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Treinamento de UltraSom
Medio de Espessura
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MATERIAIS MAIS USADOS NAINDUSTRIA
AO CARBONO
AO LIGA
AO INOX
Ao Carbono- Aos que possuem at 2%
de carbono. Os mais usados so os quepossuem de 0,25 a 0,35%C. So consideradomateriais de uso geral, pois em industrias deprocesso 80% dos tubos so em ao carbono,devido ao seu baixo custo, excelentes
qualidades mecnicas e facilidade desoldagem e conformao.
Ao Liga- So aos que possuem outroselementos, alm dos que compem os aos
carbonos.Ao Inox- Possui 12% de Cr em suaestrutura, o que lhe confere resistncia acorroso.
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PROCESSOS DEFABRICAO
LAMINAO o processo de deformao plstica e feito fazendo-se passar o metalatravs de rolos, de eixos paralelosque giram em sentido contrrio.
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EXTRUSOConsiste em expulsar o metal atravs de
um orifcio
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FUNDIO a conformao de peas por meio de
vazamento de um metal em estadolquido em recipientes denominados de
moldes.
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Principais defeitos de fabricao
RECHUPESSo vazios de diversos tipos,formas e localizaes nas peas fundidas,
causados pela contrao dos metais durante asua solidificao.
BOLSAS DE GSSo vazios de paredesgeralmente lisas, causados por gasesoriundos do metal lquido. Causados por
possveis reaes metal / areia, umidadeexcessiva do molde, etc..
SEGREGAO - Durante a solidificao domaterial lquido, certos elementos e impurezas
migram para a poro ainda lquida. Estasregies so as ltimas a se solidificarem econtero estes elementos segregados.
DUPLA LAMINAOOcorre geralmente emchapas, devido a falta de plasticidade do
material, decorrente da temperatura delaminao muito baixa ou excesso desegregao no material. Localiza-segeralmente a meia espessura do material.
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ENSAIOS NO DESTRUTIVOSCONVENCIONAIS
LQUIDO PENETRANTE
PARTCULA MAGNTICA
RADIOGRAFIA
ULTRA SOM.
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LQUIDO PENETRANTE
Usado para detectar descontinuidades
superficiais e que sejam abertas na superfcie,tais como trincas, poros, dobras, etc.
Princpios bsicos
O mtodo consiste em fazer penetrar na aberturada descontinuidade um lquido. Aps a remoodo excesso de lquido da superfcie , faz-se sairda descontinuidade o lquido retido atravs deum revelador. A imagem da descontinuidade ficaento desenhada sobre a superfcie.
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PARTCULA MAGNTICA utilizado na localizao de descontinuidades
superficiais e sub-superficiais em materiaisferromagnticos.
O processo consiste em submeter a pea, ouparte desta, a um campo magntico. Na regiomagnetizada da pea, as descontinuidadesexistentes,ou seja a falta de continuidade das
propriedades magnticas do material, iro causaum campo de fuga do fluxo magntico. Com aaplicao das partculas ferromagnticas,ocorrer a aglomerao destas nos campos defuga, uma vez que sero por eles atradas devido
ao surgimento de plos magnticos. Aaglomerao indicar o contorno do campo defuga, fornecendo a visualizao do formato e daextenso da descontinuidade.
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RADIOGRAFIA
um mtodo usado para inspeo no
destrutiva que baseia-se na absorodiferenciada da radiao penetrante pela
pea que est sendo inspecionada.
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ENSAIO POR ULTRA-SOM
Princpios Bsicos do Mtodo
No passado, testes de eixosferrovirios, ou mesmos sinos, eramexecutados atravs de testes commartelo, em que o som produzido
pela pea, denunciava a presena derachaduras ou trincas grosseiras pelosom caracterstico.
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Uso na Indstria Em 1929 o cientista Sokolov, fazia
as primeiras aplicaes da energiasnica para atravessar materiaismetlicos. Somente em l945 o ensaioultra-snico iniciou sua caminhada
em escala industrial, impulsionadopelas necessidades eresponsabilidades cada vez maiores.
