Apostila de Ensaio Nao Destrutivo

8/22/2019 Apostila de Ensaio Nao Destrutivo

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Qualidade e Ensaio de Materiais, Carlos Dias 03-04, http://sme.dcm.fct.unl.pt/u/dias/docencia/

Ensaios No Destrutivos (END). Introduo.

Objectivo

Detectar e descrever defeitos com vista a determinar a sua natureza, tamanho elocalizao

Avaliar da sua admissibilidade para a aplicao que se pretende

Siglas

Non-Destructive Testing (NDT) ou Non-Destructive Evaluation (NDE)

Bibliografia

Ensaios no destrutivos, F. P. Almeida, J.

Barata e P. Barros, ISQ Edies TcnicasNon Destructive Testing, R. Halmshaw, 2ndedition, Edward Arnold


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Classificao

Classificao quanto Funo:

Deteco de defeitos

Caracterizao de Materiais

Metrologia

Classificao quanto aoPrincipio Fsico Associado:

Ondas electromagnticas

Ondas acsticas

Emiso de RadiaoOutros.

Classificao quanto Capacidade deDeteco:

Volumtricos

Sub-superficiais

Superficiais

Mtodos Convencionais de DetecoNo-Destrutiva:

Partculas magnticas

Liquidos penetrantes

Mtodos elctricosMtodos radiolgicos

Ultrasons


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Partculas Magnticas

A inspeco por partculas magnticas um mtodo que permite identificar defeitos

sub-superficiais ou superficiais em materiais ferromagnticos como o ao e o ferro.A tcnica usa o prncipio de que linhas de fora magntica (fluxo) so distorcidas pelapresena de um defeito que so localizados atravs da fuga de fluxo pela aplicao definas partculas magnticas sobre a rea a inspeccionar.H variaes na forma como aplicado o campo magntico mas todas elasdependem principio enunciado.

Este um mtodo apropriado para se analisar uma superficie mas poder darindicaes erradas quando existem irregularidades na superfcie ou riscos. Requercuidados na preparao da superfcie a examinar.

As partculas podem: estar secas ou hmidas, suspensas num liquido, ser coloridasou fluorescentes.


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Correntes de eddy ou Foucault

As correntes de eddy uma tcnica electromagntica epode ser aplicada apenas em materiais condutores. Asaplicaes incluem essencialmente deteco de falhassuperficiais em materiais. usado habitualmemente na indstria aeronutica,aeroespacial, automvel, naval e de manufactura.Quando feita passar corrente num enrolamento prximode uma superficie condutora so induzidas correntes na

amostra do material. Estas correntes por sua vezproduzem uma campo magntico que se ope ao campomagntico original. A impedncia do enrolamento quandoprximo da amostra pois afectada pela presena dascorrentes induzidas no material.Quando as correntes de eddy induzidas so distorcidaspela presena de defeitos ou variaes no material aimpedncia do enrolamento modificada. Esta variaopode ser medida e exibida de uma forma que tem a vercom condio do material.


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Ensaios Radiolgicos

Os raios X so produzidos pela alta tenso presente em mquinas de raios-X

enquanto que os raios gama so produzidos por istopos radioactivos tais como oIridium 192. Esta radiao colocada prxima do material a inspeccionar e medidaque o vai atravessando vai sendo absorvida. Finalmente a radiao que resta vaiimpressionar um filme obtendo-se uma imagem com tons de cinzento.

A escolha do tipo de radiao usada depende da espessura do material. Os raios

gama tm a vantagem da portabilidade o que faz deles um candidato ideal paratrabalhos de campo.

Os raios X e os gama so prejudiciais sade. Devem portanto ser tomadasprecaues especiais quando se faz radiografia. O operador deve estar dentro de umcompartimento protegido ou ento, deve haver barreiras e sinais a impedir a presena

de pessoas expostas radiao.


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Liquidos penetrantes

A inspeco por liquidos penetrantes um mtodo que utiliza um liquidocorante capaz de evidenciar atravs da sua cr ou fluorescncia a existnciade falhas superficiais.

A tcnica baseada na absoro de um liquido por capilaridade, pelas falhas

de um material. Algum tempo depois de se espalhar o liquido sobre asuperficie a inspeccionar o excesso do mesmo removido. Em seguida, aplicado um revelador que tem a capacidade de puxar o liquido para fora dasfalhas revelando assim a presena das mesmas. As condies de luz devemser as apropriadas e a superfcie do material deve ser limpa cuidadosamenteno incio do ensaio.


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Inspeco Visual

A inspeco visual um dos mtodos mais usados para a avaliao da condio equalidade de uma soldadura ou componentes. aplicada de uma forma muito simples,com custos reduzidos e no necessita equipamento especial.

usada de uma forma efectiva na inspeco de soldaduras on de a rpida detecode falhas pode dar origem a poupana sinificativa de gastos.

Requer boas condies de visibilidade e o conhecimento do tipos de defitos que seprocuram. Como auxiliares podro ser usados lentes, cmaras TV. Pode ser, emcertos casos, necessria a preparao da superfcie atravs da sua limpeza,tratamento qumico ou mecnico.


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Ensaios Ultrasnicos

A inspeco ultrasnica usa ondas acsticas de comprimento onda curto e altafrequncia para detectar defeitos e/ou medir espessuras. usado nomeadamente naindstria aeronuica, em soldaduras de reservtorios a alta presso e noutrasaplicaes.

Consiste na emisso de pulsos de energia acstica na gama dos ultrasons gerados

por um transdutor colocado sobre o material. As ondas acsticas reflectidas (como umeco) so detectadas atravs do mesmo sensor e afixadas num display. Os defeitosque se encontrem no caminho do feixe acstica reflectem as ondas de uma forma quedepende da sua forma, distncia e reflectividade.

