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Apostila 4 para publicar

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Apostila de inspeção de soldagem parte 4, ensaios mecânicos,normatização e normas de qualificação documentos técnicos

Apostila de inspeção de soldagem parte 4, ensaios mecânicos,normatização e normas de qualificação documentos técnicos

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  • 1. WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM TREINAMENTO COMPLETO EM INSPEÇÃO DE SOLDAGEM APOSTILA IV Curso de inspetor de soldagem N1 SE GOSTAR CONTRIBUA: AGENCIA 00175 CONTA 173061 VAR 51
  • 2. APOSTILA 4 SUMÁRIO 1 ENSAIOS MECÂNICOS ............................................................................................... 4 2 ENSAIO DE TRAÇÃO .................................................................................................. 9 3 ENSAIO DE DOBRAMENTO .................................................................................... 20 4 ENSAIO DE FRATURA.............................................................................................. 26 5 ENSAIO DE DUREZA ................................................................................................ 30 6 TESTE DE QUEDA LIVRE ........................................................................................ 45 7 TESTE DE IMPACTO ................................................................................................. 49 8 TESTE MACROGRÁFICO ......................................................................................... 54 9 ENSAIO VISUAL ....................................................................................................... 63 10 ENSAIO POR LIQUIDO PENETRANTE ................................................................... 68 11 ENSAIO POR PARTÍCULAS MAGNÉTICAS ........................................................... 72 12 ENSAIO POR ULTRA - SOM ..................................................................................... 86 13 ENSAIO RADIOGRÁFICO ...................................................................................... 103 14 ENSAIO HIDROSTÁTICO E PNEUMÁTICO .......................................................... 129 15 ENSAIO DE ESTANQUEIDADE ............................................................................. 131 16 NORMATIZAÇÃO ................................................................................................... 134 17 NORMAS DE QUALIFICAÇÃO .............................................................................. 137 18 QUALIFICAÇÃO DO PROCEDIMENTO DE SOLDAGEM .................................... 142 19 QUALIFICAÇÃO DE SOLDADORES ..................................................................... 150 20 DOCUMENTOS TÉCNICOS .................................................................................... 158 21 ANEXOS ................................................................................................................... 164 22 REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 179 WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 2
  • 3. APOSTILA 4 Ensaios Mecânicos WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 3
  • 4. APOSTILA 4 1 ENSAIOS MECÂNICOS INTRODUÇÃO No estudo da ciência dos materiais, bem como no seu dimensionamento, são de grande importância vários parâmetros obtidos através dos ensaios. Pode-se definir ensaio como a observação do comportamento de um material quando submetido à ação de agentes externos como esforços e outros. Os ensaios são executados sob condições padronizadas, em geral definidas por normas, de forma que seus resultados sejam significativos para cada material e possam ser facilmente comparados. Realizar um ensaio consiste em submeter um objeto já fabricado ou um material que vai ser processado industrialmente a situações que simulam os esforços que eles vão sofrer nas condições reais de uso, chegando a limites extremos de solicitação. Os ensaios podem ser realizados em protótipos, no próprio produto final ou em corpos de prova e, para serem confiáveis, devem seguir as normas técnicas estabelecidas. LABORATÓRIOS DE ENSAIO Os ensaios podem ser realizados na própria oficina ou em ambientes especialmente equipados para essa finalidade denominados laboratórios de ensaios. Os ensaios fornecem resultados gerais, que são aplicados a diversos casos, e devem poder ser repetidos em qualquer local que apresente as condições adequadas.
  • 5. APOSTILA 4 CLASSIFICAÇÃO DOS ENSAIOS MECÂNICOS A classificação dos ensaios mecânicos em materiais basicamente é dividida em dois grupos. a) Ensaios destrutivos. b) Ensaios não destrutivos ENSAIOS DESTRUTIVOS São aqueles que deixam algum sinal ou marca na peça ensaiada ou no corpo de prova submetido ao ensaio. Neste tipo de ensaio os corpos podem ou não ficarem inutilizados. TIPOS DE ENSAIOS DESTRUTIVOS  Tração  Embutimento  Compressão  Torção  Cisalhamento  Dureza  Dobramento  Fluência  Flexão  Fadiga  Impacto ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS São aqueles que após sua realização não deixam nenhuma marca ou sinal, e, portanto, nunca inutilizam a peça ou o corpo de prova. Por esse motivo podem ser utilizados para se detectar falhas em produtos acabados ou semi-acabados. TIPOS DE ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS      Visual Líquido penetrante Partículas magnéticas Ultra-som Radiografia industrial WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 5
  • 6. APOSTILA IV TIPOS DE ESFORÇOS QUE AFETAM OS MATERIAIS ESCOLHA DO ENSAIO A SER REALIZADO A escolha do ensaio mecânico mais interessante ou mais adequado para cada tipo de produto depende da finalidade do material, dos tipos de esforços que esse material vai sofrer e das propriedades mecânicas que se deseja medir. FATORES DETERMINANTES MECÂNICO PARA A REALIZAÇÃO DE UM ENSAIO Dois fatores determinantes para a realização de um ensaio mecânico são a quantidade e o tamanho das amostras a serem testadas. A especificação do produto deve mencionar esses fatores, bem como a maneira utilizada para se retirar as amostras para os testes. RESULTADOS DOS ENSAIOS Alguns ensaios permitem obter dados numéricos que podem ser utilizados no cálculo estrutural e no projeto da peça. Outros ensaios fornecem apenas resultados qualitativos do material e servem somente para auxiliar com estudo e desenvolvimento do projeto.
  • 7. APOSTILA IV NORMAS TÉCNICAS PARA ENSAIOS As normas são utilizadas para se descrever o método correto para se efetuar um determinado ensaio mecânico. As normas mais utilizadas pelos laboratórios de ensaios mecânicos pertencem as seguintes associações:         ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) ASTM (American Siciety for Testing and Materials) DIN (Deutsches Institut für Normung) BSI (Britsh Standards Instituition) ASME (American Society of Mechanical Engineers) ISSO (International Organization for Standardization) JIS (Japanese Industrial Standards) SAE (Society of Automotive Engineers) OBS: Todo e qualquer ensaio realizado em território brasileiro deve apresentar seus resultados grafados no Sistema Internacional de Unidades – SI. WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 7
  • 8. APOSTILA IV Ensaios Destrutivos WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 8
  • 9. APOSTILA IV 2 ENSAIO DE TRAÇÃO Consiste na aplicação de carga de tração uniaxial crescente em um corpo de prova especifico até a ruptura. Trata-se de um ensaio amplamente utilizado na indústria de componentes mecânicos, devido às vantagens de fornecer dados quantitativos das características mecânicas dos materiais. Com esse tipo de ensaio, pode-se afirmar que praticamente as deformações promovidas no material são uniformemente distribuídas em todo o seu corpo, pelo menos até ser atingida uma carga máxima próxima do final do ensaio. E, como é possível fazer com que a carga cresça numa velocidade razoavelmente lenta durante todo o teste, o ensaio de tração permite medir satisfatoriamente a resistência do material. A uniformidade termina no momento em que é atingida a carga máxima suportada pelo material, quando começa a aparecer o fenômeno da estricção ou da diminuição da secção do provete, no caso de matérias com certa ductilidade. A ruptura sempre se dá na região mais estreita do material, a menos que um defeito interno no material, fora dessa região, promova a ruptura do mesmo, o que raramente acontece. A precisão de um ensaio de tração depende, evidentemente, da precisão dos aparelhos de medida que se dispõe. Com pequenas deformações, pode-se conseguir uma precisão maior na avaliação da tensão ao invés de detectar grandes variações de deformação, causando maior imprecisão da avaliação da tensão. Mesmo no início do ensaio, se esse não for bem conduzido, grandes erros podem ser cometidos, como por exemplo, se o provete não estiver bem alinhado, os esforços assimétricos que aparecerão levarão a falsas leituras das deformações para uma mesma carga aplicada. Deve-se, portanto centrar bem o corpo-de-prova na máquina para que a carga seja efetivamente aplicada na direção do seu eixo longitudinal. ENSAIO CONVENCIONAL Nos corpos de provas normalmente a seção reta é circular, porém corpos de provas retangulares também são usados. Durante os ensaios, a deformação fica confinada à região central, mais estreita, do corpo de prova. O diâmetro padrão é aproximadamente 12,8 mm, enquanto a seção reduzida deve ser pelo menos quatro vezes esse diâmetro. O corpo de prova é preso pelas extremidades nas garras de fixação do dispositivo de testes. A máquina de ensaio de tração é projetada para alongar o corpo de prova a uma taxa constante, além de medir contínua e simultaneamente a carga instantânea aplicada e os alongamentos resultantes, isso com o auxilio de extensômetros. Quando um corpo de prova é submetido a um ensaio de tração, a máquina de ensaio fornece um gráfico que mostra as relações entre a força aplicada e as deformações ocorridas durante o ciclo. Mas o que interessa para determinação das propriedades do material ensaiado é a relação entre a tensão e a deformação. WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 9
  • 10. APOSTILA IV A tensão corresponde à força dividida pela área da seção sobre a qual a força é aplicada. Aplicando a equação descrita acima se pode encontrar os valores da tensão e fazer o gráfico conhecido como tensão-deformação. REGIÃO DE COMPORTAMENTO ELÁSTICO O ponto A representa o limite elástico. Comportamento da fase elástica e plástica. Até este ponto, assume-se que a deformação elástica é independente do tempo, ou seja, quando uma carga é aplicada, a deformação elástica permanece constante durante o período em que a carga é mantida constante. Também é assumido que após a remoção da carga, a deformação é totalmente recuperada, ou seja, a deformação imediatamente retorna para o valor zero. Na fase elástica os metais obedecem a Lei de Hooke. Suas deformações são diretamente proporcionais às tensões aplicadas.
  • 11. APOSTILA IV A constante de proporcionalidade “E” é o módulo de elasticidade, ou módulo de Young, fornece uma indicação da rigidez do material. Quanto maior for o módulo, menor será deformação elástica resultante da aplicação de uma tensão. A deformação convencional ou nominal é dada: Onde: lo = comprimento inicial l = comprimento final para cada carga P aplicada. LIMITE DE PROPORCIONALIDADE A Lei de Hooke só vale até um determinado valor de tensão, representado no gráfico pelo ponto A’, a partir da qual a deformação deixa de ser proporcional à carga aplicada. Limite de proporcionalidade A’. LIMITE DE ELASTICIDADE (E) Máxima tensão que o material pode suportar sem apresentar deformação permanente após a retirada da carga. MÓDULO DE RESILIÊNCIA É a capacidade de um material absorver energia quando deformado elasticamente e liberá-la quando descarregado. A medida desta propriedade é dada pelo módulo de resiliência que é a energia de deformação por unidade de volume necessária para tracionar o metal de origem até o limite de proporcionalidade.
  • 12. APOSTILA IV COEFICIENTE DE POISSON (V) Mede a rigidez do material na direção perpendicular à direção de aplicação de carga uniaxial. τ1 Contração τ1 MÓDULO DE ELASTICIDADE TRANSVERSAL (G) Corresponde à rigidez de um material quando submetido a um esforço de cisalhamento. Onde, ‫ ح‬e γ são as tensões e a respectiva deformação cisalhante que sofre o corpo de prova. Valores dos coeficientes elásticos dos metais.
  • 13. APOSTILA IV REGIÃO DE COMPORTAMENTO PLÁSTICO Acima de certa tensão, os materiais começam a se deformar plasticamente, ou seja, ocorrem deformações permanentes. O ponto na qual estas deformações permanentes começam a se tornar significativas é chamado de limite de escoamento. Durante a deformação plástica, a tensão necessária para continuar a deformar um metal aumenta até um ponto máximo, chamado de limite de resistência à tração, na qual a tensão é a máxima na curva tensão-deformação de engenharia. Isto corresponde a maior tensão que o material pode resistir; se esta tensão for aplicada e mantida, o resultado será a fratura. Toda a deformação até este ponto é uniforme na seção. No entanto, após este ponto, começa a se formar uma estricção, na qual toda a deformação subseqüente está confinada e, é nesta região que ocorrerá ruptura. A tensão corresponde a fratura é chamada de limite de ruptura. LIMITE DE ESCOAMENTO O escoamento é entendido como um fenômeno localizado, que se caracteriza por um aumento relativamente grande na deformação, acompanhada por uma pequena variação na tensão. Isso acontece geralmente no inicio da fase plástica. Durante o escoamento a carga oscila entre valores muito próximos um dos outros. Limite de escoamento. LIMITE DE RESISTÊNCIA À TRAÇÃO É a tensão correspondente ao ponto de máxima carga atingida durante o ensaio. Após o escoamento ocorre o encruamento que é um endurecimento causado pela quebra de grãos que compõem o material quando deformados a frio. O material resiste cada vez mais à tração externa necessitando de uma tensão cada vez maior para se deformar. É nessa fase que a tensão começa a subir até atingir um valor máximo, esse chamado Limite de Resistência. Limite de resistência à tração.
  • 14. APOSTILA IV LIMITE DE RUPTURA Continuando a tração, chega-se a ruptura do material, no chamado Limite de Ruptura. Limite de ruptura. Note que a tensão no limite de ruptura é menor do que no limite de resistência, devido à diminuição de área que acontece no corpo de prova depois que se atinge a carga máxima. Na figura abaixo se pode analisar todos esses elementos representados num mesmo diagrama de tensão deformação. Gráfico tensão – deformação. FRATURA Consiste separação ou fragmentação de um corpo sólido em duas ou mais partes, sob ação de uma tensão, e pode ser considerada como sendo constituída da nucleação e propagação da trinca. Pode ser classificada em duas categorias gerais: fratura dúctil e frágil. A fratura dúctil é caracterizada pela ocorrência de uma apreciável deformação plástica antes e durante a propagação da trinca.
  • 15. APOSTILA IV MATERIAIS DÚCTEIS Qualquer material que possa ser submetido a grandes deformações antes da ruptura é chamado de material dúctil. Freqüentemente, os engenheiros escolhem materiais dúcteis para o projeto, pois estes são capazes de absorver choque ou energia e, quando sobrecarregados, exibem, em geral, grande deformação antes de falhar. MATERIAIS FRÁGEIS Os materiais que apresentam pouco ou nenhum escoamento são chamados de materiais frágeis. FRATURA DÚCTIL – ASPECTOS MACROSCÓPICOS Na figura abaixo pode ser vista a fratura microscopicamente. Fratura dúctil – Aspectos microscópicos. A fratura frágil nos metais é caracterizada pela rápida propagação da trinca, sem nenhuma deformação macroscópica e muito pouca micro deformação.
  • 16. APOSTILA IV Fratura dúctil – Aspectos macroscópicos. Na figura abaixo pode ser vista a fratura frágil microscopicamente Transgranular Intergranular Fratura frágil - Aspectos microscópicos. Uma boa maneira de se observar a diferença no comportamento entre os materiais é submetendo-os a um ensaio de tração. Fazendo-se um gráfico da tensão em função do alongamento, é possível caracterizar um material entre os dois grupos. Materiais frágeis rompem-se com alongamento tipicamente menor do que 5% e mostram maior resistência mecânica. Curva tensão versus escoamento mostrando a tensão de escoamento.
  • 17. APOSTILA IV EQUIPAMENTO PARA O ENSAIO DE TRAÇÃO Geralmente o ensaio de tração é realizado na máquina Universal que recebe este nome por possibilitar a realização de diversos tipos de ensaios. O corpo de prova é fixado por suas extremidades nas garradeiras da máquina. Esta provoca uma força axial para fora de modo a aumentar comprimento do corpo de prova. CORPOS DE PROVA Os corpos de prova têm características especificadas de acordo com as normas técnicas e suas dimensões devem ser adequadas a capacidade da maquina de ensaio. Normalmente utilizam-se corpos de prova de seção circular ou retangular, dependendo do produto acabado ou semi acabado do qual foi retirado.
  • 18. APOSTILA IV A parte útil (Lo) do corpo de prova identificada no desenho acima é a região onde são feitas as medidas das propriedades mecânicas do material. As cabeças são as regiões extremas que servem para fixar o corpo de prova na máquina, de modo que a força atuante na máquina seja axial. Devem ter seção maior do que a parte útil para que a ruptura do corpo de prova não ocorra nelas. Os tipos de fixação mais comum são: A máquina de ensaio de tração é projetada para alongar o corpo de prova a um taxa constante, além de medir contínua e simultaneamente a carga instantânea aplicada (com uma célula de carga) e os alongamentos resultantes (usando um extensômetro). Tipicamente um ensaio de tração- deformação leva vários minutos para se executado e é destrutivo, isto é a amostra testada é deformada de maneira permanente, sendo geralmente fraturada. O resultado de um ensaio de tração deste tipo é registrado em um registrador gráfico ou por um computador, na forma de carga ou força em função do alongamento. ESPECIFICAÇÕES DOS CORPOS DE PROVA Por acordo internacional, sempre que possível um corpo de prova deve ter 10 mm de diâmetro e 50 mm de comprimento inicial. Não sendo possível a retirada de um corpo de prova deste tipo, deve-se adotar um corpo com dimensões proporcionais a essas. Corpos de prova com seção retangular são geralmente retirados de placas, chapas ou lâminas. Suas dimensões e tolerâncias de usinagem são normalizadas pela ISO/R377 enquanto não existir norma brasileira correspondente. A norma brasileira (NBR 6152, dez./1980) somente indica que os corpos de prova devem apresentar bom acabamento de superfície e ausência de trincas. Em materiais soldados, podem ser retirados corpos de prova no sentido transversal e ou no sentido longitudinal da solda, como você pode observar nas figuras a seguir.
  • 19. APOSTILA IV Os ensaios dos corpos de prova soldados normalmente determinam apenas o limite de resistência à tração. Isso porque, ao efetuar o ensaio de tração de um corpo de prova com solda, tenciona simultaneamente dois materiais de propriedades diferentes (metal de base e metal de solda). Os valores obtidos no ensaio não representam as propriedades nem de um nem de outro material, pois umas são afetadas pelas outras. O limite de resistência à tração também é afetado por esta interação, mas é determinado mesmo assim para finalidades práticas. PREPARAÇÃO DO CORPO DE PROVA O primeiro procedimento consiste em identificar o material do corpo de prova. Corpos de prova podem ser obtidos a partir da matéria-prima ou de partes específicas do produto acabado. Depois, deve-se medir o diâmetro do corpo de prova em dois pontos no comprimento da parte útil, utilizando um micrômetro, e calcular a média. Por fim, deve-se riscar o corpo de prova, isto é, traçar as divisões no comprimento útil. Num corpo de prova de 50 mm de comprimento, as marcações devem ser feitas de 5 em 5 milímetros.
  • 20. APOSTILA IV 3 ENSAIO DE DOBRAMENTO O ensaio de dobramento é utilizado para análise da conformação de segmentos retos de seção circular, quadrada, retangular, tubular ou outras em segmentos curvos. O dobramento é bastante utilizado na indústria de produção de calhas, tubos, tambores e de uma grande variedade de elementos conformados plasticamente. No dobramento de uma chapa, devem-se analisar parâmetros como o encruamento do material e o raio mínimo em que este pode ser dobrado sem que ocorra a ruptura, o retorno elástico do dobramento após a retirada da carga e a formação de defeitos na região dobrada. COMO É FEITO O ENSAIO DE DOBRAMENTO. O ensaio de dobramento fornece uma indicação qualitativa da ductilidade do material. Consiste em dobrar um corpo de prova de eixo retilíneo e seção circular, retangular ou quadrada, assentado em dois apoios afastados a uma distância especificada. Através do cutelo é aplicada uma força perpendicular ao eixo do corpo do prova, até que seja atingido um ângulo desejado, que é geralmente 90,120 ou 180º. Se na zona tracionada o material não apresentar trincas ou fissuras ele está aprovado. Ensaio de dobramento. PROCESSOS DE DOBRAMENTO DOBRAMENTO LIVRE É obtido pela aplicação da força nas extremidades do corpo de prova.
  • 21. APOSTILA IV DOBRAMENTO SEMI GUIADO Uma das extremidades estará fixa por algum dispositivo e a outra livre para aplicação da força. DOBRAMENTO GUIADO E realizado por dispositivos confeccionados onde as áreas de maior atrito sejam deslizantes, o dispositivo é composto de cilindros de apoio e cutelo. Para minimizar esforços indevidos de tracionamento.
  • 22. APOSTILA IV ENSAIO DE DOBRAMENTO EM PEÇAS SOLDADAS Este ensaio tem o objetivo de qualificar e ou certificar a solda o soldador e o processo de soldagem. O dobramento pode ser livre ou guiado dependendo dos objetivos do ensaio. Para a verificação da qualidade da solda o dobramento é em geral guiado. Os corpos de prova são extraídos de tubos ou chapas soldadas e devem obedecer as dimensões estabelecidas por norma. Em geral a largura do corpo de prova e uma vez e meia a sua espessura o ângulo de dobramento e de 180º para todos os testes. O alongamento das fibras externas é medido sobre a largura da solda antes do teste, L0. No final do teste a largura atinge um valor L, resultando pra o alongamento o valor indicado na figura. Corpos de prova soldados e linhas de medição O resultado do teste é feito e é observada a existência ou não de fissuras e fendas na região tracionada do corpo de prova. Defeitos com dimensões acima de 3 mm de comprimento causam a sua rejeição. Fissuras que ocorram nas arestas não são consideradas para rejeitar a peça, exceto se provenientes de inclusões ou outros defeitos internos. A solda deve ser testada em diferentes posições para efeitos de qualificação. Para soldas de topo e teste de qualificação de soldadores, o eixo do corpo de prova pode ser orientado transversamente ou paralelamente à direção do cordão de solda. Para espessuras do material abaixo de 12 mm, os corpos de prova são testados nas duas posições, com a face e com a raiz da solda em tração. Materiais com mais de 12 mm de espessura normalmente são testados por flexão lateral (ver figura abaixo).
  • 23. APOSTILA IV Para espessuras muito grandes é permitido o teste com corpos de prova obtidos por fracionamento, desde que toda a espessura seja coberta. A maioria das especificações de solda requer a execução de pelo menos dois testes de raiz e dois testes de face, ou quatro testes laterais para cada peça com solda de topo ver código ASME, secção IX, item 163. DOBRAMENTO TRANSVERSAL LATERAL O corpo de prova é retirado perpendicular ao eixo longitudinal da junta soldada e o dobramento será tracionando uma das laterais a secção total da solda, em chapas ou em tubos. DOBRAMENTO TRANSVERSAL DA FACE O corpo de prova é retirado perpendicular ao eixo longitudinal da junta soldada e o dobramento será tracionando a superfície total da raiz da solda, em chapas ou em tubos.
  • 24. APOSTILA IV DOBRAMENTO TRANSVERSAL DA RAIZ O corpo de prova é retirado perpendicular ao eixo longitudinal da junta soldada e o dobramento será tracionando a superfície total da face da solda em chapas ou em tubos DOBRAMENTO LONGITUDINAL DE FACE O corpo de prova é retirado paralelo ao eixo longitudinal da junta soldada e o dobramento será tracionando a raiz no sentido transversal ao comprimento, em chapas ou em tubos.
  • 25. APOSTILA IV DOBRAMENTO LONGITUDINAL DE RAIZ O corpo de prova é retirado paralelo ao eixo longitudinal da junta soldada e o dobramento será tracionando a face no sentido transversal ao comprimento, em chapas ou em tubos.