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Campo de Aplicao
Na indstria, em reas decaldeiraria e estruturas
martimas, para garantia daqualidade de peas de grandesespessuras, geometria complexade juntas soldadas e chapas. Namaioria dos casos, o US aplicado em aos- carbonos,em menor escala em aosinoxidveis.
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Aplicao: Deteco e avaliao de
descontinuidades internas; Deteco de
descontinuidadessuperficiais;
Medies de espessura;
Controle de corroso;
Determinao depropriedades fsicas,
estrutura e tamanho de gro.
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Vantagens: Alta sensibilidade;
Laudo imediato;
No requer cuidados com asegurana com relao ao RX;
Grandes espessuras no uma
limitao para o ensaio; Permite definir a profundidade e
o tamanho da descontinuidade.
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Limitaes Requer grande conhecimento
terico e experincia do inspetor;
O registro permanente do testeno facilmente obtido;
Espessuras muito finas,constituem uma dificuldade para
aplicao do mtodo; Requer o preparo da superfcie
para sua aplicao.
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Vibraes Mecnicas/Ultra-snicas
O ensaio de US em materiais feitocom o uso de ondas mecnicas ouacsticas . Qualquer onda mecnica
composta de oscilaes de partculasno meio em que se propaga.
Tipos de Ondas Ondas longitudinais (Ondas de
compresso); Ondas transversais, (ondas de corte
ou cizalhamento);
Ondas superficiais ou Ondas de
Rayleigh; Ondas de Lamb.
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Ondas longitudinaisOndas de compresso:
As partculas oscilam namesma direo depropagao da onda, e sotransmitidas a slidos,
lquidos e gases. a ondade maior velocidade depropagao. Para este tipo deonda utilizado o cabeote
normal
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Velocidades dePropagao das
Ondas Longitudinais
Material Velocidade m/s
Ar 330
Alumnio 6300
Cobre 4700
Ouro 3200
Ao 5900
Ao Inox 5800
gua 1480
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Ondas transversaisondas de corte ou cizalhamento
As partculas do meio vibram nadireo perpendicular/transversalao de propagao. Os planosdas partculas, mantm-se namesma distncia um do outro,movendo-se apenas na vertical.
So transmitidas somente aslidos. A velocidade ~ 50% daonda longitudinal. utilizado ocabeote angular.
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Velocidades dePropagao das
Ondas TransversaisMaterial Velocidade
m/s
Ar -
Alumnio 3100
Cobre 2300
Ouro 1200
Ao 3200
Nylon 1100
leo(SAE30)
-
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Ondas superficiaisou Ondas de Rayleigh
Se propagam na superfcie dos
slidos. Devido ao complexomovimento oscilatrio das partculasda superfcie, a velocidade depropagao da onda superficial entre
duas fases diferentes ~10% inferioque a onda transversal.
Se propaga em movimento paralelo asuperfcie e transversal em relao a
direo de propagao. Aplicado para exame de finas
camadas de material. Utilizadocabeote angular.
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Freqncia , Velocidade eComprimento de Onda :
Frequncia:As ondas acsticas ou som propriamentedito, so classificados de acordo com suas
frequncias e medidos em ciclos porsegundo, ou seja o nmero de ondas que
passam por segundo pelo nossosouvidos. A unidade ciclos por segundos normalmente conhecido por Hertz,
abreviatura Hz. Assim sendo se tivermos um som com 280
Hz, significa que por segundo passam 280ciclos ou ondas por nossos ouvidos.
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Frequncia Ultrasnica utilizada naindustria = 0,5/1,0 a 25MHz.
Em geral, a freqncia de 2 a 4 MHz
normalmente utilizada para inspeesde soldas, chapas forjadas e outras demdia ou fina granulao. Por outrolado, a inspeo de fundidos sempretrazem srios problemas em virtude daestrutura grosseira de tais materiais eneste caso recomenda-se freqnciasmais baixas, de O,5 a 1 MHz.
