Datas e desenvolvimento da inspeção não destrutiva

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).

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.

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.

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).

Conceito

A radiografia é um método usado para inspeção não destrutiva
que baseia-se na absorção diferenciada da radiação
penetrante pela peça que está sendo inspecionada.

Devido às diferenças na densidade e variações na espessura
do material, ou mesmo diferenças nas características de
absorção causadas por variações na composição do material,
diferentes regiões de uma peça absorverão quantidades
diferentes da radiação penetrante.

Ensaio Radiográfico
Conceito

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.

Conceito

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.

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.

Quando o tubo é ligado, a corrente elétrica do filamento, se aquece e
passa a emitir espontaneamente elétrons que são atraídos e acelerados
em direção ao alvo. Nesta interação, dos elétrons com os átomos de
tungstênio, ocorre a desaceleração repentina dos elétrons,
transformando a energia cinética adquirida em Raios X.

Unidade 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.

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.

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).

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.

Acessórios do Aparelho de Raios X

Cabos de energia:
O aparelho de Raios X composto pela mesa de comando e unidade
geradora, são ligadas entre si através do cabo de energia. A distância
entre a unidade geradora e a mesa de comando deve ser tal que o
operador 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 de
ligação com comprimento de 20 a 30 metros dependendo da potência
máxima do tubo gerador.

Blindagem de Proteção

O início da operação do aparelho deve ser feita com
aquecimento lento do tubo de Raios X, conforme as
recomendações do fabricante.

Neste processo o operador deve utilizar as cintas ou blindagens
especiais que são colocadas na região de saída da radiação,
sobre a carcaça da unidade geradora. Este acessório fornecido
pelo fabricante permite maior segurança durante o
procedimento de aquecimento do aparelho.

Ensaio Radiográfico

Raios X industrial, de até 300 kV Inspeção radiográfica de soldas
(portáteis) em tubos

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.

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-.

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.

Estes aparelhos consistem em uma blindagem ou carcaça
protetora de chumbo, tungstênio ou urânio 238. Esta carcaça
apresenta um furo axial no interior, do qual existe um estojo
metálico, chamado porta-isótopo, fixado a um comando
mecânico flexível, munido de um pequeno volante ou manivela
para manobra à distância.
Bobina de
mangueiras
Irradiador

Manivela para Mangueira
controle remoto

Chaves de
segurança

Mangueiras

Porta isótopo

Raios 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.


Aparelho usando Fonte Radioativa de Cobalto-60, pesando 122 Kg.

Comparação entre Raios-X e Raios Gama

Raios-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.

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).

Absorção da radiação em função do tipo de material

Absorção da radiação em função da espessura

Técnica Parede Simples – Vista Simples

Filme
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.

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.

A densidade é o grau de enegrecimento do filme. A densidade é medida
por meio de densitômetros eletrônicos. A medição da densidade é feita no
negatoscópio, que é o aparelho usado para a interpretação de radiografias.

É uma caixa contendo lâmpadas, com luminosidade variável, e um suporte
de plástico ou vidro leitoso, onde o filme é colocado.

Negatoscópio alta intensidade
para radiografia industrial.

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.

O IQI padrão adotado
pelo código ASME é um
prisma retangular de
metal com três furos de
determinados diâmetros,
e a sensibilidade
radiográfica é definida em
função do menor furo
visível na radiografia.

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.

Os penetrômetros devem ser de material idêntico, ou radiograficamente
similar, ao material radiográfico.
Obs.:Recentemente foram introduzidos no código ASME V, os IQI's de
arame na norma ASTM.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Vantagens

Registro permanente dos resultados;

Detecta facilmente defeitos volumétricos, tais como
porosidades, inclusões, falta de penetração, excesso de
penetração.

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.

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