Técnicas Avançadas de Ensaios Não Destrutivos para Integridade de Materiais

Materiais podem apresentar falhas microscópicas inerentes devido a imperfeições da rede cristalina. Processos de fabricação como soldagem, fundição, forjamento e tratamento superficial podem causar falhas ou defeitos adicionais. Materiais operam sob tensão, fadiga e corrosão, criando defeitos adicionais ou agravando existentes. Falhas normalmente ocorrem quando imperfeições atingem proporções perigosas de forma que parte remanescente não suporta tensão aplicada, tornando-se dúctil ou frágil. Daí a necessidade de detectar imperfeições e avaliá-las quanto a natureza, tamanho e localização. Passos adicionais necessários para avaliar severidade e decidir: aceitar, aceitar após reparo, ou rejeitar/sucatear.

O que é Ensaio Não Destrutivo (END)

END é técnica de inspecionar, testar ou avaliar materiais, componentes ou montagens para imperfeições (descontinuidades) ou diferenças de características sem destruir a funcionalidade da peça ou sistema. Após inspeção/teste, peça ainda utilizável. Aplicável em base amostral para investigação individual ou verificação 100% em controle qualidade produção. Possível inspecionar/medir materiais/estruturas sem destruir textura superficial, integridade do produto e utilidade futura.

Embora END seja conceito alta tecnologia, evolução equipamentos tornou-o robusto para qualquer ambiente industrial em qualquer estágio fabricação. Aplicação: produção aço a inspeção local componentes já em serviço. Grau de habilidade necessário para aplicar técnicas END corretamente maximizar informação sobre produto com retroalimentação à produção. END não apenas método rejeitar material substandard — também garantia que material supostamente bom é bom. Usa variedade princípios. Não existe método único "caixa preta" satisfazendo todos requisitos em todas circunstâncias.

Campo do END

Campo amplo e interdisciplinar, papel crítico inspeção componentes/estruturas para desempenho confiável. Normas asseguram confiabilidade testes END e previnem erros por falha equipamento, aplicação incorreta métodos, ou habilidade/conhecimento inspetores. Testes END bem-sucedidos permitem localizar e caracterizar condições e falhas materiais. Técnicas END normalmente exigem habilidade considerável do operador; interpretação precisa resultados pode ser difícil pois resultados podem ser subjetivos.

Classificação das Técnicas END

Nomes frequentemente referem-se ao meio penetrante ou equipamento usado.

• Técnicas END Convencionais:
  1. Inspeção visual/óptica
  2. Líquido penetrante
  3. Partícula magnética
  4. Corrente parasita (eddy current)
  5. Radiográfico
  6. Ultrassônico
• Técnicas END Não Convencionais: Aplicações especializadas — radiografia nêutrons, emissão acústica, termografia, micro-ondas, teste vazamento, holografia, ondas guiadas, radar penetração solo, laser, etc.

Elementos Essenciais Comuns

1. Meio de sondagem (probing medium);
2. Amostra teste apropriada para meio usado para detectar descontinuidades;
3. Detetor capaz de medir distribuições/alterações no meio;
4. Técnica registro/exibição informação do detetor adequada para avaliação;
5. Operador treinado para interpretar feedback detetor e avaliar resultados.

Indicações em END

Técnica END fornece indicação durante teste. Definição "indicação": "resposta ou evidência resposta revelada através END que necessita avaliação adicional para determinar verdadeira significância". Quando técnica END aplicada em peça, há resposta = indicação. "Resposta" significa: (i) "sangramento" (bleed out) em líquido penetrante; (ii) acúmulo partícula em partícula magnética; (iii) mudança densidade filme radiográfico em radiográfico; (iv) sinal em ultrassônico; (v) desvio medidor, sinal, mudança digital em corrente parasita. Observada resposta, operador interpreta e categoriza em grupos: (i) falsa, (ii) não relevante, (iii) relevante ou verdadeira descontinuidade.

Nenhuma técnica END resolve todos problemas — não alternativas opcionais, mas complementares entre si.