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Velocidade de propagao
Existem vrias maneiras de umaonda snica se propagar, e cadauma com caractersticasparticulares de vibraesdiferentes.
Definimos Velocidade depropagao como sendo adistncia percorrida pela ondasnica por unidade de tempo.
importante lembrar que avelocidade de propagao uma caracterstica do meio,sendo uma constante,independente da frequncia.
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Comprimento de onda. Se atiramos uma pedra num lago de
guas calmas, imediatamente criamosuma perturbao no ponto atingido e
formando assim, ondas superficiaiscirculares que se propagam sobre a gua.
Neste exemplo, podemos imaginar o quedefinimos anteriormente de frequnciacomo sendo o nmero de ondas que
passam por um observador fixo, tambmpodemos imaginar a velocidade depropagao pela simples observao eainda podemos estabelecer ocomprimento entre dois picos de ondas
consecutivos. Esta medida denominamoscomprimento de onda, e representaremospela letra grega: Lambda l.
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Relaes entre velocidade,comprimento de onda e frequncia.
Considerando uma onda snica se
propagando num determinado materialcom velocidade V, frequncia f, e
comprimento de onda l podemos
relacionar estes trs parmetros comosegue: V = l. F
Exemplo de aplicao: Uma onda longitudinal ultra-snica,
com frequncia 2 MHz utilizada para
examinar uma pea de ao. Qual ocomprimento de onda gerado nomaterial ?
Soluo: Como vimos anteriormente, a faixa de
frequncia normal utilizada paraaplicaes industriais, compreendeentre 1 MHz at 5 MHz. No exemploacima a frequncia de 2 MHzcorresponde a 2 milhes de ciclos por
segundos ou seja 2 x 106Hz.
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Teremos:
V= l. f ou l = V
f
sendo V = 5900 m/s vem que:
l= 5900 metros
2 x 10 6
l= 2950 x 10
-6
m oul
= 2,95 mm
O conhecimento do comprimento deonda de significante importncia,pois relaciona-se diretamente com o
tamanho do defeito a ser detectado. Em geral , o menor dimetro de uma
descontinuidade a ser detectada nomaterial deve ser da ordem de l/2.
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Propagao das OndasAcsticas no Material
Atenuao Snica:
A onda snica ao percorrer um materialqualquer sofre, em sua trajetria efeitos dedisperso e absoro , resultando nareduo da sua energia .
A disperso deve-se ao fato da matria no
ser totalmente homognea, contendointerfaces naturais em sua prpriaestrutura ou processo de fabricao. Porexemplo ao inox,com propriedadeselsticas distintas. Para esta mudana das
caractersticas elsticas de ponto nummesmo material denominamos anisotropia
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O fenmeno da absoro ocorresempre que uma vibrao acsticapercorre um meio elstico. a energia
cedida pela onda para que cadapartcula do meio execute ummovimento de oscilao , transmitindoa vibrao s outras partculas doprprio meio.
Portanto , o resu l tado dos efei tos ded isperso e absoro quandosomados resu ltam na atenuaosnica.
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Tipos de Cristais
Quartzo; Sulfato de ltio;
Titanato de brio;
Metaniobato de chumbo.
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Quartzo um materialpiezeltrico mais antigo,
translcido e duro como o vidro;
Sulfato de Ltio um cristalsensvel a temperatura e pouco
resistente;
Titanato de Brio emetaniobato de chumbo so
materiais cermicos querecebem o efeito piezeltricoatravs de polarizao. Essesdois cristais so os melhores
emissores, produzindo impulsosou ondas de grande energia, secomparadas com aquelasproduzidas por cristais dequartzo.
