Aula 8 ensaios mecnicos e end - radiografia

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Aula 8 ensaios mecnicos e end - radiografia

  1. 1. DATAS IMPORTANTES Em 1920, na Europa, são iniciados estudos relativos à aplicação dos “Raios-X” na inspeção dos materiais. Em 1954, explosão em pleno ar do Comet. Criação de sistemas de inspeção periódicas obrigatórias para todas as aeronaves comerciais, impulsionando o desenvolvimento dos ensaios não destrutivos, como o Ultra-Som. Em 1905, explosão da caldeira da fábrica de sapatos Brockton, USA, morreram 58 pessoas. Os Estados Unidos adotam o Código ASME (American Society of Mechenical Engineers). Em 1943, preocupação brasileira – foi elaborada a NR-13, norma sobre caldeira e vasos de pressão, que em 1994 recebeu um novo texto, publicado pela Secretária de Segurança e Saúde no Trabalho (SSST).
  2. 2. ENSAIO RADIOGRÁFICO Objetivo A radiografia industrial é usada para detectar variação de uma região de um determinado material que apresenta uma diferença em espessura ou densidade comparada com uma região vizinha, em outras palavras, a radiografia é um método capaz de detectar com boas sensibilidade defeitos volumétricos.
  3. 3. ENSAIO RADIOGRÁFICO Isto quer dizer que a capacidade do processo de detectar defeitos com pequenas espessuras em planos perpendiculares ao feixe, como trinca dependerá da técnica de ensaio realizado. Defeitos volumétricos como vazios e inclusões que apresentam uma espessura variável em todas direções, serão facilmente detectadas desde que não sejam muito pequenos em relação à espessura da peça.
  4. 4. ENSAIO RADIOGRÁFICO Introdução Raios X e Gama (ondas eletromagnéticas) penetram nos materiais. Capacidade de penetração depende de: • Comprimento de onda • Tipo e espessura do material Quanto menor o comprimento de onda maior a penetração. Parte da radiação atravessa o material e parte é absorvida. Quantidade de radiação absorvida depende da espessura do material (menor espessura – menor quantidade de radiação absorvida). A radiação ao atravessar o material irá impressionar o filme radiográfico (radiografia).
  5. 5. ENSAIO RADIOGRÁFICOConceitoA radiografia é um método usado para inspeção não destrutivaque baseia-se na absorção diferenciada da radiaçãopenetrante pela peça que está sendo inspecionada.Devido às diferenças na densidade e variações na espessurado material, ou mesmo diferenças nas características deabsorção causadas por variações na composição do material,diferentes regiões de uma peça absorverão quantidadesdiferentes da radiação penetrante.
  6. 6. Ensaio RadiográficoConceito Essa absorção diferenciada da radiação poderá ser detectada através de um filme, ou através de um tubo de imagem ou mesmo medida por detectores eletrônicos de radiação. Essa variação na quantidade de radiação absorvida, detectada através de um meio, irá nos indicar, entre outras coisas, a existência de uma falha interna ou defeito no material.
  7. 7. ENSAIO RADIOGRÁFICO Conceito
  8. 8. ENSAIO RADIOGRÁFICO Raios X Os Raios X, destinados ao uso industrial, são gerados numa ampola de vidro, denominada tubo de Coolidge, que possui duas partes distintas: o ânodo e o cátodo.
  9. 9. ENSAIO RADIOGRÁFICO O ânodo e o cátodo são submetidos a uma tensão elétrica da ordem de milhares de Volts, sendo o pólo positivo ligado ao anodo e o negativo no cátodo. O ânodo é constituído de uma pequena parte fabricada em tungstênio, também denominado de alvo, e o cátodo de um pequeno filamento, tal qual uma lâmpada incandescente, por onde passa uma corrente elétrica da ordem de mA.
  10. 10. ENSAIO RADIOGRÁFICOQuando o tubo é ligado, a corrente elétrica do filamento, se aquece epassa a emitir espontaneamente elétrons que são atraídos e aceleradosem direção ao alvo. Nesta interação, dos elétrons com os átomos detungstênio, ocorre a desaceleração repentina dos elétrons,transformando a energia cinética adquirida em Raios X.
  11. 11. ENSAIO RADIOGRÁFICOUnidade Geradora, Painel de Comando Os equipamentos de Raios X industriais se dividem geralmente em dois componentes: o painel de controle e o cabeçote (unidade geradora). O painel de controle consiste em uma caixa onde estão alojados todos os controles, indicadores, chaves e medidores, além de conter todo o equipamento do circuito gerador de alta tensão. A foto representa uma unidade de comando de um aparelho de Raios X industrial moderno. O painel, digital, resume uma série de informações técnicas sobre a exposição, tais como distância fonte-filme, kV, mA, tempo de exposição. As informações no display poderão ser memorizadas e recuperadas quando necessário.