Técnicas Convencionais: Princípios, Aplicações, Vantagens, Limitações

1. Inspeção Visual ou Óptica

Examina condição superficial componente (Fig. 1). Ampliamente usada para praticamente toda condição superficial concebível. Por natureza, simples e direta. No mínimo: componente limpo inspecionado por operador em luz adequada sem equipamento. Frequentemente operador requer equipamento óptico: lupa manual a fibroscópio flexível ou sistemas vídeo remotos.

Operador experiente, condições ótimas, detecta até pequenas trincas fechadas. Repetibilidade problema: condições não otimizadas → mesmo operador perde mesma trinca em reinspeção. Por isso, auxiliares ópticos usados para dar melhor chance encontrar falha. Inspeção em ambiente limpo, confortável, iluminação adequada.

Atenção a segurança, posição trabalho, condições atmosféricas. Inspeção requer concentração considerável. Iluminação crucial — afeta resultados grandemente. Luz natural melhor para inspeção visual. Luz artificial também usável, mas operador deve garantir nível correto especificado em especificação/procedimento.

Componente deve estar limpo, livre revestimentos protetores (sujeira, tinta obscurecem condições buscadas). Importante: operador com treinamento/experiência suficiente antes inspeção visual. Boa visão necessária. Olho instrumento sofisticado mas não vê tudo. Projetado focar luz na retina, converter impulsos nervosos enviar ao cérebro. Cérebro processa informação forma imagens vistas. Leva a percepção — diferença entre realidade física e visão que inspetores acham que veem. Inspectores diferentes interpretam informação olho diferentemente → veem mesma cena física levemente diferente.

Ilusão Müller-Lyer (Fig. 1) mostra diferença percepção/realidade. Hastes setas mesmo comprimento mas parecem diferentes. Diferença percepção entre inspetores depende treinamento, experiência, estado mental/físico no momento. Percepção afetada por fadiga e saúde. Fadiga reduz eficiência e habilidade visual. Problemas levam interpretação imprecisa dados físicos. Inspeção ideal: todos fatores (treinamento, experiência, iluminação, condições ambientais) otimizados.

Técnicas Visualização

• Visualização direta: Objeto na presença imediata do operador. Não auxiliado ou com equipamento.
• Visualização remota: Objeto não na presença imediata. Equipamento especial usado.

Inspeção visual aplicável a virtualmente tudo. Localiza muitos tipos condição superficial: descontinuidades (corrosão, trincas), efeito "mottle" superfícies pintadas. Operador experiente tratamento térmico estima temperatura componente por aparência visual após aquecido à incandescência (ex.: aço cereja opaco ~550 °C).

Auxiliares Ópticos Comuns

1. Lentes aumento manual (1,5×–10×);
2. Lupas medidoras com escala (ex.: lupas ângulo 10× com tubo fluorescente circular embutido iluminação uniforme);
3. Microscópios (vários tipos, ampla gama ampliações);
4. Boroscópios rígidos (excelentes para inspeção interior tubos/canos — Fig.1);
5. Endoscópios (similares, mais flexíveis por fibra óptica guia luz e imagem);
6. Para melhor qualidade imagem, sistemas ópticos boroscópios substituídos por minicâmera vídeo (tubo imagem feixe elétrons varre alvo fotocondutivo — sensor luz — ou dispositivo estado sólido CCD/CID).

2. Ensaio por Líquido Penetrante

Princípio básico (Fig. 2): líquido muito baixa viscosidade (alta fluidez) — penetrante — aplicado superfície peça, penetra fissuras/vazios abertos à superfície. Excesso removido, penetrante aprisionado flui de volta criando indicação. Aplicável materiais magnéticos/não magnéticos; não funciona bem materiais porosos.

Ordem decrescente sensibilidade e custo:

1. Pós-emulsificável fluorescente;
2. Removível solvente fluorescente;
3. Lavável água fluorescente;
4. Pós-emulsificável visível;
5. Removível solvente visível;
6. Lavável água visível.

Vantagens: (i) custo relativamente baixo, (ii) altamente portátil, (iii) alta sensibilidade descontinuidades finas/fechadas, (iv) aplicável variedade materiais, (v) inspeção grandes áreas.