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Para a inspeo ultra-snica,interessa no s a potncia deemisso, mas tambm a
sensibilidade da recepo(resoluo). A frequncia ultra-snica gerada pelo cristal dependerda sua espessura , cerca de 1mm
para 4 MHz e 2 mm para 2 MHz.
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O transdutor emite um impulsoultra-snico que atravessa omaterial a inspecionar e reflete nas
interfaces, originando o quechamamos ecos. Estes ecosretornam ao transdutor e gera, nomesmo, o sinal eltricocorrespondente.
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Transdutores AngularesA rigor, diferem dos transdutores retos ounormais pelo fato do cristal formar um
determinado ngulo com a superfcie domaterial. O ngulo obtido, inserindo umacunha de plstico entre o cristalpiezeltrico e a superfcie. Transdutoresangulares mais comuns 30o/ 45oe 70o
O ngulo nominal , sob o qual o feixe ultra-snico penetra no material vale somentepara inspeo de peas em ao; se omaterial for outro, deve-se calcular o
ngulo real de penetrao. A mudana dongulo deve-se mudana de velocidadeno meio.
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O cristal piezeltrico somente recebeondas ou impulsos ultra-snicos quepenetram na cunha em uma direo
paralela de emisso, em sentidocontrrio. A cunha de plstico funcionacomo amortecedor para o cristalpiezeltrico, aps a emisso dosimpulsos.
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Transdutores Duplo-Cristal ou SE
Quando se trata de inspecionar ou medirmateriais de reduzida espessura, ou
quando se deseja detectardescontinuidades logo abaixo da superfciedo material, a zonamortaexistente na telado aparelho impede uma resposta clara. Ocristal piezeltrico recebe uma resposta
num espao de tempo curto aps aemisso.Neste caso , somente um transdutor quesepara a emisso da recepo pode ajudar.Ento, desenvolveu-se o transdutor de
duplo-cristal, no qual dois cristais soincorporados na mesma carcaa,separados por um material acstico isolantee levemente inclinados em relao superfcie de contato. Cada um dos cristais
funcionam somente como emissor ousomente como receptor, sendo indiferentequal deles exerce qual funo. Soconectados ao aparelho de ultra-som poruma cabo duplo.
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Cada um dos cristais funciona somentecomo emissor ou como receptor, sendoindiferente qual deles exerce qual funo.So conectados ao aparelho de ultra-sompor uma cabo duplo.
O duplo-cristal o mais indicado eutilizado para medio de espessura .
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Acoplantes
Ao acoplarmos o transdutor sobre apea a ser inspecionada ,imediatamente estabelece umacamada de ar entre a sapata dotransdutor e a superfcie da pea. Esta
camada de ar impede que asvibraes mecnicas produzidas pelotransdutor se propague para a peaem razo das caractersticas acsticas(impedncia acstica) muito diferente
do material a inspecionar. Por esta razo , deve-se usar umlquido que estabelea uma reduodesta diferena , e permita apassagem das vibraes para a pea.
Tais lquidos, denominados deacoplante so escolhidos em funodo acabamento superficial da pea,condies tcnicas , tipo dapea/temperatura da pea. Os maisutilizados so: leo, Glicerina, graxa egua.
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Tcnicas de Exame
Seleo dos Parmetros deexame
Inmeros so os parmetros ouvariveis a serem escolhidos para arealizao do exame ultra-snico.
Tais parmetros devero serselecionados pelo operadorlevando em conta os tamanhos etipos de defeitos a seremdetectados, tipo de material,
geometria ou forma da pea ouseo a ser examinada,especificaes de fabricao einspeo. A seguir citaremos osprincipais parmetros que deveroser selecionados, assim como suasvantagens e limitaes.
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Tcnica Pulso-Eco
Mtodo onde se emprega um nicotransdutor para emitir e receber ondas.
Neste caso, o transdutor no emitecontinuamente ondas snicas, mas simpulsos de ondas, da o nome pulso-eco.
