I. O que são ensaios não destrutivos? Os ensaios não destrutivos são um termo geral que se refere a todos os meios técnicos utilizados para detetar defeitos ou não uniformidade num objeto a ser testado, utilizando as características do som, da luz, do magnetismo e da eletricidade. Os ensaios não destrutivos referem-se ao método de inspeção e ensaio das estruturas internas e superficiais, condições e [...]
Ensaios não destrutivos é um termo geral que se refere a todos os meios técnicos utilizados para detetar defeitos ou não uniformidade num objeto a ser testado, utilizando as características do som, luz, magnetismo e eletricidade.
Os ensaios não destrutivos referem-se ao método de inspeção e ensaio das estruturas internas e superficiais, condições e defeitos de uma peça de ensaio, tais como tipos, quantidades, formas, propriedades, localizações, dimensões, distribuição e alterações, utilizando alterações no calor, som, luz, eletricidade, magnetismo, etc., causadas por estruturas internas anormais ou defeitos nos materiais.
Isto é conseguido sem causar danos ou afetar o desempenho do objeto a ser testado, e sem prejudicar a sua organização interna. São utilizados métodos físicos ou químicos, apoiados por tecnologia e equipamentos modernos.
Os ensaios não destrutivos são um instrumento indispensável e eficaz para o desenvolvimento industrial. Em certa medida, reflecte o nível de desenvolvimento industrial de um país. A importância dos ensaios não destrutivos tem sido amplamente reconhecida.
Métodos de ensaio não destrutivos comuns: ensaio radiográfico, ensaio ultrassónico (UT), ensaio de partículas magnéticas (MT), ensaio de penetração de líquidos (PT) e ensaio de raios X (RT).
1. Princípios e características dos ensaios radiográficos (RT)
Os Ensaios Radiográficos (RT), abreviados como RT na indústria, são uma categoria crucial dos Ensaios Industriais Não Destrutivos.
A principal aplicação da radiografia é a deteção de defeitos macro geométricos numa peça de trabalho. Dependendo das diferentes características, a RT pode ser dividida em vários métodos, como a Tomografia Computorizada de Raios X (X-CT), a Radiografia Computorizada (CR) e a Radiografia, entre outros.
Na figura abaixo:
A radiografia, um método de ensaio não destrutivo, utiliza raios X produzidos por tubos de raios X ou raios gama produzidos por isótopos radioactivos para penetrar na peça de trabalho, servindo a película como meio de registo. Este método é o método de ensaio radiográfico mais básico e mais utilizado, constituindo também o conteúdo principal da formação profissional de RT.
2. Princípio da radiografia 1:
Os testes radiográficos utilizam essencialmente a energia das ondas electromagnéticas ou radiação (raios X e raios gama). Os raios interagem com o material durante a penetração, fazendo com que a sua intensidade diminua devido à absorção e dispersão. O grau de atenuação da intensidade depende do coeficiente de atenuação do material e da espessura penetrada pelos raios.
3. Princípio da radiografia 2:
Se existir um defeito numa determinada parte do objeto radiografado (peça de trabalho) e o coeficiente de atenuação do material que constitui o defeito for diferente do da amostra (por exemplo, numa cordão de soldaduraSe o ar num defeito de porosidade tiver um coeficiente de atenuação muito mais baixo do que o aço, a intensidade do raio transmitido nessa área local será diferente da área circundante.
Colocando a película numa posição adequada para ser exposta aos raios transmitidos, obtém-se um negativo após o processamento na câmara escura.
Depois de os raios penetrarem na peça de trabalho, devido às diferentes intensidades dos raios transmitidos entre as partes defeituosas e as intactas, as partes correspondentes na película apresentarão diferentes graus de escuridão.
Os inspectores de radiografia podem identificar a localização e a natureza do defeito observando as diferenças de escuridão da película. Os princípios básicos descritos acima são semelhantes aos da radiografia num hospital.