Limitações: (i) superfície teste livre sujeira, óleo, graxa, tinta, ferrugem, (ii) detecta apenas descontinuidades superficiais, (iii) não usável superfícies porosas/rugosas, (iv) remoção todo material penetrante após teste frequentemente necessária, (v) nenhum método fácil registro permanente.

Penetrantes: "visíveis" (visto luz ambiente) ou "fluorescentes" (requer luz "negra"/UV). Processo corante visível mostrado Fig. 2. Imperativo: superfície teste limpa, livre materiais/líquidos estranhos bloqueando penetrante entrar vazios/fissuras. Após aplicar penetrante, permanece tempo especificado (tempo permanência penetrante), peça limpa cuidadosamente remover excesso superfície. Ao remover, operador não deve remover penetrante fluído para vazios. Camada leve revelador aplicada superfície, tempo fornecido (tempo permanência revelador) permitir penetrante vazios/fissuras infiltrar revelador criando indicação visível. Após tempo revelador, peça inspecionada visualmente ou com luz negra para penetrantes fluorescentes. Maioria reveladores pós finos, brancos tipo talco contraste cor penetrante.

Tipos de Penetrantes

• Removíveis solvente: Precisam solvente ≠ água remover excesso. Normalmente visíveis, corante vermelho brilhante contraste bem revelador branco. Pulverizado/pincelado peça; após tempo permanência, limpa com pano umedecido limpador penetrante, revelador aplicado. Após tempo revelador, peça examinada detectar sangramento penetrante através revelador.
• Laváveis água: Emulsificador incluído penetrante permite remoção spray água. Frequentemente aplicados mergulhando peça tanque penetrante; peças grandes spray/pincel. Coberta penetrante, peça em tábua drenagem tempo permanência, estação enxágue spray água forte remover excesso. Peça secador ar quente ou ventilador suave até água removida. Tanque revelador seco revestir revelador ou aguardar tempo permanência restante inspecionar.
• Pós-emulsificáveis: Não têm emulsificador na composição química (diferente laváveis água). Aplicados similarmente, mas antes lavagem água, emulsificador aplicado superfície tempo prescrito (tempo permanência emulsificador) remover excesso. Decorrido tempo, peça submetida mesma lavagem água e processo revelador laváveis água. Emulsificadores lipofílicos (base óleo) ou hidrofílicos (base água).

3. Ensaio por Partícula Magnética

Usa um ou mais campos magnéticos localizar descontinuidades superficiais e subsuperficiais em materiais ferromagnéticos. Localiza falhas superficiais e ligeiramente subsuperficiais em materiais ferromagnéticos. Falhas em peça magnetizada causam campo magnético (fluxo) deixar peça. Se partículas magnéticas aplicadas superfície, retidas no local por vazamento fluxo → indicação visual. Vários métodos, mas todos baseados mesmo princípio geral: criar campo magnético na peça e aplicar partículas magnéticas superfície teste.

Campo magnético aplicado com ímã permanente ou eletroímã. Eletroímã: campo presente apenas quando corrente aplicada. Campo magnético encontra descontinuidade transversal à direção campo → linhas fluxo produzem campo vazamento magnético próprio (Fig. 3). Visível quando partículas ferromagnéticas muito finas coloridas aplicadas superfície → partículas atraídas descontinuidade, reduzem gap ar produzem indicação visual superfície. Partículas: pó seco ou suspensas solução líquida; coloridas corante visível ou fluorescente (fluoresce sob UV/luz negra).

Corrente alternada (CA) ou contínua (CC) induz campo magnético. CA: efeito pele → campo mais forte superfície objeto. CA maior mobilidade partículas superfície permitindo mover livremente localizar vazamento fluxo, mesmo superfície irregular. CC: campos maior poder penetração detectam descontinuidades próximas superfície.

Maioria inspeções campo usam iô (yoke) (Fig. 3). Bobina elétrica enrolada núcleo central; corrente aplicada → campo magnético estende núcleo através pernas articuladas na peça = magnetização longitudinal (linhas fluxo perna a perna). Pernas sobre peça ferromagnética iô energizado → campo introduzido peça. Fluxo perna a perna → descontinuidades orientadas perpendicular a linha entre pernas encontradas. Garantir nenhuma indicação perdida: iô usado posição figura, depois rotacionado 90°. Toda corrente contida iô, apenas campo magnético penetra peça = indução indireta.

