.T

3.06

Ut.0

8





Componente Prática

1. Quais são os factores que condicionam a escolha dos ensaios nãodestrutivos?

2. Uma peça de material poroso pode ser controlada por líquidos penetrantes?

3. Um aço inoxidável austenítico pode ser controlado por magnetoscopia?


Guia do Formando



M.T

3.06

UT.

09

Extensometria

ExtensometriaExtensometriaExtensometriaExtensometriaExtensometria

Guia do Formando

M.T

3.06

Ut.0


Ensaios não DestrutivosEnsaios não DestrutivosEnsaios não DestrutivosEnsaios não DestrutivosEnsaios não Destrutivos IX . 1IX . 1IX . 1IX . 1IX . 1

Extensometria

OBJECTIVOS


• Identificar os diferentes tipos de extensómetros e respectivos campos deaplicação;

• Enunciar e caracterizar os principais parâmetros relativos a essesextensómetros, bem como o seu princípio de funcionamento, de modo aentenderem a aplicação do ensaio feito por técnicos especialistas.

TEMAS

• Introdução

• Estado de deformação num ponto

• Tipos de extensómetros

• Resumo


M.T

3.06

Ut.0

9



IX . 2IX . 2IX . 2IX . 2IX . 2

Extensometria


A determinação do estado de tensão numa peça é feita quase sempre a partirda medição da deformação ocorrida no sólido objecto de análise. O problemaposto ao experimentador consiste, pois, na avaliação do estado de tensão apartir do estado de deformação ocorrido na peça.

Para sólidos homogéneos e isótropos pode determinar-se o estado de tensão,a partir das relações estabelecidas entre o estado de tensão e o de deformação.É de notar que o conhecimento do estado de deformação do sólido poderia sersuficiente para caracterizar o seu comportamento mecânico, desde que, emvez de tensões limites, tensões de segurança, tensões de ruptura, etc., sefixassem, para cada material e estrutura, parâmetros de deformação: extensões-limite, extensões de segurança, extensões de ruptura, etc.

A tradição dos cálculos estruturais da resistência dos materiais baseados noequilíbrio entre forças actuantes e estado de tensão interna levam osexperimentadores a apresentar os resultados em termos do estado de tensão.

Medição de extensões - Denominam-se "extensómetros" os aparelhosutilizados na análise experimental de tensões, para avaliar as extensõesocorridas num dado ponto e numa dada direcção de uma peça ou corpo deprova.

Os extensómetros medem, na realidade, a variação de comprimento ∆l entredois pontos distanciados inicialmente dum valor l designado por "base demedida". A extensão, isto é, a variação do comprimento unitário, será dada peloquociente ∆l/l, o qual poderá ser directamente lido na escala do aparelho, oufacilmente calculável a partir do conhecimento do valor de l (base de medida) edo valor de ∆l correspondente à mais pequena variação dessa escala - constantedo extensómetro.

De salientar que, quanto menor é a base do extensómetro, tanto mais correctaserá a avaliação da extensão ocorrida no ponto observado. A variação decomprimento ∆l pode ser ampliada por sistemas mecânicos, ópticos oueléctricos. Designa-se por "amplificação" a relação entre a distância percorridapelo ponteiro indicador na escala utilizada e a variação de comprimento ∆lequivalente. A característica atrás definida tem significado físico nosextensómetros, em que a amplificação é obtida por um sistema mecânico, nãoo tendo naqueles em que a amplificação é eléctrica, embora se possa definir deforma idêntica. Tal como qualquer aparelho de medida, denomina-se "campo demedida" de um extensómetro ao maior valor da extensão ∆l/l que se conseguecom ele avaliar, e "sensibilidade" do extensómetro ao menor valor da extensãoque se consegue com ele detectar.

INTRODUÇÃO

Medição de extensões

ESTADO DE DEFORMAÇÃO NUM PONTO

Base de medida

Amplificação

Campo de medida

Sensibilidade

Guia do Formando

M.T

3.06

Ut.0



Extensometria


Relativamente ao comprimento da base, costuma designar-se por"extensómetros de pequena base" aqueles em que esse comprimento nãoexcede 10 cm, e que são usados, fundamentalmente, em laboratório.