Devido sua complexidade o operador necessita de uma formao algo extensa.


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Mtodos Radiolgicos (principio geral)

A imagem radiogrfica umaprojeco no plano de umaimagem tridimensional

Materiais mais radiografadosem NDT: ao, e aluminio

No plano do detector pode estar colocadoum material fluorescente que converteradiao em luz. Outras alternativas sotambm uma cmara de ionizao, umcontador Geiger ou ainda detectores desemicondutor.

Se a radiao fr monocromtica e paracertos ngulos de incidncia haver lugar reflexo de Bragg e portanto difraco

dos raios X pela rede cristalina


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A imagem radiogrfica

A imagem funo do:

Tempo de exposio Intensidade de radiao

Espessura da amostra Distncia fonte-pea-filme

Factor de construo de imagem( um quociente proporcional relao sinal-rudo)Em cada ponto do filme existe:IT radiao total

Is radiao dispersaId radiao directa

d

s

d

T

I

I

I

I+=1


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Radiao ionizante

A natureza electromagntica

A relao entre o comprimento de onda e a velocidade da luz

O comprimento dos raios X varia dos 10-4 nm at ao 10 nm

Quanto menor o comprimento de onda mais energticos so os fotes e maior ser apenetrao no ao. Para =10-4 nm esta 500 mm.

O que diferencia os raios X dos raios gama a sua origem e modo de produo e no asua natureza.

c=


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Unidades

Unidade de ionizao: carga gerada por unidade de massa 1C/kg =3876 R (rontgen)

Intensidade de radiao: carga gerada por unidade de massa por unidade de tempo.1 A/kg

Dose absorvida: energia absorvida por unidade de massa 1Gy (gray) (J/kg) = 100 rad

Dose equivalente: energia de radiao x que provoca o mesmo efeito biolgico que aradiao considerada 1 Sv (sievert) =1 Gy *QF (Q- factor de qualidade 01 para raios X

e raios gama)Actividade de substncia radioactiva: 1 Ci (curie) =3.7 1010 Bq (becquerel). 1 Bq= 1s-1. nmero de sintegraes radioactivas por segundo.


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Fontes de radiao X (tubo de raios X)


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Parmetros de controle de um tubo de raios X

Qual o comprimento deonda mnimo em funo datenso aplicada?


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Fontes de radiao gama

Radio Isotope - Ir192 Half life: 73.830 Days

Cobalto 60: dois raios gama de 1.17 e 1.33 MeV em cascata. Meia vida de 5.3 anos

Iridio 192: meia vida de 74 dias e um espectro de energias entre 0.2 e 1.062 MeV

Csio 137, Yterbio 169 ...

Vantagem: So em geral mais energticos

Desvantagem: manuseamento algo complexo e de alto risco.

Lei da desintegrao radio activa

Onde a constante de desintegrao e igual ao recproco do tempo de vida mdio.

t=


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Exemplo de um tubo de raios X comercial


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Absorpo da radiao

amostra

Placa

colimadora

detector

( )xII o = exp

A absorpo depende da

energia do foto

Absorpo de feixecolimado


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Mecanismos de radiao

Disperso coerente de Rayleigh

Disperso incoerente ou de Compton

Produo de pares

Fotodesintegrao

Efeito fotoelctrico


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Filmes para radiografia


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Qualidade de imagem vs rapidez


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Densidade, contraste ou gradiente de um filme

Densidade fotogrfica mede a opacidade do filme

=

atransmitidLuz

incidenteLuzD log

A densidade funo da exposio E=Itaos raios X sendo Ia corrente no tubo

Gradiente ou contraste

( )EddD

GDlog

=


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bacos


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bacos para vrios filmes comerciais


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Efeito da distncia fonte-filme

A intensidade de radiao que chega aofilme diminui com o quadrado dadistncia fonte-filme.

Assim se a exposio fr inicialmenteajustada para uma distncia de 1 m e,se entretanto fr aumentada para duasvezes a exposio dever seraumentada de quatro vezes.


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Revelao de um filme

O filme depois de impressionado e revelado visto transparncia

Quanto maior a exposio mais opaco fica, i.e. Para a mesma dose de radiao aspartes mais espessas de uma pea so mais transparentes luz

Revelao do filme

Devem obedecer-se s normas e recomendaes do fabricante por forma a obterresultados reprodutveis. Normalmente 5 minutos em banho revelador seguido delavagem de 10-15 minutos num fixador.


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Tcnica radiogrfica


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Desfocagem geomtrica


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Desfocagem intrnseca

Dimetro da zona impressionada em funo da energia do feixe.


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Indicadores de qualidade

IQI por forma a avaliar a qualidade da radiografiacolocam-se indicadores de qualidade que podem tervrios formatos. Consiste numa sequncia de fios

cuja seqncia normalizada. Define-se asensibilidade IQI pelo quociente:

[%]100espessura

ldiscernvefiomenordodimetroIQI=

Forma de colocao dos fios:


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Valores de IQI recomendados


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Exemplos de radiografias

Incluso linear

Fissura

Falta de continuidade


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Raios X em tempo real


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Cmara CCD


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Comparao de radiografia: convencional versus tempo real

1 to 30 sec/image1 to 30 sec/imageReal time5 to 15 min/imageSpeed

0.5 to 1%0.5 to 1%3 to 4%1 to 2%Contrast

Sensitivity

Up to 0.05 mm0.5 to 0.25 mm0.5 to 0.25 mm0.1 to 0.06 mm

Resolution

Microfocus RTR

with Image

Processing

RTR with Image

Processing

Conventional

RTRFilm Radiograph


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Tomografia de raios X


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Tomografia (cont.)

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