4. Características da Radiografia
(1) Âmbito de aplicação
A radiografia é adequada para juntas de topo de vários métodos de soldadura por fusão (soldadura por arco, soldadura com proteção gasosaPode também inspecionar peças de aço fundido e, em circunstâncias especiais, pode ser utilizado para inspecionar soldaduras de canto ou outras peças estruturais especiais.
(2) Vantagens da radiografia
a) Visualização direta dos defeitos: A radiografia utiliza uma película como meio de registo, pelo que a natureza, a quantidade, o tamanho e a localização dos defeitos podem ser determinados com precisão através da observação da película.
b) Fácil deteção de defeitos que causam diferenças de espessura locais: Tem uma elevada taxa de deteção de defeitos como a porosidade e a inclusão de escórias.
c) A radiografia pode detetar dimensões de comprimento e largura na ordem dos milímetros e sub-milímetros, ou mesmo menos, e não existe praticamente nenhum limite inferior de espessura de deteção.
d) Quase aplicável a todos os materiais, pode obter bons resultados em metais como o aço, titâniocobre e alumínio. Este método não exige formas rígidas, rugosidade da superfície da amostra e a granulometria do material não a afecta.
(3) Limitações da radiografia
a) A taxa de deteção de defeitos semelhantes a fissuras é afetada pelo ângulo radiográfico e não pode detetar defeitos de camada fina perpendiculares à direção da radiação, como a delaminação em chapas de aço.
b) O limite superior de deteção é limitado pelo poder de penetração dos raios; por exemplo, uma máquina de raios X de 420kv pode penetrar numa espessura máxima de aço de cerca de 80mm e os raios gama de um isótopo radioativo Cobalto-60 (Co60) podem penetrar numa espessura máxima de aço de cerca de 150mm. Para peças de maior espessura, é necessário equipamento especial - aceleradores, que podem penetrar numa espessura superior a 400 mm.
c) Geralmente não é adequado para o ensaio de chapas de aço, tubos de aço, peças forjadas e raramente é utilizado para a inspeção de juntas em brasagem, soldadura por fricçãoe outros métodos de soldadura.
d) A radiografia tem custos de ensaio mais elevados e uma velocidade de ensaio mais lenta.
e) As radiações são nocivas para o corpo humano, pelo que são necessárias medidas de proteção.
O ensaio por ultra-sons (UT), normalmente abreviado como UT, é a tecnologia mais utilizada, frequentemente aplicada e em rápido desenvolvimento no domínio dos ensaios não destrutivos.
Serve múltiplos propósitos no controlo de qualidade durante o fabrico de produtos, inspeção de matérias-primas e melhoria de processos. É também uma ferramenta indispensável na manutenção de equipamentos.
O ensaio por ultra-sons (UT) é um método de ensaio não destrutivo amplamente utilizado em várias indústrias.
Quando uma onda ultra-sónica entra num objeto e encontra um defeito, uma parte da onda é reflectida.
Ao analisar a onda reflectida utilizando um transmissor e um recetor, o defeito pode ser medido com precisão. A localização e o tamanho do defeito interno podem ser visualizados, e a espessura do material pode ser determinada.
1. Aplicações de ensaios por ultra-sons
As principais aplicações dos ensaios por ultra-sons são a deteção de defeitos macroscópicos no interior das peças e a medição da espessura do material.
2. Classificação da inspeção por ultra-sons
Os ensaios por ultra-sons podem ser classificados em vários métodos com base em diferentes características:
(1) Classificação por princípio: método de reflexão de impulsos ultra-sónicos, difração do tempo de voo (TOFD), etc.
(2) Classificação por modo de visualização: Ecrã de tipo A, ecrã de imagiologia ultra-sónica (imagiologia de varrimento B, C, D, P, imagiologia de matriz de controlo duplo, etc.).
3. Princípio do ensaio por ultra-sons
Os ensaios ultra-sónicos baseiam-se essencialmente na interação entre as ondas ultra-sónicas e os materiais: reflexão, refração e difração.
(1) O que é uma onda ultra-sónica?