Os extensómetros de grande base são, principalmente, utilizados em obra etêm comprimentos de base que vão desde uma a duas dezenas de centímetrosaté alguns metros.

Quanto à amplificação, distinguem-se também os chamados "extensómetrosde pequena amplificação" dos "extensómetros de grande amplificação", sendo,estes últimos, aqueles em que a amplificação obtida é superior a 1 000 vezes.

Extensómetros mecânicos - Nestes extensómetros, o sistema de amplificaçãoconsiste num dispositivo de alavancas ou de engrenagens ligadas a dois cutelos,que definem a base de medida. Utilizando este sistema de amplificação, cita-se, como exemplo, o extensómetro de Huggenberger, apresentado na Fig. IX.1a),o qual é constituído por um estrutura ligada ao cutelo fixo f, suportando umsistema de duas alavancas. A amplificação obtida é dada pela equação:

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+= 1

ddx

CCA

1

2

1

2

A Fig. IX.1 b) ilustra outro tipo de amplificação por alavancas, o qual é constituídopor um extensómetro com um grande campo de medida e sensibilidade.

Fig. IX.1 - a) Amplificação por alavancas; b) Amplificação por alavancas e engrenagens

TIPOS DE EXTENSÓMETROS

Extensómetros mecânicos

M.T

3.06

Ut.0

9



IX . 4IX . 4IX . 4IX . 4IX . 4

Extensometria


Extensómetros eléctricos de resistência - Este tipo de extensómetro baseia--se na variação da resistência sofrida por um condutor, quando submetido auma deformação. Este fenómeno, descoberto por Lord Kelvin, em fios metálicos,não pode ser explicado apenas pela deformação. Existem, com efeito,condutores em que o fenómeno é bastante mais pronunciado do que seria deadmitir pela deformação geométrica sofrida. Tais condutores, metálicos ou ligasmetálicas, são utilizados na construção dos extensómetros eléctricos deresistência.

Reduzido aos seus elementos essenciais, um extensómetro eléctrico constade um enrolamento ou grelha constituída pelo condutor sensível, ligado à basedo extensómetro.

Existem extensómetros eléctricos de resistência, em que o enrolamento ougrelha sensível está colado, embebido ou impresso num pequeno rectângulo defolha de material isolante (papel ou plástico), que constitui a base doextensómetro.

Nos extensómetros eléctricos, as dimensões do rectângulo de papel ou plásticodevem ser tais que a grelha sensível acompanhe as deformações do elementoa que o extensómetro está colado.

Extensómetros electroacústicos ou de corda vibrante - Os extensómetroselectroacústicos baseiam-se na variação do período próprio de vibração dum fiode aço - corda vibrante - tensionado entre dois pontos, ligados à base doextensómetro. Ver Fig. IX.2.

Fig. IX.2 - Extensómetro Electroacústico, (c - corda ; i - electroíman)

Um sistema de amplificação permite auscultar a vibração da corda C, excitadapor um electroíman i ligado ao extensómetro.

A medição da deformação ou extensão sofrida pela corda é feita comparando asua frequência de vibração com a de uma corda padrão excitada com o mesmoimpulso, e em que o estado de tensionamento também se pode fazer variar.

Auscultando as duas cordas com frequências de vibração semelhantes, ouvem-se os batimentos característicos da sobreposição de dois sons. Anulando os

Extensómetros eléctricos deresistência

Impulso

Extensómetroselectroacústicos ou de cordavibrante

Guia do Formando

M.T

3.06

Ut.0



Extensometria


batimentos, consegue-se, por via audível, uma precisão de cerca de 1% naigualdade de frequência.

A corda é constituída por um fio de aço duro, com um diâmetro de cerca de 0,3mm. O comprimento da corda, que, em muitos casos, é sensivelmente igual àbase do extensómetro, varia consoante a dimensão e objectivo do extensómetroacústico, entre 20 a 200 mm.