  • 26. APOSTILA IV 4 ENSAIO DE FRATURA É um teste que verifica a compacidade da junta soldada quanto às descontinuidades; falta de fusão, falta de penetração, trincas e outras. É aplicável como requisito para qualificação de procedimentos de soldagem e de soldadores. O corpo de prova é submetido a dobramento de uma parte sobre a outra de forma que a raiz da solda seja tracionada. Conforme o código ASME IX. Corpo de prova removido de junta em angulo Corpo de prova removido de junta em angulo
  • 27. APOSTILA IV Corpo de prova removido de junta sobre posta CONFORME NORMA API 1104 Os corpos de prova apresentam um entalhe e são chamados de Nick-Break Test Corpo de prova removido de junta de topo
  • 28. APOSTILA IV Corpo de prova removido de junta em angulo Corpo de prova removido de junta sobreposta
  • 29. APOSTILA IV ANALISE DOS RESULTADOS – CRITERIOS DE ACEITAÇÃO CONFORME CODIGO ASME SEÇÃO IX ITEM QW – 182 O corpo de prova deve ser testado com força constante e crescente ate ocorrer à fratura ou o dobramento plano sobre si. Ocorrendo a fratura, a superfície fraturada não deve apresentar trincas ou falta de penetração, e a soma dos comprimentos de inclusões e ou poros não deve exceder 10 mm ou 10% da quarta seção. CONFORME NORMA API 1104 ITEM 2.6.3.3 O corpo de prova testado não deve apresentar, na superfície, fraturada, falta de penetração ou falta de fusão, poros com dimensão maior que 1,5 mm e a área de todos os poros não devem exceder 2% da área exposta. Inclusões de escoria não devem ter mais que 0,8 mm de largura e não devem ter mais que 3,2 mm de comprimento ou metade da espessura de parede nominal em comprimento, o qual é menor. Deve haver no mínimo 12,5 mm de comprimento de metal de solda são entre as inclusões de escoria. WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 29
  • 30. APOSTILA IV 5 ENSAIO DE DUREZA Dureza é uma propriedade mecânica relacionada à resistência que um material, quando pressionado por outro material ou por marcadores padronizados, apresenta ao risco ou à formação de uma marca permanente. A dureza depende diretamente das forças de ligação entre os átomos, íons ou moléculas e do estado do material (processo de fabricação, tratamento térmico, etc.) e é uma maneira rápida, barata de avaliar a resistência mecânica de um material que geralmente é proporcional ao limite de resistência a tração. Existem 2 tipos de ensaios: Estáticos Dinâmicos A maioria dos ensaios de dureza estáticos consistem na impressão de uma pequena marca feita na superfície da peça, pela aplicação de pressão, com uma ponta de penetração. A medida da dureza do material é dada em função das características da marca de impressão e da carga aplicada. Durante a soldagem a dureza é alterada pelos fatores:      Composição química do metal de base Composição química do metal de adição Efeitos metalúrgicos da energia de soldagem Grau de conformação a frio do metal de base (encruamento) Tratamento térmico Quando requerido por códigos de construção, os valores máximos permitidos de dureza não devem ser ultrapassados. O motivo é a perda da ductilidade de regiões da junta soldada como a zona fundida e a zona afetada termicamente, oferecendo risco a estrutura do equipamento. WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 30
  • 31. APOSTILA IV MÉTODO DE DUREZA BRINELL O ensaio de dureza Brinell consiste em comprimir lentamente uma esfera de aço temperado, de diâmetro D, sobre uma superfície plana, polida e limpa de um metal, por meio de uma carga F, durante um tempo t, produzindo uma calota esférica de diâmetro d. A dureza Brinell é representada pelas letras HB. Esta representação vem do inglês Hardness Brinell, que quer dizer, dureza Brinell. A dureza Brinell (HB) é a relação entre a carga aplicada (F) e a área da calota esférica impressa no material ensaiado (Ac). Em linguagem matemática: A área da calota esférica é dada pela fórmula: πDp, onde p é a profundidade da calota. Substituindo Ac pela fórmula para cálculo da área da calota, temos: Devido à dificuldade técnica de medição da profundidade (p), que é um valor muito pequeno, utiliza-se uma relação matemática entre a profundidade (p) e o diâmetro da calota (d) para chegar à fórmula matemática que permite o cálculo da dureza HB, representada a seguir:
  • 32. APOSTILA IV Quando o teste e realizado nas condições consideradas como padrão a unidade de medida Kgf/mm², é omitida e o valor de dureza Brinell deve ser seguido pelo símbolo HB, sem nenhum sufixo. As condições consideradas padrão são:    Força aplicada 3000 Kgf. Diâmetro da esfera 10 mm Duração de aplicação da força: 10 a 15 segundos Para condições diferentes das condições padrão, o símbolo HB recebe um sufixo que representa as condições nas quais o teste foi realizado. Exemplo: 87HB/5/750/30 Portanto: Dureza 87HB Diâmetro da esfera 5 Força aplicada 750 Kgf Tempo de força 30 segundos Através de estudos realizados com o método Brinell, constatou-se que os valores de dureza com diferentes forças aplicadas variavam pouco se o diâmetro da impressão (d) ficasse no intervalo: 0,3 D < d < 0,6 D, dessa forma a impressão foi considerada ideal dentro desse limites. Para obter o mesmo resultado de dureza para um material, deve-se observar que a relação ² seja constante para diversas faixas de dureza. Durezas (Kgf/mm²) ² 30 10 5 2,5 95 a 415 30 a 140 15 a 70 Até 30 Força F(em Kgf) e campo de aplicação Ø da esfera Espessura mínima do material 30 D² Aços, Ferros Fundidos 10 D² Bronze e Latão duro 10 5 2,5 6 3 3 3000 750 187,5 1000 250 62,5 WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM 5 D² Cobre,Aluminio e suas ligas mais leves 500 125 31,25 2,3 D² Metais Moles 250 62,5 15,625 Página 32
  • 33. APOSTILA IV LIMITAÇÕES DO MÉTODO BRINELL     A peça testada deve ter uma espessura mínima de duas vezes o diâmetro da impressão no teste; O raio de curvatura da superfície da peça a ser testada deve ser no mínimo cinco vezes o diâmetro da esfera utilizada; A distancia entre o centro de uma impressão a as bordas do corpo de prova deve ser no mínimo 2,5 vezes o diâmetro médio da impressão; A força aplicada para o teste deve ser mantida por 30 segundos para materiais entre 60 HB e 300 HB; 10 segundos para materiais com dureza > 300 HB; 60 segundos para materiais com dureza < 60 HB. O uso do método Brinell e limitado pela dureza da esfera empregada. O uso de esferas de aço temperado só é possível na medição de durezas ate 450 Kgf/mm² e para durezas acima deste valor ate 650 Kgf/mm² deve-se utilizar esferas de carboneto de tungstênio. O equipamento de teste Brinell é constituído por um sistema de aplicação de força e por um penetrador, podendo ter um sistema de medidas com a possibilidade de ampliação (visualização) entre 20 e 80 vezes. Alguns equipamentos que podem ser utilizados no ensaio de dureza em laboratório
  • 34. APOSTILA IV VERIFICAÇÃO E CALIBRAÇÃO DAS MAQUINAS Método direto Verificação individual da força aplicada, do penetrador e da medição do diâmetro da impressão. Método indireto Verificação através da utilização dos blocos padrões. Este método é o mais utilizado pelo operador do equipamento quando os ensaios são de rotina. Periodicamente devem-se fazer impressões no bloco padrão. É considerado satisfatório quando o diâmetro médio de qualquer impressão no bloco padrão não for maior que 3% do diâmetro médio correspondente ao valor determinado do bloco padrão. BLOCO PADRÃO Deve atender aos seguintes requisitos de fabricação:        A espessura do bloco deve variar em função da esfera. Espessura > 16 mm para esfera com 10 mm de diâmetro. Espessura > 12 mm para esfera com 5 mm de diâmetro. Desmagnetização quando o bloco for de aço. Acabamento superficial, a superfície de teste deve ser livre de riscos e com tolerâncias de rugosidade. Homogeneidade e estabilidade de sua estrutura cristalina através de tratamento térmico. Identificação da superfície de teste. NORMALIZAÇÃO DO MÉTODO Os métodos de teste para determinação da dureza Brinell, a verificação das maquinas e das calibrações estão normalizados pela ASTM E 110. MEDIDORES PORTÁTEIS PARA DETERMINAÇÃO DA DUREZA São utilizados em grandes peças e equipamentos, e em outras condições onde os laboratórios não ofereceriam as condições necessárias para o ensaio. Os durômetros portáteis são fáceis de manusear pois podem ser utilizados em qualquer posição. Os durômetros portáteis mais utilizados para o teste de dureza são o tipo Poldi e o tipo Telebrineller. Os durômetros operam pela comparação das impressões causadas simultaneamente no material testado e numa barra padrão de dureza,por uma esfera de aço de 10 mm de diâmetro,pelo impacto de um martelo sobre um dispositivo de impacto ou haste do medidor. De forma idêntica ao método convencional, são feitas duas leituras de cada impressão por meio de uma lupa graduada e com os diâmetros médios de uma barra padrão e da peça determina-se por tabelas e por cálculos a dureza da peça. WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 34
  • 35. APOSTILA IV Por calculo tem-se: = [ [ ]² . ]² HB1 = dureza da barra padrão HB2 = dureza do material testado d 1 = diâmetro da impressão na barra padrão d 2 = diâmetro da impressão no material testado É recomendado que a barra padrão tenha dureza próxima a do material testado e que o diâmetro da impressão não ultrapasse 4 mm. O método portátil não possui a mesma precisão do método convencional, porem é satisfatório na verificação de dureza de juntas soldadas após o tratamento térmico. Os testes de metais com o emprego de durômetros portáteis são normalizados pela ASTM E 110. Exemplos de durômetros de alguns portáteis: Durômetro tipo Poldi Apropriado para ensaios em Brinell em peças, devido a seu tamanho reduzido e de fácil transporte e de fácil operação, dispensa qualquer tipo de manutenção. Utilizando para medições em peças fundidas ou usinadas. Acompanhado dos seguintes acessórios:      Barra padrão 12x12x150 mm, definir dureza Lupa ampliação de 10x Tabela de comparação ex; ( alumínio, aço, latão, bronze e cobre) Estojo SKL-ED 22-79, SH 36-106, BRH 112-739, HRC 20-68, HEB 64-100, KZ 38258
  • 36. APOSTILA IV Medidor de dureza tipo Esclerográfo Aparelho para uma medição rápida, independente do local com dano quase imperceptível a superfície. Destacando-se pela sua construção pequena e robusta, sendo por esta razão adequada como um aparelho medidor de bolso. Medidor de dureza para chapa modelo MP-4075 Medição não destrutiva em aço temperado, aço sem tratamento e ferro fundido cinzento e modular. Leitura direta no relógio HRC 20 a 68, HB 100 a 400, HV 100 a 1000. Leitura em chapas de 07 a 6 mm, tubos, peças planas. Acessórios:     Estojo, Chave de ajuste, Padrão de dureza Disponíveis em 3 modelos
  • 37. APOSTILA IV MÉTODO DE DUREZA ROCKWELL O ensaio Rockwell, representado pelo símbolo HR ( Hardness Rockwell), é hoje o processo mais utilizado no mundo inteiro, devido à rapidez e à facilidade de execução, isenção de erros humanos, facilidade em detectar pequenas diferenças de durezas e pequeno tamanho da impressão. Neste método, a carga do ensaio é aplicada em etapas, ou seja, primeiro se aplica uma pré-carga, para garantir um contato firme entre o penetrador e o material ensaiado, e depois se aplica a carga do ensaio propriamente dita. A leitura do grau de dureza é feita diretamente num mostrador acoplado à máquina de ensaio, de acordo com uma escala predeterminada, adequada à faixa de dureza do material. Os penetradores utilizados na máquina de ensaio de dureza Rockwell são do tipo esférico (esfera de aço temperado) ou cônico (cone de diamante com 120º de conicidade). Quando se utiliza o penetrador cônico de diamante, deve-se fazer a leitura do resultado na escala externa do mostrador, de cor preta. Ao se usar o penetrador esférico, faz-se a leitura do resultado na escala vermelha. Nos equipamentos com mostrador digital, uma vez fixada à escala a ser usada, o valor é dado diretamente na escala determinada.
  • 38. APOSTILA IV ETAPAS DO PROCESSO O valor indicado na escala do mostrador é o valor da dureza Rockwell. Este valor corresponde à profundidade alcançada pelo penetrador, subtraídas a recuperação elástica do material, após a retirada da carga maior, e a profundidade decorrente da aplicação da pré-carga. Em outras palavras: a profundidade da impressão produzida pela carga maior é à base de medida do ensaio Rockwell. Veja a seguir a representação esquemática da profundidade produzida por um penetrador cônico de diamante.
  • 39. APOSTILA IV As escalas de dureza Rockwell foram determinadas em função do tipo de penetrador e do valor da carga maior. Nos ensaios de dureza Rockwell normal utiliza-se uma pré-carga de 10 kgf e a carga maior pode ser de 60, 100 ou 150 kgf. Nos ensaios de dureza Rockwell superficial a pré-carga é de 3 kgf e a carga maior pode ser de 15, 30 ou 45 kgf. Os quadros a seguir, mostram as escalas mais utilizadas nos processos industriais.
  • 40. APOSTILA IV REPRESENTAÇÃO DA DUREZA ROCKWELL O número de dureza Rockwell deve ser seguido pelo símbolo HR, com um sufixo que indique a escala utilizada. Veja, por exemplo, a interpretação do resultado 64HRC:    64 é o valor de dureza obtido no ensaio; HR indica que se trata de ensaio de dureza Rockwell; A última letra, no exemplo C, indica qual a escala empregada. PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO A profundidade que o penetrador vai atingir durante o ensaio é importante para definir a espessura mínima do corpo de prova. Entretanto, não há meios de medir a profundidade exata atingida pelo penetrador no ensaio de dureza Rockwell, a medida aproximada desta profundidade (P), obtida a partir do valor de dureza indicado na escala da máquina de ensaio, pode ser calculada utilizando as fórmulas a seguir: Penetrador HR Formula Normal 0,002 x ( 100 – HR ) Diamante Superficial 0,001 x ( 100 – HR ) Normal 0,002 x ( 130 – HR ) Esférico Superficial 0,001 x ( 100 – HR ) Para obter a espessura mínima em milímetros da peça a ser testada, multiplica-se por 10 o valor, obtido na tabela acima pela aplicação da formula.
  • 41. APOSTILA IV PREPARAÇÃO PARA O ENSAIO Alguns cuidados devem ser observados a fim de garantir resultados satisfatórios.      Deve-se verificar a peça e a mesa de apoio do durômetro se estão limpas e bem assentadas uma sob a outra. Certificar-se de que o penetrador quando montado mantenha um perpendicularismo em relação à peça que esta sendo testada, com desvio Maximo de 7º. A força deve ser aplicada sem impacto e vibrações o que nos aparelhos é conseguido por um amortecedor hidráulico A aplicação da força da força deve durar de 6 a 10 segundos e nos metais macios pode ser prolongada ate 30 segundos quando o ponteiro devera ficar imóvel. O primeiro teste serve para assentar corretamente o penetrador, portanto não se deve considerar o resultado do mesmo. Ao se fazer uma medição de dureza em um material desconhecido, seleciona-se a escala Rockwell A, pois a mesma é utilizada para fins seletivos. A partir do resultado obtido, determina-se qual escala deverá ser realizado o teste. Ao se realizar o teste em peças cilíndricas, é preciso fazer correções, adicionando determinados valores aos obtidos através da leitura do mostrador. TABELA DE CORREÇÃO DEVIDO A CURVATURA DO CORPO DE PROVA Diâmetro do corpo de prova cilíndrico LEITURA DO MOSTRADOR 6,4 mm 20 25 30 35 40 45 Correções a serem adicionadas aos valores Rockwell A,C,D 6,0 4,5 3,5 2,5 2,0 1,5 1,5 1,0 1,0 5,5 4,0 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 1,0 1,0 5,0 3,5 2,5 2,0 1,5 1,5 1,0 1,0 0,5 4,0 3,0 2,0 1,5 1,5 1,0 1,0 0,5 0,5 3,5 2,5 2,0 1,5 1,0 1,0 1,0 0,5 0,5 3,0 2,0 1,5 1,0 1,0 1,0 0,5 0,5 0,5 50 55 60 65 2,5 2,0 1,5 1,5 2,0 1,5 1,0 1,0 1,5 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 0,5 0,5 1,0 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0 0 0,5 0 0 0 70 75 80 85 90 1,0 1,0 0,5 0,5 0,5 1,0 0,5 0,5 0,5 0 0,5 0,5 0,5 0,5 0 0,5 0,5 0,5 0 0 0,5 0,5 0,5 0 0 0,5 0,5 0 0 0 0,5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 mm 13 mm 16 mm WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM 19 mm 22 mm 25 mm 32 mm 38 mm Página 41
  • 42. APOSTILA IV MÉTODO DE DUREZA ROCKWELL A dureza Vickers se baseia na resistência que o material oferece à penetração de uma pirâmide de diamante de base quadrada e ângulo entre faces de 136º, sob uma determinada carga. O valor de dureza Vickers (HV) é o quociente da carga aplicada (F) pela área de impressão (A) deixada no corpo ensaiado. Essa relação, expressa em linguagem matemática é a seguinte: A máquina que faz o ensaio Vickers não fornece o valor da área de impressão da pirâmide, mas permite obter, por meio de um microscópio acoplado, as medidas das diagonais (d1 e d2) formadas pelos vértices opostos da base da pirâmide. Conhecendo as medidas das diagonais, é possível calcular a área da pirâmide de base quadrada (A), utilizando a fórmula:
  • 43. APOSTILA IV Voltando à fórmula para cálculo da HV, e substituindo A pela fórmula acima, temos: A fórmula anterior, a força deve ser expressa em quilograma-força (kgf) e o “d” corresponde à diagonal média, ou seja: E deve ser expresso em milímetro (mm). Se a máquina der o resultado em mícron (µ), esse valor deve ser convertido em milímetro. REPRESENTAÇÃO DO RESULTADO DO ENSAIO A dureza Vickers é representada pelo valor de dureza, seguido do símbolo HV e de um número que indica o valor da carga aplicada. A representação 440 HV 30 indica que o valor da dureza Vickers é 440 e que a carga aplicada foi de 30 kgf. O tempo normal de aplicação da carga varia de 10 a 15 segundos. Quando a duração da aplicação da carga é diferente, indica-se o tempo de aplicação após a carga. Por exemplo, na representação: 440 HV 30/20, o último número indica que a carga foi aplicada por 20 segundos. FORÇAS APLICADAS NO ENSAIO Estas variam de 1 a 120 Kgf. Praticamente o numero de dureza Vickers é constante quando o penetrador de diamante tipo pirâmide de base quadrada e ângulo entre faces de 136º for utilizado com forças aplicadas acima de 5 Kgf. Com este penetrador, praticamente indeformável, e como todas as suas impressões são semelhantes entre si não importando o seu tamanho, a dureza Vickers é independente da força aplicada, isto é, o numero de dureza obtido é o mesmo qualquer que seja a carga aplicada. Dessa forma as forças aplicadas podem ser quaisquer, pois as impressões são sempre proporcionais as forças aplicadas para um mesmo numero de materiais.contudo, são recomendadas as forças 1,2,3,4,5,10,20,30,40,60,80,100 e 120 Kgf. Os valores de dureza HV são obtidos através de tabelas fornecidas juntamente com as maquinas de dureza e apresentam os valores em função das diagonais (d) medidas no microscópio da maquina e das forças aplicadas.
  • 44. APOSTILA IV DEFEITOS DE IMPRESSÃO Uma impressão perfeita, no ensaio Vickers, deve apresentar os lados retos. Entretanto, podem ocorrer defeitos de impressão, devidos ao afundamento ou à aderência do metal em volta das faces do penetrador. Quando ocorrem esses defeitos, embora as medidas das diagonais sejam iguais, as áreas de impressão são diferentes. Como o cálculo do valor de dureza Vickers utiliza a medida da média de duas diagonais, esses erros afetam o resultado da dureza: teremos um valor de dureza maior do que o real nos casos de afundamento e um valor de dureza menor do que o real, nos casos de aderência. É possível corrigir esses defeitos alterando-se o valor da carga do ensaio para mais ou para menos, dependendo do material e do tipo de defeito apresentado.
  • 45. APOSTILA IV 6 TESTE DE QUEDA LIVRE É um teste para determinação das temperaturas criticas de transição de ductilidade nula (temperatura NDT), aplicável a aços Ferríticos, com espessura ≥ 16 mm. A temperatura NDT é a temperatura mais elevada em que uma fratura frágil pode iniciar a partir de um pequeno entalhe metalúrgico. Assim esse teste é aplicável a materiais que somente apresentam mudança de comportamento dúctil para frágil (transição dúctil-frágil) com a diminuição da temperatura. NORMALIZAÇÃO DOS CORPOS DE PROVA   O corte deve ser executado por qualquer processo, precavendo-se contra problemas, como super aquecimento do material durante o corte. Após o corte o corpo de prova deve manter as mesmas características de origem do material. Conforme a ASTM E 208, a orientação do corpo de prova independe do sentido de laminação, porém todos os corpos de prova especificados pelo cliente devem ser retirados conforme a mesma orientação, e esta deve ser anotada no relatório do teste, a menos que seja acordado de outra forma. TIPOS DIMENSÕES E TOLERÂNCIAS TIPO P1 P2 P3 ESPESSURA LARGURA COMPRIMENTO Dimensão Tolerância Dimensão Tolerância Dimensão Tolerância (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) 25 ± 2,5 90 ± 2,0 360 ± 10 19 ± 1,0 50 ± 1,0 130 ± 10 16 ± 0,5 50 ± 1,0 130 ± 10 PREPARAÇÃO DO ENTALHE Um passe de solda deve ser depositado sobre a superfície do corpo de prova e deve ter aproximadamente 63,5 mm de comprimento e 12,5 mm de largura. O consumível depositado deve ser de característica frágil que junto com o metal de base garanta um entalhe metalúrgico e de origem a formação de uma trinca. Após a soldagem deve-se fazer um corte com serra (entalhe geométrico) transversal ao passe de solda com a finalidade de localizar a ruptura no corpo de prova.
  • 46. APOSTILA IV MÉTODO DO TESTE O teste é conduzido submetendo-se conjuntos de corpos de prova ( quatro a oito corpos de prova por conjunto) de um determinado material a um dispositivo de impacto em queda livre numa seqüência de temperaturas selecionadas, para determinar a máxima temperatura na qual o corpo de prova romperá. Uma serie de corpos de prova são testados a diferentes temperaturas após a uniformização da temperatura em banho apropriado. O tempo mínimo de imersão dos corpos de prova, após a homogeneização da temperatura, deve ser de 45 a 60 minutos, dependendo da natureza do banho. O apoio inferior para o corpo de prova impede que o mesmo seja solicitado acima do limite de escoamento do material, isto é, o corpo de prova é flexionado pelo dispositivo de impacto (martelo) até um limite de deformação, determinado pelo apoio inferior que solicita do material apenas a zona elástica. DISPOSITIVO DE IMPACTO Deve ser de construção rígida para assegurar a uniformidade no impacto contra o corpo de prova, ter a superfície de contato com o corpo de prova, com um raio de 25 mm e de dureza maior que 50 HRC, e seu peso ser de 23 a 136 Kg. AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS. O teste avalia a capacidade de um aço resistir a esforços na zona elástica, na presença de uma pequena descontinuidade. Após o teste, os corpos de prova devem ser examinados e a avaliação dos resultados utiliza as terminologias “quebrado”, “não quebrado” e “não testado” conforme segue:
  • 47. APOSTILA IV QUEBRADO O corpo de prova é considerado quebrado se, rompendo, ao atingir apenas uma das duas bordas da superfície de tração (lado da solda); não necessária a completa separação do corpo de prova no seu lado de compressão para que seja considerado como quebrado. Corpo de prova “quebrado” NÃO QUEBRADO O corpo de prova desenvolve uma trinca visível a partir do entalhe feito no cordão de solda, sem, contudo atingir nenhuma das bordas da superfície de tração. Corpo de prova “não quebrado” NÃO TESTADO Quando após o teste a trinca não for visível ou o corpo de prova não for flexionado o suficiente ate atingir o apoio inferior. O critério de aceitação considera satisfatório quando o corpo de prova apresentar a condição de “não quebrado” após o teste. È considerado insatisfatório quando o corpo de prova apresenta a condição de “quebrado”, pois indica que a temperatura NDT do material testado é superior a temperatura do teste. NORMATIZAÇÃO DO MÉTODO Para determinação da temperatura NDT de aços ferríticos é conforme o método ASTM E 208
  • 48. APOSTILA IV MAQUINA DE TESTE Consiste de:     Guias verticais Dispositivo de impacto para queda livre Dispositivo de apoio para o corpo de prova com dimensões normalizadas Dispositivo de içamento e posicionamento do martelo
  • 49. APOSTILA IV 7 TESTE DE IMPACTO Esse teste permite estudar os efeitos das cargas dinâmicas. Este ensaio é usado para medir a tendência de um metal de se comportar de maneira frágil. O choque ou impacto representa um esforço de natureza dinâmica, porque a carga é aplicada repentina e bruscamente. No impacto, não é só a força aplicada que conta. Outro fator é a velocidade de aplicação da força. Força associada com velocidade traduz-se em energia. O ensaio de impacto consiste em medir a quantidade de energia absorvida por uma amostra do material, quando submetida à ação de um esforço de choque de valor conhecido. O método mais comum para ensaiar metais é o do golpe, desferido por um peso em oscilação. O pêndulo é levado a certa posição, onde adquire uma energia inicial. Ao cair, ele encontra no seu percurso o corpo de prova, que se rompe. A sua trajetória continua até certa altura, que corresponde à posição final, onde o pêndulo apresenta uma energia final. A diferença entre as energias inicial e final corresponde à energia absorvida pelo material. De acordo com o Sistema Internacional de Unidades (SI), a unidade de energia adotada é o joule. Em máquinas mais antigas, a unidade de energia pode ser dada em kgf./m, kgf./cm ou kgf./ mm. A máquina é dotada de uma escala, que indica a posição do pêndulo, e é calibrada de modo a indicar a energia potencial. A fórmula para o cálculo da energia potencial (Ep) é: Ep =m x g x h, onde: m = massa g = aceleração da gravidade h = altura
  • 50. APOSTILA IV No ensaio de impacto, a massa do martelo e a aceleração da gravidade são conhecidas. A altura inicial também é conhecida. A única variável desconhecida é a altura final, que é obtida pelo ensaio. O mostrador da máquina simplesmente registra a diferença entre a altura inicial e a altura final, após o rompimento do corpo de prova, numa escala relacionada com a unidade de medida de energia adotada. CORPOS DE PROVA Nos ensaios de impacto, utilizam-se duas classes de corpos de prova com entalhe: o Charpy e o Izod. Geralmente apresentam seção quadrada de 10 mm de lado e um comprimento de 55 mm com entalhes no centro deste comprimento. Há um tipo especial para ferros fundidos e ligas não ferrosas fundidas sob pressão. Esses corpos de prova seguem especificações de normas internacionais, baseadas na norma americana E-23 da ASTM. Os corpos de prova Charpy compreendem três subtipos (A, B e C), de acordo com a forma do entalhe. A figura a seguir mostra as formas e dimensões desses três tipos de corpos de prova e dos respectivos entalhes. As diferentes formas de entalhe são necessárias para assegurar que haja ruptura do corpo de prova, mesmo nos materiais mais dúcteis. Quando a queda do martelo não provoca a ruptura do corpo de prova, o ensaio deve ser repetido com outro tipo de corpo de prova, que apresente entalhe mais severo, de modo a garantir a ruptura. Dos três tipos apresentados, o C é o que apresenta maior área de entalhe, ou seja, o entalhe mais severo.
  • 51. APOSTILA IV O corpo de prova Izod tem a mesma forma de entalhe do Charpy tipo A, localizada em posição diferente (não centralizada). O corpo de prova Charpy é apoiado na máquina e o Izod é engastado, o que justifica seu maior comprimento. Corpos de prova de ferro fundido e ligas não ferrosas fundidas sob pressão não apresentam entalhe. Outra diferença importante entre o ensaio Charpy e o Izod é que no Charpy o golpe é desferido na face oposta ao entalhe e no Izod é desferido no mesmo lado do entalhe. As dimensões do corpo de prova, a forma e o tamanho do entalhe usado determinam um dado estado de tensões que não se distribuem de modo uniforme por todo o corpo de prova, no ensaio. Por isso, esse ensaio não fornece um valor quantitativo da tenacidade do metal.
