ULTRASSOM
1 - OBJETIVO
Método não destrutivo no qual o feixe sônico de alta
frequência é efetivado no material a ser inspecionado com
objetivo de detectar descontinuidades internas e
superficiais
2 - APLICAÇÃO
•Detecção e avaliação de descontinuidades internas
•Detecção de descontinuidades superficiais
•Medição de espessuras
•Controle de corrosão
•Determinação de propriedades físicas, estrutura,
tamanho de grão e constantes elásticas
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VANTAGENS
• alta sensibilidade;
• laudo imediato
• não requer cuidados quanto a segurança
• grandes espessuras não é uma limitação
para o ensaio
• permite definir a profundidade e o tamanho
da descontinuidade
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LIMITAÇÕES
• requer grande conhecimento teórico e experiência por
parte do inspetor;
•o registro permanente não é facilmente obtido
•faixas de espessuras muito finas, constituem uma
dificuldade para a aplicação do método
• requer o preparo da superfície, e em alguns casos existe
a necessidade de remover o reforço de solda
•materiais de granulação grosseira dificultam o ensaio
•dificuldade na caracterização da descontinuidade (tipo)
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Espectro de
freqüências sonoras
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ONDAS ULTRA SÔNICAS
Existem basicamente 4 tipos:
Ondas Longitudinais ou ondas de compressão: se
propagam nos sólidos, líquidos e gases. É a onda de
maior velocidade de propagação.
Ondas Transversais, de corte ou de cizalhamento: se
propagam somente nos sólidos. Sua velocidade é
aproximadamente 50% da onda Longitudinal.
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ONDAS ULTRA SÔNICAS
Ondas Superficiais de Rayleigh e de Creeping: se
propagam apenas nos sólidos, velocidade é
aproximadamente 10% inferior a onda transversal.
Ondas de Lamb: podem ser simétrica ou dilatacional ou
assimétrica ou compressional. A velocidade é variável
em função do ângulo no qual a onda entra na peça. No
aço geralmente fica entre 2000 e 4000 m/s. É
transmitida em espessuras finas (na grandeza um
comprimento de onda)
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ONDAS ULTRA SÔNICAS
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PRINCÍPIOS FÍSICOS ONDAS
A


 - Lambda:
Comprimento da
onda
DEFINIÇÃO: São vibrações mecânicas periódicas na
matéria, que transporta energia sem transporte de matéria
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FREQUÊNCIAS:
Abaixo 20 Hz - Infra-Som
de 20 a 20.000 Hz - Som (Ouvido humano)
acima de 20.000 Hz (20 KHz) - Ultra-Som
FREQUÊNCIAS ULTRASÔNICAS
Ultra-Som Industrial
Faixa utilizada: de 0,5 a 25 MHz
Freqüências mais utilizadas: 2, 4 e 5 MHz
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VELOCIDADE
• Definimos velocidade de propagação
como sendo a distância percorrida pela
onda na unidade de tempo (m/s)
• é uma característica do meio, sendo
constante independente da freqüência
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PRINCÍPIOS FÍSICOS
DAS ONDAS
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INCIDÊNCIA NORMAL
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INCIDÊNCIA NORMAL
•A quantidade de energia refletida ou transmitida depende
da diferença entre as impedâncias do meio 1 e meio 2;
•quanto maior a diferença menor a transmissão.
Calcular a quantidade de energia refletida em uma
interface água/aço. Sabendo-se que a impedância
da àgua é 1,5 e do aço 46,5 x 106 Kg/m2s.
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INCIDÊNCIA OBLÍQUA
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ATENUAÇÃO SÔNICA
 perdas por transmissão;
 efeitos de interferência;
 dispersão do feixe.
Perdas por transmissão: impedância acústica
(materiais compostos), absorção (energia gasta para
movimentar as partículas), espalhamento
(anisotropia).
Efeitos de Interferência: difração
Dispersão do feixe: divergência
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ATENUAÇÃO SÔNICA
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ATENUAÇÃO SÔNICA
A atenuação sônica devido ao material pode ser observado pelo
decaimento de ecos múltiplos de superfícies paralelas, como mostrado
na figura anterior.
A atenuação provocada pelo material ()pode ser medida e é dada em
dB/m ou dB/mm. Estes valores costumam variar de 1 a 4 dB/m.
A intensidade de uma onda varia conforme a equação:
I = I0 e -d
Quanto maior a distância e/ou maior o coeficiente de atenuação do
material maior será a queda na amplitude do eco.
Na tela do aparelho existe uma relação quanto a amplitude sonora, ou
seja podemos quantificar a diferença entre dois ecos em dB segundo a
fórmula:
NAS= 20 log I / I0 .