Designamos por ondas sonoras as ondas mecânicas que podem provocar sensações auditivas, com frequências entre 20-20000Hz. As ondas mecânicas com frequências superiores a 20000Hz são conhecidas como ondas ultra-sónicas, que são inaudíveis para os seres humanos. Para a inspeção de metais como o aço, utilizamos normalmente ondas ultra-sónicas com frequências que variam entre 0,5 e 10MHz. (1MHz=10^6Hz)
(2) Como são emitidas e recebidas as ondas ultra-sónicas?
O componente central da sonda de ensaio ultrassónico é um cristal piezoelétrico, que possui o efeito piezoelétrico: sob tensão alternada de compressão e tração, o cristal pode produzir um campo elétrico alternado.
Quando um impulso elétrico de alta frequência excita o cristal piezoelétrico, desencadeia o efeito piezoelétrico inverso, convertendo a energia eléctrica em energia acústica (energia mecânica).
A sonda emite intermitentemente ondas ultra-sónicas sob a forma de impulsos, conhecidas como ondas de impulso. Quando a sonda recebe ondas ultra-sónicas, desencadeia o efeito piezoelétrico direto, convertendo a energia acústica em energia eléctrica.
A sonda convencional utilizada nos ensaios ultra-sónicos é normalmente constituída por um cristal piezoelétrico, um bloco de amortecimento, um conetor, um cabo, uma película protetora e um invólucro. Geralmente, divide-se em duas categorias: sonda reta e sonda angular. Esta última inclui frequentemente uma cunha para inclinar o cristal num determinado ângulo em relação à superfície incidente.
A imagem seguinte é um diagrama estrutural de uma sonda angular típica.
A imagem seguinte é uma imagem física de uma sonda angular:
O modelo da sonda é 2.5P812 K2.5, os seus parâmetros são:
a) 2,5 representa a frequência f: 2,5MHz;
b) P indica que o material cristalino é uma cerâmica de titanato de zirconato de chumbo, que tem as vantagens de uma boa estabilidade térmica, excelentes propriedades eléctricas, fácil fabrico e baixo custo;
c) 812 indica que o tamanho do cristal retangular é: 8mm*12mm;
d) K2.5 indica: a tangente do ângulo de refração da sonda angular é 2,5, ou seja, tan(68,2°)=2,5, e o seu ângulo de refração é 68,2°.
Princípio de funcionamento do método de reflexão de impulsos ultra-sónicos com ecrã de tipo A
A onda de impulso gerada pela fonte sonora entra na peça de trabalho e a onda ultra-sónica propaga-se na peça de trabalho numa determinada direção e velocidade. Quando encontra uma interface com diferentes impedâncias acústicas em ambos os lados (geralmente devido a alguma descontinuidade no material, como fissuras, poros, inclusões, etc.), uma parte da onda sonora é reflectida.
O equipamento de teste recebe-a e visualiza-a: a amplitude e a posição da onda sonora são analisadas para avaliar se existe um defeito ou o tamanho e a localização do defeito existente.
Características do método de reflexão de impulsos ultra-sónicos com ecrã do tipo A
Âmbito de aplicação
É aplicável a várias peças de trabalho feitas de metais, não metais e materiais compósitos.
a) Inspeção de matérias-primas e componentes: chapas de aço, peças forjadas de aço, alumínio e alumínio placas de liga metálicaplacas de titânio e de ligas de titânio, placas compósitas, tubos de aço sem costura, etc.
b) Inspeção de juntas de soldadura de topo: juntas de topo de aço (incluindo soldaduras de ângulo do assento do tubo, soldaduras em forma de T juntas de soldadura(por exemplo, suportes e peças estruturais), juntas de topo em alumínio e liga de alumínio.
A imagem seguinte é uma junta de topo em aço: Junta de soldadura em forma de T.