  • 52. APOSTILA IV RETIRADA DOS CORPOS DE PROVA É feita atendendo aos requisitos da norma ou código aplicável. A orientação do corpo de prova e a direção do entalhe aterão significativamente os resultados obtidos no teste. A energia medida é um valor relativo e serve apenas para comparar resultados obtidos nas mesmas condições de ensaio. Isso explica por que os resultados desse ensaio não têm aplicação nos cálculos de projetos de engenharia. Mesmo tomando-se todos os cuidados para controlar a realização do ensaio, os resultados obtidos com vários corpos de prova de um mesmo metal são bastante diversos. Para chegar a conclusões confiáveis a respeito do material ensaiado, é recomendável fazer o ensaio em pelo menos três corpos de prova. Tudo o que foi dito até agora sobre o ensaio de impacto pressupõe sua realização à temperatura ambiente. Em condições de temperatura diversas da temperatura ambiente, os resultados deste ensaio variam sensivelmente. A temperatura, especificamente a baixa temperatura, é um fator de extrema importância no comportamento frágil dos metais. TEMPERATURA DE TRANSIÇÃO Ao ensaiar os metais ao impacto, verificou-se que há uma faixa de temperatura relativamente pequena na qual a energia absorvida pelo corpo de prova cai apreciavelmente. Esta faixa é denominada temperatura de transição. A temperatura de transição é aquela em que ocorre uma mudança no caráter da ruptura do material, passando de dúctil a frágil ou vice-versa. Como esta passagem, na maioria dos casos, não é repentina é usual definir- se uma faixa de temperatura de transição. A faixa de temperatura de transição compreende o intervalo de temperatura em que a fratura se apresenta com 70% de aspecto frágil (cristalina) e 30% de aspecto dúctil (fibrosa) e 70% de aspecto dúctil e 30% de aspecto frágil. O tamanho dessa faixa varia conforme o metal. Às vezes, a queda é muito repentina, como no exemplo anterior.
  • 53. APOSTILA IV A definição dessa faixa é importante porque só podemos utilizar um material numa faixa de temperatura em que não se manifeste a mudança brusca do caráter da ruptura. Os metais que têm estrutura cristalina CFC, como o cobre, alumínio, níquel, aço inoxidável austenítico etc., não apresentam temperatura de transição, ou seja, os valores de impacto não são influenciados pela temperatura. Por isso esses materiais são indicados para trabalhos em baixíssimas temperaturas, como tanques criogênicos, por exemplo. Submetidos ao ensaio de impacto, esses corpos apresentaram três curvas diferentes, como mostra o gráfico a seguir. No corpo de prova A, o entalhe está transversal às fibras do material. Por isso, a curva correspondente, no gráfico anterior, mostra que este foi o corpo de prova que apresentou a maior quantidade de energia absorvida. No corpo de prova C, o entalhe está no sentido da fibra, o que favorece o cisalhamento. Por isso, a absorção de energia é a pior possível. O corpo de prova B também tem entalhe transversal. Só que, neste caso, o entalhe atravessa o núcleo da chapa, cortando todas as fibras transversalmente. A curva correspondente encontra-se numa situação intermediária, em comparação com as outras duas. Essa relação entre as curvas permanece constante, qualquer que seja a temperatura do ensaio. RESFRIAMENTO DO CORPO DE PROVA Os corpos de prova retirados para ensaio de impacto devem ser resfriados, até que se atinja a temperatura desejada para o ensaio. As técnicas de resfriamento são determinadas em normas técnicas específicas. Um modo de obter o resfriamento consiste em mergulhar o corpo de prova num tanque contendo nitrogênio líquido, por aproximadamente 15 minutos. Este é o tempo necessário para homogeneizar a temperatura em todo o corpo de prova. Outra forma de obter o resfriamento é por meio de uma mistura de álcool e gelo seco, que permite atingir temperaturas de até 70ºC negativos. O tempo máximo para romper o corpo de prova após o resfriamento é de 5 segundos. Devido à grande dispersão dos resultados dos ensaios, principalmente próximo à temperatura de transição, gerada pela dificuldade de obter corpos de prova rigorosamente iguais e pela falta de homogeneidade dos materiais, o ensaio de impacto comum não oferece resultados aplicáveis a projetos de engenharia estrutural. Para responder a essas necessidades práticas, foram desenvolvidos outros tipos de ensaio de impacto e outros equipamentos.
  • 54. APOSTILA IV 8 TESTE MACROGRÁFICO Consiste no exame do aspecto de uma superfície plana de uma peça ou corpo de prova, preparado adequadamente por lixamento. Aplica-se um produto químico denominado reativo, que reage com a superfície lixada revelando detalhes macrográficos de sua estrutura. O exame é realizado a olho nu ou com ampliação de ate 10 vezes com o auxilio de uma lupa. O termo macrografia designa também documentos gerados como fotografias, impressões e outros. Para ampliações maiores designa-se micrografia, pois são em geral utilizados microscópios. APLICAÇÕES    Verificar se o produto de fabricação é forjado, fundido ou laminado, e a homogeneidade ou heterogeneidade da estrutura. Verificar se há descontinuidades inerentes no produto como porosidades e segregações. Verificar se o produto foi soldado, revelando as varias zonas existentes de uma junta soldada como numero de passes, tipo de chanfro e se houve goivagem. As heterogeneidades podem ser:    Cristalinas: devido à forma de solidificação, crescimento de grão e velocidade de resfriamento. Químicas: devido à segregação de impurezas, inclusões ou constituintes que podem ser desejáveis quando produzidos intencionalmente, como na carbonetação, nitretação, entre outros, ou indesejáveis quando ocorrem devido ao descontrole da atmosfera dos fornos, resultando na oxidação e descarbonetação dos aços, ou da falta de pureza do material na fundição, como a segregação de enxofre (S) e de fósforo (P). Mecânicas: devido as tensões introduzidas no material pelo trabalho a frio. Macro estrutura A heterogeneidade da superfície sob a ação de um reativo pode apresentar aspectos de origem:    Cristalinas: como granulação grosseira, profundidade de têmpera, zona afetada termicamente (ZAC). Químicas: como profundidade de carbonetação, zonas descarbonetadas, segregação, inclusões não metálicas e de sulfetos; Mecânicas: como regiões encruadas são evidenciadas devido a dissolução seletiva, ou da coloração seletiva do ataque ou da disposição seletiva dos produtos das reações. Põe e m evidencia, por corrosão, descontinuidades imperceptíveis a olho nu, como trincas, poros, entre outros. WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 54
  • 55. APOSTILA IV É possível obter uma boa textura com ataques rápidos e superficiais, embora, as vezes, seja necessário utilizar ataques lentos e profundos, como em texturas fibrosas. Existem texturas que são mais facilmente visualizadas quando se faz um segundo lixamento seguido de um novo ataque rápido ou não, como no caso de texturas fibrosas dendríticas, união por fusão, segregação e poros. Para texturas encruadas, brutas de fusão, profundidade de carbonetação, granulação grosseira profundidade de têmpera, regiões ricas em carbono ou fósforo e regiões afetadas termicamente um novo lixamento faz a textura desaparecer por parcial ou totalmente. A reflexão da luz causa imagens diferentes ao olho do observador, nas zonas brilhantes (A) as imagens são claras; nas zonas corroídas (B) e nas zonas de descontinuidades (D) as imagens são escuras; nas regiões recobertas por produtos das reações (C) as imagens são foscas. PREPARAÇÃO PARA O TESTE      Prever qual o tipo de estrutura procurada e as possíveis descontinuidades. Realizar um exame visual na peça antes do corte, identificando as regiões com vestígios de solda, azulamento por aquecimento e descontinuidades inerentes ao processo de fabricação. Escolher o local para o teste ou para retirada de corpos de prova definindo a posição de corte. Escolher o processo para a retirada dos corpos de prova. Desenhar ou fotografar a peça antes da retirada dos corpos de prova. Após a escolha do local a ser cortado, é necessário definir se o corte da seção será transversal ou longitudinal ao eixo da peça. SEÇÃO TRANSVERSAL Perpendicular ao eixo longitudinal da peça, e tem o objetivo de em uma junta soldada, verificar o numero de passes, zona de ligação, zona afetada termicamente e as descontinuidades provenientes de cada processo de soldagem.     Quando é preciso determinar se a seção é inteiramente homogênea ou não. A forma e a intensidade da segregação. Profundidade dos tratamentos superficiais. Tipo de material, como: aço, ferro fundido etc.
  • 56. APOSTILA IV SEÇÃO LONGITUDINAL Paralela ao eixo principal da peça, tem o objetivo de verificar em uma peça o processo de fabricação, de fundição, forjamento ou laminação. A extensão das descontinuidades de tratamentos térmicos superficiais. Processo de fabricação de parafusos, se usinados ou forjados. PREPARAÇÃO DA SUPERFÍCIE Obtêm- se em duas etapas: corte ou desgaste e polimento. CORTE O corpo de prova deve ser cortado com serra ou com cortador de disco abrasivo; caso esse método não possa ser aplicado, recorre-se ao desbaste da superfície utilizando um esmeril ou plainadeira para atingir a superfície requerida, completando a operação com uma lima fina ou lixadeira mecânica. Para todos esses processos deve-se evitar o encruamento superficial, e também o aquecimento acima de 100ºC, principalmente em peças temperadas, para evitar a distorção na interpretação do teste. Antes de iniciar o lixamento, deve-se fazer uma lavagem com água corrente e enxugar a superfície para evitar que partículas abrasivas mais grossas sejam levadas a essa etapa, também é necessário uma limpeza especial, com a finalidade de retirar o óleo ou graxa da superfície preparada. Devem-se eliminar os cantos vivos para não causar acidentes ao operador e para não danificar as lixas. LIXAMENTO É iniciado sobre lixa em direção perpendicular aos riscos da lima ou da lixa grossas já utilizadas, removendo completamente estes riscos. O trabalho deve ser executado com lixas de granulação crescente, conforme alguns fabricantes: 120, 280, 320, 400, 600. O lixamento é geralmente feito atritando a superfície sobre a lixa mas, quando a peça é grande a lixa deve ser passada na mesma com o auxilio de uma régua. Não se pratica o polimento muito elevado, pois dificultará o ataque e a fotografia, facilitando assim a execução do teste. LAVAGEM E SECAGEM A lavagem é feita submetendo a superfície a água corrente e a fricção com trapo. A secagem é feita com a aplicação de álcool e trapo embebido em álcool sobre a superfície, seguido de um jato de ar de preferência quente. Observar para não tocar com os dedos a superfície seca. Cuidar para não deixar água retida nas descontinuidades para não mascarar o exame. WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 56
  • 57. APOSTILA IV ATAQUE DA SUPERFÍCIE POR IMERSÃO O reativo é colocado num recipiente e o corpo de prova é imerso sem encostar-se a seu fundo. Deve-se agitar o corpo de prova ou o reagente para homogeneizar o reativo e principalmente para eliminar as bolhas arrastadas mecanicamente ou formada pelas reações químicas, pois podem impedir o ataque localizado. POR APLICAÇÃO É realizado com o auxilio de um pincel ou chumaço de algodão fixado em uma pinça. Deve-se tomar cuidado com a composição química do suporte, pois se o reativo for ácido e o ataque lento, existe o risco de haver deposito de materiais estranhos na superfície preparada, por eletrolise. Os reativos atuam sobre as heterogeneidades por dissolução, coloração e deposição de compostos das reações, sobre as descontinuidades por corrosão. O ataque em relação ao tempo de duração pode ser:      Rápido: com duração de segundos ou até poucos minutos. Lento: com duração de vários minutos, horas ou dias. Profundo e superficial Frio: a temperatura ambiente. Quente: acima da temperatura ambiente Durante o ataque a superfície deve ser observada constantemente até obter-se uma textura nítida e com todos os detalhes para o correto resultado do teste. O tempo de ataque depende da temperatura, da composição química do corpo de prova e do reativo utilizado, assim, tempo insuficiente implicará em textura fraca, pouco visível e sem detalhes, e tempo em excesso dará textura ofuscada e alterada. Normalmente executa-se o teste a temperatura ambiente, porem, quando se deseja ataques profundos, como em textura fibrosa, ou dendrítrica, a temperatura pode ser até 100ºC. REATIVOS OU SOLUÇÕES DE ATAQUE São soluções ácidas, alcalinas ou substancias complexas dissolvidas em solvente adequado, principalmente álcool e água. O reativo é escolhido conforme o material utilizado, textura e os detalhes a serem verificados. Deve ser estável, composição simples, nem toxico, nem venenoso. REATIVOS APLICADOS ÁCIDO CLORÍDRICO OU ÁCIDO MURIÁTICO Composição:   Ácido clorídrico (concentrado) HCL Água 50 ml 50 ml WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 57
  • 58. APOSTILA IV A solução deve permanecer ou estar próxima da temperatura de ebulição durante o ataque. O corpo de prova deve ser imerso na solução por tempo suficiente ate revelar todas as descontinuidades que possam existir na superfície de ataque. REVELAÇÃO Identifica heterogeneidades como segregação, regiões encruadas, regiões afetadas termicamente, depósitos de soldas, profundidade de tempera entre outros. REATIVO DE IODO Composição:    Iodo sublimado Iodeto de potássio Água 10 g 20 g 100 ml Utilizado a temperatura ambiente, esfregando um chumaço de algodão, embebido na solução, aplicado na superfície em teste , ate que se obtenha uma clara definição da macro estrutura. REVELAÇÃO Identifica heterogeneidade como segregação, regiões encruadas, regiões afetadas termicamente, depósitos de soldas, profundidade de temperas, entre outros. Identifica descontinuidades como trincas, porosidades, inclusões, entre outros. As imagens podem ser obtidas das seguintes formas:  Só aparecem com o simples ataque da superfície e que desaparecem quase por completo com um leve repolimento posterior. Exemplos: alterações locais ou parciais de origem térmica como temperas zonas afetadas termicamente em juntas soldadas, partes cementadas, entre outros.
  • 59. APOSTILA IV  Só se revelam melhor ou só aparecem após um leve repolimento da superfície atacada, com as imagens adquirindo maior contraste se o repolimento for seguido de um ataque de breve duração. Exemplos: segregação bolhas texturas fibrosas entre outros. Macrografias (solda profundidade de tempera trincas) Macrografias mostrando a segregação em duas amostras de materiais
  • 60. APOSTILA IV REATIVO DE PERSULFATO DE AMÔNIO Composição: Persulfato de amônio (NH4)2S2O8 Água 10 g 100 ml Solução usada a temperatura ambiente esfregando um chumaço de algodão, embebido em solução, na superfície a ser atacada proporcionando um contraste excelente. REVELAÇÃO Identifica soldas, segregação, texturas cristalinas e fibrosas. REATIVO DE NITAL Composição: Ácido nítrico (concentrado) HNO3 Álcool etílico 5 ml 95 ml A solução deve ser usada a temperatura ambiente. REVELAÇÃO Indicado para a localização da solda, segregação, trincas, profundidade de têmpera, entre outros. AVALIAÇÃO E REGISTROS DOS RESULTADOS Conforme finalidade requerida por normas e ou códigos. O código ASME seção IX requer para a qualificação de procedimentos de soldagem de soldas em ângulo, que a macroestrutura da seção transversal, compreendida pela zona fundida (metal de solda) e zona afetada termicamente apresentem fusão completa e livre de trincas. REGISTRO DOS RESULTADOS 1º Proteção da face testada do corpo de prova com uma película de verniz transparente. 2º Macrofotografia que é a reprodução fotográfica em tamanho natural ou não. 3º Método de Baumann que é semelhante a fotografia utilize-se de papel fotográfico para registrar a estrutura. WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 60
  • 61. APOSTILA IV O método consiste em preparar o papel fotográfico através de imersão em banhos químicos, colocando-o a seguir sobre a superfície preparada do corpo de prova. Em seguida, o papel fotográfico é mergulhado num fixador químico e depois lavado em água corrente. Não é um método adequado para reproduzir a macro estrutura, mas é indicado para detectar regiões ricas em enxofre nos aços. NORMALIZAÇÃO DO MÉTODO Para determinação da macro estrutura e dos reativos mais adequados para vários tipos e metais são normalizados pela ASTM E 340. WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 61
  • 62. APOSTILA IV Ensaios Não Destrutivos WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 62
  • 63. APOSTILA IV 9 ENSAIO VISUAL O ensaio visual foi o primeiro método de ensaios não-destrutivo aplicado pelo homem. É certamente o ensaio mais usado de todos, em todos os ramos da Engenharia. A história do exame visual de objetos, pertences, metais, etc, remonta a mais remota antiguidade. Por este motivo, pode-se imaginar que seja o ensaio mais simples de todos; entretanto, na moderna época em que vivemos, ensaio ainda é fundamental. Todos os modernos métodos de ensaios não-destrutivos, não fizeram do ensaio visual um ensaio obsoleto. Por muitos anos ainda será utilizado, dele dependendo, como vamos ver informações de alta importância para a segurança e economia industriais. O ensaio visual é simples de ser aplicado, fácil de ser aprendido e, ele é um dos mais econômicos. Entretanto, insistimos: um método de ensaio não-destrutivo não é concorrente de outro; logo, o ensaio visual tem uma enorme área de aplicação, porém, jamais poderemos usar apenas o ensaio visual em inspeções de peças de responsabilidade. O ensaio visual é necessário, mas não suficiente, como qualquer outro método. Pela sua simplicidade, ele nunca poderá deixar de ser aplicado à inspeção. A inspeção visual tem grande importância na condução de outros ensaios, como por exemplo, nas radiografias das soldas, de estruturas, de componentes e órgãos de máquinas. Cada tipo de inspeção visual necessita de um profissional com conhecimentos práticos, treinado e qualificado através de provas. O ensaio visual é executado por uma serie de inspeções visuais sobre as superfícies dos objetos avaliados. Dessas inspeções visuais é gerado um laudo sobre a aparência da superfície, formatos, dimensões e descontinuidades grosseiras sobre as mesmas. O cuidadoso exame visual nos fornece informação referente à necessidade de prosseguimento dos ensaios não-destrutivos por outros métodos. De fato, examinando-se um objeto superficialmente e constatando-se a inexistência de defeitos superficiais, o objeto pode ser conduzido para outro tipo de inspeção. Uma boa aparência, bom grau de acabamento, inexistência de defeitos na superfície não autoriza ninguém a concluir sobre o bom estado do mesmo, no que diz respeito ao seu interior. Ao se inspecionar uma peça metálica pelo método visual e nela se constatando a presença de uma trinca ou furo, a mesma pode ser recusada (por força de especificações) e nenhum outro ensaio não-destrutivo deve ser mais utilizado. A peça deve ser rejeitada. E claro que uma peça cujo exame visual já a condenou, pode e deve ser inspecionada por outros métodos, com o intuito de se verificar as causas do defeito, isto poderá se traduzir em economia e avanço para a empresa no futuro. WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 63
  • 64. APOSTILA IV O OLHO HUMANO O olho humano é conhecido como um órgão pouco preciso. A visão é qualquer coisa variável em cada um de nós e muito mais variável quando se comparam observações visuais de um grupo de pessoas. Não estudaremos em detalhe a formação das imagens no olho humano, mas faremos algumas observações. Como sabemos, a visão humana, adulta, normal, envolve a percepção de luz visível, das cores, profundidade e distância. Sabemos também que existem ilusões de ótica. Quando se observa uma descontinuidade na superfície de um objeto, ela nos parece maior, quando olhada de perto, e menor se olhada de longe. A formação da imagem de um objeto no olho envolve sempre o ângulo visual, que cresce quando aproximamos o lho do objeto. Para o exame minucioso da superfície dos metais, aproxima-se quanto se pode o olho da superfície metálica, Com esta providência, estamos aumentando o angulo visual. Entretanto, a aproximação do olho normal à superfície do metal não pode ser em geral menor que 25 centímetros, quando termina a acomodação. Se, entretanto, se colocar na frente do olho uma lente convergente, o ângulo visual aumenta por razões bem conhecidas na ótica geométrica. O menor tamanho de uma descontinuidade superficial que pode ser visível pelo olho normal, depende de uma série de fatores, tais como: a) limpeza da superfície b) acabamento da superfície c) nível de iluminação da superfície d) maneira de iluminar a superfície e) contraste entre a descontinuidade e o resto da superfície. As variáveis enumeradas com (c) e (d), nós podemos sempre controlar, de modo que um bom inspetor sempre exige "boa luz” e "posição da luz". O tipo de luz usada também tem importante influência sobre o êxito da inspeção visual. A luz branca natural é amplamente usada por razões óbvias, mas nos recintos fechados das fabricas merece toda a atenção à escolha do tipo de iluminação e a forma e disposição dos pontos luminosos. Na inspeção em recintos fechados, a lâmpada elétrica atrás do inspetor (para não ofuscar), produz melhores resultados do que o foco da lanterna de pilhas. Nas inspeções visuais de peças acabadas e de alta responsabilidade é comum se usar luz monocromática. O olho humano normal tem sensibilidade relativa variável, em função do comprimento de onda, tendo maior sensibilidade na faixa de 5.500 a 5.600 angstroms (1Å = 10-10m = 10-1 nm) Outro grande fator de fracasso na inspeção visual é devido à fadiga visual dos inspetores em serviços longos, examinando os mesmos tipos de materiais. O treinamento dos inspetores deve ser acompanhado sempre por oftalmologistas, para exame dos inspetores em serviço, duas ou mais vezes por ano. Blocos padronizados, chapas com defeitos (os menores), peças fundidas, forjadas e acabadas, com mínimos defeitos, devem, às vezes, ser lançados na linha de inspeção com o intuito de se verificar o bom desempenho dos inspetores visuais. WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 64
  • 65. APOSTILA IV CLASSIFICAÇÃO DAS PRINCIPAIS TÉCNICAS DE INSPEÇÃO VISUAL A inspeção visual é um método subjetivo executado com uso da visão auxiliada ou não por instrumentos óticos. Como as informações obtidas dependem de uma série de fatores complexos e de difícil qualificação, tais como, acuidade atenção, conhecimento e interpretação dos resultados não são mensuráveis. Uma boa inspeção visual deve ser feita antes da aplicação de qual quer método de ensaio-não-destrutivo. MÉTODO DIRETO É a inspeção executada apenas com a visão desprovida de extensões auxiliares especiais e permite identificar rapidamente defeitos de forma geométrica ou posicionamento do objeto antes de realizar qualquer outro tipo de ensaio. Além do mais, permite detectar defeitos, quando por exemplo um inspetor examina a qualidade de uma solda: presença ou ausência de trincas, posição e orientação relativa das trincas, ocorrências de porosidade superficial, etc. Para detecção e avaliação de pequenas descontinuidades com o método de ensaio visual direto o angulo de observação em relação à superfície a ser ensaiada não deve ser inferior a 300, e sua distância do olho do observador ao local do ensaio não deve ser superior a 600 mm. . MÉTODO REMOTO Na inspeção visual o olho humano é auxiliado por uma série de instrumentos óticos. Esses instrumentos desempenham funções importantes seja para compensar a acuidade do olho humano, seja para permitir a inspeção visual em locais de difícil acesso da peça metálica. Conjunto, parte ou componente complexo. Deve ser assinalado que a utilização de sistema ótico suplementares deve sempre tomar em consideração os seguintes requisitos para uma boa inspeção: a) vasto campo de visão b) imagem sem distorção c) preservação das cores naturais d) iluminação adequada O método de ensaio visual remoto, quando empregado, deve garantir uma capacidade de resolução igual ou maior que o ensaio visual pelo método direto. ACESSÓRIOS UTILIZADOS        Espátula Martelo Imã Máquina fotográfica Lanterna Binóculos Instrumentos de medição (paquímetro, micrômetro interno/externo, gabaritos Goniômetro, nível, trena, prumo, compassos de ponta). WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 65
  • 66. APOSTILA IV FINALIDADES DO ENSAIO O ensaio visual é aplicado no controle da qualidade, é utilizado antes e após qualquer operação de soldagem. Antes da soldagem a inspeção visual tem por finalidade: a) Detectar não conformidades na geometria da junta, tais como:     Ângulo de bisel Ângulo do chanfro Face da raiz Alinhamento das partes a serem soldadas b) Detectar não conformidades superficiais do metal de base tais como:   Corrosão Existência de elementos contaminantes (óleo, graxa, etc.) Após a operação de soldagem, o ensaio visual tem por finalidade detectar possíveis descontinuidades induzidas na soldagem. Alem de suas aplicações na soldagem, o ensaio se aplica de maneira geral, na detecção de irregularidades superficiais de vários tipos tais como: dobras de laminação de chapas, pontos e estados de corrosão, evidencias de vazamento, acabamento de peças usinadas ou forjadas e identificação de estado da superfície. SEQUENCIA DO ENSAIO Basicamente, a sequencia de cada ensaio visual se compõe de apenas duas etapas:  Preparação da superfície:  Inspeção pelo método visual previsto no procedimento qualificado, sempre sob iluminação adequada
  • 67. APOSTILA IV Há, porém uma sequencia correta de execução do ensaio, que normalmente é efetuado mais de uma vez ao longo de uma operação de soldagem, evitando no inicio incorreções que trariam dificuldades para uma correção posterior, como por exemplo, o ajuste incorreto de juntas. VANTAGENS O ensaio visual é o ensaio não destrutivo de mais baixo custo, permite detectar e eliminar possíveis descontinuidades antes de se iniciar ou completar a soldagem de uma junta, detecta as descontinuidades maiores e geralmente indica pontos de prováveis descontinuidades, devem ser inspecionados por outros ensaios não destrutivos. Um ensaio visual bem executado proporciona uma diminuição da quantidade de reparos de solda, e uma maior produção dos outros ensaios não destrutivos e consequentemente diminui o custo da obra. LIMITAÇÕES E DESVANTAGENS O ensaio visual depende em grande parte da experiência e conhecimento por parte do inspetor, o qual deve estar familiarizado com o projeto e os requisitos de soldagem e é limitado a detecção de defeitos superficiais. WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 67
  • 68. APOSTILA IV 10 ENSAIO POR LIQUIDO PENETRANTE INTRODUÇÃO O ensaio por líquidos penetrantes é um método desenvolvido especialmente para a detecção de descontinuidades essencialmente superficiais, e ainda que estejam abertas na superfície do material. Este método se iniciou antes da primeira guerra mundial, principalmente pela indústria ferroviária na inspeção de eixos, porém tomou impulso quando em 1942, nos EUA, foi desenvolvido o método de penetrantes fluorescentes. Nesta época, o ensaio foi adotado pelas indústrias aeronáuticas, que trabalhando com ligas não ferrosas, necessitavam um método de detecção de defeitos superficiais diferentes do ensaio por partículas magnéticas (não aplicável a materiais não magnéticos). A partir da segunda guerra mundial, o método foi se desenvolvendo, através da pesquisa e o aprimoramento de novos produtos utilizados no ensaio, até seu estágio atual. FINALIDADE DO ENSAIO O ensaio por líquidos penetrantes presta-se a detectar descontinuidades superficiais e que sejam abertas na superfície, tais como trincas, poros, dobras, etc. podendo ser aplicado em todos os materiais sólidos e que não sejam porosos ou com superfície muito grosseira. É muito usado em materiais não magnéticos como alumínio, magnésio, aços inoxidáveis, austeníticos, ligas de titânio, e zircônio, além dos materiais magnéticos. É também aplicado em cerâmica vitrificada, vidro e plásticos. PRINCÍPIOS BÁSICOS O método consiste em fazer penetrar na abertura da descontinuidade um líquido. Após a remoção do excesso de líquido da superfície, faz-se sair da descontinuidade o líquido retido através de um revelador. A imagem da descontinuidade fica então desenhada sobre a superfície. Podemos descrever o método em seis etapas principais no ensaio , quais sejam: a) Preparação da superfície - Limpeza inicial Antes de se iniciar o ensaio, a superfície deve ser limpa e seca. Não deve existir água, óleo ou outro contaminante. Contaminantes ou excesso de rugosidade, ferrugem, etc.Tornam o ensaio não confiável. Preparação e limpeza da superfície
  • 69. APOSTILA IV b) Aplicação do Penetrante: Consiste na aplicação de um líquido chamado penetrante, geralmente de cor vermelha, de tal maneira que forme um filme sobre a superfície e que por ação do fenômeno chamado capilaridade penetre na descontinuidade. Deve ser dado certo tempo para que a penetração se complete. O tempo de penetração varia de acordo com o tipo de penetrante, material a ser ensaiado, temperatura e deve estar de acordo com a norma aplicável de inspeção do produto a ser ensaiado. Aplicação do penetrante c) Remoção do excesso de penetrante. Consiste na remoção do excesso do penetrante da superfície, através de produtos adequados, condizentes com o tipo de líquido penetrante aplicado, devendo a superfície ficar isenta de qualquer resíduo na superfície. Remoção do excesso da superfície d) Revelação Consiste na aplicação de um filme uniforme de revelador sobre a superfície. O revelador é usualmente um pó fino (talco) branco. Pode ser aplicado seco ou em suspensão, em algum líquido. O revelador age absorvendo o penetrante das descontinuidades e revelando-as. Deve ser previsto um determinado tempo de revelação para sucesso do ensaio. Aplicação do revelador e observação da indicação
  • 70. APOSTILA IV e) Avaliação e Inspeção Após a aplicação do revelador, as indicações começam a serem observadas, através da mancha causada pela absorção do penetrante contido nas aberturas, e que serão objetos de avaliação. A inspeção deve ser feita sob boas condições de luminosidade, se o penetrante é do tipo visível (cor contrastante com o revelador) ou sob luz negra, em área escurecida, caso o penetrante seja fluorescente. A interpretação dos resultados deve ser baseada no Código de fabricação da peça ou norma aplicável ou ainda na especificação técnica do Cliente. Nesta etapa deve ser preparado um relatório escrito que mostre as condições do ensaio, tipo e identificação da peça ensaiada, resultado da inspeção e condição de aprovação ou rejeição da peça. Em geral a etapa de registro das indicações é bastante demorada e complexa, quando a peça mostra muitos defeitos. Portanto, o reparo imediato das indicações rejeitadas com posterior reteste, é mais recomendável. Absorção do penetrante pelo revelador dentro da abertura f) Limpeza pós ensaio A última etapa, geralmente obrigatória, é a limpeza de todos os resíduos de produtos, que podem prejudicar uma etapa posterior de trabalho da peça (soldagem, usinagem, etc.). VANTAGENS DO ENSAIO Poderíamos dizer que a principal vantagem do método é a sua simplicidade. É fácil de fazer de interpretar os resultados. O aprendizado é simples, requer pouco tempo de treinamento do inspetor. Como a indicação assemelha-se a uma fotografia do defeito, é muito fácil de avaliar os resultados. Em contrapartida o inspetor deve estar ciente dos cuidados básicos a serem tomados (limpeza, tempo de penetração, etc.), pois a simplicidade pode se tornar uma faca de dois gumes. Não há limitação para o tamanho e forma das peças a ensaiar, nem tipo de material; por outro lado, as peças devem ser susceptíveis à limpeza e sua superfície não pode ser muito rugosa e nem porosa. O método pode revelar descontinuidades (trincas) extremamente finas (da ordem de 0, 001 mm de abertura ).