  12. 12. ENSAIO RADIOGRÁFICO É através do painel de controle que se fazem os ajustes de tensão e corrente, além de comando de acionamento do aparelho. No cabeçote está alojada a ampola e os dispositivos de refrigeração. A conexão entre o painel de controle e o cabeçote se faz através de cabos especiais de alta tensão.
  13. 13. ENSAIO RADIOGRÁFICO Esses dados determinam a capacidade de operação do equipamento, pois estão diretamente ligados ao que o equipamento pode ou não fazer. Isso se deve ao fato dessas grandezas determinarem as características da radiação gerada no equipamento. A tensão se refere à diferença de potencial entre o ânodo e o cátodo e é expressa em quilovolts (kV). A corrente se refere à corrente elétrica do tubo e é expressa em miliamperes (mA).
  14. 14. ENSAIO RADIOGRÁFICO Outro dado importante se refere à forma geométrica do ânodo no tubo. Quando em forma plana, e angulada, propicia um feixe de radiação direcional, e quando em forma de cone, propicia um feixe de radiação panorâmico, isto é, irradiação a 360°, com abertura determinada. Os equipamentos considerados portáteis, com tensões até 400 kV, possuem peso em torno de 40 a 80 kg, dependendo do modelo. Os modelos de tubos refrigerados a gás são mais leves ao contrário dos refrigerados a óleo.
  15. 15. ENSAIO RADIOGRÁFICOAcessórios do Aparelho de Raios XCabos de energia:O aparelho de Raios X composto pela mesa de comando e unidadegeradora, são ligadas entre si através do cabo de energia. A distânciaentre a unidade geradora e a mesa de comando deve ser tal que ooperador esteja protegido no momento da operação dos controles,segundo as normas básicas de segurança.Para tanto os fabricantes de aparelhos de Raios X fornecem cabos deligação com comprimento de 20 a 30 metros dependendo da potênciamáxima do tubo gerador.
  16. 16. ENSAIO RADIOGRÁFICOBlindagem de ProteçãoO início da operação do aparelho deve ser feita comaquecimento lento do tubo de Raios X, conforme asrecomendações do fabricante.Neste processo o operador deve utilizar as cintas ou blindagensespeciais que são colocadas na região de saída da radiação,sobre a carcaça da unidade geradora. Este acessório fornecidopelo fabricante permite maior segurança durante oprocedimento de aquecimento do aparelho.
  17. 17. Ensaio RadiográficoRaios X industrial, de até 300 kV Inspeção radiográfica de soldas(portáteis) em tubos
  18. 18. ENSAIO RADIOGRÁFICO Raios X Gerados na interação de elétrons em alta velocidade com a matéria. Quando elétrons com suficiente energia interagem com elétrons de um átomo, são gerados raios-X. Cada elemento quando atingido por um elétrons em alta velocidade emite o seu Raio-X característico. Quando elétrons de suficiente energia interagem com o núcleo de átomos, são gerados Raios-X contínuos, assim chamados porque o espectro de energia é contínuo. Condições para geração de Raios-C: Fonte de elétrons Alvo para ser atingido pelos elétrons (foco) Acelerador de elétrons na direção desejada.
  19. 19. ENSAIO RADIOGRÁFICO Raios Gama Os isótopos de alguns elementos têm seus núcleos em estado de desequilíbrio, devido ao excesso de nêutrons, e tendem a evoluir espontaneamente para uma configuração mais estável, de menor energia. As transformações nucleares são sempre acompanhadas de uma emissão intensa de ondas eletromagnéticas, chamadas raios-.
  20. 20. ENSAIO RADIOGRÁFICO Os raios- são ondas eletromagnéticas de baixo comprimento de onda e com as mesmas propriedades dos raios-X. Dos isótopos radioativos, o Cobalto 60 e o Irídio 192 são os mais utilizados em radiografia industrial. Por causa do perigo da radiação sempre presente, as fontes radioativas devem ser manejadas com muito cuidado e são necessários aparelhos que permitam guardá-las, transportá- las e utilizá-las em condições de segurança total.