Vantagens do método de reflexão de impulsos ultra-sónicos com ecrã do tipo A
a) Forte capacidade de penetração, capaz de detetar defeitos internos em peças de trabalho com uma grande variedade de espessuras. Para materiais metálicosA máquina pode inspecionar tubos e placas de paredes finas com uma espessura de 1-2 mm, bem como peças forjadas de aço com vários metros de comprimento.
b) Localização exacta do defeito.
c) Elevada taxa de deteção de defeitos do tipo área.
d) Alta sensibilidade, capaz de detetar defeitos muito pequenos no interior da peça de trabalho. A sensibilidade teórica dos ensaios ultra-sónicos é cerca de metade do comprimento de onda ultrassónico. Para peças de aço inspeccionadas com uma sonda ultra-sónica angular de frequência de 2,5 MHz, a sensibilidade é de cerca de 0,65 mm.
e) Baixo custo de inspeção, velocidade rápida, equipamento portátil, inofensivo para os seres humanos e o ambiente, conveniente para utilização no local.
Limitações do método de reflexão de impulsos ultra-sónicos com ecrã de tipo A
a) É necessário um estudo mais aprofundado para qualificar e quantificar com exatidão os defeitos nas peças de trabalho.
b) É difícil realizar ensaios ultra-sónicos em peças com formas complexas ou formas exteriores irregulares.
c) A posição, a orientação e a forma do defeito têm um certo impacto nos resultados do ensaio.
d) O material e a granulometria da peça de trabalho afectam grandemente o ensaio.
e) Os resultados dos testes não são intuitivos e não existe um registo testemunhal direto dos resultados dos testes.
4. Vantagens dos ensaios por ultra-sons:
5. Desvantagens:
Inspecionar uma peça de trabalho com uma forma complexa é um desafio, particularmente quando a superfície a ser inspeccionada requer um certo grau de acabamento. Para garantir um acoplamento acústico completo, é necessário utilizar um agente de acoplamento para preencher o espaço entre a sonda e a superfície a inspecionar.
Para começar, vamos compreender o princípio subjacente aos ensaios com partículas magnéticas.
Quando os materiais ferromagnéticos e as peças de trabalho são magnetizados, a presença de descontinuidade faz com que as linhas de força magnéticas na superfície da peça de trabalho e perto dela se tornem localmente distorcidas, criando um campo de fuga magnética. Este campo atrai as partículas magnéticas que são aplicadas à superfície da peça de trabalho, resultando em marcas magnéticas visíveis que revelam a posição, a forma e o tamanho de qualquer descontinuidade quando vistas sob iluminação apropriada.
O Ensaio de Partículas Magnéticas (MPT), normalmente abreviado como MT pelos especialistas do sector, é um método de ensaio não destrutivo bem estabelecido. É amplamente aplicado em vários domínios, tais como aeroespacial, armamento, construção naval, caminhos-de-ferro, automóvel, petróleo e gás, indústria química, vasos de pressão de caldeiras e tubagens sob pressão.
A principal aplicação do Ensaio de Partículas Magnéticas é a deteção de defeitos geométricos macroscópicos na superfície e perto da superfície de peças ferromagnéticas, tais como porosidade superficial e fissuras.
1. Métodos de inspeção por partículas magnéticas
Com base em diferentes características, o ensaio de partículas magnéticas pode ser dividido em vários métodos:
(1) De acordo com o tempo de aplicação das partículas magnéticas, pode ser dividido em: Método Contínuo e Método Residual.
a) Método contínuo: Aplicação de pó magnético enquanto se magnetiza a peça de trabalho.
b) Método residual: Primeiro magnetiza-se a peça de trabalho e, depois de parar a magnetização, utiliza-se o magnetismo residual da peça de trabalho, seguindo-se a aplicação do pó magnético.
(2) Com base nos materiais de visualização, pode ser dividido em: Método fluorescente e método não fluorescente.
a) Método fluorescente: Utilização de pó magnético fluorescente para observar traços magnéticos sob uma lâmpada de luz negra.
b) Método não fluorescente: Utilização de pó magnético preto ou vermelho comum para observar os traços magnéticos em condições normais de iluminação.
(3) De acordo com o transportador do pó magnético, este pode ser dividido em: Método húmido e Método seco.
a) Método por via húmida: O suporte do pó magnético é líquido (óleo ou água).
b) Método seco: Aplicado diretamente sob a forma de pó seco sobre a peça de trabalho, este método só é utilizado em circunstâncias especiais.