  • 71. APOSTILA IV LIMITAÇÕES DO ENSAIO Só detecta descontinuidades abertas para a superfície, já que o penetrante tem que entrar na descontinuidade para ser posteriormente revelado. Por esta razão, a descontinuidade não deve estar preenchida com material estranho. A superfície do material não pode ser porosa ou absorvente já que não haveria possibilidade de remover totalmente o excesso de penetrante, causando mascaramento de resultados. A aplicação do penetrante deve ser feita numa determinada faixa de temperatura permitida ou recomendada pelo fabricante dos produtos. Superfícies muito frias (abaixo de 5º C ) ou muito quentes (acima de 52º C) não são recomendáveis ao ensaio. Algumas aplicações das peças em inspeção fazem com que a limpeza seja efetuada da maneira mais completa possível após o ensaio (caso de maquinaria para indústria alimentícia, material a ser soldado posteriormente, etc.). Este fato pode tornar-se limitativo ao exame, especialmente quando esta limpeza for difícil de fazer. WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 71
  • 72. APOSTILA IV 11 ENSAIO POR PARTÍCULAS MAGNÉTICAS DESCRIÇÃO E APLICABILIDADE DO MÉTODO O ensaio por partículas magnéticas é utilizado na localização de descontinuidades superficiais e sub-superficiais em materiais ferromagnéticos. Pode ser aplicado tanto em peças acabadas quanto semi-acabadas e durante as etapas de fabricação. O processo consiste em submeter a peça, ou parte desta, a um campo magnético. Na região magnetizada da peça, as descontinuidades existentes, ou seja, a falta de continuidade das propriedades magnéticas do material irá causar um campo de fuga do fluxo magnético. Com a aplicação das partículas ferromagnéticas, ocorrerá a aglomeração destas nos campos de fuga, uma vez que serão por eles atraídas devido ao surgimento de pólos magnéticos. A aglomeração indicará o contorno do campo de fuga, fornecendo a visualização do formato e da extensão da extensão da descontinuidade. MAGNETISMO Todos nós conhecemos os imãs e dizemos que um material ferromagnético nas proximidades de um imã é por este atraído. O magnetismo é um fenômeno de atração que existe entre esses materiais. Nota-se que por vezes o fenômeno pode ser de repulsão ou de atração. Os imãs podem ser naturais, conhecidos como “pedras-imãs” e os artificiais, fabricados a partir de aços com propriedades magnéticas específicas para esse fim. A palavra “magnetismo” vem de Magnésia na Turquia onde séculos atrás se observou o minério magnetita que é um imã natural. PÓLOS MAGNÉTICOS Quando estudamos uma barra imantada, verificamos que as características magnéticas da barra não são iguais ao longo da mesma, porém verificamos que ocorre uma concentração da força magnética de atração ou repulsão nas extremidades. A estes pontos onde se manifestam a atração com maior intensidade damos o nome de pólos magnéticos. Se dispusermos de duas barras imantadas e colocarmos uma próxima da outra, deixando uma fixa e a outra livre, verificaremos que ocorrerá uma força de atração entre as barras de modo a fazer com que se unam. No entanto, se separarmos as barras e girarmos a barra móvel 180° e novamente aproximarmos, verificaremos que ao invés de ocorrer a atração, ocorrerá a força de repulsão, o que nos leva a concluir que temos duas espécies de pólos. Uma que promove a atração e o outro que promove a repulsão. Isto é, numa mesma barra os pólos não são iguais. É por isso que se diz que pólos iguais se repelem e pólos diferentes se atraem.
  • 73. APOSTILA IV O CAMPO MAGNÉTICO Uma região do espaço que foi modificada pela presença de um imã, recebe a denominação de campo magnético. O campo magnético pode ser visualizado quando limalha de material ferromagnético é pulverizada sobre um imã. Tais partículas se comportam como minúsculos imãs e se alinham na direção do campo magnético, formando o que chamamos de linhas de indução ou linhas de fluxo. As linhas de indução são sempre contínuas e mostram claramente a forma do campo magnético. Campo magnético produzida por uma barra imantada e visualizada por limalha de ferro PERMEABILIDADE MAGNÉTICA A permeabilidade magnética é definida como sendo a facilidade com que um material pode ser magnetizado, e é representado pela letra “m“. É um número adimensional, isto é, não possui unidade, pois é uma relação entre duas grandezas. A permeabilidade magnética de um material é a relação entre a condutividade magnética do material e a condutividade magnética do ar , ou ainda a relação entre o magnetismo adquirido pelo material ( B ) pela presença de um magnetismo externo e a força de magnetização externa ( H ). É importante salientar que a permeabilidade magnética de um material não é constante e depende da força externa de magnetização. CLASSIFICAÇÃO MAGNÉTICA DOS MATERIAIS De acordo com a permeabilidade magnética podemos classificar os materiais em três grandes grupos: a) Ferromagnéticos: µ > 1. São assim definidos os materiais que são fortemente atraídos por um imã exemplo: ferro, cobalto e quase todos os tipos de aço. São ideais para inspeção por partículas magnéticas. b) Paramagnéticos: µ = 1. São os materiais que são levemente atraídos por um imã. Exemplo: platina, alumínio, cromo, estanho, potássio. Não são recomendados para inspeção por partículas magnéticas.
  • 74. APOSTILA IV c) Diamagnéticos: µ < 1. São os materiais que são levemente repelidos por um imã. Exemplo: prata, zinco, chumbo, cobre, mercúrio. O ensaio por partículas magnéticas não é aplicável a estes materiais. A permeabilidade magnética dos materiais não é constante, pois dependem da dos valores de B e H. Porém muitos livros trazem valores da permeabilidade magnética de vários materiais, porém esta se aplica na condição de total saturação magnética dos mesmos. A saturação magnética é conseguida quando ao aumentarmos o campo magnetizante H não ocorre nenhuma alteração de B. Outras características magnéticas dos materiais são: RETENTIVIDADE É definida como sendo a habilidade de um material em reter uma parte do campo magnético após a interrupção da força magnetizante. Força Coercitiva: é a magnetização inversa que se aplicada ao material, anula o magnetismo residual. CAMPO DE FUGA O desvio das linhas de força dá origem a novos pólos, provocando a dispersão das linhas de fluxo magnético que dão origem ao “Campo de Fuga”. A figura demonstra como as linhas de força são perturbadas pela presença de uma descontinuidade dando origem ao campo de fuga. Peça contendo trinca superficial dando origem ao campo magnético de fuga No ensaio por partículas magnéticas, ao aplicarmos um pó ferromagnético, constituído de partículas finamente divididas, as quais denominadas de pó magnético, no local onde surgir um campo de fuga, devido à formação de um dipolo magnético, provocará o agrupamento das partículas, ou seja, as partículas se acumulam em todo contorno de um campo de fuga. Desta forma, poderíamos dizer que o ensaio por partículas magnéticas é um “detector” de campos de fuga, que são “evidenciados” pela presença de acúmulos de partículas. Verificamos na prática que, para ocorrer um campo de fuga adequado na região das descontinuidades, a intensidade de campo, deve atingir valores adequados e as linhas de força devem ser o mais perpendicular possível ao plano da descontinuidade, caso contrário não será possível o acúmulo das partículas de forma nítida.
  • 75. APOSTILA IV Enfatizamos que é necessário que haja, na região inspecionada, intensidade de campo suficiente e que as linhas de força do campo magnético estejam as mais perpendiculares possíveis em relação ao plano formado pelo contorno da descontinuidade para que ocorra a detecção, caso contrário, isso não será possível. Outro aspecto interessante que podemos observar é que o campo de fuga somente ocorre quando existe uma diferença na continuidade das características magnéticas do material base inspecionado. Assim todas as descontinuidades a serem detectadas como, trinca escórias, falta de fusão, porosidades, inclusões, etc. e possui características magnéticas bem diferentes do metal base, o que atribui ao ensaio grande sensibilidade de detecção. Outro aspecto também é a não existência de um tamanho mínimo da descontinuidade para que ocorra o campo de fuga, o que faz com que o método de ensaio por partículas magnéticas seja mais eficiente dos métodos superficiais até mesmo que o ensaio por líquidos penetrantes, para materiais ferromagnéticos. MÉTODOS E TÉCNICAS DE MAGNETIZAÇÃO a) Magnetização Longitudinal É assim denominado o método de magnetização que produz um campo magnético longitudinal da peça e fechando o circuito através do ar. Portanto, recomendamos para a detecção de descontinuidades transversais na peça A magnetização longitudinal é obtida por indução de campo por bobinas ou eletroímãs. Método de magnetização longitudinal por bobina indutora b) Magnetização Circular Neste método, que pode ser tanto por indução quanto por passagem de corrente elétrica através da peça, as linhas de força que formam o campo magnético circulam através da peça em circuito fechado, não fazendo uma “ponte” através do ar. É usada para a detecção de descontinuidades longitudinais. Magnetização circular pela passagem da corrente elétrica por um condutor
  • 76. APOSTILA IV c) Magnetização Multidirecional Também conhecida como combinada ou vetorial, é um método em que simultaneamente são aplicados na peça dois ou mais campos magnéticos: um pelo método longitudinal e o outro pelo método circular ou ainda campos circulares em várias direções. É, portanto a combinação de duas técnicas que produzem um vetor rotativo, que permite observar, de uma só vez, as descontinuidades com diversas orientações. Algumas normas recomendam o uso de corrente trifásica retificada de onda completa para magnetização nesta técnica. As vantagens dessa técnica são:       Na inspeção de componentes seriados onde se reduz substancialmente o tempo de inspeção; Economia de partículas magnéticas; Cada peça ou componente é manuseado apenas uma vez; Menor possibilidade de erros por parte do inspetor, uma vez que, observamse ao mesmo tempo, tanto as descontinuidades longitudinais quanto as transversais. Rapidez no ensaio por partículas magnéticas Grande produtividade Maquina de ensaio por partículas magnéticas de uma peça fundida para indústria hidroelétrica, usando a técnica multidirecional. (foto empresa VOITH SIEMENS). Podemos concluir que a magnetização simultânea possibilita menor tempo de execução trazendo como benefício maior produção. Contudo, é limitada pelo ajuste da intensidade dos campos magnéticos que é necessário para obtenção de uma resultante capaz de detectar adequadamente as descontinuidades nas duas direções da peça em ensaio, descontinuidades longitudinais e transversais. Na prática este ajuste é conseguido realizando testes com peças ou corpos de prova contendo defeitos conhecidos. No entanto, ressaltamos que a magnetização simultânea apresenta resultados mais confiáveis na detecção de descontinuidades de diferentes direções. A sua desvantagem é que aumenta mais uma etapa no ensaio.
  • 77. APOSTILA IV Ensaio de uma peça pela técnica de magnetização multidirecional. Observe os grampos dos terminais de contato elétrico em cada lado da peça. (foto empresa VOITH SIEMENS). TÉCNICAS DE MAGNETIZAÇÃO Mencionamos que podemos obter campos magnéticos por diversas técnicas, contudo, o processo de magnetização só é obtido através de indução de campo magnético ou por indução de corrente elétrica. Dizemos que há indução de campo quando o campo magnético gerado na peça é induzido externamente. Já no processo de magnetização por passagem de corrente, a peça em inspeção faz parte do circuito elétrico do equipamento de magnetização, isto é, a corrente de magnetização, circula pela própria peça. É por esta razão que recomenda-se bastante cuidado na utilização da técnica de magnetização por passagem de corrente, pois poderá ocorrer a abertura de um arco elétrico nos pontos de entrada e saída de corrente, queimando a peça nesta região, o que, em se tratando de peça acabada, pode ser inaceitável, ou mesmo poderá representar risco de explosão ou incêndio se no ambiente houver gases ou vapores inflamáveis. TIPOS DE CORRENTE ELÉTRICA UTILIZADA As correntes elétricas utilizadas na magnetização para inspeção por partículas magnéticas poderão ser das mais variadas fontes existentes, como segue: Corrente contínua (CC): somente obtida através de baterias, e que na prática não é aplicável em processos industriais; Corrente continua
  • 78. APOSTILA IV Corrente alternada (AC): usada para detecção de descontinuidades superficiais. A corrente alternada, devido ao ciclo alternado da corrente, promove maior mobilidade às partículas, tem pouca penetração, as linhas de força são mais concentradas na superfície e, portanto é mais recomendada para a detecção de descontinuidades superficiais; Corrente alternada Corrente alternada retificada de meia onda: usada para detecção de descontinuidades sub-superficiais, o que na prática representa poucos milímetros de profundidade. O uso de algumas técnicas pode representar até 6 a 10 mm de profundidade. Corrente alternada retificada de meia onda Corrente Alternada Retificada de Onda Completa: usada para detecção de descontinuidades sub-superficiais, o que na prática representa poucos milímetros de profundidade. O uso de algumas técnicas pode representar até 12 mm de profundidade. Corrente alternada retificada de onda completa
  • 79. APOSTILA IV Corrente trifásica: pode ser utilizada na forma retificada de meia onda ou onda completa. A corrente elétrica trifásica retificada de onda completa é a que mais se aproxima às características de uma corrente contínua. Corrente alternada trifásica de onda completa As correntes elétricas alternadas, acima mencionadas, poderão ser ainda obtidas na forma monofásica ou trifásica o que representa diferenças no rendimento do sistema de inspeção. MAGNETIZAÇÃO POR PASSAGEM DE CORRENTE ELÉTRICA PELA PEÇA É a técnica de magnetização, em que a corrente circula pela peça, onde temos as técnicas de eletrodos e de contato direto. A TÉCNICA DOS ELETRODOS É a técnica de magnetização pela utilização de eletrodos, também conhecidas como pontas que quando apoiadas na superfície da peça, permitem a passagem de corrente elétrica pela peça. O campo magnético criado é circular. Esta técnica é geralmente aplicada em peças brutas fundidas, em soldas, nas indústrias de siderurgia, caldeiraria e outros. Técnica de inspeção por eletrodos A técnica dos eletrodos induz um campo magnético que é dependente da distância entre os eletrodos e a corrente elétrica que circula por eles. Em geral estes valores são tabelados e disponíveis nas normas técnicas de inspeção aplicáveis ao produto ensaiado.
  • 80. APOSTILA IV Como referência, podemos citar que para o Código ASME Sec.V Art.7 , os valores de corrente elétrica a ser aplicada na peça devem estar entre os valores seguintes: Limitação da Corrente Elétrica na Técnica de Eletrodos O espaçamento entre os eletrodos não deve ultrapassar a 8 polegadas. Espaçamentos menores podem ser utilizados para acomodar limitações geométricas na área que está sendo examinada, porém espaçamentos menores que 3 polegadas devem ser evitadas. Os pólos de contato dos eletrodos devem estar limpos. Uso da técnica de eletrodos para inspeção de uma solda de conecção A TÉCNICA DE CONTATO DIRETO Também conhecida como magnetização por placas ou cabeçotes de contato. Devido sua aplicação maior ser através de máquinas estacionárias, é definida como sendo a técnica de magnetização pela passagem de corrente elétrica de extremidade a extremidade da peça. O campo magnético formado é circular. Esta técnica se difere da técnica por eletrodos descrita, pois é aplicável em sistemas de inspeção automáticos ou semi-automáticos, para inspecionar barras, eixos, parafusos, principalmente nas indústrias automobilísticas ou em fabricas de produtos seriados de pequeno porte. Técnica de inspeção por contato direto
  • 81. APOSTILA IV Nesta técnica, corrente elétrica contínua ou alternada poderão ser utilizadas, sendo recomendado pelo Código ASME Sec.V Art.7 uma limitação de 300 até 800 Ampéres/ pol. de diâmetro externo quando a geometria for redonda. Outras limitações de corrente elétrica podem ser requeridas, dependendo da norma ou especificação aplicável na inspeção. Para peças outras que não redondas, a corrente elétrica pode ser determinada pelo diâmetro maior da peça na seção perpendicular ao fluxo da corrente elétrica. Se o nível de corrente elétrica não pode ser obtida por limitações técnicas dos equipamentos utilizados, então deve ser empregado o padrão indicativo de campo magnético para certificação de que a máxima corrente elétrica aplicada é satisfatória. TÉCNICAS DE MAGNETIZAÇÃO POR INDUÇÃO DE CAMPO MAGNÉTICO A TÉCNICA DA BOBINA Nessa técnica a peça é colocada no interior de uma bobina ou solenóide, ocorrendo um campo longitudinal na peça. A bobina ou solenóide é formada por um enrolamento de fios condutores da corrente elétrica alternada ou contínua, que originam o campo magnético de intensidade que dependerá da corrente elétrica que passa pela bobina e o número de voltas que o enrolamento da bobina foi formado (amperes-volta). Técnica de inspeção por bobina solenóide A TÉCNICA DO IOQUE OU YOKE É a técnica de magnetização pela indução em campo magnético, gerado por um eletroímã, em forma de "U" invertido, que é apoiado na peça a ser examinado. Pelo eletroímã circula a corrente elétrica alternada ou contínua. É gerado na peça um campo magnético paralelo a linha imaginária que une as duas pernas do YOKE. Técnica de ioque ou yoke
  • 82. APOSTILA IV Os ioques produzem campos magnéticos longitudinais, podendo ser de pernas fixas ou de pernas articuláveis, conhecidos como Ioques de pernas articuladas. Os de pernas articuláveis são mais eficientes por permitirem uma série de posições de trabalho com garantia de um bom acoplamento dos pólos magnéticos. A sua vantagem está em não aquecer os pontos de contato, já que a técnica usa corrente elétrica magnetizante que flui pelo enrolamento da bobina do Ioque, e não pela peça. A recomendação básica de algumas normas para calibração deste equipamento é que o campo magnético formado na região de interesse definida como área útil esteja entre os valores de 17 a 65 A/cm. Para simplificar e permitir a comprovação periódica da intensidade do campo magnético durante os trabalhos de campo, é estabelecido nas normas, que a verificação da força de magnetização do Ioque pode ser comprovada através de sua capacidade mínima de levantamento de massa calibrada equivalente a 4,5 kg (10 lb.) de aço, no máximo espaçamento entre os pólos a ser utilizado em corrente alternada e de 18,1 kg ( 40 lb.) em corrente elétrica contínua ( fonte: ASME Sec. V Art.7). Estes limites apresentados para o teste de levantamento de peso pode ser alterado dependendo da especificação ou norma aplicável. Por exemplo, a norma ASTM E-709 estabelece outros limites, assim como a norma Petrobras N-1598 requer o levantamento de peso de 5,5 kg. Magnetização usando o YOKE A TÉCNICA DO CONDUTOR CENTRAL A técnica do condutor central é caracterizada pela passagem de um fio condutor ou conjunto de cabos condutores pelo centro da peça a inspecionar. A passagem da corrente elétrica através do condutor permitirá induzir um campo magnético circular na superfície interna e/ou externa da peça Assim sendo, a peça a ser inspecionada por este processo, deve ter geometria circular, tais como: flanges, anéis, porcas, e outras. Técnica de inspeção por condutor central
  • 83. APOSTILA IV Quando grandes diâmetros de peças devam a ser inspecionadas, o condutor pode ser posicionado perto da superfície interna da peça, deslocado do centro. Neste caso, as superfícies devem ser inspecionadas em incrementos, e a intensidade do campo magnético verificado com auxílio do padrão indicativo do campo para saber qual a extensão do arco da circunferência a ser considerada. Em geral, a corrente elétrica de magnetização é determinada da mesma forma como descrita na técnica de contato direto, considerando que apenas um condutor passe internamente à peça. O campo magnético irá aumentar na proporção que o número de cabos condutores centrais passem internamente à peça. Como exemplos podemos citar, que se 6000 Ampéres são necessários para ensaiar uma peça usando um simples condutor central, então 3000 Ampéres serão requeridos para ensaiar a mesma peça usando 2 condutores centrais, ou 1200 Ampéres se usados 5 condutores centrais. O uso do padrão indicativo de campo é sempre um requisito recomendado para certificação da intensidade do campo magnético gerado. Indicação de trinca detectada pela técnica do condutor central. Observe a linha circular formada na superfície do anel pelo acúmulo do pó magnético. RESUMO DOS MÉTODOS E TÉCNICAS DE MAGNETIZAÇÃO
  • 84. APOSTILA IV Medidor típico de campo magnético utilizando a sonda de Hall. Pode medir de 10 até 30.000 Gauss, muito útil para verificação do valor do campo magnético efetivo na peça a ser inspecionada por partículas magnéticas ou ainda campos residuais. DESMAGNETIZAÇÃO Verificamos que alguns materiais, devido as suas propriedades magnéticas, são capazes de reter parte do magnetismo após a interrupção da força magnetizante. Conforme a aplicação subsequente destes materiais, o magnetismo residual ou remanescente poderá criar problemas, sendo necessária a desmagnetização da peça. Podemos resumir as razões para desmagnetização de uma peça como sendo: a) Interferência nos processos de Usinagem.   Uma peça com magnetismo residual poderá interferir nos processos futuros de usinagem, pois o magnetismo da peça induzirá a magnetização das ferramentas de corte afetando o acabamento da peça. A retenção de limalha e partículas contribuirá para a perda do fio de corte da ferramenta. b) Interferência nos processos de Soldagem. A interferência em operação de soldagem se faz sentir com a deflexão do arco elétrico, desviando-o da região de soldagem, interferência conhecida como sopro magnético, que prejudicará em muito o rendimento e a qualidade da solda. c) Interferência com Instrumentos de Medição. O mecanismo residual interfere com instrumentos sensíveis de medição ou navegação, colocando em risco a operação dos equipamentos uma vez que, as leituras obtidas não correspondem à realidade. Há registros de acidentes aéreos por interferências de campos magnéticos de trens de pouso nos instrumentos de navegação da aeronave.
