Ensaios Não Destrutivos
Ensaios Não Destrutivos
DEFINIÇÃO:
• Realizados sobre peças semi-acabadas ou acabadas,
não prejudicam nem interferem a futura utilização das
mesmas (no todo ou em parte). Em outras palavras,
seriam aqueles que não deixam vestígios de sua
aplicação na peça de ensaio.
• Os ensaios não-destrutivos permitem a inspeção de
uma peça antes de sua utilização inicial ou também
inspeções contínuas ao longo da vida útil de uma
determinada peça, apontando o momento exato de sua
substituição antes mesmo de sua ruptura em serviço.
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Vantagens:
• ensaio realizado diretamente nos elementos a serem
posteriormente utilizados;
• podem ser realizados em todos os elementos constituintes de
uma estrutura;
• regiões críticas de uma mesma peça podem ser examinadas
simultaneamente;
• auxiliam a manutenção preventiva;
• materiais e peças de altos custos de produção não são
perdidos;
• ensaios não-destrutivos, em geral, requerem pouca ou
nenhuma preparação de amostras, podem ser portáteis e em
geral mais baratos e mais rápidos que os ensaios destrutivos.
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Desvantagens:
• por envolverem avaliações indiretas de suas
características, o comportamento em serviço da
peça ensaiada pode não ser satisfatoriamente
caracterizado;
• são em geral qualitativos e poucas vezes
quantitativos;
• na interpretação das indicações dos ensaios são
necessárias experiências prévias.
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Destacam-se :
- Visual;
- Pressão e vazamento;
- Radiografia com raios - X;
- Radiografia com raios - γ;
- Ultra-som;
- Partículas Magnéticas;
- Líquidos penetrantes;
- Elétricos;
- Eletro-magnéticos; e
- Térmicos.
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Dentre os principais fatores para
especificação do ensaio, podem ser citados:
• Tipo de material: características magnéticas, de massa
específica (densidade), de composição;
• Processos de fabricação: fundição, forjamento,
processo de revestimento, etc.;
• Geometria da peça: forma, dimensões, condições
superficiais;
• Defeitos: superficiais, sub-superficiais, internos,
localização e tamanho dos defeitos;
• Estágios em que aparece o defeito: elaboração da
matéria prima, na fabricação e utilização.
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Custos:
• número de peças que serão inspecionadas;
• tamanho e o peso das mesmas;
• facilidades de manejo das peças no recinto da fábrica;
• sistemas de inspeção adotados (manuais ou mecânicos);
• sensibilidade do ensaio;
• percentagem de peças defeituosas "encontradas" pela
aplicação do ensaio;
• grau de instrução dos operadores e inspetores.
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Raios-X
• Detecção da presença de descontinuidades na massa do material, como inclusões, bolhas,
mudanças de massa específica (densidade), microtrincas, etc.
•Na indústria, três propósitos: investigação, inspeção de rotina e controle da qualidade.
• Propriedades dos raios-X: capacidade de penetração nos materiais; diferença na absorção da
energia.
• Para diferentes materiais; propagação das ondas em linha reta; capacidade de afetar um filme
radiográfico; capacidade de ionizar gases, capacidade de estimular ou destruir vida nos materiais;
é invisível, etc.
• Comprimentos de onda: 0,01 a 1,0 Angstrom .
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Raios-X – Princípio de Funcionamento:
Menor comprimento de onda (λ)> penetração;
Capacidade de sensibilizar um filme fotográfico de emulsão;
Intensidade de emissão:
I = I0 . e-µ.x
I0 = intensidade inicial do Raio-X;
x = espessura do material absorvente;
µ = coeficiente de absorção linear;
I = intensidade emergente da radiação de raios-X;
Filme de absorção do feixe emergente: posições das falhas;
Dependendo da espessura do material, os raios podem ser
absorvidos pela massa, não o atravessando;
Se o material apresentar qualquer descontinuidade (bolhas,
impurezas, vazios, diferentes composições química), o feixe
emergente apresentará intensidade variável.
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Raios-X – Princípio de Funcionamento:
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Raios-X – Aplicações:
Os raios-X são mais
usados em radiografias na
área aeronáutica, porém
em alguns casos, a
utilização dos raios gama
é necessária.
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Raios-X – Aplicações:
- Aplicada na inspeção de
fundidos, soldas e componentes
montados em sistemas ou
conjuntos;
- Aplicada em vários metais:
ferrosos e não ferrosos e materiais
não metálicos, tais como
cerâmicas e plásticos.
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Raios γ
• Radiações eletromagnéticas, idênticas ao raios-X, com comprimento de onda: 0,01 - 0,005 A;
N = N0 . e -λ’.t
N0 = número de átomos iniciais;
λ’ = constante de decaimento radioativo; e
N = número de átomos existentes na amostra após o
tempo (t).
• Meia-Vida: tempo necessário para que o número de átomos de um material radioativo se reduza
à metade.