Por exemplo, a inspeção por partículas magnéticas de soldaduras de recipientes sob pressão em geral utilizaria: Método Húmido + Método Não Fluorescente + Método Contínuo. Isto significa que dispersaremos pó magnético preto ou vermelho num veículo de água ou óleo (ou seja, suspensão magnética) em condições normais de iluminação e aplicaremos a suspensão magnética enquanto magnetizamos a soldadura, observando simultaneamente a formação de traços magnéticos.
Segue-se uma aplicação típica do Método Húmido + Método Não Fluorescente + Método Contínuo na inspeção de partículas magnéticas. O processo envolve a magnetização através de uma máquina de jugo magnético cruzado, combinada com pó magnético preto.
O diagrama seguinte ilustra a deteção de defeitos de fissuras utilizando a inspeção por partículas magnéticas na soldadura de topo circunferencial de um tanque esférico. Os traços magnéticos são grandes e nítidos.
A imagem abaixo mostra um tubo de soldadura de topo. Os traços magnéticos não são tão visíveis como na imagem anterior. Consegue identificá-los na mesma?
2. Princípio da inspeção por partículas magnéticas
A inspeção por partículas magnéticas utiliza essencialmente as alterações no magnetismo do material.
Quando uma peça de trabalho ferromagnética é magnetizada, se o material da peça de trabalho for contínuo e uniforme, as linhas de indução magnética na peça de trabalho ficarão em grande parte confinadas dentro da peça de trabalho, com quase nenhuma linha de indução magnética a passar para fora ou para dentro da peça de trabalho a partir da superfície inspeccionada, resultando em nenhum campo magnético de fuga significativo. Como se mostra a seguir:
(1) Campo magnético sem fugas
Quando existem descontinuidades na superfície da peça de trabalho que cortam as linhas de força magnética, devido à baixa condutividade magnética e à elevada resistência magnética das partes descontínuas, as linhas de indução magnética alteram as suas trajectórias.
A maior parte do fluxo magnético de percurso alterado passará através da peça de trabalho a partir da parte inferior da descontinuidade de resistência magnética.
Quando a intensidade de indução magnética da peça de trabalho é relativamente elevada, a parte inferior da peça de trabalho na descontinuidade não pode aceitar mais fluxo magnético, ou quando o tamanho da descontinuidade é grande, algum fluxo magnético escapará da descontinuidade e atravessará a parte superior da descontinuidade antes de voltar a entrar na peça de trabalho.
Esta fuga de fluxo magnético fará com que as partes de ambos os lados da descontinuidade se polarizem, formando o chamado campo magnético de fuga. Como se mostra a seguir:
(2) Campo magnético de fuga existente
Princípio básico da inspeção por partículas magnéticas: Depois de a peça de trabalho ser magnetizada, se existirem descontinuidades (como fissuras) na superfície e perto da superfície da peça de trabalho, formar-se-á um campo magnético de fuga (ou seja, campo magnético de fuga) na superfície das partes descontínuas.
Ao atrair e recolher as partículas magnéticas aplicadas durante o processo de inspeção através do campo magnético de fuga, formam-se eventualmente traços magnéticos, que podem fornecer uma visualização da localização, forma e tamanho do defeito.
3. Características da inspeção por partículas magnéticas
(1) Âmbito de aplicação
A inspeção por partículas magnéticas pode ser utilizada para inspecionar matérias-primas e produtos semi-acabados, tais como chapas, perfis, tubos e peças em bruto forjadas. Também pode ser utilizada para a inspeção em processo e final de peças de aço forjado, peças soldadas e peças de aço fundido durante o fabrico. Além disso, pode ser utilizado para a inspeção em serviço de máquinas importantes, recipientes sob pressão, tanques de armazenamento de óleo e outras instalações industriais.