Extensómetros eléctricos de indução - Estes extensómetros baseiam-sena variação da impedância de um circuito que integra um solenóide, a qual éprovocada pela variação de um estado de tensão ou deformação. Estamodificação do estado de tensão ou deformação faz variar o campo magnéticodo solenóide e, consequentemente, a impedância do circuito em que estáintegrado.

Com efeito, em corrente alternada, a impedância de um solenóide é dada pelaequação:

( ) 22 RfL2Z += π

na qual R é a resistência, f a frequência da corrente e L a indutância do solenóide.

Na Fig. IX.3, apresenta-se um extensómetro de indução. O comportamento dabase de medida deste extensómetro pode variar entre 15 a 25 mm. Deslocandoa ponta p, o seu comprimento pode aumentar até 200 mm. O cutelo móvel mestá ligado ao núcleo metálico n, que se desloca no interior da bobina b.

Fig. IX.3 - Extensómetro de indução

Extensómetros ópticos - Neste extensómetros, a amplificação é obtida porum sistema de espelhos ligados por alavancas ou engrenagens à base demedida.

Rosetas de extensómetros - Para determinar o estado de deformação nummeio contínuo tridimensional ou plano, utilizam-se, por vezes, grupos de

Extensómetros ópticos

Rosetas de extensómetros

M.T

3.06

Ut.0

9



IX . 6IX . 6IX . 6IX . 6IX . 6

Extensometria


extensómetros ligados entre si, de forma a ocuparem, no ponto considerado,posições geometricamente bem definidas, relativamente às que, naquele ponto,se tomam como referência. Estes grupos de extensómetros são conhecidospor "rosetas de extensómetros".

Existem, portanto, rosetas planas, para a avaliação do estado de deformaçãonuma superfície plana, e rosetas tridimensionais, para a determinação do estadode tensão no interior de um meio contínuo.

Fig. IX.4 - Exemplo de uma Roseta de Extensómetros

Guia do Formando

M.T

3.06

Ut.0



Extensometria


Nesta Unidade Temática, após uma breve introdução teórica relativa à mediçãode extensões e à deformação por unidade de comprimento, são referidos osdiferentes tipos de extensómetros, nomeadamente:

Extensómetros Mecânicos, cujo sistema de amplificação consiste numdispositivo de alavancas ou de engrenagens, ligadas a dois cutelos que definema base de medida.

Extensómetros Eléctricos de Resistência, baseados na medição de extensões,a partir da variação da resistência duma rede ligada à base.

Extensómetros Electroacústicos ou de Corda Vibrante, com os quais a mediçãodas extensões é realizada pela determinação do período de vibração de um fiode aço (corda vibrante), tensionado entre dois pontos ligados à base de medida.A determinação do período é feita por meio dum electroíman, ligado ao local deleitura, através do qual se faz, também, a excitação da corda vibrante.

Extensómetros Eléctricos de Indução, onde a medição da extensão é feitaatravés das correntes induzidas num electroíman, pelas variações de campomagnético introduzidas pela deformação.

Extensómetros Ópticos, nos quais a amplificação é obtida por um sistema deespelhos ligados por alavancas ou engrenagens à base de medida.

RESUMO

M.T

3.06

Ut.0

9



IX . 8IX . 8IX . 8IX . 8IX . 8

Extensometria

Componente Prática

1. Numa construção soldada, pretende saber-se se a aplicação de umdeterminado esforço é ou não prejudicial à estrutura soldada. Uma vez quenão é possível, devido às suas dimensões, deslocar a estrutura soldadapara um laboratório de testes, estas medições têm de ser feitas no local.Para isso, torna-se necessária a utilização de extensómetros. Sendo assim,enumere alguns dos extensómetros que poderia utilizar para a medição doreferido esforço.