Unidades ponta (poke units): Indução direta, corrente passa peça, campo magnético circular gerado ao redor pernas (Fig. 3). Campo entre pontas perpendicular linha entre pontas → indicações orientadas paralelas linha entre pontas encontradas. Duas inspeções, segunda pontas orientadas 90° primeira.

Bobinas elétricas: Geram campo longitudinal. Energizadas, corrente cria campo ao redor fios bobina → linhas fluxo orientadas através bobina. Campo longitudinal → indicações peças em bobina orientadas transversais ao campo.

Maioria máquinas banho úmido horizontal (unidades bancada) têm bobina e conjunto cabeças por onde corrente passa gerando campo. Usam partículas magnéticas fluorescentes solução líquida = "banho úmido". Testando peça entre cabeças: peça entre cabeças, cabeça móvel movida cima peça apertada entre cabeças, peça molhada solução banho partículas, corrente aplicada enquanto partículas fluem sobre peça. Corrente cabeça a cabeça, campo 90° corrente → indicações orientadas paralelas linha entre cabeças visíveis = "head shot".

Peças ocas (tubos, canos, conexões): barra condutora circular entre cabeças com peça suspensa barra (condutor central) (Fig. 3). Peça molhada solução banho, corrente aplicada percorre condutor central não peça. DI e DE peça inspecionados. Campo magnético perpendicular corrente, envolve peça → indicações axialmente ao comprimento encontradas.

Vantagens: (i) econômico, (ii) auxílio inspeção visual, (iii) equipamento fixo/portátil, (iv) resultados instantâneos repetíveis, (v) técnica eficaz, (vi) consumíveis contraste/fluorescentes.

Limitações: (i) peças inspecionadas devem ser ferromagnéticas, (ii) correntes altas necessárias, (iii) detecta apenas falhas superficiais/ligeiramente subsuperficiais, (iv) peças precisam desmagnetização, (v) peças limpas e relativamente lisas, (vi) equipamento volumoso/pesado, (vii) fonte energia normalmente necessária, (viii) revestimentos mascaram indicações, (ix) permeabilidade material/peça afeta resultados.

4. Ensaio por Corrente Parasita (Eddy Current)

Correntes parasitas criadas por indução eletromagnética. CA aplicada condutor (fio cobre) → campo magnético desenvolve em torno condutor. Campo expande CA sobe máximo, colapsa corrente reduz zero. Outro condutor elétrico proximidade campo magnético variável → corrente induzida segundo condutor. Correntes influenciadas por natureza material: vazios, trincas, mudanças tamanho grão, distância física bobina-material. Formam impedância segunda bobina usada como sensor. Prática: sonda colocada superfície peça inspecionada, equipamento eletrônico monitora corrente parasita peça através mesma sonda. Circuito sensor parte bobina emissora.

Aplicações principais: detecção falhas superficiais/subsuperficiais. Técnica sensível condutividade, permeabilidade, dimensões produto. Correntes parasitas produzidas em qualquer material condutor elétrico submetido campo magnético alternado (tipicamente 10 Hz–10 MHz). Campo alternado gerado passando CA por bobina. Bobina várias formas, 10–500 espiras. Magnitude correntes parasitas geradas depende condutividade, permeabilidade, geometria configuração. Qualquer mudança material/geometria detectada bobina excitação como mudança impedância bobina.

Bobina simples: haste ferrite com espiras fio extremidade posicionada próximo superfície produto testado. Trinca superfície → correntes parasitas percorrem caminho maior ao redor trinca → detectada mudança impedância (Fig. 4). Bobinas pares (driven pair), conectadas diferencialmente → sinais "lift-off" (distância sonda-superfície) realçados. Bobinas configuração transformador: enrolamento primário, um (ou dois) secundários.

Sinais detectados contêm amplitude e fase → exibidos displays CRT (tubo raios catódicos) tipicamente não digitais. Sinais exibidos como absoluto ou, com eletrônica apropriada, apenas mudança sinal. Melhores resultados onde apenas um parâmetro produto muda (ex.: presença trinca). Prática: mudanças sinais causadas por diferenças composição, dureza, textura, forma, condutividade, permeabilidade, geometria. Em alguns casos efeito trinca mascarado por mudanças outros parâmetros → rejeição desnecessária. Bobinas selecionadas configuração, tamanho, frequência teste realçar detecção trincas, condutividade, perda metal conforme necessário.