(2) Vantagens da inspeção por partículas magnéticas
a) Fornece uma visualização intuitiva da forma, localização, tamanho e gravidade do defeito e pode determinar aproximadamente a natureza do defeito.
b) Tem uma sensibilidade elevada. Os traços magnéticos formados pela acumulação de partículas magnéticas nos defeitos têm um efeito amplificador. Pode detetar uma largura mínima de defeito de aproximadamente 0,1 μm e pode descobrir microfissuras de cerca de 10 μm de profundidade.
c) Tem boa adaptabilidade, é quase ilimitada pelo tamanho e forma da peça de teste e, através da adoção abrangente de vários métodos de magnetização, podem ser detectados defeitos em todas as direcções da peça de trabalho.
d) A velocidade de inspeção é rápida, o processo é simples, a operação é conveniente, a eficiência é elevada e o custo é baixo.
(3) Limitações da inspeção por partículas magnéticas
a) Só pode ser utilizado para inspecionar materiais ferromagnéticos, como o aço-carbono e ligas de aço estrutural, e não pode ser utilizado para inspecionar materiais não ferromagnéticos, como o magnésio, o alumínio, o cobre, o titânio e o aço inoxidável austenítico.
b) Só pode ser utilizado para detetar defeitos superficiais e próximos da superfície e não pode detetar defeitos enterrados demasiado fundo. A profundidade de enterramento de defeitos detectáveis na subsuperfície geralmente não excede 1~2mm.
c) É difícil determinar quantitativamente a profundidade de enterramento do defeito e a altura do próprio defeito.
d) O método de inspeção visual é normalmente utilizado para verificar defeitos. A apreciação e a interpretação dos traços magnéticos requerem experiência técnica e qualidade.
Pode ser difícil identificar riscos superficiais na superfície, furos profundos que estão enterrados e delaminações e dobras com um ângulo inferior a 20° em relação à superfície da peça de trabalho.
O ensaio por penetração (PT), um dos primeiros métodos de ensaio não destrutivo (NDT) na indústria, é amplamente utilizado em vários domínios da indústria moderna devido à sua simplicidade e facilidade de operação.
1. Aplicações dos ensaios com penetrantes
É utilizado para inspecionar defeitos de abertura da superfície, tais como fissuras superficiais, em metal (aço), ligas de alumínio(ligas de magnésio, ligas de cobre, ligas resistentes ao calor, etc.) e peças não metálicas (plástico, cerâmica, etc.).
Durante o fabrico e o funcionamento de produtos industriais, podem ocorrer fissuras superficiais com uma largura de vários micrómetros. Estudos em mecânica da fratura demonstraram que, em condições de trabalho difíceis, estas pequenas fissuras podem estar na origem da falha do equipamento.
2. Métodos de ensaio por Penetrante
Com base em diferentes características, os ensaios penetrantes podem ser divididos em vários métodos diferentes:
Em função dos materiais de visualização, pode ser dividido em métodos fluorescentes e não fluorescentes. O primeiro é designado por "Ensaio Penetrante Fluorescente" e o segundo por "Ensaio Penetrante de Cor".
Um diagrama esquemático típico de defeitos no ensaio por Penetrante Fluorescente.
As microfissuras que são invisíveis a olho nu tornam-se especialmente visíveis como fluorescência verde-amarela sob a irradiação de uma lâmpada UV após o Teste de Penetrante Fluorescente, como mostra o diagrama abaixo:
3. Princípio do ensaio por Penetrante
Os ensaios com penetrantes utilizam fundamentalmente a energia de superfície dos líquidos.
Quando um líquido entra em contacto com uma interface sólida, ocorre um dos três fenómenos seguintes, em que θ representa o ângulo de contacto, conforme ilustrado abaixo:
(a) θ=0°, humidificação completa;
(b) θ＜90°, humidificação parcial;
(c) θ＞90°, sem humidade.
Para um determinado líquido, quanto menor for a tensão superficial, menos trabalho é necessário para vencer esta força quando o líquido se espalha através da interface, resultando numa melhor molhagem.
-A tensão superficial é a tensão que actua ao longo da superfície de qualquer linha de fronteira causada por forças moleculares desequilibradas na camada superficial do líquido.
Fenómeno de capilaridade:
Isto é observado quando um líquido molha um tubo capilar ou um objeto com fendas minúsculas, e o líquido flui ao longo destas pequenas fendas.