2. Para um dos extensómetros referidos na pergunta anterior, indique quaissão as suas principais características.


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Controlo não DestrutivoControlo não DestrutivoControlo não DestrutivoControlo não DestrutivoControlo não Destrutivo

M.T

2.02

UT.

10

Ensaios Hidráulicoe Pneumático

Ensaios Hidráulico e PneumáticoEnsaios Hidráulico e PneumáticoEnsaios Hidráulico e PneumáticoEnsaios Hidráulico e PneumáticoEnsaios Hidráulico e Pneumático

Guia do Formando

M.T

3.06

Ut.1


Ensaios não DestrutivosEnsaios não DestrutivosEnsaios não DestrutivosEnsaios não DestrutivosEnsaios não Destrutivos X . 1X . 1X . 1X . 1X . 1

Ensaios Hidráulico e Pneumático

OBJECTIVOS


• Identificar os ensaios de estanquidade ou hidráulico e de pressão oupneumático, bem como a sua forma de realização;

• Reconhecer quais as várias etapas deste ensaio, bem como o respectivodomínio de aplicação.

TEMAS

• Introdução

• Generalidades sobre ensaios

• Realização dos ensaios

• Resumo


M.T

3.06

Ut.1

0



X . 2X . 2X . 2X . 2X . 2



Os ensaios hidráulicos e pneumáticos, regra geral, são realizados com oobjectivo de verificar a estanquidade de reservatórios ou de circuitospneumáticos. Por esta razão, são também conhecidos por “ensaios deestanquidade”.

Normalmente, os ensaios de pressão e/ou vedação realizam-se com água ouar, sendo denominados, respectivamente, por “ensaios hidráulicos” e “ensaiospneumáticos”.

A utilização de óleos também é possível; no entanto, há que considerar quecertos óleos têm uma taxa de compressão elevada, o que pode, de algummodo, influenciar o resultado do ensaio.

O ensaio de vedação e/ou pressão é utilizado não só em reservatórios, mastambém em condutas de vapor, canalizações de prédios, caldeiras, instalaçõesfrigoríficas, circuitos hidráulicos, calibração de instrumentos (por exemplo:manómetros), câmaras de vácuo, tubagens em geral, etc.

Se o ensaio for realizado num reservatório (para um qualquer fluido gasoso oulíquido), este deverá ser cheio com o fluido de ensaio (água, gás ou óleo). Deseguida, há que pressurizar o reservatório durante um determinado tempo.

O equipamento necessário para a realização do ensaio será:

• bojões, cuja finalidade é vedar possíveis zonas de acesso ao reservatório;

• manómetros, que permitam a verificação e controlo dos valores de pressãodurante o ensaio;

• fonte pressurizadora, que poderá ser um compressor ou uma botija degás pressurizado ou uma bomba, geralmente de êmbolos de accionamentomecânico ou manual.

A duração do ensaio com o reservatório sob pressão deve ser suficiente paraque haja a garantia de que não irão surgir fugas do fluido de ensaio, em tempo,não observáveis.

INTRODUÇÃO

GENERALIDADES SOBRE ENSAIOS

Fluido de ensaios

REALIZAÇÃO DOS ENSAIOS

Equipamento

Duração do ensaio

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M.T

3.06

Ut.1





Toda a inspecção a realizar durante o ensaio baseia-se, normalmente, emexames visuais. Em sistemas mais avançados, poder-se-á automatizar certostipos de instalações de ensaio.

A inspecção visual a realizar torna-se fácil aquando da utilização da água comofluido de ensaio, uma vez que, no caso de haver fugas, estas são perfeitamentevisíveis sob a forma de pequenas gotas, ou até, no caso de fugas maiores, dejactos de água.

No caso de utilização do ar como fluido de ensaio, há que ter especial atençãoa variação dos valores da pressão do manómetro. No entanto, também se podemdetectar pequenas fugas em juntas, colocando nestas uma solução à base desabão ou detergente, pois se houver, de facto, uma fuga, ela é facilmentedetectada pela formação de pequenas bolhas.