Profundidade penetração correntes parasitas material alterada ajustando frequência teste: maior frequência → menor penetração. Menor frequência → menor sensibilidade defeitos pequenos. Bobinas maiores menos sensíveis rugosidade superfície e vice-versa. Unidades eletrônicas modernas operam ampla gama configurações bobinas modos absoluto/diferencial ampla gama frequências. Teste superfície trincas componentes forma simples/complexa: bobinas enrolamento único haste ferrite normalmente usadas. Sonda colocada componente "balanceada" controles unidade eletrônica. Escaneada superfície → trincas detectadas.

Superfícies escaneadas automaticamente: enrolamentos bobina única adequados apenas se distância lift-off mantida accuradamente. Normalmente configurações bobina diferencial usadas sistemas escaneamento alta velocidade onde efeitos lift-off, vibração cancelados extensão aceitável. Tubos, barras, fios inspecionados bobina circundante — normalmente configuração um primário dois secundários conectados diferencialmente.

Maioria eletrônica corrente parasita tem display fase → operador identifica condições defeito. Muitos casos sinais trincas, lift-off, outros parâmetros claramente identificados. Unidades disponíveis inspecionam produto simultaneamente duas ou mais frequências teste diferentes → efeitos indesejados específicos cancelados eletronicamente melhorar detecção defeito.

Teste corrente parasita puramente elétrico. Unidades bobina não precisam contato superfície produto → técnica facilmente automatizada. Maioria sistemas automatizados componentes geometria simples onde manuseio mecânico simplificado.

Vantagens: (i) determinação ampla gama condições material condutor (detecção defeito, composição, dureza, condutividade, permeabilidade) variedade metais engenharia; (ii) informação termos simples frequente go/no-go, display fase unidades eletrônicas maior informação produto; (iii) unidades extremamente compactas portáteis; (iv) sem consumíveis (exceto sondas às vezes reparáveis); (v) flexibilidade seleção sondas/frequências diferentes aplicações; (vi) adequado automação total.

Desvantagens: (i) ampla gama parâmetros afetam respostas corrente parasita → sinal característica desejada (ex.: trinca) mascarado parâmetro indesejado (ex.: mudança dureza) → seleção cuidadosa sonda/eletrônica necessária algumas aplicações; (ii) testes normalmente restritos [texto original cortado].

5. Ensaio Radiográfico

Método detecção falhas internas muitos materiais/configurações. Raios-X (gerados eletricamente) e raios gama (emitidos isótopos radioativos) = radiação penetrante absorvida diferencialmente pelo material. Maior espessura → maior absorção. Material mais denso → maior absorção. Raios-X/gama também propriedade, como luz, converter parcialmente cristais haleto prata filme fotográfico em prata metálica, proporção intensidade radiação atingindo filme → imagem latente. Revelada/fixada similar filme fotográfico normal (Fig. 5).

Material com vazios internos testado colocando sujeito entre fonte radiação e filme. Vazios aparecem áreas escurecidas (mais radiação atingiu filme) fundo claro. Princípios mesmos raios-X/gama.

• Radiografia raios-X: Poder penetrante determinado volts aplicados tubo raios-X. Aço: ~1.000 volts/polegada espessura. Intensidade/tempo exposição governada amperagem catodo tubo. Tempo exposição expresso miliampère-minutos.
• Radiografia raios gama: Isótopo governa poder penetrante, inalterável cada isótopo. Irídio-192: aço 15–25 mm; Césio-134: aço 20–265 mm. Intensidade radiação isótopos medida Becquerels, reduz tempo. Tempo decaimento metade curies = meia-vida, característico cada isótopo. Ir-192: 74 dias; Cs-134: 2,1 anos. Fator exposição = curies × tempo (curie-horas). Tempo exposição aumentado conforme isótopo decai. Período exposição antieconômico → isótopo renovado. Isótopo emite radiação continuamente → alojado container urânio empobrecido ou blindagem densa similar quando não exposto proteger ambiente/pessoal.