  21. 21. ENSAIO RADIOGRÁFICOEstes aparelhos consistem em uma blindagem ou carcaçaprotetora de chumbo, tungstênio ou urânio 238. Esta carcaçaapresenta um furo axial no interior, do qual existe um estojometálico, chamado porta-isótopo, fixado a um comandomecânico flexível, munido de um pequeno volante ou manivelapara manobra à distância. Bobina de mangueiras Irradiador Manivela para Mangueira controle remoto Chaves de segurança Mangueiras Porta isótopo
  22. 22. ENSAIO RADIOGRÁFICORaios Gama Isótopos com núcleo em desequilibro (excesso de nêutrons) tendem a evoluir para situação mais estável (menor energia), liberando ondas eletromagnéticas (Raios Gama). Raios Gama são ondas eletromagnéticas de baixo comprimento de onda e com as mesmas propriedades que os Raios-X. Principais isótopos radioativos: Co60 Ir192 Fontes radioativas devem ser manuseadas com muito cuidado pelo perigo da radiação.
  23. 23. ENSAIO RADIOGRÁFICO Aparelho usando Fonte Radioativa de Cobalto-60, pesando 122 Kg.
  24. 24. ENSAIO RADIOGRÁFICOComparação entre Raios-X e Raios GamaRaios-X pode regular a tensão anódica e por isso pode ser controlado o poder de penetração (varia o comprimento de onda).Raios Gama não pode modificar o comprimento de onda (é característica do isótopo).Do ponto de vista da qualidade radiográfica os Raios-X são melhores.Raios Gama são emitidos espontaneamente. Não necessitar de corrente elétrica.Para grandes espessuras (acima de 90 mm) o poder de penetração dos Raios-X não é suficiente.
  25. 25. ENSAIO RADIOGRÁFICO Equipamentos de Raios Gama tem mais facilidade de uso. Instalações de Raios Gama são mais baratas. Certos casos particulares apresentam problemas de acesso, tornando o uso de raios- mais indicado. Para estes casos, as fontes radioativas são mais maleáveis e tornam possíveis posicionamentos corretos. Uma grande vantagem dos raios- é a sua emissão esférica a partir da fonte, permitindo efetuar radiografias circunferenciais em uma única exposição (exposição panorâmica).
  26. 26. ENSAIO RADIOGRÁFICOAbsorção da radiação em função do tipo de material
  27. 27. ENSAIO RADIOGRÁFICOAbsorção da radiação em função da espessura
  28. 28. ENSAIO RADIOGRÁFICO Técnica Parede Simples – Vista Simples
  29. 29. ENSAIO RADIOGRÁFICOFilme O filme radiográfico consiste de uma fina chapa de plástico transparente, revestida de um ou ambos os lados com uma emulsão de gelatina, de aproximadamente 0,03 mm de espessura, contendo finos grãos de brometo de prata. Quando exposto aos raios-X, raios- ou luz visível, os cristais de brometo de prata sofrem uma reação que os torna mais sensíveis ao processo químico (revelação), que os converte em depósitos negros de prata metálica.
  30. 30. ENSAIO RADIOGRÁFICO Em resumo, a exposição à radiação cria uma imagem implícita no filme, e a revelação torna a imagem visível. Quando o inspetor interpreta uma radiografia, ele está vendo os detalhes da imagem da peça em termos da quantidade de luz que passa através do filme revelado. Áreas de alta densidade (expostas a grandes quantidades de radiação) aparecem cinza escuro; áreas de baixa densidade (áreas expostas a menos radiação) aparecem cinza claro.
  31. 31. ENSAIO RADIOGRÁFICOA densidade é o grau de enegrecimento do filme. A densidade é medidapor meio de densitômetros eletrônicos. A medição da densidade é feita nonegatoscópio, que é o aparelho usado para a interpretação de radiografias.É uma caixa contendo lâmpadas, com luminosidade variável, e um suportede plástico ou vidro leitoso, onde o filme é colocado. Negatoscópio alta intensidade para radiografia industrial.
  32. 32. ENSAIO RADIOGRÁFICO INDICADORES DE QUALIDADE DE IMAGEM (IQI) O IQI é um dispositivo, cuja imagem na radiografia é usada para determinar o nível de qualidade radiográfica (sensibilidade). Não é usado para julgar o tamanho das descontinuidades ou estabelecer limites de aceitação das mesmas.
  33. 33. ENSAIO RADIOGRÁFICOO IQI padrão adotadopelo código ASME é umprisma retangular demetal com três furos dedeterminados diâmetros,e a sensibilidaderadiográfica é definida emfunção do menor furovisível na radiografia.
  34. 34. ENSAIO RADIOGRÁFICO O IQI padrão adotado pela norma DIN (Deutsche Industrie Normen) é composto de uma série de sete arames de metal e de diâmetros padronizados. A sensibilidade radiográfica é definida em função do menor arame visível na radiografia.