Existem, ainda, outros tipos de métodos na realização dos ensaios de vedação,como é o caso do ensaio de vácuo. Aqui, torna-se difícil detectar “fugas devácuo”; por isso, existem, no mercado, sprays próprios para o efeito. Estessprays são, normalmente, de hélio e a sua utilização é relativamente simples,pois basta apontar o spray para um local de possíveis fugas e visualizar se anuvem de hélio é sugada para dentro do reservatório (ou elemento a ensaiar).Caso tal aconteça, estamos perante uma fuga de vácuo.

Há que considerar também que, durante o tempo do ensaio, não poderá haverabaixamento da pressão (ou aumento de pressão, caso se trate de um ensaiode vácuo). Se assim acontecer significa que, por certo, existe um ou váriospontos de fuga no reservatório que está a ser ensaiado.

Todos os reservatórios que não satisfaçam o ensaio de estanquidade devemser recusados, sendo absolutamente necessário repará-los e sujeitá-losnovamente a ensaio, cumprindo os mesmos parâmetros já utilizados no ensaiopreliminar.

Antes da operação de reparação, deve verificar-se se a perda de pressão ou afuga não se localizam nos bojões, na bomba de pressão, ou até mesmo nosmanómetros utilizados durante o ensaio.

Para as diversas instalações, existem normas que estabelecem o valor dapressão de ensaio (por exemplo a NP 674).

No final de cada ensaio, deverá ser realizado um relatório que indique quais sãoos parâmetros do ensaio (pressão, fluido de ensaio, duração, etc.). Este relatórioirá, também, referir o resultado do ensaio, isto é, se o reservatório ou equipamentoensaiado, pode ser utilizado dentro das especificações para que foi concebidoou, caso contrário, se há necessidade de se realizarem reparações.

Inspecção

M.T

3.06

Ut.1

0



X . 4X . 4X . 4X . 4X . 4



Nesta Unidade Temática são abordados os ensaios de pressão ou pneumáticose os ensaios hidráulicos ou de estanquidade.

Será também referido o modo como cada um dos ensaios é realizado, bemcomo, são enumerados os cuidados a ter durante a sua realização.

RESUMO

Guia do Formando

M.T

3.06

Ut.1




Componente Prática

1. Numa instalação industrial, é necessária a utilização de reservatórios paraguardar líquidos tóxicos. Sendo assim, é absolutamente fundamental quenão existam quaisquer fugas nos referidos reservatórios. Para isso, torna-senecessário realizar ensaios de estanquidade a todos os reservatórios.

Qual ou quais os fluidos que poderão ser utilizados na realização dessesensaios, e qual lhe parece o mais indicado?

2. Durante a realização dos ensaios da pergunta anterior, existirão diversosfactores que vão estabelecer a duração dos mesmos. Quais são essesfactores?


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Controlo não DestrutivoControlo não DestrutivoControlo não DestrutivoControlo não DestrutivoControlo não Destrutivo

M.T

2.02

UT.

11

Controlo Dimensional

Controlo DimensionalControlo DimensionalControlo DimensionalControlo DimensionalControlo Dimensional

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3.06

Ut.1


Ensaios não DestrutivosEnsaios não DestrutivosEnsaios não DestrutivosEnsaios não DestrutivosEnsaios não Destrutivos XI . 1XI . 1XI . 1XI . 1XI . 1


OBJECTIVOS


• Caracterizar o controlo dimensional;

• Descrever o seu modo de realização;

• Reconhcer os erros que dele podem surgir;

• Identificar o modo de os evitar;

• Enumerar e identificar os aparelhos mais utilizados neste tipo de controlonão destrutivo.

TEMAS

• Introdução

• Elementos de medida

• Aparelhos de medida

• Resumo


M.T

3.06

Ut.1

1



XI . 2XI . 2XI . 2XI . 2XI . 2



O controlo dimensional é de fundamental importância na verificação dasdimensões das peças, as quais devem estar dentro das suas especificações.