  • 85. APOSTILA IV Portanto, em razão destas interferências acima descritas, em alguns casos existem necessidades de desmagnetização das peças através da passagem destas por campos magnéticos alternados e decrescentes. Geralmente a passagem das peças por bobinas magnetizadas, são suficientes. Quando peças ou equipamentos serão submetidos a tratamento térmico, estas não necessitam de serem desmagnetizadas, pois a temperatura elevada será capaz de remover o magnetismo residual. Esta temperatura é denominada “ponto Curie”, a tabela abaixo mostra este valor de temperatura para alguns materiais. Quando elevamos a temperatura de um material acima da temperatura Curie, o comportamento destes passam a ser paramagnético. A temperatura Curie depende da liga do material. A desmagnetização é dispensável quando: a) Os materiais possuem baixa retentividade; b) As peças forem submetidas a tratamento térmico. As peças de aço que estiverem magnetizadas, ao atingir a temperatura de 750° C, chamado ponte Curie perdem a magnetização; c) As peças forem novamente magnetizadas. TÉCNICAS DE DESMAGNETIZAÇÃO São várias as técnicas de desmagnetização sendo que todas são baseadas no princípio de que, submetendo a peça a um campo magnético que é continuamente invertido e gradualmente reduzindo a zero, após um determinado período e um número de ciclos, a peça será desmagnetizada. Isto pode ser obtido fazendo a peça passar pelo interior de bobinas percorridas por corrente alternada.
  • 86. APOSTILA IV 12 ENSAIO POR ULTRA - SOM INTRODUÇÃO Sons extremamente graves ou agudos podem passar despercebidos pelo aparelho auditivo humano, não por deficiência deste, mas por caracterizarem vibrações com freqüências muito baixas, até 20Hz (infra-som) ou com freqüências muito altas acima de 20 kHz (ultra-som), ambas inaudíveis. Como sabemos, os sons produzidos em um ambiente qualquer, refletem-se ou reverberam nas paredes que consistem o mesmo, podendo ainda ser transmitidos a outros ambientes. Fenômenos como este apesar de simples e serem freqüentes em nossa vida cotidiana, constituem os fundamentos do ensaio ultra-sônico de materiais. No passado, testes de eixos ferroviários, ou mesmos sinos, eram executados através de testes com martelo, em que o som produzido pela peça, denunciava a presença de rachaduras ou trincas grosseiras pelo som característico. Assim como uma onda sonora, reflete ao incidir num anteparo qualquer, a vibração ou onda ultra-sônica ao percorrer um meio elástico, refletirá da mesma forma, ao incidir num anteparo qualquer, a vibração ou onda ultra-sônica ao percorrer um meio elástico, refletirá da mesma forma, ao incidir numa descontinuidade ou falha interna a este meio considerado. Através de aparelhos especiais, detectamos as reflexões provenientes do interior da peça examinada, localizando e interpretando as descontinuidades. Principio básico da inspeção de materiais por ultra - som FINALIDADE DO ENSAIO O ensaio por ultra-som caracteriza-se num método não destrutivo que tem por objetivo a detecção de defeitos ou descontinuidades internas, presentes nos mais variados tipos ou forma de materiais ferrosos ou não ferrosos. Tais defeitos são caracterizados pelo próprio processo de fabricação da peça ou componentes a ser examinada como, por exemplo: bolhas de gás em fundidos, dupla laminação em laminados, micro-trincas em forjados, escorias em uniões soldadas e muitos outros. Portanto, o exame ultra-sônico, assim como todo exame não destrutivo, visa diminuir o grau de incerteza na utilização de materiais ou peças de responsabilidades.
  • 87. APOSTILA IV LIMITAÇÕES EM COMPARAÇÃO COM OUTROS ENSAIOS Assim como todo ensaio não-destrutivo, o ensaio ultra-sônico, possui vantagens e limitações nas aplicações, como segue: VANTAGENS EM RELAÇÃO A OUTROS ENSAIOS: O método ultra-sônico possui alta sensibilidade na detectabilidade de pequenas descontinuidades internas, por exemplo:      Trincas devido a tratamento térmico, fissuras e outros de difícil detecção por ensaio de radiações penetrantes (radiografia ou gamagrafia). Para interpretação das indicações, dispensa processos intermediários, agilizando a inspeção. No caso de radiografia ou gamagrafia, existe a necessidade do processo de revelação do filme, que via de regra demanda tempo do informe de resultados. Ao contrário dos ensaios por radiações penetrantes, o ensaio ultra-sônico não requer planos especiais de segurança ou quaisquer acessórios para sua aplicação. A localização, avaliação do tamanho e interpretação das descontinuidades encontradas são fatores intrínsecos ao exame ultra-sônico, enquanto que outros exames não definem tais fatores. Por exemplo, um defeito mostrado num filme radiográfico define o tamanho, mas não sua profundidade e em muitos casos este é um fator importante para proceder um reparo. LIMITAÇÕES EM RELAÇÃO A OUTROS ENSAIOS.     Requer grande conhecimento teórico e experiência por parte do inspetor. O registro permanente do teste não é facilmente obtido. Faixas de espessuras muito finas constituem uma dificuldade para aplicação do método. Requer o preparo da superfície para sua aplicação. Em alguns casos de inspeção de solda, existe a necessidade da remoção total do reforço da solda, que demanda tempo de fábrica. VIBRAÇÕES MECÂNICAS TIPOS DE ONDAS: Como já vimos, o teste ultra-sônico de materiais é feito com o uso de ondas mecânicas ou acústicas colocadas no meio em inspeção, ao contrário da técnica radiográfica, que usa ondas eletromagnéticas. Qualquer onda mecânica é composta de oscilações de partículas discretas no meio em que se propaga. A passagem de energia acústica no meio faz com que as partículas que compõem o mesmo, execute o movimento de oscilação em torno na posição de equilíbrio, cuja amplitude do movimento será diminuído com o tempo em posição de equilíbrio, cuja amplitude do movimento será diminuído com o tempo em decorrência da perda de energia adquirida pela onda. Se assumirmos que o meio em estudo é elástico, ou seja, que as partículas que o compõem rigidamente ligadas, mas que podem oscilar em qualquer direção, então podemos classificar as ondas acústicas em quatro tipos: WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 87
  • 88. APOSTILA IV ONDAS LONGITUDINAIS (ONDAS DE COMPRESSÃO) São ondas cujas partículas oscilam na direção de propagação da onda, podendo ser transmitidas a sólidos, líquidos e gases. No desenho acima nota-se que o primeiro plano de partículas vibra e transfere sua energia cinética para os próximos planos de partículas, e passam a oscilar. Desta maneira, todo o meio elástico vibra na mesma direção de propagação da onda (longitudinal),e aparecerá “zonas de compressão” e “zonas diluídas”. As distâncias entre duas zonas de compressão determinam o comprimento de onda (l). Em decorrência do processo de propagação, este tipo de onda possui uma alta velocidade de propagação, característica do meio. Velocidades de Propagação das Ondas Longitudinais
  • 89. APOSTILA IV ONDAS TRANSVERSAIS (OU ONDAS DE CIZALHAMENTO) Uma onda transversal é definida, quando as partículas do meio vibram na direção perpendicular ao de propagação. Neste caso, observamos que os planos de partículas, mantém-se na mesma distância um do outro, movendo-se apenas verticalmente. As partículas oscilam na direção transversal a direção de propagação, podendo ser transmitidas somente a sólidos. As ondas transversais são praticamente incapazes de se propagarem nos líquidos e gases, pela características das ligações entre partículas, destes meios . O comprimento de onda é a distância entre dois “vales” ou dois “picos”. Velocidades de Propagação das Ondas Transversais
  • 90. APOSTILA IV ONDAS SUPERFICIAIS OU ONDAS DE RAYLEIGH. São assim chamadas, pela características de se propagar na superfície dos sólidos. Devido ao complexo movimento oscilatório das partículas da superfície, a velocidade de propagação da onda superficial entre duas fases diferentes é de aproximadamente 10% inferior que a de uma onda transversal. Para o tipo de onda superficial que não possui a componente normal, portanto se propaga em movimento paralelo a superfície e transversal em relação a direção de propagação recebe a denominação de ondas de “Love”. Sua aplicação se restringe ao exame de finas camadas de material que recobrem outros materiais. Para ondas superficiais que se propagam com comprimento de onda próxima a espessura da chapa ensaiada, neste caso a inspeção não se restringe somente a superfície, mas todo o material e para esta particularidade denominamos as ondas de “Lamb”. O ensaio ultra-sônico de materiais com ondas superficiais, são aplicados com severas restrições, pois somente são observados defeitos de superfícies e nestes casos, existem processos mais simples para a detecção destes tipos de descontinuidades, dentro dos ensaios não destrutivos como por exemplo de Líquidos penetrantes e Partículas magnéticas, que em geral são de custo e complexidade inferior ao ensaio ultra-sônico. FREQÜÊNCIA As ondas acústicas ou som propriamente dito, são classificados de acordo com suas freqüências e medidos em ciclos por segundo, ou seja o número de ondas que passam por segundo pelo nossos ouvidos. A unidade “ciclos por segundos” é normalmente conhecido por “Hertz”, abreviatura “Hz”. Assim sendo se tivermos um som com 280 Hz, significa que por segundo passam 280 ciclos ou ondas por nossos ouvidos. Note que freqüências acima de 20.000 Hz são inaudíveis denominadas freqüência ultra-sônica. Considera-se 20 kHz o limite superior audível e denomina-se a partir desta, freqüência ultra-sônica.
  • 91. APOSTILA IV VELOCIDADE DE PROPAGAÇÃO. Existem várias maneiras de uma onda sônica se propagar, e cada uma com características particulares de vibrações diferentes. Definimos “Velocidade de propagação” como sendo a distância percorrida pela onda sônica por unidade de tempo. É importante lembrar que a velocidade de propagação é uma característica do meio, sendo uma constante, independente da freqüência. COMPRIMENTO DE ONDA. Quando atiramos uma pedra num lago de águas calmas, imediatamente criamos uma perturbação no ponto atingido e formando assim, ondas superficiais circulares que se propagam sobre a água. Neste simples exemplo, podemos imaginar o que definimos anteriormente de freqüência como sendo o número de ondas que passam por um observador fixo, também podemos imaginar a velocidade de propagação pela simples observação e ainda podemos estabelecer o comprimento entre dois picos de ondas consecutivos. A esta medida denominamos comprimento de onda, e representaremos pela letra grega Lambda “l“. RELAÇÕES ENTRE VELOCIDADE, COMPRIMENTO DE ONDA E FREQÜÊNCIA. Considerando uma onda sônica se propagando num determinado material com velocidade “V”, freqüência “f”, e comprimento de onda “l“, podemos relacionar estes três parâmetros como segue: V=L.F A relação acima, permite calcular o comprimento de onda pois a velocidade é em geral conhecida e depende somente do modo de vibração e o material, por outro lado a freqüência depende somente da fonte emissora, que também é conhecida. CLASSIFICAÇÃO TEORICA DAS ZONAS DO CAMPO SONICO Em razão da existência do campo próximo , do campo distante, e do fenômeno da divergência , na literatura o campo sônico tem a forma geral visualizada conforme o desenho abaixo.
  • 92. APOSTILA IV Campo sônico de um transdutor, representado pela região (1) onde pequenas descontinuidades são difíceis de serem detectadas (campo próximo), a região (2) descontinuidades maiores podem ser detectadas e na região (3) onde qualquer descontinuidade compatível com o comprimento de onda pode ser detectada. As linhas limítrofes do campo no desenho são didáticas, e não significa que não existe nenhuma vibração sônica nestas regiões. EFEITO PIEZELÉTRICO As ondas ultra-sônicas são geradas ou introduzidas no material através de um elemento emissor com uma determinada dimensão e que vibra com uma certa freqüência. Este emissor pode se apresentar com determinadas formas (circular, retangular).Tanto o elemento emissor e receptor, são denominados transdutores, também designados por cabeçotes. Diversos materiais (cristais) apresentam o efeito piezelétrico. Se tomarmos uma lâmina de certo formato (placa) e aplicarmos uma pressão sobre o mesmo, surgem em sua superfície cargas elétricas. O efeito inverso também é verdadeiro: se aplicarmos dois eletrodos sobre as faces opostas de uma placa de cristal piezelétrico, de maneira que possamos carregar as faces eletricamente, a placa comporta-se como se estivesse sobre pressão e diminui de espessura. O cristal piezelétrico pode transformar a energia elétrica alternada em oscilação mecânica e transformar a energia mecânica em elétrica . TIPOS DE CRISTAIS Materiais piezelétricos são: o quartzo, o sulfato de lítio, o titanato de bário, o metaniobato de chumbo e o zirconato-titanato de chumbo (PTZ). Quartzo é um material piezelétrico mais antigo, translúcido e duro como o vidro sendo cortado a partir de cristais originários no Brasil. Sulfato de Lítio é um cristal sensível a temperatura e pouco resistente. Titanato de Bário e zirconato-titanato de chumbo são materiais cerâmicos que recebem o efeito piezelétrico através de polarização. Esses dois cristais são os melhores emissores, produzindo impulsos ou ondas de grande energia, se comparadas com aquelas produzidas por cristais de quartzo. Para a inspeção ultra-sônica, interessa não só a potência de emissão,mas também a sensibilidade da recepção (resolução). A freqüência ultra-sônica gerada pelo cristal dependerá da sua espessura, cerca de 1 mm para 4 MHz e 2 mm para 2 MHz. Os cristais acima mencionados são montados sobre uma base de suporte (bloco amortecedor) e junto com os eletrodos e a carcaça externa constituem o transdutor ou cabeçote propriamente dito. Existem três tipos usuais de transdutores: Reto ou Normal , o angular e o duplo - cristal. TRANSDUTORES NORMAIS OU RETOS São assim chamados os cabeçotes monocristal geradores de ondas longitudinais normal a superfície de acoplamento. Os transdutores normais são construídos a partir de um cristal piezelétrico colado num bloco rígido denominado de amortecedor e sua parte livre protegida ou uma membrana de borracha ou uma resina especial. O bloco amortecedor tem função de servir de apoio para o cristal e absorver as ondas emitidas pela face colada a ele. WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 92
  • 93. APOSTILA IV O transdutor emite um impulso ultra-sônico que atravessa o material a inspecionar e reflete nas interfaces, originando o que chamamos ecos. Estes ecos retornam ao transdutor e gera, no mesmo, o sinal elétrico correspondente. A face de contato do transdutor com a peça deve ser protegida contra desgastes mecânico podendo utilizar membranas de borracha finas e resistentes ou camadas fixas de epóxi enriquecido com óxido de alumínio. Em geral os transdutores normais são circulares, com diâmetros de 5 a 24 mm, com freqüência de 0,5 ; 1 ; 2 ; 2,5 ; 5 e 6 MHz. Outros diâmetros e freqüências existem, porém para aplicações especiais. Transdutor reto ou normal O transdutor normal tem em sua maior utilização na inspeção de peças com superfícies paralelas ou quando se deseja detectar descontinuidades na direção perpendicular a superfície da peça. É o exemplo de chapas e fundidos e forjados. TRANSDUTORES ANGULARES A rigor, diferem dos transdutores retos ou normais pelo fato do cristal formar um determinado ângulo com a superfície do material. O ângulo é obtido, inserindo uma cunha de plástico entre o cristal piezelétrico e a superfície. A cunha pode ser fixa, sendo então englobada pela carcaça ou intercambiável. Neste último caso temos um transdutor normal que é preso com parafusos que fixam a cunha à carcaça. Como na prática operamos normalmente com diversos ângulos (35, 45, 60, 70 e 80 graus) esta solução é mais econômica já que um único transdutor com várias cunhas é de custo inferior, porem necessitam de maiores cuidados no manuseio. O ângulo nominal , sob o qual o feixe ultra-sônico penetra no material vale somente para inspeção de peças em aço; se o material for outro, deve-se calcular o ângulo real de penetração utilizando a Lei de Snell. A mudança do ângulo devesse à mudança de velocidade no meio. O cristal piezelétrico com dimensões que podem variar entre 8 x 9 mm até 15 x 20 mm , somente recebe ondas ou impulsos ultra-sônicos que penetram na cunha em uma direção paralela à de emissão, em sentido contrário. A cunha de plástico funciona como amortecedor para o cristal piezelétrico, após a emissão dos impulsos.
  • 94. APOSTILA IV O transdutor angular é muito utilizado na inspeção de soldas e quando a descontinuidade está orientada perpendicularmente à superfície da peça. Transdutor angular TRANSDUTORES DUPLO-CRISTAL OU SE Existem problemas de inspeção que não podem ser resolvidos nem com transdutores retos nem com angulares. Quando se trata de inspecionar ou medir materiais de reduzida espessura, ou quando se deseja detectar descontinuidades logo abaixo da superfície do material, a “zona morta” existente na tela do aparelho impede uma resposta clara. O cristal piezelétrico recebe uma “resposta” num espaço de tempo curto após a emissão, não tendo suas vibrações sido amortecidas suficientemente. Neste caso , somente um transdutor que separa a emissão da recepção pode ajudar. Para tanto, desenvolveu-se o transdutor de duplo-cristal, no qual dois cristais são incorporados na mesma carcaça, separados por um material acústico isolante e levemente inclinados em relação à superfície de contato. Cada um deles funciona somente como emissor ou somente como receptor, sendo indiferente qual deles exerce qual função. São conectados ao aparelho de ultra-som por uma cabo duplo; o aparelho deve ser ajustado para trabalhar agora com 2 cristais. Os cristais são montados sobre blocos de plástico especial de baixa atenuação. Devido a esta inclinação, os transdutores duplos não podem ser usados para qualquer distância (profundidade). Possuem sempre uma faixa de inspeção ótima, que deve ser observada. Fora desta zona a sensibilidade se reduz. Em certos casos estes transdutores duplos são utilizados com “focalização”, isto é, feixe é concentrado em uma determinada zona do material para a qual se deseja máxima sensibilidade. O transdutor duplo-cristal é o mais indicado e largamente utilizado nos procedimentos de medição de espessura por ultra-som. O transdutor duplo-cristal tem sua utilização maior, na detecção de descontinuidades próximas da superfície , acima de 3 mm de profundidade e em medição de espessura, em razão do seu feixe sônico ser focalizado. Em geral, por ocasião da aquisição deste transdutor, deve se verificar qual a faixa de espessura que se pretende medir, e qual o modelo ideal para esta aplicação.
  • 95. APOSTILA IV Transdutor Duplo-Cristal ou SE INTERFACE , ACOPLANTES Ao acoplarmos o transdutor sobre a peça a ser inspecionada, imediatamente estabelece uma camada de ar entre a sapata do transdutor e a superfície da peça. Esta camada ar impede que as vibrações mecânicas produzidas pelo transdutor se propague para a peça em razão das características acústicas (impedância acústica) muito diferente do material a inspecionar. A impedância acústica "Z" é definida como sendo o produto da densidade do meio ( r ) pela velocidade de propagação neste meio ( V ) , ( Z = r x V ) e representa a quantidade de energia acústica que se reflete e transmite para o meio. Por esta razão, deve-se usar um líquido que estabeleça uma redução desta diferença, e permita a passagem das vibrações para a peça. Tais líquidos, denominados líquido acoplante são escolhidos em função do acabamento superficial da peça, condições técnicas, tipo da peça. A tabela abaixo descreve alguns acoplantes mais utilizados. Os acoplantes devem ser selecionados em função da rugosidade da superfície da área de varredura, o tipo de material, forma da peça, dimensões da área de varredura e posição para inspeção. Impedância Acústica de Alguns Materiais e Acoplantes
  • 96. APOSTILA IV TÉCNICAS DE INSPEÇÃO A inspeção de materiais por ultra-som pode ser efetuada através de dois métodos ou técnicas como segue. TÉCNICA DE IMPULSO-ECO OU PULSO-ECO É a técnica onde somente um transdutor é responsável por emitir e receber as ondas ultra-sônicas que se propagam no material. Portanto, o transdutor é acoplado em somente um lado do material, podendo ser verificada a profundidade da descontinuidade , suas dimensões, e localização na peça. Técnica do impulso – eco TÉCNICA DE TRANSPARÊNCIA É uma técnica onde é utilizado dois transdutores separados, um transmitindo e outro recebendo as ondas ultra-sônicas. Neste caso é necessário acoplar os transdutores nos dois lados da peça , de forma que estes estejam perfeitamente alinhados. Este tipo de inspeção, não se pode determinar a posição da descontinuidade, sua extensão, ou localização na peça, é somente um ensaio do tipo passa-não passa. Técnica da transparência
  • 97. APOSTILA IV A técnica de transparência pode ser aplicada para chapas, juntas soldadas, barras e o intuito destes ensaios é estabelecer um critério comparativo de avaliação do sinal recebido ou seja da altura do eco na tela. A altura do sinal recebido na técnica de transparência varia em função da quantidade e tamanho das descontinuidades presentes no percurso das vibrações ultra-sônicas . Sendo assim o inspetor não sabe analisar as características das indicações porém compara a queda do eco com uma peça sem descontinuidades podendo assim estabelecer critérios de aceitação do material fabricado. Este método pode ser aplicado a chapas fabricadas em usinas, barras forjadas ou fundidas, e em alguns casos em soldas. TÉCNICA DE IMERSÃO Nesta técnica é empregado um transdutor de imersão à prova d'água, preso a um dispositivo. O transdutor pode se movimentar, tanto na distância até a peça quanto na inclinação do feixe de entrada na superfície da peça. Na técnica de imersão a peça é colocada dentro de um tanque com água, propiciando um acoplamento sempre homogêneo. PREPARAÇÃO DAS SUPERFÍCIES A inspeção da solda se processará através da superfície do metal de base adjacente a solda numa área que se estenderá paralelamente ao cordão de solda, que denominamos superfície de varredura. O resultado do ensaio é dependente da preparação da superfície, assim devemos remover carepas, tintas, óleos, graxas, óxidos e tudo que possa mascarar ou impedir a penetração do feixe sônico na peça a ser inspecionada. APARELHAGEM Basicamente, o aparelho de ultra-som contém circuitos eletrônicos especiais, que permitem transmitir ao cristal piezelétrico, através do cabo coaxial, uma série de pulsos elétricos controlados, transformados pelo mesmo em ondas ultra-sônicas. Os sinais captados no cristal são mostrados na tela em forma de pulsos luminosos denominados “ecos”, que podem ser regulados tanto na amplitude, como posição na tela graduada e se constituem no registro das descontinuidades encontradas no interior do material.
  • 98. APOSTILA IV O aparelho de ultra-som é basicamente um osciloscópio projetado para medir o tempo de percurso do som na peça ensaiada através da relação: S = V x T onde o espaço percorrido (S) é proporcional do tempo (T) e a velocidade de propagação (V), no material. DESCRIÇÃO DOS APARELHOS MEDIDORES DE ESPESSURA POR ULTRASOM Os medidores de espessura por ultra-som podem se apresentar com circuitos digitais ou analógicos, e são aparelhos simples que medem o tempo do percurso sônico no interior do material , através da espessura, registrando no display o espaço percorrido ou seja a própria espessura. Operam com transdutores duplo cristal, e possuem exatidão de décimos ou até centésimos dependendo do modelo. O instrumento deve ser ajustado para a faixa de espessura a ser medida usando o blocos padrão graduado e calibrado conforme sugerido na figura da página a seguir, construído com material de mesma velocidade e atenuação sônica do material a ser medido. A calibração do instrumento para uso, deve ser feita usando no mínimo duas espessuras no bloco, conforme a faixa de espessura a ser medida. O instrumento deve ser ajustado para indicar a espessura correta das duas graduações selecionadas. Medidor de espessura por ultra – som Os ajustes devem ser feitos de acordo com as instruções do fabricante. Se ambos os valores indicados estiverem corretos, o instrumento estará apto para uso. Se o instrumento estiver corretamente calibrado a leitura de duas diferentes espessuras não devem variar mais que 0,2 mm. Se não for possível atingir um ou ambos os valores, verificar se o instrumento / transdutor está sendo aplicado na faixa especificada pelo fabricante, assim como se o ajuste da velocidade de propagação sônica no instrumento está corretamente calibrada ou ajustada. A norma ASTM E-797 padroniza os métodos de medição de espessuras. Para medições a altas temperaturas, e maior exatidão das medidas, recomenda-se correções devido à temperatura da peça dos valores lidos no aparelho medidor de espessura.
  • 99. APOSTILA IV Descrição do Aparelho Básico para o ensaio de ultra-som Observe a figura abaixo, mostrando um transdutor ultra-sônico acoplado numa peça com espessura de 8 mm, e a tela ao lado do aparelho mostrando o eco "E2", proveniente da espessura da peça. Vamos analisar o que está ocorrendo 1 -O cristal piezelétrico do transdutor transmite à peça uma onda ultra-sônica perpendicularmente à superfície que percorre a espessura total de 8 mm do metal; 2 - A onda incide na interface no fundo da peça, retorna ao cristal e este produz um sinal elétrico que será amplificado e registrado na tela do aparelho na forma do pulso ou eco, identificado na figura como "E2"; 3 - O caminho do som percorreu a espessura de 8 mm de ida e mais 8 mm na volta isto sempre ocorre na inspeção por ultra-som os circuitos do aparelho compensam este fenômeno dividindo por 2 os registros na tela. Assim portanto, o eco na tela do aparelho representa o caminho percorrido pelo som, em apenas uma vez a espessura, denominado de "Eco de Fundo", que no caso da figura foi de 8 mm. É importante mencionar que o som que percorre a espessura do metal se reflete nas interfaces formadas pela fundo da peça e a superfície da peça, de forma contínua, isto é, o ultra-som emitido pelo cristal do transdutor realiza no interior da peça um movimento de zig-zag de ida e volta , se refletindo no fundo da peça e superfície, continuadamente. Para cada incidência do ultra-som na superfície oposta de acoplamento do cristal, um sinal será transmitido ao aparelho e um eco correspondente a este sinal será visualizado na tela. Portanto será possível observar vários ecos de reflexão de fundo correspondente à mesma espessura. Basicamente, o aparelho de ultra-som contém circuitos eletrônicos especiais, que permitem transmitir ao cristal piezelétrico, através do cabo coaxial, uma série de pulsos elétricos controlados, transformados pelo mesmo em ondas ultra-sônicas. Da mesma forma, sinais captados no cristal são mostrados na tela do tubo de raios catódicos em forma de pulsos luminosos denominados “ecos”, que podem ser regulados tanto na amplitude, como posição na tela graduada e se constituem no registro das descontinuidades encontradas no interior do material.