Aplicado em 90% dos casos, possui
inmeras vantagens, tais como: Pode-se localizar a descontinuidade O tamanho da descontinuidade
proporcional a altura do sinal refletido. No necessita de acesso de ambos os
lados da regio a ser examinada. A quantidade de defeitos e sua extenso
podem ser determinadas.
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Tcnica de Transparncia o mtodo, onde se emprega dois
transdutores separados, sendo um
como emissor ultra-snico e o outroreceptor. Neste caso, os transdutoresso acoplados entre as superfciesparalelas, que contm a regio a serexaminada, como mostra a figura
esquemtica, abaixo:
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Tcnica de Transparncia
O mtodo de transparncia,normalmente aplicado em peasonde no se pretende avaliar oulocalizar as descontinuidadesexistentes, internamente, mas apenasdetect-las e submet-las a uma
inspeo do tipo "passa - no passa".Devido a esta caracterstica, o mtodopossui limitaes intrnsecas taiscomo:
No se pode localizar os defeitos . Os dois transdutores devem estar
alinhados, e acoplados, que dificulta oprocesso.
No se pode determinar a quantidadede defeitos existentes.
H necessidade de acesso dos doislados da regio a ser examinada
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Tcnica de Imerso
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Tcnica Delta
Tcnica especialmente desenvolvida paraensaio de soldas com grande espessura,
principalmente na rea de construo decomponentes nucleares.
Opera um transdutor angular comoemissor e outro normal ou reto como
receptor, conforme disposio mostrada nafigura. O transdutor receptor R capta sinais
dissipados (ondas longitudinais e ondastransversais) pelo franco superior da
descontinuidade
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Tcnica Tandem Idntica aplicao explicada na tcnica
Delta. Utiliza dois transdutores angulare
presos a um gabarito, com distncia fixaentre eles. Permite o teste em uma certa"zona de ensaio" de profundidadepreestabelecida.
O transdutor "receptor" s apresenta umsinal quando existe um defeito
Esta tcnica apresenta dificuldade dooperador em manter os dois transdutoresalinhados e distncia determinada,
principalmente em superfcies curvas ouirregulares.
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Aparelhagem Descrio dos Aparelhos Medidores de
Espessura por Ultra-Som Os medidores de espessura por ultra-som
podem se apresentar com circuitos digitaisou analgicos, e so aparelhos simplesque medem o tempo do percurso snicono interior do material , atravs da
espessura, registrando no display oespao percorrido ou seja a prpriaespessura. Operam com transdutoresduplo-cristal, e possuem exatido dedcimos ou at centsimos dependendo
do modelo.
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So aparelhos bastante teis paramedio de espessuras de chapas, tubostaxas de corroso em equipamentos
industriais, porm para a obteno debons resultados, necessrio suacalibrao antes do uso, usando blocoscom espessuras calibradas e de mesmomaterial a ser medido, com o ajuste
correto da velocidade de propagao dosom do aparelho.
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Os aparelhos medidores modernos deespessura digitais , so dotados decircuitos de memria que podem
armazenar centenas de dados referente aespessuras medidas e aps , conectandona impressora , pode-se obter um relatriocompleto das medidas efetuadas e ascondies usadas.
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Aparelhos de US
Cuidados e manuseio dos Aparelhos:O aparelho dever ser usada emconformidade com manual de instrues e
especificaes do mesmo.
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Cuidados Referentes Calibrao
O termo calibrao deve ser analisado noseu sentido mais amplo entendendo o
leitor como sendo o perfeito ajuste detodos os controles do aparelho de ultra-som, para uma inspeo especficasegundo um procedimento escrito e
aprovado pelo cliente / fabricante. O operador dever proceder umarecalibrao dos instrumentos e acessriosempre que:
Houver trocas de transdutores no decorre
de inspeo; O aparelho for desligado;
Transcorrer 90 minutos com o aparelholigado;
Houver troca de operadores; Mudanas de faixa de espessura, aparelho
DM-2
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Exemplos de alguns blocos padres:
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