Frequentemente, certas peças entram no processo de fabrico de outras, peloque têm de estar dentro das tolerâncias dimensionais indicadas. O controlodimensional garante que assim acontece, ou seja, que as diversas peçasintroduzidas num processo de fabrico, e mesmo as peças finais, estão de acordocom uma dada especificação, isto é, estão dentro de determinadas tolerânciasdimensionais, para elas especificadas.

Por “controlo dimensional” entende-se toda a verificação criteriosa das medidasde um determinado objecto e/ou peça. Essas medidas devem surgir explicitadasno desenho técnico do objecto/peça, acompanhadas das suas respectivastolerâncias. Se essas tolerâncias não forem explicitadas, existem normas (NP107, NP 189, NP 190, NP 716, NP 20286-1, EN 20286-2, ISO 286-1 e ISO 286-2 por exemplo) que as definem, consoante o tipo de objecto e/ou peça.

No controlo dimensional, ao realizar-se uma medida de uma determinadadimensão num objecto/peça, não se obtém o verdadeiro valor da medida. Oaparelho que se utiliza na medida corresponde a um modelo previamenteespecificado. Todavia, existem sempre perturbações que vão deturpar a medidarealizada.

No esquema da Fig. XI.1, pode verificar-se que a medição é influenciada porfactores externos que, por seu lado, afectam o valor da medida.

Fig. XI.1 - Influência do meio exterior na medida

INTRODUÇÃO

ELEMENTOS DE MEDIDA

Controlo dimensional

V0 = Verdadeiro Valor daMedida (Objecto)

Aparelho da Medida

V1 = Valor Medido(Observador)

Meio Exterior

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M.T

3.06

Ut.1





Como se pode observar, o valor medido depende das perturbações devidas aomeio exterior, ao aparelho de medida e aos métodos de leitura utilizados.

Por vezes, é-se levado a pensar que o desgaste das peças só depende darugosidade das peças em contacto. Porém, na realidade, este é bastanteinfluenciado pela forma geométrica das peças. Os erros mais vulgarmenteencontrados são dos seguintes tipos:

• Erros de Dimensão - resultantes de uma diferença no sistema de referência;por exemplo, um furo, que pode ser executado com determinada tolerância,foi executado com um diâmetro de valor não aceitável;

• Erros de Posição - resultantes de uma má colocação do sistema de referênciada superfície; por exemplo, a execução de um furo com diâmetro aceitável,mas descentrado;

• Erros de Forma - ainda que a dimensão pretendida esteja contida dentrodas tolerâncias, a forma geométrica não é correcta;

• Erros de Rugosidade - observada de um ponto de vista micro-geométrico, asuperfície não é perfeita, existe uma rugosidade que depende do modo comofoi trabalhada a referida superfície.

Os erros atrás referidos ocorrem na formação das peças, erros esses, que oscontroladores dimensionais, não têm forma de evitar.

No entanto, como já se viu, também existe um certo número de factores queperturbam a exactidão de uma medida.

Os erros de medida podem considerar-se erros de natureza geométrica e errosde natureza física:

a) Erros de Natureza Geométrica:

• Erros de posição relativa peça - aparelho de medida;

• Erros devidos ao contacto palpador – peça;

• Erros devidos à forma da peça.

b) Erros de Natureza Física:

• Desgaste dos palpadores dos aparelhos de medida;

• Deformações nas peças e/ou nos aparelhos de medida;

• Erros devidos ao método de medida.

Erros dimensionais

M.T

3.06

Ut.1

1



XI . 4XI . 4XI . 4XI . 4XI . 4



Correntemente, na oficina ou na fábrica, utilizam-se aparelhos de medida devárias naturezas, entre os quais se citam:

a) Aparelhos mecânicos: são os mais vulgarmente utilizados, dos quaispodemos citar o paquímetro, o micrómetro, o esquadro, o comparadormecânico, entre outros;