Se um líquido puder molhar um tubo capilar, o líquido sobe no tubo. Quanto mais pequeno for o diâmetro interno do tubo, maior será o nível de água no seu interior. Por exemplo, a água sobe dentro de um tubo capilar de vidro, à semelhança da água que se infiltra no capilar.
Se um líquido não conseguir molhar um tubo capilar, o nível do líquido desce no tubo. Por exemplo, o mercúrio (Hg) dentro de um tubo capilar de vidro faz com que o nível do líquido desça.
Princípio básico do ensaio por Penetrante:
Devido ao fenómeno capilar, quando se aplica um penetrante que contém corantes fluorescentes ou coloridos à superfície de um provete, o penetrante penetra em vários pequenos defeitos abertos à superfície (as pequenas aberturas são semelhantes a capilares e a infiltração do penetrante em pequenos defeitos é semelhante ao fenómeno de molhagem). Após a remoção do excesso de penetrante aderido à superfície da peça de ensaio e a secagem, são então aplicados reveladores. Sob a ação capilar, o penetrante nos defeitos é reabsorvido para a superfície da peça a ensaiar, criando uma visualização ampliada dos defeitos. A inspeção visual pode então ser utilizada para observar a forma, o tamanho e a distribuição dos defeitos.
4. Características dos testes de penetração
Os ensaios de penetração podem ser aplicados para detetar defeitos de superfície numa variedade de materiais metálicos e não metálicos, tanto magnéticos como não magnéticos. Com exceção dos materiais porosos, que são difíceis ou impossíveis de testar, este método pode ser utilizado em praticamente qualquer material para identificar defeitos de superfície, produzindo resultados satisfatórios.
(a) Não está limitado pelas propriedades magnéticas, forma, dimensão, composição estrutural, composição química ou orientação dos defeitos da peça a ensaiar. Uma única operação pode detetar defeitos em todas as direcções.
(b) A operação é simples e o equipamento é simples.
(c) A visualização dos defeitos é intuitiva e muito sensível.
(a) Só pode detetar defeitos superficiais nos materiais. No caso de defeitos ocultos no interior dos materiais, os ensaios de penetração são impotentes. Deve notar-se que, devido à dificuldade de interpretar imagens de defeitos em materiais porosos, os ensaios de penetração não são adequados para defeitos superficiais nestes materiais.
(b) Os componentes do penetrante podem ser corrosivos para a peça a ensaiar, pelo que é necessário um controlo rigoroso de oligoelementos como o enxofre e o sódio.
(c) Os solventes orgânicos utilizados nos penetrantes são voláteis e os corantes industriais podem ser tóxicos, exigindo medidas de proteção contra a inalação.
Os ensaios radiográficos são utilizados porque os raios X são absorvidos de forma diferente por diferentes substâncias e espessuras, resultando em intensidades variáveis de raios X que atravessam o objeto irradiado.
Quando a película negativa é colocada no lado oposto do objeto irradiado, são gerados gráficos correspondentes devido às diferentes intensidades de raios X.
Com base nas imagens resultantes, o avaliador da película pode determinar se existem defeitos no interior do objeto e a natureza desses defeitos.
Aplicabilidade e limitações dos testes radiográficos:
Os ensaios por correntes parasitas (ET) ocupam uma posição significativa no domínio dos ensaios não destrutivos (NDT). Desempenha um papel cada vez mais importante em vários sectores, como o aeroespacial, a metalurgia, a maquinaria, a energia eléctrica, a indústria química e a energia nuclear.
1. Aplicações dos ensaios por correntes parasitas
Este método é utilizado para detetar defeitos geométricos macroscópicos na superfície e quase-superfície de materiais metálicos condutores, bem como para a medição da espessura do revestimento.