  35. 35. ENSAIO RADIOGRÁFICO Os penetrômetros devem ser de material idêntico, ou radiograficamente similar, ao material radiográfico. Obs.:Recentemente foram introduzidos no código ASME V, os IQIs de arame na norma ASTM.
  36. 36. ENSAIO RADIOGRÁFICO Preparação do Filme Preparação dos banhos: a preparação dos banhos devem seguir a recomendação dos fabricantes, e preparados dentro dos tanques que devem ser de aço inoxidável ou da matéria sintética, sendo preferível o primeiro material. É importante providenciar agitação dos banhos, utilizando pás de borracha dura ou aço inoxidável ou ainda de material que não absorva e nem reaja com as soluções do processamento. As pás devem ser separadas, uma para cada banho, para evitar a contaminação das soluções.
  37. 37. ENSAIO RADIOGRÁFICO Manuseio: após a exposição do filme, o mesmo ainda se encontra dentro do portafilmes plástico, e portanto deverá ser retirado na câmara escura, somente com a luz de segurança acionada. Nesta etapa os filmes deverão ser fixados nas presilhas de aço inoxidável para não pressionar o filme com o dedo, que poderá manchá-lo permanentemente.
  38. 38. ENSAIO RADIOGRÁFICO Revelação: Quando imergimos um filme exposto no tanque contendo o revelador, esta solução age sobre os cristais de brometo de prata metálica, por ação do revelador. Esta seletividade está na capacidade de discriminar os grãos expostos dos não expostos. A revelação deve ser feita com agitação permanente do filme no revelador, afim de que se obtenha uma distribuição homogênea do líquido em ambos os lados da emulsão, evitando-se a sedimentação do brometo e outros sais que podem provocar manchas susceptíveis de mascarar possíveis descontinuidades.
  39. 39. ENSAIO RADIOGRÁFICO Em princípio, o revelador deveria somente reduzir os cristais de haletos de prata que sofrem exposição durante a formação da imagem latente. Na realidade, os outros cristais, embora lentamente, também sofrem redução. Chama-se “Véu de fundo” o enegrecimento geral resultante, que deve ser sempre mínimo para otimizar a qualidade da imagem radiográfica.
  40. 40. ENSAIO RADIOGRÁFICO Os filmes devem ser agitados na solução reveladora para que não haja formação de bolhas grudadas no filme que possam causar falta de ação do revelador nestes pontos, formando assim um ponto claro. Deixar escorrer por alguns segundos o filmes.
  41. 41. ENSAIO RADIOGRÁFICO Banho interruptor ou banho de parada: O banho interruptor pode ser composto, na sua mistura, de água com ácido acético ou ácido glacial. Neste último caso, deve-se ter cuidado especial, prevendo-se uma ventilação adequada e evitando-se tocá-lo com as mãos. Quando se fizer a mistura com água e não ao contrário, pois poderá respingar sobre as mãos e face causando queimaduras.
  42. 42. ENSAIO RADIOGRÁFICO Fixação: Após o banho interruptor, o filme é colocado em um terceiro tanque, que contém uma solução chamada de “fixador”. A função da fixação é remover o brometo de prata das porções não expostas do filme, sem afetar os que foram expostos à radiação. O fixador tem também a função de endurecer a emulsão gelatinosa, permitindo a secagem ao ar aquecido.
  43. 43. ENSAIO RADIOGRÁFICO Lavagem dos Filmes: Após a fixação, os filmes seguem para o processo de lavagem para remover o fixador da emulsão. O filme é imergido em água corrente de modo que toda superfície fique em contato constante com a água corrente. Cada filme deve ser lavado por, aproximadamente, 30 minutos.
  44. 44. ENSAIO RADIOGRÁFICO Vantagens Registro permanente dos resultados; Detecta facilmente defeitos volumétricos, tais como porosidades, inclusões, falta de penetração, excesso de penetração.
  45. 45. ENSAIO RADIOGRÁFICO Desvantagens Descontinuidades bi-planares (Tr, DL, FF), somente detectadas se estiverem no mesmo plano da radiação; Acesso em ambas as superfícies; Geometria complexa dificulta o ensaio; Radiação afeta a saúde dos operadores e público; Necessário interromper trabalhos próximos; Custo elevado; Ensaio demorado – Resultado não é imediato; Treinamento demorado dos inspetores.
  46. 46. ENSAIO RADIOGRÁFICO
  47. 47. ENSAIO RADIOGRÁFICO
  48. 48. ENSAIO RADIOGRÁFICO
  49. 49. ENSAIO RADIOGRÁFICO
  50. 50. ENSAIO RADIOGRÁFICO
  51. 51. ENSAIO RADIOGRÁFICO

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