  • 100. APOSTILA IV Aparelho de ultra-som marca SONATEST à esquerda e um notebook que incorpora uma placa de ultra-som industrial Krautkramer. Em geral, os fabricantes oferecem vários modelos de aparelhos com maiores ou menores recursos técnicos, que possibilitam sua utilização nas mais variadas aplicações industriais, entretanto, alguns controles e funções básicas devem ser conhecidas para ser possível sua utilização, que veremos a seguir. Quer seja analógico ou digital, todos os aparelhos apresentam os controles básicos mínimos que permitem utilizar o aparelho para qualquer aplicação prática, como seguem: Escolha da função Todo aparelho possui entradas de conectores dos tipos BNC (aparelhos de procedência norte-americana) ou Lemo (aparelhos de procedência alemã), para permitir de transdutores monocristal de duplo-cristal. Potência de emissão Está diretamente relacionado com a amplitude de oscilação do cristal ou tamanho do sinal transmitido. Em geral os aparelhos apresentam níveis de potência através de uma chave seletora em número de 2 até 5 posições. Ganho Está relacionado com a amplitude do sinal na tela ou amplificação do sinal recebido pelo cristal. Os aparelhos apresentam um ajuste fino e grosseiro, calibrado em “dB”, num mesmo controle ou separados. Nos aparelhos digitais, pode-se ajustar o controle fino em avanços de até 0,5 dB, impossíveis nos aparelhos analógicos. Escala As graduações na tela do aparelho podem ser modificadas conforme a necessidade, para tanto a chave vem calibrada em faixas fixas (ex: 10, 50, 250 ou 1000mm). Para os aparelhos digitais, a escala é automática, isto é uma vez, calibrada uma escala qualquer, as outras mantém a proporcionalidade.
  • 101. APOSTILA IV Velocidade de propagação A velocidade de propagação ao ser alterada no aparelho nota-se claramente que o eco de reflexão produzido por uma interface, muda de posição na tela do osciloscópio, permanecendo o eco original em sua posição inicial. O aparelho de ultra-som é basicamente ajustado para medir o tempo de percurso do som na peça ensaiada através da relação: S = v x t onde o espaço percorrido (S) é proporcional do tempo (t) e a velocidade de propagação (n), no material, ajusta-se a leitura para unidade de medida (cm, m, etc.). Nos aparelhos, dependendo do modelo e fabricante, poderá existir um controle da velocidade ou simplesmente um controle que trabalha junto com o da escala do aparelho. No primeiro caso, existe uma graduação de velocidade (m/s) em relação aos diferentes materiais de ensaio ultra-sônico. Nos aparelhos digitais o ajuste de velocidade é separado e deve ser ajustado corretamente para uma perfeita calibração da escala. Cuidados Referentes à Calibração No capítulo a seguir será discutido em detalhes, o significado e importância da calibração do aparelho de ultra-som. No entanto, o operador deverá proceder uma recalibração dos instrumentos e acessórios sempre que:     Houver trocas de transdutores no decorrer de inspeção O aparelho for desligado Transcorrer 90 minutos com o aparelho ligado Houver troca de operadores Os aparelhos de ultra-som devem ter o ganho e escala calibrados conforme a norma BSI 4331 Part.1 ou ASME* Sec. V. Cuidados no Uso de Transdutores Angulares Como vimos, as sapatas de acrílico dos transdutores angulares são fabricados para proporcionar ângulos de transmissão bem definidos. Entretanto o uso contínuo, e o conseqüente desgaste das sapatas, poderão alterar a performance do transdutor. Tal problema poderá ser agravado quando a pressão do dedo do operador sobre o transdutor incidir nas bordas dos mesmos, fazendo com que o desgaste ocorra de modo irregular, alterando significativamente o ângulo nominal. Cuidados no Manuseio dos Controles do Aparelho Os potenciômetros dos controles do aparelho analógico, de um modo geral, são dotados de um sistema de trava que tem a finalidade de não variar a calibração do aparelho durante seu uso. Portanto, quando se quer modificar a calibração do aparelho deve-se destravar o potenciômetro, pois caso contrario o mesmo será danificado. O mesmo não acontece nos aparelhos modernos digitais , em que os controles e ajustes são por teclas. WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 101
  • 102. APOSTILA IV Cuidados com as Baterias Em geral os aparelhos são dotados de baterias recarregáveis, que necessitam carga após o uso. Como regra prática, o tempo de carga deverá ser o dobro do período de trabalho do aparelho. Calibração e Blocos Padrão O termo calibração deve ser analisado no seu sentido mais amplo entendendo o leitor como sendo o perfeito ajuste de todos os controles do aparelho de ultra-som, para uma inspeção específica segundo um procedimento escrito e aprovado pelo cliente / fabricante. Os ajustes do ganho, energia, supressor de ruídos, normalmente são efetuados baseado em procedimentos específicos, entretanto a calibração da escala pode ser feita, previamente independente de outros fatores. Calibrar a escala, significa mediante a utilização de blocos especiais denominados Blocos Padrões, onde todas as dimensões e formas são conhecidas e calibradas, permitindo ajustar os controles de velocidade e zeragem, concomitantemente até que os ecos de reflexão permaneçam em posições definidas na tela do aparelho, correspondentes ao caminho do som no bloco padrão. Tais blocos são construídos segundo normas EN-12223 e EN-27963, de materiais que permitem o exame ultra-sônico em aço carbono não ligado ou de baixa liga, com velocidade sônica de 5920 + 30 m/s para ondas longitudinais e 3255 +15 m/s para ondas transversais.
  • 103. APOSTILA IV 13 ENSAIO RADIOGRÁFICO Quando se deseja inspecionar peças com finalidade de investigar sobre defeitos internos , a Radiografia e o Ultra-som são poderosos métodos que podem detectar com alta sensibilidade descontinuidades com poucos milímetros de extensão. Usados principalmente nas indústrias de petróleo e petroquímica, nuclear, alimentícia, farmacêutica, geração de energia para inspeção principalmente de soldas e fundidos, e ainda na indústria bélica para inspeção de explosivos, armamento e mísseis, a radiografia e o ultra-som desempenham papel importante na comprovação da qualidade da peça ou componente em conformidade com os requisitos das normas , especificações e códigos de fabricação. Usados também na qualificação de soldadores e operadores de soldagem, a radiografia e ultra-som proporcionam registros importantes para a documentação da qualidade. Em juntas soldadas, a radiografia e o ultra-som são dois métodos frequentemente referenciados pelos Códigos de fabricação de peças ou estruturas de responsabilidade para determinação da eficiência da base de cálculo pela engenharia. Outros ensaios não destrutivos também fazem parte das ferramentas da qualidade onde podemos citar: Partículas Magnéticas, Termografia, Emissão acústica, Correntes Parasitas, Líquido Penetrante. Considerado como um processo especial pelos Sistemas da Qualidade, NBR ISO-90011 e outros, os ensaios não destrutivos são aplicados segundo requisitos de projeto do produto fabricado, e não de forma aleatória ao prazer da conveniência de engenheiros e técnicos. A radiologia industrial desempenha um papel importante e de certa forma insuperável na documentação da qualidade do produto inspecionado, pois a imagem projetada do filme radiográfico representa a "fotografia" interna da peça, o que nenhum outro ensaio não destrutivo é capaz de mostrar na área industrial. Sendo assim, o treinamento, qualificação e certificação dos profissionais envolvidos com estes métodos é requisito importante do sistema da qualidade. Hoje no Brasil, as qualificações e certificações de pessoal para ensaios não destrutivos são efetuadas por organizações de classe como associações, ou por instituições ou fundações governamentais. A mais importante é o Sistema Nacional de Qualificação e Certificação - SNQ&C gerenciado pela Associação Brasileira de Ensaios Não Destrutivos - ABENDE, com reconhecimento pelo INMETRO. As certificações de pessoal são dirigidas a segmentos industriais, tais como: siderurgia, aeronáutica, calderaria, petróleo e petroquímica e outros. PRINCÍPIOS E FUNDAMENTOS Descrição Genérica do Método e Aplicações 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. 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. WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 103
  • 104. APOSTILA IV 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. A radiografia industrial é então 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. Técnica Geral de Ensaio Radiográfico na indústria A NATUREZA DA RADIAÇÃO IONIZANTE Com a descoberta dos Raios X pelo físico W. C. Roentgen em 1895, imediatamente inciaram-se os estudos sobre as emissões de partículas, provenientes de corpos radioativos, observando suas propriedades e interpretando os resultados. Nesta época, destacaram-se dois cientistas, Pierre e Marie Curie, pela descoberta do polônio e o radium e ainda deve-se a eles a denominação “Radioatividade” (propriedade de emissão de radiações por diversas substâncias). No começo do século XX, 1903, Rutherford, após profundos estudos formulou hipóteses sobre as emissões radioativas, pois convém frisar, que naquela época ainda não se conhecia o átomo e os núcleos atômicos e coube a este cientista a formulação do primeiro modelo atômico criado e que até hoje permanecem suas características. O nome “Radiação Penetrante” se originou da propriedade de que certas formas de energia radiante possui de atravessar materiais opacos à luz visível. Podemos distinguir dois tipos de radiação penetrante usados em radiografia industrial: os Raios X e os Raios Gama. Eles se distinguem da luz visível por possuírem um comprimento de onda extremamente curto, o que lhes dá a capacidade de atravessarem materiais que absorvem ou refletem a luz visível.
  • 105. APOSTILA IV Por serem de natureza semelhante à luz, os Raios X e os Raios Gama possuem uma série de propriedades em comum com a luz entre as quais podemos citar: possuem mesma velocidade de propagação (300.000 km/s), deslocam-se em linha reta, não são afetadas por campos elétricos ou magnéticos, possuem a propriedade de impressionar emulsões fotográficas. Poderíamos citar outras propriedades comuns entre as radiações penetrantes e a luz visível. Ocorre, no entanto, que vários fenômenos que observamos na luz, são muitos difíceis de serem detectados. O fenômeno de refração, por exemplo, ocorre nas radiações penetrantes, mas numa escala tão pequena que são necessários instrumentos muito sensíveis para detectá-lo. Isso explica porque a radiação penetrante não pode ser focalizada através de lentes, como acontece com a luz. No âmbito dos ensaios não destrutivos devemos salientar seis propriedades da radiação penetrante que são de particular importância:       Deslocam-se em linha reta; Podem atravessar materiais opacos à luz, ao fazê-lo, são parcialmente absorvidos por esses materiais; Podem impressionar películas fotográficas, formando imagens; Provocam o fenômeno da fluorescência; Provocam efeitos genéticos; Provocam ionizações nos gases. RADIAÇÃO E RADIOATIVIDADE Define-se “Radioatividade” como sendo a emissão espontânea de radiação por um núcleo atômico, que se encontra num estado excitado de energia. Existem três tipos diferentes de radiação, como segue:    Partículas Alfa () Partículas Beta () Raios Gama () As partículas “Alfa” são constituídas de dois nêutrons e dois prótons, caracterizando um núcleo atômico de Hélio. Devido ao seu alto peso e tamanho, elas possuem pouca penetração e são facilmente absorvidas por poucos centímetros de ar. As partículas “Beta” são constituídas por elétrons, que possuem velocidades próximas da luz, com carga elétrica negativa. Possuem um poder de penetração bastante superior às radiações Alfa, podendo ser absorvidas por alguns centímetros de acrílico ou plásticos, na sua grande maioria. As “partículas” “Gama” são de natureza ondulatória, ao contrário das demais que tem características corpusculares. Devido a isto, adquire um alto poder de penetração nos materiais. E possível separar os três tipos de radiação descritos através da aplicação de um campo elétrico ou magnético, numa amostra de material radioativo. WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 105
  • 106. APOSTILA IV EQUIPAMENTOS E FONTES DE RADIAÇÃO Os Raios-X As radiações X, são emitidas das camadas eletrônicas dos átomos. Essas emissões não ocorrem deforma desordenada, mas possuem “padrão” de emissão denominado espectro de emissão. 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 miliamperes. Esquema de tubos convencionais de Raios X Industrial. O tubo da esquerda é um tubo metálico e o da direita de vidro. 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. Outros fenômenos de interação dos elétrons acelerados com as camadas eletrônicas dos átomos de tungstênio, também são responsáveis pela emissão dos Raios X. Os Raios X, são gerados nas camadas eletrônicas dos átomos por variados processos físicos. Caracteriza-se por apresentar um espectro contínuo de emissão ao contrário das radiações gama. Em outras palavras, os Raios X emitidos pelo aparelho apresentam uma variedade muito grande de comprimento de onda ou seja que a energia varia de uma forma contínua. EQUIPAMENTOS DE RAIOS X Os Raios X são produzidos em ampolas especiais. Os tamanhos das ampolas ou tubos são em função da tensão máxima de operação do aparelho. Do ponto de vista da radiografia, uma atenção especial deve ser dada ao alvo, contido no ânodo. Sua superfície é atingida pelo fluxo eletrônico, proveniente do filamento, e denomina-se foco térmico. É importante que esta superfície seja suficiente grande para evitar um superaquecimento local, que poderia deteriorar o ânodo, e permitir uma rápida transmissão do calor.
  • 107. APOSTILA IV Define-se “carga focal” como sendo a carga em Watts por milímetro quadrado (por exemplo: 200 W/mm ²) na área focal. Nas áreas focais de pequenas dimensões, podem ser aplicadas uma carga relativamente mais elevada que as grandes; esta diferença é devida a diferença no modo de transmissão do calor, a partir do centro. Corte transversal do ânodo, na ampola de Raios X Para obter-se imagens com nitidez máxima, as dimensões do foco óptico devem ser as menores possíveis. As especificações de aparelhos geralmente mencionam as dimensões do foco óptico. O calor que acompanha a formação de Raios X é considerável, e portanto é necessário especial atenção aos sistemas e métodos para refrigerar o ânodo. Esta refrigeração pode ser feita de diversas maneiras: a) Refrigeração por irradiação: Neste caso o bloco de tungstênio, que compõe o alvo, se aquece e o calor se irradia pelo ânodo. b) Refrigeração por convecção: O calor irradiado pelo ânodo, se transmite ao prolongamento de cobre, o qual está imerso em óleo ou gás, que se refrigera por convecção natural, ou por circulação. c) Refrigeração por circulação forçada de água: A refrigeração descrita em (b), é limitada, principalmente se o aparelho for operado continuamente, exposto ao sol. Neste caso, a circulação de água por uma serpentina interna à unidade geradora, é eficaz, permitindo o uso do aparelho por longos períodos de uso. UNIDADE GERADORA, PAINEL DE COMANDO Os equipamentos de Raios X industriais se dividem geralmente em dois componentes: o painel de controle e o cabeçote, ou 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 voltagem. E através do painel de controle que se fazem os ajustes de voltagem e amperagem, 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.
  • 108. APOSTILA IV As principais características de um equipamento de Raios X são: a - tensão e corrente elétrica máxima; b - tamanho do ponto focal e tipo de feixe de radiação; c - peso e tamanho; 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 voltagem se refere à diferença de potencial entre o ânodo e o cátodo e é expressa em quilovolts (kV). A 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 graus, com abertura determinada. Os equipamentos considerados portáteis, com voltagens 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. O conceito de intensidade de radiação se refere à “quantidade” de Raios X produzidos, ou, de uma forma mais correta ao número de “fótons” produzidos. Quando aumentamos a corrente do filamento fazemos com que ele se aqueça mais, liberando um número maior de elétrons. Isso fará com que ocorra um aumento na intensidade da radiação gerada, sem implicar em aumento na qualidade dessa mesma radiação. Em outras palavras, nós conseguimos aumentar a intensidade sem aumentar a energia do feixe de radiação. De uma forma prática podemos dizer que a qualidade da radiação (energia) se relaciona com a capacidade de penetração nos materiais, enquanto que a intensidade está intimamente ligada com o tempo de exposição.
  • 109. APOSTILA IV 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. A foto acima 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, kilovoltagem, miliamperagem, tempo de exposição. As informações no display poderá ser memorizada e recuperada quando necessário. Foto extraída do catálogo da Seifert OS RAIOS GAMA Com o desenvolvimento dos reatores nucleares, foi possível a produção artificial de isótopos radioativos através de reações nucleares de ativação. O fenômeno de ativação, ocorre quando elementos naturais são colocados junto ao núcleo de um reator e, portanto, irradiados por nêutrons térmicos, que atingem o núcleo do átomo, penetrando nele. Isto cria uma quebra de equilíbrio energético no núcleo, e ao mesmo tempo muda sua massa atômica, caracterizando assim o isótopo. O estabelecimento do equilíbrio energético do núcleo do átomo, é feito pela liberação de energia na forma de Raios gama.
  • 110. APOSTILA IV Um átomo que submetido ao processo de ativação, e portanto seu núcleo se encontra num estado excitado de energia passa a emitir radiação. É fácil ver, portanto, que o número de átomos capazes de emitir radiação, diminui gradualmente com o decorrer do tempo. A esse fenômeno chamamos de Decaimento Radioativo. EQUIPAMENTOS DE RAIOS GAMA As fontes usadas em gamagrafia (radiografia com raios gama) requerem cuidados especiais de segurança, pois, uma vez ativadas, emitem radiação, constantemente. Deste modo, é necessário um equipamento que forneça uma blindagem, contra as radiações emitidas da fonte quando a mesma não está sendo usada. De mesma forma é necessário dotar essa blindagem de um sistema que permita retirar a fonte de seu interior, para que a radiografia seja feita. Esse equipamento denomina-se Irradiador. Os irradiadores compõe-se, basicamente, de três componentes fundamentais: Uma blindagem, uma fonte radioativa e um dispositivo para expor a fonte. As blindagens podem ser construídas com diversos tipos de materiais. Geralmente são construídos com a blindagem, feita com um elemento (chumbo ou urânio exaurido), sendo contida dentro de um recipiente externo de aço, que tem a finalidade de proteger a blindagem contra choques mecânicos. Uma característica importante dos irradiadores, que diz respeito à blindagem, é a sua capacidade. Como sabemos, as fontes de radiação podem ser fornecidas com diversas atividades e cada elemento radioativo possui uma energia de radiação própria. Assim cada blindagem é dimensionada para conter um elemento radioativo específico, com uma certa atividade máxima determinada. Portanto, é sempre desaconselhável usar um irradiador projetado para um determinado radioisótopo, com fontes radioativas de elementos diferentes e com outras atividades. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS E TIPO DE FONTES GAMA As fontes radioativas para uso industrial, são encapsuladas em material austenítico, de maneira tal que não há dispersão ou fuga do material radioativo para o exterior. Um dispositivo de contenção, transporte e fixação por meio do qual a cápsula que contém a fonte selada, está solidamente fixada em uma ponta de uma cabo de aço flexível, e na outra ponta um engate, que permite o uso e manipulação da fonte, é denominado de “porta fonte”. Devido a uma grande variedade de fabricantes e fornecedores existem diversos tipos de engates de portas-fonte. Características das fontes seladas radioativas industriais comparadas com uma caneta BIC.
  • 111. APOSTILA IV Embora apenas poucas fontes radiativas seladas sejam atualmente utilizadas pela indústria moderna, daremos a seguir as principais que podem ser utilizadas assim como as suas características físico-químicas. (a) Cobalto - 60 ( 60Co , Z=27) O Cobalto-60 é obtido através do bombardeamento por nêutrons do isótopo estável Co-59. Suas principais características são: Meia - Vida = 5,24 anos Energia da Radiação = 1,17 e 1,33 MeV Faixa de utilização mais efetiva = 60 a 150 mm de aço Fator Gama = 9,06 C/kg.h / GBq a 1 m ou 1,35 R/h .Ci a 1m ou 0,351 mSv/h. GBq a 1m Esses limites dependem das especificações técnicas da peça a ser examinada e das condições da inspeção. (b) Irídio - 192 ( 192Ir , Z=77) O Iridio-192 é obtido a partir do bombardeamento com nêutrons do isótopo estável Ir-191. Suas principais características são: Meia - Vida = 74,4 dias Energia da Radiação = 0,137 a 0,65 MeV Faixa de utilização mais efetiva = 10 a 80 mm de aço Fator Gama = 3,48 C/kg.h / GBq a 1 m ou 0,50 R/h.Ci a 1m ou 0,13 mSv/h. GBq a 1m. (c) Túlio -170 ( 170Tu , Z=69) O Túlio-170 é obtido com o bombardeamento por nêutrons do isótopo estável, Túlio-169. Como esse material é extremamente difícil de produzir, o material é geralmente manuseado sob a forma de óxido. Suas principais características são: Energia de Radiação: 0, 084 e 0,54 MeV. (O espectro do Túlio possui também radiação de Bremsstrahlung, que é a radiação liberada pelo freiamento dos elétrons em forma de partículas beta). Meia - Vida = 127 dias Faixa de utilização mais efetiva = 1 a 10 mm de aço Fator Gama (   ) = 0,017  C/kg.h / GBq a 1 m ou 0,0025 R/h.Ci a 1m ou 0,0007 mSv/h .GBq a 1m. WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 111
  • 112. APOSTILA IV (d) Césio - 137 ( 137Cs , Z=55) O Césio-137 é um dos produtos da fissão do Urânio-235. Este é extraído através de processos químicos que o separam do Urânio combustível e dos outros produtos de fissão. Suas principais características são: Meia - Vida = 33 anos Energia de Radiação = 0,66 MeV Faixa de utilização mais efetiva = 20 a 80 mm de aço Fator Gama = 2,30 C/kg.h / GBq a 1 m ou 0,33 R/h.Ci a 1m ou 0,081 mSv/h . GBq a 1m É uma fonte de radiação quase sem utilidade no momento, em razão das dificuldades de obtenção e da má qualidade do filme radiográfico (e) Selênio - 75 ( 75Se ) Suas principais características são: Meia-vida = 119,78 dias Energia das Radiações = de 0,006 a 0,405 MeV Faixa de utilização mais efetiva = 4 a 30 mm de aço Fator Gama ( ) = 1,39 C/kg.h / GBq a 1 m ou 0,28 R/h.Ci a 1m É um radioisótopo de uso recente na indústria, proporcionando uma qualidade muito boa de imagem, assemelhando-se à qualidade dos Raios-X CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DOS IRRADIADORES GAMA Os irradiadores gama são equipamentos dotados de partes mecânicas que permitem expor com segurança a fonte radioativa. A principal parte do irradiador é a blindagem interna, que permite proteção ao operador a níveis aceitáveis para o trabalho, porém com risco de exposição radiológica se armazenado em locais não adequados ou protegidos. O que mais diferencia um tipo de irradiador de outro são os dispositivos usados para se expor a fonte. Esses dispositivos podem ser mecânicos, com acionamento manual ou elétrico, ou pneumático. A única característica que apresentam em comum é o fato de permitirem ao operador trabalhar sempre a uma distância segura da fonte, sem se expor ao feixe direto de radiação.
  • 113. APOSTILA IV Os irradiadores gama são construídos através de rígidos controles e testes estabelecidos por normas internacionais, pois o mesmo deve suportar choques mecânicos, incêndio e inundação sem que a sua estrutura e blindagem sofram rupturas capazes de deixar vazar radiação em qualquer ponto mais do que os máximos exigidos. Aparelho para gamagrafia industrial, projetado para operação com capacidade máxima de 100 Ci de Ir-192. O transito interno da fonte no interior da blindagem é feita no canal em forma de "S " Esquema do Equipamento para Gamagrafia Industrial Aparelho para Gamagrafia usando fonte radioativa de Cobalto-60 com atividade máxima de 30 Curies pesando 122 kg, projetado com tipo de canal reto. Foto extraída do catálogo da Sauerwein
  • 114. APOSTILA IV Aparelho de gamagrafia industrial projetado para operação com capacidade máxima de 130 Ci de Ir 192. O canal interno de trânsito da fonte é do tipo de canal reto. Peso 30 kg REGISTRO RADIOGRÁFICO Filmes Radiográficos Os filmes radiográficos são compostos de uma emulsão e uma base. A emulsão consiste em uma camada muito fina (espessura de 0,025 mm) de gelatina, que contém, dispersos em seu interior, um grande número de minúsculos cristais de brometo de prata. A emulsão é colocada sobre um suporte, denominado base, que é feito geralmente de um derivado de celulose, transparente e de cor levemente azulada. Uma característica dos filmes radiográficos é que, ao contrário dos filmes fotográficos, eles possuem a emulsão em ambos os lados da base. Os cristais de brometo de prata, presentes na emulsão, possuem a propriedade de, quando atingidos pela radiação ou luz, tornarem-se susceptíveis de reagir com produto químico denominado revelador. O revelador atua sobre esses cristais provocando uma reação de redução que resulta em prata metálica negra. Os locais do filme, atingidos por uma quantidade maior de radiação apresentarão, após a ação do revelador, um número maior de grãos negros que regiões atingidas por radiação de menor intensidade, dessa forma, quando vistos sob a ação de uma fonte de luz, os filmes apresentarão áreas mais escuras e mais claras que irão compor a imagem do objeto radiografado. Estrutura de um filme radiográfico
  • 115. APOSTILA IV Granulação A imagem nos filmes radiográficos é formada por uma série de partículas muito pequenas de sais de prata, os quais não visíveis a olho nu. Entretanto, essas partículas se unem em massas relativamente grandes que podem ser vistas pelo olho humano ou com auxílio de pequeno aumento. Esse agrupamento das partículas de sais de prata da emulsão cria uma impressão chamada de “Granulação”. Todos os filmes apresentam o fenômeno de granulação. Por possuírem grãos maiores, os filmes mais rápidos apresentam uma granulação mais acentuadas que os filmes lentos. A granulação, além de ser característica de cada filme, também sofre uma influência da qualidade da radiação que atinge o filme. Portanto, podemos afirmar que a granulação de um filme aumenta quando aumenta a qualidade da radiação. Por essa razão os filmes com grãos mais finos são recomendados quando se empregam fontes de alta energia (Raios X da ordem de milhões de volts). Quando usados com exposição longa, esses filmes também podem ser empregados com raios gama. A granulação é também afetada pelo tempo de revelação do filme. Se aumentarmos, por exemplo, o tempo de revelação, haverá um aumento simultâneo na granulação do filme. Esse efeito é comum quando se pretende aumentar a densidade, ou a velocidade, de um filme por intermédio de um aumento no tempo de revelação. E claro que o uso de tempos de revelação pequenos resultarão em baixa granulação porém corremos o risco de obter um filme sub-revelado. É importante salientar que a granulação aumenta de acordo com o aumento de grau de revelação. Dessa forma, aumentamos no tempo de revelação que visam a compensar atividade do revelador ou a temperatura do banho, terão uma influência muito pequena na granulação do filme. Densidade Óptica A imagem formada no filme radiográfico possui áreas claras e escuras evidenciando um certo grau de enegrecimento que denominamos de Densidade. Matematicamente expressamos a densidade como sendo logaritmo da razão entre a intensidade de luz visível que incide no filme e a intensidade que é transmitida e visualmente observada. Na radiografia industrial, a medição da densidade radiográfica na área de interesse da imagem deve ser realizada com uso de um densitômetro eletrônico. Este aparelho é um instrumento de medição, e portanto deve estar calibrado segundo uma norma ou por um laboratório de calibração.