Para produzir radiografia raios-X/gama: pacote filme (cassete estanque luz contendo filme e telas intensificadoras — reduzem tempo exposição) colocado próximo superfície sujeito. Fonte radiação posicionada lado oposto distância, radiação passa sujeito → filme. Após período exposição, filme removido, processado, seco, visualizado luz transmitida visualizador especial. Acessórios radiográficos/fotográficos necessários: monitores radiação, marcadores filme, indicadores qualidade imagem, equipamento câmara escura (graus sofisticação incluindo unidades processamento automático). Consumíveis: filme radiográfico, químicos processamento.

Desenvolvimentos recentes permitem diagnóstico "tempo real". Técnicas tomografia computadorizada rendem informação importante, embora adequadas apenas fins investigativos, não geralmente controle qualidade produção.

Radiografia industrial: expor objeto teste radiação penetrante → radiação passa objeto inspecionado e meio registro colocado lado oposto. Materiais finos/menos densos (alumínio): raios-X gerados eletricamente. Materiais espessos/densos: radiação gama. Fontes gama mais comuns: Ir-192 e Co-60. Ir-192: aço até 15–25 mm (depende força Curie); Co-60: materiais espessos maior poder penetração. Meios registro: filme industrial raios-X ou detectores radiação digital. Radiação passando objeto expõe mídia → áreas escuras onde mais radiação passou, claras onde menos penetrou. Vazio/defeito → mais radiação passa → imagem mais escura filme/detector.

Radiografia filme: Filme plástico transparente fino revestido camada fina brometo prata um/ambos lados. Exposto radiação → cristais reagem permitindo conversão prata metálica preta quando revelado. Prata "fixada" plástico durante revelação; seco → filme radiográfico acabado. Área interesse filme dentro faixa densidade (escuridão) certa, contraste e sensibilidade suficientes para ver descontinuidades interesse. Itens função força radiação, distância fonte-filme, espessura peça. Parâmetros não atendidos → outra exposição necessária área peça.

Radiografia computadorizada: Tecnologia transição filme → radiografia digital direta. Placa fosforescente fotoestimulável reutilizável flexível carregada cassete, exposta similar radiografia filme tradicional. Cassete leitor laser escaneia traduz imagem digital (1–5 min). Imagem carregada computador/mídia eletrônica interpretação/armazenamento.

Tomografia computadorizada: Computador reconstrói imagem plano transversal objeto vs. radiografia convencional. Imagem desenvolvida múltiplas vistas ângulos diferentes reconstruídas computador. Radiografia tradicional: posição descontinuidades internas não determinada accuradamente sem exposições vários ângulos localizar item triangulação. Tomografia: computador triangula usando cada ponto plano visto muitas direções diferentes.

Radiografia digital: Digitaliza radiação passando objeto diretamente imagem exibida monitor computador. Três tecnologias princípio imagem digital direta: silício amorfo, dispositivos acoplados carga (CCD), semicondutores óxido metal complementar (CMOS). Imagens disponíveis visualização/análise segundos vs. tempo escaneamento radiografia computadorizada. Velocidade processamento aumentada resultado construção única pixels; arranjo também permite resolução superior radiografia computadorizada e maioria aplicações filme.

Vantagens: (i) ampla variedade materiais, (ii) verificação mal-estrutura interna, montagem/alinhamento incorretos, (iii) registro permanente, (iv) dispositivos verificação qualidade radiografia disponíveis.

Limitações: (i) acesso ambos lados objeto necessário, (ii) não detecta defeitos planares facilmente, (iii) faixa espessura inspecionável limitada, (iv) sensibilidade diminui com espessura objeto teste, (v) habilidade considerável necessária interpretação radiografias, (vi) profundidade defeito não indicada prontamente, (vii) raios-X/gama perigosos saúde humana.

6. Ensaio Ultrassônico

Detecção defeitos internos e superficiais (particularmente superfície distante) em materiais condutores som. Princípio similar a ecosondagem. Pulso curto ultrassom gerado por carga elétrica aplicada cristal piezoelétrico, vibra período curto frequência relacionada espessura cristal. Detecção falhas: frequência normalmente 1–6 MHz. Vibrações/ondas sonoras esta frequência viajam distância considerável materiais homogêneos elásticos (muitos metais) com pouca redução. Velocidade propagação relacionada Módulo Young material, característica material. Ex.: aço 5.900 m/s, água 1.400 m/s.