• Lei de decaimento exponencial:
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Vantagens do ensaio de raios γ em relação ao raios-X são:
1) o equipamento de raios gama, constituído pelo isótopo, envólucro protetor deste isótopo e
alguns suportes, é relativamente pequeno, sendo de fácil transporte;
2) devido ao menor comprimento de onda dos raios gama, a penetração é maior, permitindo o
ensaio de objetos de espessuras maiores;
3) o custo do equipamento é relativamente baixo;
4) o funcionamento do equipamento independe do suprimento de energia elétrica e de
refrigeração;
5) esse ensaio permite maiores variações de espessura do objeto, sem perda de qualidade da
imagem.
Desvantagens do ensaio de raios γ em relação ao raios-X são:
1) os isótopos geralmente emitem raios de menor intensidade, exigindo maior tempo de
exposição;
2) algumas fontes radioativas têm meia-vida relativamente curta, requerendo freqüente
substituição;
3) devido à constante emissão de radiação na utilização de isótopos radioativos, faz-se necessária
proteção especial para o pessoal de operação.
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Ultra-som
A percussão de uma peça metálica por meio de um martelo e a observação do som gerado pela
peça são técnicas utilizadas por inspetores de qualidade, com o objetivo de identificar possíveis
falhas na peça.
A evolução da tecnologia trouxe a técnica da utilização das ondas ou impulsos ultra-sônicos
como mais um método de ensaio não-destrutivo para detecção de defeitos superficiais ou
internos.
Vibrações mecânicas de freqüência muito superior a audível são “vibrações ultra-sônicas “.
AUDIOMETRIA
ULTRA-
INFRA
SOM
SOM
250
20
SOM
6.00
0
20.000
Hz
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Ultra-som – Princípio de Funcionamento:
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Dois métodos:
lo) método de transparência, utilizando-se de vibrações constantes ultra-sônicas;
2o) método de reflexão, utilizando-se de pulsos ultra-sônicos. A escolha de um ou outro método
depende do formato da peça e da natureza do tipo de defeito a ser detectado
As aplicações recomendáveis para cada método:
- para o método de penetração: chapas e placas de metal, barras e perfis metálicos (através da
seção transversal), peças pequenas, na localização da área do defeito, na determinação do tamanho
do defeito, em ensaios contínuos e automatizados;
-para o método de reflexão: barras e perfis metálicos (através do eixo longitudinal), peças grandes
forjadas ou fundidas
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Tanto em um método como no outro, quanto maior a freqüência de vibração, menor é o tamanho
do defeito possível de ser detectado (o menor tamanho detectável é aproximadamente um terço
do comprimento de onda); por outro lado, quanto maior a freqüência, maior a absorção do sinal,
principalmente para materiais mais elásticos, como borracha.
Para aços, as freqüências atingem até 10 MHz, enquanto para borracha é indicada freqüência de
100 kHz. No primeiro caso, é possível detectar falhas de até 1 µm e, no segundo, só maiores de 5
mm.
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A velocidade de propagação também está diretamente relacionada ao comprimento de onda
e da freqüência da onda propagada, sendo definida como:
V=λ.f
V = velocidade da onda [m/s];
λ = comprimento de onda [m]; e
f = freqüência da onda [Hz].
λ
λ
Direção de
Propagação
A granulometria também consiste em um fator a ser analisado; principalmente na determinação da
escolha da freqüência de trabalho utilizada no ensaio de ultra-som.
freqüências utilizadas industrialmente são: 0,5; 1,0; 2,0; 4,0; 5,0 e 6,0 MHz.
0,5 a 1,0 MHz para os fundidos;
2 MHz para os forjados;
4 MHz para os laminados de ferro;
6 MHz para o alumínio trefilado.
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Transdutores Piezoelétricos
O cristal é o gerador de ondas sônicas no material
“Energia
elétrica”
“Vibração
mecânica”
Ângulos mais comuns:
35°, 45°, 60°, 70° e 80° (± 2°)
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Partículas Magnéticas – Princípio de Funcionamento:
Condutor
Limalha
de Ferro
Papelão
+
-
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Partículas Magnéticas:
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Partículas Magnéticas – Aplicações:
Este ensaio é utilizado para detectar
descontinuidades superficiais e
subsuperficiais em materiais ferromagnéticos
fundidos, forjados, soldados, laminados,
extrudados, trefilados, usinados e etc.
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Partículas Magnéticas – Aplicações:
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Líquidos Penetrantes:
O objetivo do Ensaios por Líquido
Penetrante é assegurar a
confiabilidade do produto, por meio
de:
a) Obtenção de uma imagem visual,
que revela a descontinuidade na
superfície da peça (mancha);
b) Revelação da natureza da
descontinuidade sem danificar a
peça;
c) Separação das peças aceitáveis
das não aceitáveis segundo o critério
estipulado.
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Líquidos Penetrantes – Princípio de Funcionamento
(Capilaridade):
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Líquidos Penetrantes – Aplicações:
Pode ser aplicado em grande
variedade de produtos metálicos e
não metálicos, ferrosos e não
ferrosos, sejam forjados, fundidos,
cerâmicos de alta densidade e
polímeros.
Durante o processo de fabricação,
ao final deste ou durante a
manutenção, aqui para detectar as
o surgimento das
descontinuidades em serviço.
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