  • 116. APOSTILA IV Algumas normas estabelecem que uma verificação do aparelho deva ser feita antes das medições. Tal procedimento consiste em verificar as leituras do aparelho comparadas com uma fita densitométrica padrão calibrada com certificado rastreável a um organismo nacional ou internacional reconhecido. A densidade radiográfica aceitável na área de interesse é de 1,8 até 4,0 para aparelhos de Raios X e 2,0 até 4,0 para aparelhos de raios gama. A norma da Petrobras N-1595 restringe esses valores a uma densidade máxima de 3,5. Classificação dos Filmes Industriais A grande variedade de condições e a heterogeneidade de materiais encontrados na radiografia industrial, levaram os fabricantes a produzir várias espécies de filmes. Uma classificação dos filmes foi estabelecida pelo ASTM* E-1815-96 , que identifica os tipos de filmes pela velocidade de exposição e sensibilidade. A velocidade de exposição é função logarítmica da dose de radiação necessária para que o filme atinja densidade óptica de 2,0. A seguir descrevemos de forma simplificada os tipos de filmes. Tipos dos Filmes :  Tipo 1 - Características: granulação ultra fina alto contraste e qualidade. Deve ser usado em ensaios de metais leves ou pesados, ou seções espessas, com radiação de alta energia.  Tipo 2 - Características: Filme com granulação muito fina e com alta velocidade e alto contraste quando utilizado em conjunto com telas intensificadoras de chumbo.
  • 117. APOSTILA IV  Tipo 3 - Características: Filme de granulação fina, com alto contraste e velocidade. É o filme mais utilizado na indústria em razão do atendimento em qualidade e maior produtividade  Tipo 4 - Características: Filme de granulação média, pouco utilizado na indústria. Qualidade da Imagem Radiográfica A qualidade da imagem radiográfica está associada a alguns parâmetros importantes ligados a características do filme radiográfico e da fonte de radiação utilizada, e é um fator para aceitação ou rejeição da radiografia. Contraste Para que se forme uma imagem no filme é necessário que ocorram variações na densidade ao longo do mesmo. Em outras palavra, uma imagem é formada a partir de áreas claras e escuras. A diferença de densidades entre duas regiões adjacentes no filme é denominada de Contraste. Por exemplo se medirmos a densidade de duas áreas adjacentes no filme e encontrarmos os valores D1 = 2,2 e D2 = 1,8 , o contraste será dado pela diferença entre D2 e D1, e portanto de 0,4. O contraste pode também ser entendido como sendo a capacidade do filme detectar intensidades e energias diferentes de radiação. Imagens com alto contraste permitem em geral melhor qualidade e segurança na interpretação da radiografia. Gradiente Para avaliar o efeito da forma da curva característica do filme radiográfico, podemos empregar outra grandeza denominada “Gradiente”. O gradiente de um filme é numericamente igual à tangente em um certo ponto de sua curva. Quando regiões da curva apresenta um gradiente maior que 1,0 , o contraste é amplificado, da mesma forma, nas regiões em que o gradiente é menor que 1,0 o contraste transmitido pela peça é diminuído. Definição Observando com detalhe a imagem formada no filme radiográfico, veremos que a mudança de densidades de uma área a outra não se faz de maneira brusca. Por exemplo, a imagem de um objeto apresenta um pequeno halo que acompanha as bordas da mesma, com uma densidade intermediária entre a densidade da imagem e a de fundo. Quanto mais estreita for esta faixa de transição a definição será melhor. PROCESSAMENTO DO FILME RADIOGRÁFICO Preparação Inicial A preparação do filme e dos banhos para o processamento radiográfico deve seguir algumas considerações gerais, necessárias ao bom desempenho desta tarefa. WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 117
  • 118. APOSTILA IV Limpeza: no manuseio do filme, a limpeza é essencial. A câmara escura, bem como os acessórios e equipamentos, devem ser mantidos rigorosamente limpos, e usados somente para o propósito aos quais eles se destinam. Qualquer líquido de fácil volatilização deve estar acondicionado em recipientes fechados, para não contaminar o ambiente. O termômetro e outros acessórios que manuseados devem ser lavados em água limpa imediatamente após o uso, para evitar a contaminação das soluções. Os tanques devem estar limpos e preenchidos com soluções frescas. 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 porta filmes 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 das colgaduras de aço inoxidável para não pressionar o filme com o dedo, que poderá manchá-lo permanentemente. Controle da temperatura e do tempo: os banhos de processamento e a revelação devem ser controlados, quanto a temperatura. Normalmente devem estar de acordo com a recomendação do fabricante. CONTROLE DA SENSIBILIDADE RADIOGRÁFICA Indicadores da Qualidade da Imagem - IQI's Para que possamos julgar a qualidade da imagem de uma certa radiografia são empregadas pequenas peças chamadas Indicadores de Qualidade de Imagem (IQI), e que são colocadas sobre o objeto radiografado (ver pág. 65). Os IQI's são também chamados como “Penetrametros”. O tipo ou norma de fabricação do IQI deve ser aquela que o projeto de construção do equipamento a ser radiografado requerer ou mesmo especificações contratuais. O IQI é uma pequena peça construída com um material radiograficamente similar ao material da peça ensaiada, com uma forma geometricamente simples e que contem algumas variações de forma bem definidas tais como furos ou entalhes. IQI ASME e ASTM tipo Furos Os IQI’s americanos mais comuns consistem em uma fina placa de metal contendo três furos com diâmetros calibrados. Os IQI's adotados pela Normas ASME, Sec V SE-1025 ou ASTM E-1025, possuem três furos cujos diâmetros são 4T, 2T, e 1T, onde “T” corresponde à espessura do IQI. Nesses IQI's, a sensibilidade radiográfica é igual a 2 % da espessura da peça a ser radiografada . Para avaliar a técnica radiográfica empregada, faz-se a leitura do menor furo, que é visto na radiografia. As classes de inspeção mais rigorosas são aquelas que requerem a visualização do menor furo do IQI. Dessa forma, é possível se determinar o nível de inspeção, ou seja, o nível mínimo de qualidade especificado para o ensaio. O nível de inspeção é indicado por dois números em que o primeiro representa a espessura percentual do IQI e o segundo o diâmetro do furo que deverá ser visível na radiografia. WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 118
  • 119. APOSTILA IV Os níveis comuns de qualidade são os seguintes      Nível 2 - 2T - o furo 2T de um IQI de 2 % da espessura do objeto deve ser visível. Nível 2 - 4T - o furo de 4T de um IQI de 2 % da espessura do objeto deve ser visível. Nível 1- 1T - o furo 1T de um IQI de 1 % da espessura do objeto deve ser visível (sensibilidade 1 %). Nível 1- 2T - o furo 2T de um IQI de 1 % da espessura do objeto deve ser visível (sensibilidade 1 %). Nível 4- 2T - o furo 2T de um IQI de 4 % da espessura do objeto deve ser visível (sensibilidade 4 %). IQI ASME OU ASTM TIPO FUROS Esses IQI's devem ser colocados sobre a peça ensaiada, com a face voltada para a fonte e de modo que o plano do mesmo seja normal ao feixe de radiação. Quando a inspeção for feita em soldas, o IQI será colocado no metal de base, paralelo à solda e a uma distância de 3 mm no mínimo. No caso de inspeção de solda, é importante lembrar que a seleção do IQI inclui o reforço, de ambos os lados da chapa. Portanto, para igualar a espessura sob o IQI à espessura da solda, deverão ser colocados calços sob o IQI feitos de material radiograficamente similar ao material inspecionado. Para efeito da determinação da área de interesse não devem ser considerados os anéis ou tiras de cobre-junta caso existam. IQI ASTM DE FIOS A norma ASTM E-747 descreve um tipo de IQI denominado tipo fios, que trata de um conjunto de 5 fios de material similar ao do material a ser radiografado com diâmetros diferentes , desde o mais fino até o mais grosso, selados em um envelope plástico transparente, contendo identificações e informações sobre o IQI. O IQI deve ser colocado sobre a área de interesse ,no caso de soldas os fios devem estar aproximadamente perpendiculares ao cordão de solda. A seleção do IQI deve ser feita com base na espessura a ser radiografada , verificando qual o fio essencial que deverá ser visualizado na radiografia.
  • 120. APOSTILA IV Alguns tipos mais usados de IQI's ASME ou ASTM tipo fios, para aço carbono. Os números indicam os diâmetros dos fios em polegadas, as letras "A", "B" e "C" identificam o conjunto de fios ou o próprio IQI. Os IQI´s tipo fios ASTM devem ser adquiridos com certificados de calibração dos diâmetros dos fios, assegurando que suas dimensões estão de acordo com a norma de fabricação bem como as tolerâncias indicadas. Abaixo o leitor poderá observar um exemplo de tal certificado de um fabricante. Para cada IQI existe um número de identificação que é rastreável ao certificado. Como os fios são encapsulados e protegidos em plástico, não existe necessidade de indicar a validade do certificado, desde que o invólucro esteja lacrado e selado. IQI TIPO FIOS CONFORME NORMA EN-462-1 O IQI fabricado conforme a norma EN-462 Part. 1, é constituído por 7 arames, dispostos paralelamente, cujo material é radiograficamente similar ao material ensaiado. A relação entre o diâmetro do arame e seu número respectivo é descrito na norma indicada. Os arames foram divididos em quatro grupos, a saber: W1 a W7, W6 a W12 e W10 a W16 e W13 a W19. A letra "W" do inglês "wire", significa tipo fios. Quanto maior o número, menor seu diâmetro. Cada IQI se caracteriza pelas identificações. O IQI, sempre que possível, deve ser colocado sobre a solda de forma que os arames estejam perpediculares à linha da solda, e de forma que sua imagem apareça na zona central da radiografia. O número da qualidade de imagem é o número do arame mais fino visível na radiografia. O número de qualidade de imagem requerido, é definido para cada faixa de espessura de material. A classe de qualidade de imagem A ou B é função do rigor com que a inspeção deve ser feita e deve ser especificado pelo fabricante , código ou projeto do equipamento.
  • 121. APOSTILA IV AVALIAÇÃO DA QUALIDADE DA IMAGEM Identificação do Filme Na identificação do filme deve conter informações importantes tais como: data do ensaio, identificação dos soldadores, no caso de juntas soldadas, identificação da peça e local examinado, número da radiografia, identificação do operador e da firma executante. Todas essas informações devem aparecer claramente no filme radiográfico, para permitir a rastreabilidade do ensaio. Tais informações poderão ser feitas a partir de letras e números de chumbo dispostos sobre o porta-filmes exposto juntamente com o filme registrando-o de modo permanente. Poderá também ser utilizado o sistema de telas fluorescentes que consiste em escrever no papel vegetal ou similar toda a identificação do filme e o mesmo colocado junto a tela fluorescente. Este conjunto é montado previamente junto ao filme radiográfico entre a tela traseira, na câmara escura, e posteriormente exposto, registrando de modo permanente no filme, toda a identificação. Verificação da Densidade Radiográfica A densidade óptica deve ser medida a partir de aparelhos eletrônicos (densitômetro), ou fitas densitométricas calibradas, especialmente feitas para esta tarefa. A densidade deve ser sempre medida sobre área de interesse, por exemplo, sobre a imagem do cordão de solda, no caso de juntas soldadas, e o valor numérico é normalmente recomendado uma faixa de 1,8 até 4,0 para radiografias feitas com Raios X e de 2,0 a 4,0 para Raios Gama, sendo que a faixa mais usual é de 2,0 a 3,5. Procedimentos para calibração do densitômetro e da fita densitométrica são recomendados pelo ASME Sec. V , Art.2 , conforme descrito anteriormente. Defeitos de Processamento do Filme O trabalho em câmara escura após a exposição do filme corresponde a parte mais importante do processo radiográfico, pois caso ocorram falhas técnicas durante o processamento do filme, todo o serviço de preparação de exposição do filme será perdido. Tais falhas ocorrem na maioria dos casos por manuseio inadequado do filme nesta fase e podem resultar em: Manchas Geralmente aparecem em forma arredondada que no caso esteja sobre a área de interesse poderá mascarar descontinuidades inaceitáveis. Tais manchas decorrem de pequenas gotas de água que é visível no filme somente contra a luz. Riscos Geralmente ocorrem por ação mecânica sobre a película superficial do filme, decorrente da sua manipulação durante a preparação e processamento. Tais riscos, visíveis sobre filme contra a luz, confundem-se com trincas, sendo assim inaceitáveis, devendo o filme ser repetido. WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 121
  • 122. APOSTILA IV Dobras Assim como os riscos as dobras aparecem no filme como imagens escuras e bem pronunciadas, também decorrentes do manuseio do filme antes e durante a exposição. Por exemplo podem ocorrer com freqüência em peças curvas, com raios pequenos, em que o operador para manter o porta-filme junto a peça deve forçá-lo a acompanhar a superfície, resultando numa dobra no filme que será observada após seu processamento. Análise do IQI O indicador de qualidade da imagem ou IQI, deve aparecer na radiografia de maneira clara que permita verificar as seguintes informações: se o número do IQI está de acordo com a faixas de espessura radiografada, se o tipo de IQI está de acordo com a norma de inspeção, se o furo ou arame essencial são visíveis sobre a área de interesse, se o posicionamento foi corretamente feito, e finalmente em se tratando do IQI ASME ou ASTM, se a densidade no corpo do IQI está dentro da tolerância em relação a área de interesse. Preparação da exposição radiográfica, fixação do IQI tipo fios sobre a solda a ser inspecionada TÉCNICAS DE EXPOSIÇÃO RADIOGRÁFICA As disposições e arranjos geométricos entre a fonte de radiação, a peça, e o filme, devem seguir algumas técnicas especiais tais que permitam uma imagem radiográfica de fácil interpretação e localização das descontinuidades rejeitadas. Algumas destas técnicas que apresentamos a seguir são largamente utilizadas e recomendadas por normas e especificações nacionais e internacionais.
  • 123. APOSTILA IV Técnica de Parede Simples (PSVS) Essa técnica é assim chamada pois no arranjo entre a fonte de radiação, peça e filme, somente a seção da peça que está próxima ao filme será inspecionada e a projeção será em apenas uma espessura do material. É a principal técnica utilizada na inspeção radiográfica, e a mais fácil de ser interpretada. Técnica de exposição parede simples - vista simples Exposição Panorâmica Esta técnica constitui um caso particular da técnica de parede simples vista simples descrita acima , mas que proporciona alta produtividade em rapidez num exame de juntas soldadas circulares com acesso interno. Na técnica panorâmica a fonte de radiação deve ser centralizada no ponto geométrico eqüidistante das peças e dos filmes, ou no caso de juntas soldadas circulares a fonte deve ser posicionada no centro da circunferência. Com isso numa única exposição da fonte, todos os filmes dispostos a 360 graus serão igualmente irradiados, possibilitando assim o exame completo das peças ou das juntas. Técnica Radiográfica Panorâmica numa solda entre cilindro fundo de um vaso de pressão. Observe as marcações das posições dos filmes radiográficos ao redor da solda na foto do lado esquerdo e a posição da fonte no interior do vaso na foto do lado direito.
  • 124. APOSTILA IV TÉCNICA DE PAREDE DUPLA Técnica de Parede Dupla Vista Simples (PDVS) Nesta técnica de parede dupla vista simples , o feixe de radiação, proveniente da fonte,atravessa duas espessuras da peça, entretanto projeta no filme somente a seção da peça que está mais próxima ao mesmo . Freqüentemente esta técnica é utilizada em inspeções de juntas soldadas, as quais não possuem acesso interno, por exemplo tubulações com diâmetros maiores que 3.½ polegadas, vasos fechados, e outros. É importante lembrar que esta técnica requer que a radiação atravesse duas espessuras da peça e portanto o tempo de exposição será maior que a inspeção pela técnica de parede simples. Assim, esta opção deverá ser selecionada quando outra técnica não for possível ou permitida. Técnica de exposição parede dupla e vista simples (A) e parede dupla e vista dupla (B) Técnica de Parede Dupla Vista Dupla (PDVD) Neste caso o feixe de radiação proveniente da fonte, também atravessa duas espessuras, entretanto projetará no filme a imagem de duas seções da peça, e serão objetos de interesse. Nesta técnica o cálculo do tempo de exposição deve ser levado em conta as duas espessuras das paredes que serão atravessadas pela radiação. A técnica de parede dupla e vista dupla (PDVD) é freqüentemente usada para inspeção de juntas soldadas em tubulações com diâmetros menores que 3. ½ polegadas.
  • 125. APOSTILA IV INTERPRETAÇÃO DOS RESULTADOS Aparência das Descontinuidades As descontinuidades são quaisquer variações na homogeneidade de uma peça ou material, tanto em sua estrutura como em sua forma. Através da análise da influência que a descontinuidade terá sobre a utilização do material, ou do equipamento, é que poderemos definir critérios de aceitabilidade. As descontinuidades podem ser atribuídas a diferentes causas. Elas podem ocorrer durante o próprio processo de fabricação do material (por exemplo: durante a fundição), durante o processamento (por exemplo: durante a laminação, forjamento, usinagem, etc.), ou durante o uso de equipamento, em serviço (por exemplo: durante a aplicação de esforços mecânicos ou corrosão). As descontinuidades típicas mais comuns são: Rupturas São descontinuidades típicas de processamento ocorrem tanto em materiais ferrosos como em materiais não ferrosos. Elas consistem em cavidades, pequenas e irregulares, superficiais, geralmente paralelas com os grãos. As rupturas ocorrem durante operação de forjamento, extrusão ou laminação, devido a temperaturas muito baixas, material excessivamente trabalhado ou por movimentação do material durante o processo. O ensaio radiográfico não é normalmente usado para a detecção deste tipo de descontinuidade. Fatores tais como a direção da ruptura, suas dimensões e a espessura do material diminuem a eficiência da radiografia. Trincas de Filete São descontinuidades que ocorrem com o uso do equipamento, são trincas superficiais, que se localizam na junção dos filetes, e que se propagam para o inferior da peça. As trincas em filetes ocorrem quando houver uma brusca mudança de diâmetros, tal como a que ocorre na união da cabeça de um parafuso com a haste, onde existe um grande acúmulo de tensões. Esses defeitos não são normalmente detectadas pelo ensaio radiográfico. As descontinuidades superfícies desse tipo são de difícil avaliação na radiografia devido á pequena dimensão da trinca em relação a espessura do material. Trincas de Esmerilhamento São descontinuidades que ocorrem durante o processamento das peças, tanto em materiais ferrosos quanto não ferrosos. São descontinuidades de pouca profundidade e muito finas, semelhantes a trincas ocasionadas por tratamento térmico. Geralmente, mas não sempre, ocorrem em grupos, e geralmente em ângulos retos com a direção de usinagem. Esse tipo de trinca são encontradas em materiais que sofreram tratamento térmico, endurecimento superficial e de materiais cerâmicos que sofrem usinagem. São trincas térmicas causadas por superaquecimento localizado, na superfície usinada. Esse superaquecimento é causado por falha de refrigeração, velocidade muito alta ou alta velocidade de corte. WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 125
  • 126. APOSTILA IV Trincas de Tratamento Térmico São falhas de processamento que ocorrem em materiais ferrosos e não ferrosos, fundidos e forjados. São falhas superficiais, geralmente de grande profundidade e em forma de forquilha. Originam-se em áreas onde ocorrem bruscas mudanças de espessura, ou áreas onde outras descontinuidades estejam expostas á superfície do material. São causados por tensões podem exceder a tensão de ruptura do material causando as trincas. Os ensaios mais recomendados para a detecção desse tipo de falhas são líquidos penetrantes e partículas magnéticas. A radiografia não é normalmente usada para detectar defeitos superficiais. Escamas de Hidrogênio Ocorrem durante o processamento característico dos materiais ferrosos. Consistem em descontinuidades pequenas e finas, geralmente aos grãos. Aparecendo como fissuras, em uma superfície fraturada, são representadas por áreas com um brilho prateado. As escamas são fissuras internas atribuídas a tensões produzidas por uma transformação localizada por um decréscimo na solubilidade do hidrogênio durante o resfriamento após o trabalho a quente. São geralmente encontradas apenas em aços forjados de alta liga. Também são difíceis de serem detectadas por Radiografia. DESCONTINUIDADES INTERNAS EM JUNTAS SOLDADAS Inclusão Gasosas (Poros) Durante a fusão da solda, pode haver o aprisionamento da mesma, devido a várias razões como o tipo de eletrodo utilizado, má regulagem do arco, deficiência na técnica do operador, umidade etc. Estas inclusões gasosas podem ter a forma esférica ou cilíndrica. Sua aparência radiográfica é sob a forma de pontos escuros com o contorno nítido. Algumas destas inclusões gasosas assumem uma forma alongada, cilíndrica e sua imagem radiográfica vai depender de uma orientação em relação ao feixe de radiação incidente. Outra forma típica de inclusão é aquela que tem a aparência de um galho ramificado, chamada, também, de porosidade Vermiforme. Solda contendo porosidade (Fotos extraídas do livro "Nondestructive Testing Handbook - ASNT)
  • 127. APOSTILA IV Inclusão de Escória São devidas ao aprisionamento de escória ou materiais estranhos durante o processo de soldagem. Elas apresentam-se com mais frequência em soldas de passes múltiplos, principalmente quando a limpeza não é bem efetuada entre um passe o outro. Aparência radiográfica de soldas contendo inclusões de escória. Inclusão de Escória em Linha. Inclusões de Escória em Linha, ou “Linha de Escória” é caso particular de inclusão, que se manifesta radiograficamente sob a forma de linhas contínuas ou intermitentes. Elas são causadas por insuficiente limpeza das bordas de um determinado passe e são aprisionadas pelo passe seguinte. Falta de Penetração Consideramos falta de penetração, como sendo a falta de material depositado na raiz da solda, devido ao fato do material não ter chegado até a raiz. No caso de não haver passe de raiz (selagem) a falta de penetração pode ficar aparente. A aparência radiográfica em ambos os casos é uma linha escura, intermitente ou contínua, no centro do cordão. Fotos de uma solda contendo falta de penetração na raiz (Fotos extraídas do livro "Nondestructive Testing Handbook - ASNT)
  • 128. APOSTILA IV Trincas As trincas são descontinuidades produzidas por rupturas no metal como resultado de tensões produzidas no mesmo durante a soldagem, sendo mais visível na radiografia, quando o feixe de radiação incide sobre a peça numa direção sensivelmente paralela ao plano que contém a trinca. A trinca produz uma imagem radiográfica na forma de uma linha escura com direção irregular. A largura desta linha dependerá da largura da trinca. Se a direção do plano que contém a trinca coincide com feixe de radiação, sua imagem será bem escura. De outra forma, ela perderá densidade, podendo até não aparecer. Devido ao fato das trincas serem o mais grave defeito de uma solda, devemos ter uma atenção especial para a sua detecção. A imagem das trincas, especialmente em filmes de granulação grossa pode não ser muito clara. No caso de dúvidas por parte do inspetor, seria aconselhável uma mudança na direção do feixe de radiação e a utilização de filmes de granulação fina. Pode ocorrer, também, o fato das trincas não serem detectadas, principalmente quando radiografamos peças de grande espessura. Seção de uma solda contendo poro e uma trinca longitudinal no cordão Falta de Fusão Descontinuidades em duas dimensões, devido a uma falta de fusão entre o metal depositado e o metal base. A falta de fusão só é bem caracterizada numa radiografia quando a direção do feixe incidente coincide com o plano do defeito. A imagem radiográfica da falta de fusão é uma linha escura, estreita, paralela ao eixo da solda, em um ambos os lados. Seção de uma solda contendo uma falta de fusão junto ao chanfro no cordão (Fotos extraídas do livro "Nondestructive Testing Handbook - ASNT)
  • 129. APOSTILA IV 14 ENSAIO HIDROSTÁTICO E PNEUMÁTICO ENSAIO HIDROSTÁTICO Consiste em submeter tubulações, dutos, etc., a uma pressão interna, utilizando para isso, um líquido ou um gás. Equipamentos utilizados a) bomba de acionamento manual ou elétrico; b) manômetro de teste, calibrado, com escala de 1,5 a 2 vezes a pressão de teste; c) mangotes com conexão apropriada à linha a ser testada. Procedimento a) o teste da linha de impulso deve ser executado isolando o instrumento; b) antes da execução do teste deve ser removido o ar do interior das linhas; c) pressurizar gradativamente a linha, até o estabelecimento da pressão de teste requerida, observando a indicação no manômetro de teste; d) após atingir a pressão de teste, deve ser bloqueada a entrada de água na linha de teste; e) manter a linha pressurizada durante o intervalo de tempo previsto. Critérios de aceitação a) a pressão indicada no manômetro deve se manter estável, durante 30 minutos de pressurização, com a pressão de teste; b) não deve existir vazamento pelas conexões, válvulas ou deformação visível em tubos ou acessórios. A pressão de teste deve ser: Duas vezes a pressão de serviço ou 1.5 vezes a pressão de projeto, no caso de não haver uma norma específica para o ensaio. A pressão pode ser tanto interna (bombas ou compressões) como externas (bomba de vácuo). WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 129
  • 130. APOSTILA IV ENSAIO PENEUMATICO Equipamentos utilizados a) compressor de ar; b) filtro regulador de ar; c) manômetro de teste, calibrado, com escala de 1,5 a 2 vezes a pressão de teste. Procedimento a) o teste da linha de impulso deve ser executado isolando o instrumento; b) antes do teste, as linhas devem ser sopradas até estarem isentas de óleo e umidade; c) pressurizar gradativamente a linha, até o estabelecimento da pressão de teste requerida, observando a indicação no manômetro de teste; d) manter a linha pressurizada durante o intervalo de tempo de 10 minutos; e) aplicar água e sabão nas conexões, que não devem apresentar borbulhamento.