Energia ultrassom consideravelmente reduzida ar. Feixe propagado sólido, atingindo interface (ex.: defeito, furo intencional, parede traseira) entre material e ar reflete quantidade considerável energia direção igual ângulo incidência. Teste contato: cristal oscilante incorporado sonda manual, aplicado superfície material testado. Facilitar transferência energia pequeno gap ar cristal-peça: camada líquido (acoplante/couplant) — óleo, água, graxa — aplicado superfície. Cristal não oscila continuamente, pulsos curtos, entre eles quiescente.

Materiais piezoelétricos não só convertem pulsos elétricos oscilações mecânicas, mas também transduzem oscilações mecânicas pulsos elétricos. Logo, não só gerador ondas sonoras mas detetor pulsos retornados. Cristal estado detectar pulsos retornados quando quiescente. Pulso tempo finito percorrer material interface refletir de volta sonda.

Método padrão apresentação informação ultrassom: tubo raios catódicos, movimento horizontal ponto esquerda-direita = tempo decorrido. Princípio não muito diferente instrumentos digitalizados tela LCD plana. Velocidade ponto tal que aparência linha horizontal tela. Sistema sincronizado eletronicamente: instante sonda recebe pulso elétrico ponto começa percorrer tela. Deflexão para cima (pico) linha tela = indicação ocorrência. Pico normalmente termed "pulso inicial".

Base linha perfeitamente nivelada → cristal quiescente. Quaisquer picos direita pulso inicial indicam cristal recebeu pulso entrante refletido uma/mais interfaces material. Ponto move velocidade muito uniforme tela, pulso ondas ultrassom move velocidade muito uniforme material → possível calibrar linha horizontal tela termos medição absoluta. Uso bloco calibração (produz reflexão parede traseira distância conhecida cristal) junto controles variáveis detetor falhas → tela calibrada unidades distância → determinação origens pulsos retornados peça teste.

Possível não só descobrir defeito entre superfície e parede traseira, mas medir distância abaixo superfície. Importante equipamento calibrado corretamente; não discrimina entre limites intencionais objeto teste e descontinuidades não intencionais → operador identifica origem cada pico. Feixes formam feixe → também possível determinar posição plana falha.

Altura pico (eco) aproximadamente proporcional área refletor; todos instrumentos têm controle reduzir/aumentar tamanho indicação — sensibilidade variável. Parte feixe refletida interface material/ar mas também qualquer junção mudança velocidade, ex.: interface aço/escória solda.

Sondar todas faces peça teste não só descobre defeito tridimensional mede profundidade, mas também determina tamanho. Defeitos bidimensionais (planares) também encontrados; diferente radiografia, melhor feixe incidente impinge defeito o mais próximo ângulo reto ao plano. Algumas sondas introduzem feixe ângulo superfície.

Interpretação indicações tela requer habilidade, particularmente sondas manuais. Técnica admiravelmente adequada teste automático formas regulares via monitor — dispositivo eletrônico encaixa equipamento principal fornecer sinal elétrico quando eco ocorre posição particular traço. Nível gatilho sinal variável; opera variedade portas mecânicas avisos falha. Avanços tecnologia computador permitem dados/resultados teste exibidos/saídos ampla variedade formatos.

Equipamentos Modernos e Tipos de Ondas

Detetores falhas ultrassônicos modernos totalmente estado sólido, bateria, robustos condições local. Velocidade som qualquer material característica material → alguns materiais identificáveis determinação velocidade. Ex.: ferros fundidos grafite esferoidal determinar percentual nodularidade grafite.

Velocidade constante (ampla gama aços) → tempo pulso percorrer material proporcional espessura. Instrumento calibrado corretamente → medir espessura um lado precisão centésimos mm. Técnica uso comum. Desenvolvimento detetor falhas padrão: medidor espessura parede digital. Princípios similares, saída numéricos LED/LCD espessura termos absolutos mm. Equipamentos fáceis uso mas precisam prudência aplicação.