b) Aparelhos pneumáticos: baseados em conceitos da mecânica de fluidos,são utilizados, geralmente, nas linhas de produção em série, quando existeum controlo (dimensional) automatizado. As diferenças de dimensão sãotransformadas em diferenças de pressão de ar numa conduta. Existem duastécnicas de medida: uma, baseada na medida de pressão barométrica do arna conduta, e outra, baseada na medida do caudal de ar que se escapaatravés da folga entre o orifício e a peça;

c) Aparelhos electrónicos: com o desenvolvimento da electrónica e a obtençãode equipamentos de grande fiabilidade, precisão e resistência mecânica,desenvolveram-se técnicas de medida baseadas na utilização de captores eamplificadores electrónicos. Dos vários equipamentos mais utilizados,podemos considerar os captores analógicos (baseados numa variação daresistência eléctrica - potenciómetros - de capacidade ou de indução), e oscaptores numéricos (baseados na medida dos impulsos, e comando eléctrico,por variação do campo magnético, por métodos capacitivos ou por métodosópticos);

d) Aparelhos ópticos: mais recentemente, começaram a desenvolver-se métodosbaseados na óptico-electrónica, em que se utilizam os fundamentos dametrologia óptica. Nestes casos, tem-se a vantagem de se eliminarinterferências que, antigamente, só no laboratório se poderia fazê-lo.

Realização do controlo dimensional - Ao realizar um controlo dimensional,ou seja, uma medição de uma peça ou de um grupo de peças, têm de sertomados em consideração alguns aspectos relativos ao modo como a peça foirealizada.

Se estivermos perante uma peça ou conjunto de peças concebidas, utilizandosistemas automáticos e/ou robotizados, sabemos que o número de peças quepossivelmente sai fora das tolerâncias vai ser reduzido. Sendo assim, o controlodimensional apenas irá ser feito a uma amostra desse lote de peças.

Se, caso contrário, o fabrico das peças passar por sistemas que dependamgrandemente do homem, então, o controlo dimensional deve ser feito à totalidadedas peças e não apenas a uma amostra das mesmas.

APARELHOS DE MEDIDA

Tipos de aparelhos demedida

Guia do Formando

M.T

3.06

Ut.1





No início desta Unidade Temática, aborda-se, de uma forma muito resumida, ocontrolo dimensional, bem como os aspectos que podem influenciar a realizaçãode uma medida.

Na realização da medição, podem cometer-se erros devido, por exemplo, àdeformação das peças, a qual terá, naturalmente, que se ter em consideração.Os erros de medição mais comuns são os de dimensão, os de posição, os deforma e os de rugosidade.

Existem, também, alguns factores que perturbam a exactidão de como se fazuma medida. São os chamados “erros de medida”, e que se podem dividir emerros de natureza geométrica (erros de posição relativa peça - aparelho demedida, os erros devidos ao contacto palpador - peça e erros devidos à formada peça) e erros de natureza física (desgaste dos palpadores dos aparelhos demedida, deformações nas peças e/ou nos aparelhos de medida e os errosdevidos ao método de medida).

RESUMO

M.T

3.06

Ut.1

1



XI . 6XI . 6XI . 6XI . 6XI . 6


Componente Prática

1. O que entende por controlo dimensional?

2. Por vezes, na realização de uma medida, cometem-se, infortuitamente, algunserros, na utilização dos aparelhos. Indique alguns erros de medida, denatureza geométrica.


Guia do Formando

M.T

3.06

An.


Ensaios não DestrutivosEnsaios não DestrutivosEnsaios não DestrutivosEnsaios não DestrutivosEnsaios não Destrutivos B . 1B . 1B . 1B . 1B . 1

Bibliografia

FIALHO, J. Lobo, Análise Experimental de Tensões, Volume I, EdiçõesLaboratório Nacional de Engenharia Civil.

MACHADO, Virgílio A. Cruz, Metrologia Industrial, Volume I, EdiçõesUniversidade Nova de Lisboa / Faculdade de Ciências e Tecnologia, 1987.

Notas para a disciplina “Tecnologia de Fabrico I” leccionadas pelo Eng. SantosPais, Professor Catedrático da Universidade do Minho.

BIBLIOGRAFIA

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