2. Métodos de ensaio por correntes parasitas
Com base em diferentes características, os ensaios de correntes parasitas podem ser divididos em vários métodos:
1) Classificação segundo a forma da bobina de ensaio:
a) Tipo exterior: A amostra de ensaio é colocada no interior da bobina para ensaio, adequada para detetar defeitos na parede exterior de tubos, barras e fios.
b) Tipo interior: O ensaio é realizado no interior do tubo, especificamente para inspecionar defeitos na parede interna de tubos de paredes espessas ou furos.
c) Tipo de sonda: Colocada na superfície da amostra a ensaiar, adequada não só para placas de forma simples, varas e tubos de grande diâmetro, mas também para peças mecânicas de forma complexa.
2) Classificação segundo a estrutura da bobina de ensaio:
a) Método absoluto: A bobina é constituída por uma única bobina.
b) Método diferencial: Consiste em duas bobinas ligadas de forma oposta.
c) Método de auto-comparação: São enroladas várias bobinas à volta de uma única estrutura.
d) Método de comparação padrão: Enrolada em torno de dois quadros, uma bobina contém uma amostra padrão, a outra é utilizada para o ensaio efetivo.
3) Classificação através da ligação eléctrica da bobina de teste:
a) Método de autoindução: A bobina de ensaio utiliza um único enrolamento tanto para a excitação como para a deteção.
b) Método de indução mútua: O enrolamento de excitação e o enrolamento de deteção são separados.
c) Tipo de parâmetro: A própria bobina é um componente do circuito.
3. Princípio do ensaio por correntes parasitas:
A essência do ensaio por correntes parasitas é a utilização do princípio da indução electromagnética.
Independentemente da causa, qualquer alteração no fluxo magnético que passe pelo circuito fechado gerará uma corrente no circuito. Este fenómeno de excitação de uma corrente devido a alterações do fluxo magnético no circuito é designado por indução electromagnética e a corrente produzida no circuito é designada por corrente induzida.
O circuito contém duas bobinas acopladas entre si. Se for aplicada uma corrente alternada à bobina primária, é gerada uma corrente induzida na bobina secundária sob a ação da indução electromagnética. Inversamente, a corrente induzida afectará a relação entre a corrente e a tensão na bobina primária, como mostra a figura abaixo.
4. Características dos ensaios por correntes de Foucault:
a) Inspeção do processo e ensaio do produto final: Controlo de qualidade durante o processo de fabrico ou eliminação de produtos acabados defeituosos.
b) Inspeção em serviço: Inspeção regular dos componentes mecânicos e dos tubos de permuta de calor, etc.
c) Outras aplicações: Medição da espessura de chapas metálicas e revestimentos, seleção de materiais, medição da condutividade eléctrica, etc.
a) A inspeção não requer contacto com a peça de trabalho ou com o agente de acoplamento e pode ser realizada a altas temperaturas. Entretanto, a sonda pode ser estendida a áreas remotas para inspeção, inspeccionando eficazmente áreas estreitas e paredes de furos profundos da peça de trabalho.
b) Tem uma elevada sensibilidade para a deteção de defeitos superficiais e próximos da superfície.
c) É fácil realizar uma inspeção automatizada eficiente e de alta velocidade de tubos, barras e fios. Os resultados da inspeção podem ser processados digitalmente, depois armazenados, reproduzidos e processados.
a) Só é aplicável à inspeção de materiais metálicos condutores ou materiais não metálicos que podem induzir correntes de Foucault.
b) Só é adequado para detetar defeitos superficiais e próximos da superfície da peça de trabalho e não pode detetar defeitos internos profundos da peça de trabalho.
c) Existem muitos factores que afectam o efeito das correntes de Foucault. Atualmente, a identificação qualitativa e quantitativa de defeitos é ainda relativamente difícil.
Em resumo, a deteção de defeitos por ultra-sons e por raios X é eficaz na deteção de defeitos internos. As ondas ultra-sónicas são adequadas para peças com formas regulares acima de 5 mm. No entanto, os raios X não conseguem localizar a profundidade enterrada dos defeitos e envolvem radiação.
Os ensaios por partículas magnéticas e por penetração são úteis para a deteção de defeitos superficiais em peças testadas. A inspeção por partículas magnéticas limita-se à deteção de materiais magnéticos, enquanto a inspeção por penetração só é adequada para detetar defeitos de abertura da superfície.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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