Dois tipos ondas sonoras mais comuns inspeções industriais: onda compressão (longitudinal) e onda cisalhamento (transversal) (Fig. 6). Compressão: átomos vibram para frente/trás paralela direção som. Cisalhamento: átomos vibram perpendicularmente (lado a lado) direção som. Cisalhamento viaja ~metade velocidade longitudinal. Som introduzido peça usando transdutor ultrassônico (sonda) converte impulsos elétricos máquina ultrassom ondas sonoras, converte som retornado impulsos elétricos exibidos representação visual tela digital/LCD. Máquina calibrada corretamente → operador determina distância transdutor-refletor; operador experiente determina tipo descontinuidade causou refletor. Ultrasom não viaja ar (átomos moléculas ar muito distantes transmitir ultrasom) → líquido/gel "acoplante" (couplant) entre face transdutor superfície peça permitir som transmitido peça.

Modalidades de Inspeção

• Feixe reto (straight beam): Ondas longitudinais interrogam peça teste. Som atinge refletor interno → som refletor reflete transdutor mais rápido que som parede traseira (distância menor) → display tela. Medidores espessura digitais mesmo processo, saída leitura numérica digital.
• Feixe angular (angle beam): Mesmo transdutor montado cunha angular (também chamada sonda) projetado transmitir feixe som peça ângulo conhecido. Ângulos inspeção mais comuns: 45°, 60°, 70°, calculados a partir linha traçada através espessura peça (não superfície). Sonda 60° Fig. 6. Frequência/ângulo cunha não especificado código/especificação → operador seleciona combinação adequadamente inspeciona peça. Inspeções feixe angular: combinação transdutor/cunha (sonda) movida frente/trás solda → feixe som passa volume total solda. Reflectores alinhados perpendicularmente feixe som enviam som de volta transdutor → exibidos tela.
• Teste imersão: Peça imersa tanque água, água meio acoplamento permitir feixe som viajar transdutor-peça. Máquina ultrassom montada plataforma móvel (ponte) lateral tanque percorre comprimento tanque. Transdutor montado giratório fundo tubo à prova água elevado/abaixado/movido transversalmente. Movimentos ponte/tubo permitem transdutor movido eixos X, Y, Z. Direções engrenadas → incrementos precisos todas direções; giro permite orientar transdutor ângulo requerido. Peças redondas frequentemente montadas rolos motorizados → peça rotacionada transdutor percorre comprimento → circunferência total testada. Múltiplos transdutores simultaneamente → múltiplos scans.
• Inspeção transmissão através: Dois transdutores, um cada lado peça (Fig. 6). Transmissor envia som peça, receptor recebe som. Refletores peça causam redução som atingindo receptor → display tela sinal menor amplitude (altura tela).
• Inspeção phased array (phased array): Sonda múltiplos elementos individualmente ativados. Variando tempo ativação cada elemento, feixe resultante direcionado; dados resultantes combinados formam imagem visual representando fatia peça inspecionada.
• Difração tempo voo (TOFD): Dois transdutores lados opostos solda distância especificada. Um transmite, outro atua receptor. Diferente feixe angular, transdutores não manipulados frente/trás solda, mas percorrem comprimento solda mantendo distância. Duas ondas geradas: uma percorre superfície peça entre transdutores, outra desce através solda ângulo volta receptor. Trinca encontrada → som difratado pontas trinca gera onda som baixa intensidade captada receptor. Amplificando processando computador → tamanho/localização defeito determinados precisão muito maior métodos ultrassônicos convencionais.

Vantagens detecção falhas ultrassônica: (i) espessuras/comprimentos até 10 m testáveis, (ii) posição, tamanho, tipo defeito determináveis, (iii) resultados instantâneos, (iv) portátil, (v) extremamente sensível se requerido, (vi) capaz automação total, (vii) acesso apenas um lado necessário, (viii) sem consumíveis.

Desvantagens: (i) registro permanente indisponível a menos sistema sofisticado coleta dados/resultados usado, (ii) operador decide se peça defeituosa durante teste, (iii) indicações precisam interpretação, (iv) grau considerável habilidade [necessária].