Se o primeiro eco de fundo estava a 100% e o segundo se apresentou a
20% devido a atenuação sônica, podemos dizer que a queda de
amplitude equivale a 14 dB
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Coeficiente de atenuação do material ()
• a medição deve ser feita após 3 campos próximos (campo
distante)
• a peça deve possuir uma largura mínima “B”
•considerar a lei que cita que no campo distante quando
dobramos o percurso ocorre uma queda de 6 dB devido ao
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feixe sônico (perda de pressão)
EFEITO PIEZO-ELÉTRICO
DEFINIÇÃO: É a propriedade de certos cristais de
transformar energia elétrica em mecânica e vice versa
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TIPOS DE CRISTAIS
Quartzo (cristal natural)
Sulfato de Lítio (hidratado)
Titanato de Bário (sintetizado)
Metaniobato de Chumbo (sinterizado)
Espessura do Cristal
Frequência de ressonância
e = V/2f
Onde V = velocidade do US no cristal
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CABEÇOTE NORMAL
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CABEÇOTE DUPLO CRISTAL
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CABEÇOTE ANGULAR
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DIVERGÊNCIA
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Transdutor S/E
Espessura = Tempo do pulso sônico x Velocidade do som material
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MEDIÇÃO DE ESPESSURAS
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MEDIÇÃO DE ESPESSURAS
•para medição a quente deve ser efetuado correções
•a barreira acústica deve ficar perpendicular ao eixo longitudinal , no
caso de medições em tubulações
•medição sobre camada de tinta somente com equipamentos
especiais que possuem ajuste para efetuar a medição da espessura
entre o primeiro e o segundo eco de fundo
•para aços inoxidáveis austenítico efetuar a análise de
contaminantes (Cloro e Flúor)
•equipamentos que não possuem a correção do caminho em “V” (V
patch), a calibração deverá ser efetuada no bloco padrão com uma
espessura próxima da que será medida, com uma tolerânciade ±
25%
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ME -MÉTODO POR RESSONÂNCIA
Obs. Este método foi
substituído pelo pulso-eco,
que apresenta maior
precisão
Este método baseia-se no fato que uma onda elástica entra em
ressonância quando a espessura da peça é igual a um número inteiro de
meios comprimento de onda
Utiliza-se um feixe contínuo e a freqüência é variada até que a peça entre
em ressonância.O fenômeno repete-se nos diferentes harmônicos além da
freqüência fundamental.
Sabendo-se a velocidade no material e duas freqüências de ressonância
seguidas (dois harmônicos), pode-se determinar a espessura através da
equação demonstrada acima
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MEDIÇÃO DE ESPESSURAS
Análise de Contaminantes
Aço Inoxidável Austenítico e Titânio
Cloro + fluor
Qual o
Problema?
TRINCAS DEVIDO A
CORROSÃO SOB
TENSÃO
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Aparelho de ultra-som convencional
Tela tipo A-Scan
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Técnica Pulso - Eco
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Descontinuidades Laminares
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MÉTODO POR TRANSPARÊNCIA
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MÉTODO POR TRANSPARÊNCIA
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MÉTODO POR TRANSPARÊNCIA
X
PULSO ECO
•Pulso Eco - permite avaliar a morfologia e
localização da descontinuidade (tipo, profundidade e
tamanho)
•Transparência - só é possível monitorar a
existência de uma descontinuidade pelo
comportamento do eco de fundo, não sendo possível
localizar ou avaliar a descontinuidade. Para se
manter a correta posição dos transdutores é
necessário um sistema de varredura mecanizado.
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TESTE POR IMERSÃO
A - Eco da interface Água-peça
B - Eco da descontinuidade
C - Eco de fundo da peça
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TESTE POR IMERSÃO
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A-SCAN
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B-SCAN
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C-SCAN
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Telas de apresentação
A-Scan , B-Scan (vista lateral) e C-Scan (Planta)
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Calibração do Instrumento
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Determinação da Saída / Entrada
do Feixe Sônico (INDEX)
43
Verificação do Ângulo de Incidência
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CALIBRAÇÃO DE ESCALAS
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OUTRAS TÉCNICA DE
DIMENSIONAMENTO
•TÉCNICA DOS 20 dB
•TÉCNICA DOS 12 Db
•TÉCNICA DA REGIÃO SÃ
•TÉCNICA DA COMPARAÇÃO DE AMPLITUDE
•TÉCNICA DA MÁXIMA AMPLITUDE
•TÉCNICA DA DIFRAÇÃO (TOFD)
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CABEÇOTE ANGULAR - TRIGONOMETRIA
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NÍVEL DE REFERÊNCIA
CABEÇOTE ANGULAR- FURO CILÍNDRICO
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NÍVEL DE REFERÊNCIA
CABEÇOTE NORMAL - FURO DE FUNDO PLANO
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CONVERSÃO DE MODO
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Tipos de descontinuidades
e apresentação na tela A-Scan
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SEGREGAÇÃO
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NUCLEO DEFORMADO
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NÚCLEO DEFORMADO
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Diferença entre
indicações
de inclusões (a) e
trincas de flocos (b)
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DETECÇÃO DE TRINCAS
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Exemplo de inspeção
ferroviária
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