  • 131. APOSTILA IV 15 ENSAIO DE ESTANQUEIDADE O ensaio de estanqueidade tem por objetivo principal garantir a estanqueidade de um sistema, através da localização e detecção de defeitos presentes em soldas, como por exemplo, as soldas de chapas de reforço, soldas em ângulos de juntas sobrepostas do fundo dos tanques de armazenamento e soldas em ângulo de ligação fundo-constado. É utilizado também para a detecção de defeitos passantes em chapas e fundidos e fugas através de selos mecânicos. Convém ressaltar que os testes hidrostáticos e os testes pneumáticos não se caracterizam com ensaio de estanqueidade, embora eles proporcionem a detecção de vazamentos, pois, na realidade, eles têm por objetivo principal a analise de resistência mecânica, deformação e recalques estruturais do equipamento. MÉTODOS DE ENSAIO Ensaio de Formação de Bolhas com Pressão Positiva. É o método pelo qual se detecta defeitos passantes, através da aplicação da solução formadora de bolhas, estando a peça, equipamento ou tubulação sujeita, a uma determinada pressão de teste positiva. As normas estipulam a faixa de pressão para execução de teste. Cuidados especiais devem ser tomados, para que a pressão não ultrapasse o valor máximo estabelecido, de modo a eliminar a possibilidade de empolamento de chapas e/ou danos a soldas, equipamentos ou peças. Também grandes vazamentos podem não ser detectados em virtude do grande fluxo de ar “soprar” a solução tão rápido que não para formação de bolhas. Pressão manométrica de Teste com Pressão Positiva SEQÜÊNCIA DE ENSAIO Teste de Formação de Bolhas com Pressão Positiva a) Limpeza – Deve ser efetuada a limpeza das soldas, equipamentos ou peças a serem inspecionadas, que devem estar livres de argamassas, óleo, pintura graxa e outros contaminantes. b) Vedação – As aberturas em peças ou equipamentos devem ser vedadas, de modo a possibilitar a pressurização destes. c) Pressurização – É feita a pressurização da peça ou equipamento ata a pressão de teste (pressão manométrica). d) Tempo de Pressurização – Antes de se iniciar o ensaio, a pressão deve ser mantida por um período de no mínimo 15 minutos.
  • 132. APOSTILA IV e) Inspeção – É feito a aplicação da solução formadora de bolhas sobre o local em inspeção e verifica-se a existência ou não de bolhas, provenientes de vazamento oriundo de defeito passante. Figura mostrando o teste estanqueidade TESTE DE CAPILARIDADE É o método pelo qual se detecta defeitos passantes, através da aplicação de um liquido de alto efeito capilar por um lado da solda, equipamento ou peça, e após um determinado tempo de penetração, normalmente 24 horas, inspeciona-se pelo lado oposto procurando, vestígios do liquido utilizado. Este liquido deve ser de difícil evaporação sob efeito de ar e/ou temperatura e o tempo de secagem dever ser sempre superior ao tempo previsto para penetração. Normalmente utiliza-se o óleo diesel ou querosene como liquido de teste. Teste de solda em ângulo de ligação fundo-constado de tanques de armazenamento.
  • 133. APOSTILA IV PROCEDIMENTO a) Limpeza – Deve ser efetuada a limpeza das soldas, equipamentos ou peças a serem inspecionadas, que devem estar livres de argamassas, óleo, pintura graxa e outros contaminantes. b) Vedação – As aberturas em peças ou equipamentos devem ser vedados de modo a estabelecer em circuito fechado, que possibilite um caminhamento adequado ao liquido de teste. c) Aplicação de liquido de teste – Aplica-se o liquido de teste em um dos lados da solda, equipamento ou peça. d) Tempo de Penetração – É o tempo necessário para que o liquido atravesse a solda, equipamento ou peça pelos possíveis defeitos passantes. e) Inspeção – Verifica-se se houve vazamento do liquido pelo lado oposto a onde este foi aplicado. VANTAGENS A principal vantagem do teste de estanqueidade é que é um ensaio relativamente rápido, de baixo custo e de fácil interpretação. LIMITAÇÕES A grande limitação deste teste é que se presta apenas à detecção de defeitos passantes. WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 133
  • 134. APOSTILA IV 16 NORMATIZAÇÃO INTRODUÇÃO A falta de regulamentações nas diferentes etapas de um processo de fabricação ou a não observância de regulamentações existentes podem ocasionar em uma serie de más conseqüências a segurança dos trabalhadores e das populações, ao meio ambiente, a não conformidade, e ou má qualidade do serviço ou produto em processo de fabricação ou fabricado. O objetivo principal de uma norma e a prevenção de acidentes ( morte de pessoas, perda de materiais e contaminação do meio ambiente.). O uso bem sucedido de uma norma pode levar a uma produção mais uniforme (redução na variabilidade de produtos e procedimentos), melhor controle de qualidade, maior rastreabilidade, possibilidade de correção de falhas, e um método de produção mais sistemático. O registro padronizado das operações envolvidas em um dado processo e os seus resultados é uma forma eficiente de uma empresa guardar e demonstrar o seu domínio de uma dada tecnologia, podendo representar, assim uma vantagem competitiva.
  • 135. APOSTILA IV NORMAS EM SOLDAGEM No caso especifico das operações de soldagem a realização de soldas inadequadas durante a fabricação de certos tipos de estruturas ou equipamentos, tais como navios, pontes, gasodutos, oleodutos, componentes automotivos, e vasos de pressão, pode resultar em sérios acidentes. Como conseqüência, diferentes aspectos das operações de soldagem, para diversas aplicações são reguladas por diferentes códigos, especificações e outras segundo a aplicação especifica. Os códigos e especificações podem cobrir as mais diferentes etapas da soldagem incluindo, por exemplo, a especificação do material (metal de base e consumíveis), projeto e preparação da junta qualificações de procedimentos e de operadores e procedimentos de inspeção veja os exemplos abaixo.
  • 136. APOSTILA IV
  • 137. APOSTILA IV 17 NORMAS DE QUALIFICAÇÃO Diferentes normas, códigos e especificações determinam os trabalhos de soldagem em todo o mundo. Requisitos obrigatórios relativos a qualificação de procedimentos de soldagem sãos incluídos ou referenciados nestes documentos. Para ilustrar a variedade de normas de qualificação existentes, estão relacionadas abaixo as mais utilizadas: a) ASME section IX Welding and Brazing Qualifications É uma norma aplicada a equipamentos como caldeiras tubulações, vasos de pressão e componentes nucleares. Todas as secções da norma ASME Boiler and Pressure Vessels referenciam a section IX para as qualificações. A norma ASME IX cobre a qualificação de soldadores, operadores de soldagem, brasadores, operadores de brasagem, e os procedimentos de soldagem e brasagem que serão empregados para soldar ou brasar caldeiras ou vasos de pressão. Esta seção do código é citada frequentemente por outras normas como código para qualificação de soldagem e brasagem para outros tipos de produtos soldados. b) API Std 1104 - Standard for Welding Pipelines and Related Facilities É uma norma exclusiva para soldagem de oleodutos e gasodutos. c) AWS D1.1- AWS Structural Welding Code Este documento contem seus próprios requisitos para as qualificações os quais são obrigatórios, quando os trabalhos de soldagem devem ser de acordo com a norma AWS. É também utilizado como código apropriado, quando nenhum outro é especificado. A tabela abaixo mostra as normas usuais, de projeto e fabricação de equipamentos, com as normas de qualificação especificadas. Norma de projeto e fabricação do equipamento Norma de qualificação requerida ASME Section I Power Boilers ASME Section IX Section III Nuclear Components ASME Section IX Section VIII Pressure Vessels ASME Section IX ANSI B31.1 Power Piping ASME Section IX B31.3 Refinery Chemical Piping ASME Section IX B31.4 Liquid Petroleum Transportation API 1104 ou ASME IX B31.8 Gas Transmission Distribution API 1104 ou ASME IX ou Piping appendix A da B31.8 API 620 Storage Tanks ASME Section IX 650 Oil Storage Tanks ASME Section IX 5L Specification for Line Pipe API 1104 ou ASME IX WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 137
  • 138. APOSTILA IV D1.1 D1.2 D1.3 D1.4 D1.5 D3.5 AWS Structure Code Steel Structural Welding code Aluminum Sheet Stheel in Structure Structural Code Reinforcing Steel Bridge Welding Code Steel Hull Welding D14.1 Industrial and Mill Cranes D14.3 Heavy Equipament D14.14 Machinery Equipament Incluída na D1.1 Incluída na D1.2 Incluída na D1.3 Incluída na D1.4 Incluída na D1.5 U.S. Navy/Coast/Bureau of Ships Specification Incluída na D14.1 ou ASME Section IX Incluída na D14.3 ou ASME Section IX Incluída na D14.4 Obs: como o assunto qualificação pode torna-se muito extenso quando se envolve varias normas, todas as definições, requisitos, critérios, etc. que serão tratados estão baseados no código ASME IX. As qualificações tratadas foram feitas a partir de juntas de topo sem requisitos de impacto. POSIÇÕES DE SOLDAGEM PARA QUALIFICAÇÃO 1) POSIÇÕES PARA SOLDAS EM CHANFRO Posições em chapa PLANA 1G - Chapa num plano horizontal com o metal de solda depositado por cima. HORIZONTAL 2G - Chapa num plano vertical com o eixo da solda na horizontal. VERTICAL 3G - Chapa num plano vertical com o eixo da solda na vertical. SOBRE CABEÇA 4G - Chapa num plano horizontal com o metal de solda depositado por baixo. Posições em tubo PLANA 1G - Tubo com seu eixo horizontal e girado durante a soldagem de maneira que o metal de solda seja depositado por cima. HORIZONTAL 2G - Tubo com seu eixo vertical e o eixo da solda num plano horizontal o tubo não deverá ser girado durante a soldagem. VERTICAL 5G - Tubo com seu eixo horizontal e chanfro para soldagem num plano vertical. O tubo não deverá ser girado durante a soldagem. POSIÇÕES MÚLTIPLAS 6G - Tubo com seu eixo inclinado a 45º. A soldagem deverá ser feita sem a rotação do tubo. WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 138
  • 139. APOSTILA IV 2) POSIÇÕES PARA SOLDA EM ÂNGULO Posições em chapa PLANA 1F - Chapa é colocada de tal maneira que a solda seja depositada com seu eixo horizontal sua garganta na vertical. HORIZONTAL 2F – Chapa é colocada de tal maneira que na solda seja depositada com seu eixo horizontal sobre o lado superior da superfície horizontal e contra a superfície vertical. VERTICAL 3F - Chapa é colocada de tal maneira que a solda seja depositada com seu eixo na vertical. SOBRE CABEÇA 4F - Chapa é colocada de tal maneira que a solda seja depositada com seu eixo horizontal sobre o lado inferior da superfície horizontal contra a superfície vertical. Posições em tubo PLANA 1F – Tubo com seu eixo inclinado a 45º para a horizontal é girado durante a soldagem de tal maneira que o metal de solda seja depositado por cima e no ponto da deposição o eixo da solda é horizontal e a garganta vertical. HORIZONTAL 2F – Tubo com seu eixo vertical de maneira que a solda seja depositada sobre o lado superior da superfície horizontal e contra a superfície vertical. O eixo da solda será horizontal e o tubo não é girado durante a soldagem. HORIZONTAL 2FR – Tubo com seu eixo horizontal e o eixo da solda depositada no plano. O tubo é girado durante a soldagem. SOBRE CABEÇA 4F – Tubo com seu eixo vertical de maneira que a solda seja depositada sobre o lado de baixo da superfície horizontal e o tubo não é girado durante a soldagem. POSIÇÕES MÚLTIPLAS 5F – Tubo com seu eixo horizontal e o eixo da solda depositada num plano vertical. O tubo não é girado durante a soldagem. PREPARAÇÃO DA JUNTA A SER SOLDADA PARA QUALIFICAÇÃO A preparação da junta deve ser representativa das condições reais do equipamento a ser soldado. Assim, o tipo e dimensões do chanfro, consumíveis de soldagem, os dispositivos auxiliares de montagem e a limpeza da junta devem ser equivalentes as condições reais. A preparação das peças teste é feita com base nos requisitos da norma de qualificação aplicável e nas informações do procedimento de soldagem a ser qualificado. Os itens relativos à preparação da peça teste são interligados entre si. Assim, a analise deve ser conjunta, tendo em mente que o menor numero de peças teste sempre é desejável, dentro das limitações da norma aplicável. WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 139
  • 140. APOSTILA IV ENSAIOS USUAIS PARA QUALIFICAÇÃO A grande diferença entre a qualificação de procedimento e a qualificação de soldadores está nos requisitos referentes aos tipos de ensaios que devem ser executados. Isto porque, na qualificação de um procedimento os ensaios visam, sobretudo determinar as propriedades mecânicas da junta soldada, enquanto que na qualificação de soldadores, visa-se verificar a existência ou não de defeitos na junta soldada. CORPOS DE PROVA UTILIZADOS PARA AS QUALIFICAÇÕES. PARA ENSAIO DE TRAÇÃO Os corpos de prova podem ser de três tipos para ensaio de tração de acordo com o código ASME IX. Corpo de prova de secção total para tubo Este tipo de corpo de prova pode ser usado quando a qualificação for feita em tubo com diâmetro externo ≤ 76 mm. Neste caso são necessários 2 tubos somente para o teste de tração identificado como QW – 462.1(e). Corpos de prova de secção cilíndrica Este tipo de corpo de prova é utilizado em duas situações: a) Para espessuras de peça teste até 25 mm. b) Quando múltiplos corpos de prova são utilizados em substituição a tração de secção prismática de peças teste com espessuras > 25 mm. Neste caso os centros dos corpos de prova devem ser paralelos a superfície do metal de base e não deverão estar distantes em mais do que 25 mm e identificados como QW 462.1(d). Corpos de prova de secção prismática Esse tipo de corpo de prova pode ser utilizado para qualquer situação podendo ser identificados de QW – 462.1(a) até QW – 462.1(c). PARA ENSAIO DE DOBRAMENTO De acordo com o código ASME podem ser: Dobramento transversal lateral Dobramento transversal de face Dobramento transversal da raiz Dobramento longitudinal da face Dobramento longitudinal da raiz QW – 161.1 QW – 161.2 QW – 161.3 QW – 161.6 QW – 161.7 O diâmetro do cutelo segundo o código ASME IX – 01. QW – 466.1 é em função do material e da espessura. WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 140
  • 141. APOSTILA IV VARIÁVEIS Variáveis, são condições de soldagem, que se mudadas, afetarão a qualidade das soldas. O código ASME IX da níveis diferentes de importância as variáveis, classificado-as em variáveis essenciais, variáveis não essenciais e variáveis suplementares. Variáveis essenciais São aquelas cuja mudança alem dos limites permissíveis, afetaram as propriedades mecânicas do equipamento e deverão requerer requalificação da EPS( especificação de procedimento de soldagem, por exemplo, a mudança no metal de base, no metal de adição no pré aquecimento ou no tratamento térmico pós soldagem. Para soldadores são consideradas variáveis essenciais aquelas condições que afetam a habilidade de um soldador para depositar o metal de solda sem defeito, por exemplo, processo de soldagem eliminação do cobre junta técnica etc. Variáveis não essenciais São aquelas cuja a mudança não afetará as propriedades mecânicas do equipamento ( método de goivagem, limpeza etc.). Essas mudanças podem ser feitas na EPS sem necessidade de requalificação. Variáveis suplementares São aquelas cuja a mudança nas condições de soldagem afetará as propriedades de impacto do equipamento, por exemplo, processos de soldagem, posição de soldagem vertical ascendente ou descendente, energia de soldagem e etc. Essas mudanças alem dos limites permissíveis, requerem requalificação do procedimento de soldagem. WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 141
  • 142. APOSTILA IV 18 QUALIFICAÇÃO DO PROCEDIMENTO DE SOLDAGEM O procedimento de soldagem contem limites ou faixas de parâmetros tais como tipo de corrente, espessuras do metal de base, tipo de metal de base, tipo de consumível e etc. um procedimento só é valido somente dentro dos limites nele especificados. Se um procedimento não pode produzir soldas de boa qualidade, sem que os limites estabelecidos sejam ultrapassados, então um novo procedimento de soldagem deve ser utilizado em lugar do primeiro. Na soldagem em razão de efeitos da temperatura, não é suficiente conhecer somente as propriedades do metal de base e da solda, individualmente. É necessário também conhecer as propriedades mecânicas de toda a junta soldada. Isto é feito através da qualificação do procedimento de soldagem. A qualificação é feita através da soldagem de peças teste, de acordo com o procedimento previamente estabelecido, e pela avaliação dos resultados dos ensaios nos corpos de prova extraídos da peça teste. A avaliação dos resultados é feita em comparação com o critério de aceitação, estabelecido pela norma de qualificação VALIDADE DA QUALIFICAÇÃO A validade da qualificação de procedimentos de soldagem é de tempo indeterminado, ou seja, ele é valido a partir da data de qualificação. São permitidas revisões para adequação das variáveis de soldagem, desde que não ultrapassem os limites estabelecidos pelas variáveis essenciais. PREPARAÇÃO DA PEÇA TESTE PARA QUALIFICAÇÃO A peça teste pode ser um tubo, uma chapa ou uma combinação destes o tipo não é considerada uma variável essencial, ou seja, tubo qualifica chapa e tubo de qualquer diâmetro. Chapa qualifica chapa e tubo de qualquer diâmetro. Também uma junta de topo qualifica uma junta em ângulo com solda em ângulo, mas não vice versa. MATERIAL DA PEÇA TESTE A SER QUALIFICADA Para diminuir o numero de qualificações, as normas agrupam os materiais de forma a facilitar a utilização de materiais similares ao equipamento a ser soldado. A norma ASME IX agrupa os materiais através do Nº P, que é baseada nas propriedades mecânicas, composição química e soldabilidade do material. A tabela abaixo mostra os materiais de base qualificados em função daquele que foi usado no teste de qualificação, e em seguida como são numerados esses agrupamentos. WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 142
  • 143. APOSTILA IV Classificação dos metais de base Material P Nº Aços e aços liga 1 a 11 Alumínio e ligas a base de alumínio 21 a 25 Cobre e ligas a base de cobre 31 a 35 Níquel e ligas a base de níquel 41 a 47 Titânio e ligas de titânio 51 a 53 Zircônio e ligas de zircônio 61 a 62 Metais de base para qualificação METAL DE BASE USADO NO TESTE DE QUALIFICAÇÃO Um metal de um P Number com qualquer metal do mesmo P Number Um metal de um P Number com qualquer metal de qualquer outro P Number Um metal de P Number 3 com qualquer metal de P Number 3 Um metal de P Number 4 com qualquer metal de P Number 4 Um metal de P Number 4 com qualquer metal de P Number 4 Um metal de P Number 5A com um metal de P Number 4, 3 ou 1 Um metal de P Number 4 com um metal de P Number 3 ou P Number 1 Qualquer metal não designado com o mesmo metal não designado Qualquer metal não designado com metal com P Number Qualquer metal não designado com qualquer outro metal não designado METAL DE BASE QUALIFICADO Quaisquer metais designados daquele P Number Qualquer metal designado do primeiro P number com qualquer metal designado do segundo P Number Qualquer metal de P Number 3 com qualquer metal de P Number 3 ou 1 Qualquer metal de P Number 4 com qualquer metal de P Number 4, 3 ou 1 Qualquer metal de P Number 5A com qualquer metal de P Number 5A, 4, 3 ou 1 Qualquer metal de P Number 5A com qualquer metal de P Number 4, 3 ou 1 Qualquer metal de P Number 4 com qualquer metal de P Number 3 ou P Number 1 O metal não designado com ele mesmo O metal não designado do mesmo P Number daquele metal qualificado O primeiro metal não designado com o segundo metal não designado WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 143
  • 144. APOSTILA IV DIMENSÕES DA PEÇA DE TESTE A peça teste deve ter dimensões que permitam a retirada dos corpos de prova previstos. Para se determinar o comprimento de uma chapa de teste, por exemplo, é necessário saber a quantidade e as dimensões dos corpos de prova. A norma ASME IX mostra a distribuição e as dimensões dos corpos de prova separadamente, ficando a cargo do inspetor o estabelecimento das dimensões. ESPESSURA DA PEÇA TESTE Um dos fatores mais importantes a determinar antes da preparação da peça de teste é a espessura da peça. Isto porque a espessura da peça teste determina os limites de espessura qualificados pelo teste. Em geral, a espessura da peça de teste deve ser no mínimo, a metade da espessura máxima estabelecida no procedimento. Desta forma, a espessura da peça teste é representativa de uma faixa de espessuras. A escolha adequada da espessura reduzirá o numero de peças teste. A tabela abaixo mostra a faixa de espessura de metal de base e espessura de metal de solda qualificada em função da espessura da peça teste. Faixa de espessura da peça teste Espessura T da peça de teste soldada (mm) <1,6 1,6 a 10 >10 e <19 19 a <38 19 a <38 ≥ 38 ≥ 38 Faixa de espessura qualificada T de metal de base (mm) Mínima Máxima T 2T 1,6 2T 4,8 2T 4,8 2T 4,8 2T 4,8 203 4,8 203 Espessura t de metal de solda qualificada (mm) 2t 2t 2t 2t, quando t <19 2T, quando t ≥19 2t, quando t <19 203, quando t ≥ 19 DIÂMETRO DA PEÇA TESTE Como foi visto o diâmetro do tubo não é uma variável essencial, portanto não tem influencia na qualificação de procedimento de soldagem, de acordo com ASME IX. POSIÇÃO DE SOLDAGEM DA PEÇA TESTE A posição de soldagem não é considerada essencial para qualificação do procedimento de soldagem. Isto quer dizer que uma posição de soldagem qualifica o procedimento para qualquer outra, desde que o processo e consumíveis de soldagem sejam adequadas. WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 144
  • 145. APOSTILA IV METAIS DE ADIÇÃO PARA PEÇA TESTE A especificação correta do consumível a ser utilizado esta ligado a integridade da junta soldada, de forma a garantir as propriedades mecânicas requeridas pelo projeto. F-Nº. Na norma ASME IX os consumíveis estão agrupados através do Nº F, conforme indicados no parágrafo QW 432. O agrupamento de eletrodos e varetas de soldagem em F Numbers é baseado essencialmente nas suas características de usabilidade. Este agrupamento é feito para reduzir o numero de procedimentos de soldagem, onde isto pode ser logicamente feito. O agrupamento não implica que metais de adição dentro de um grupo possam ser indiscriminadamente substituídos por um metal que foi utilizado no teste de qualificação, sem consideração da compatibilidade dos metais de base e de adição do ponto de vista das propriedades metalúrgicas, tratamento térmico requisitos de serviço e propriedades mecânicas. Os F-Nºs variam em função dos materiais conforme segue abaixo: Classificação dos F-Nºs Material F-Nºs Aços e aços liga 1a6 Alumínio e ligas a base de alumínio 21 a 25 Cobre e ligas a base de cobre 31 a 37 Níquel e ligas a base de níquel 41 a 45 Titânio e ligas de titânio 51 a 55 Zircônio e ligas de zircônio 61 Revestimento resistente ao desgaste 71 a 72 Obs: uma mudança de um F-Nºs para outro ou de um F-Nºs, para outro metal de adição não listado em QW-432 constitui-se em uma variável essencial. WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 145
  • 146. APOSTILA IV A-Nº O A-Nº é a identificação da composição química do metal de solda, conforme a tabela abaixo e é aplicável somente a metais ferrosos. Classificação dos metais de solda ferrosos A-Nº Tipo de deposito Analise % ( ver nota 1) C Cr Mo Ni Mn Si 1 Aço carbono 0,20 - - - 1,60 1,00 2 C - Mo 0,15 0,50 0,40 – 0,65 - 1,60 1,00 3 Cr(0,4% a 2%) – Mo 0,15 0,40 – 2,00 0,40 – 0,65 - 1,60 1,00 4 Cr(0,4% a 2%) – Mo 0,15 2,00 – 6,00 0,40 – 1,50 - 1,60 2,00 5 Cr(0,4% a 2%) – Mo 0,15 6,00 – 10,50 0,40 – 1,50 - 1,20 2,00 6 Cr -Martensitico 0,15 11,00 – 15,00 0,70 - 2,00 1,00 7 Cr - ferritico 0,15 11,00 – 30,00 1,00 - 1,00 3,00 8 Cr – Ni 0,15 14,50 – 30,00 4,00 7,50 – 15,00 2,50 1,00 9 Cr – Ni 0,30 19,00 – 30,00 6,00 15,00 – 37,00 2,50 1,00 10 Ni até 4% 0,15 - 0,55 0,80 – 4,00 1,70 1,00 11 Mn – Mo 0,17 - 0,25 – 0,75 0,85 1,25 – 2,25 1,00 12 Ni – Cr - Mo 0,15 1,50 0,25 – 0,80 1,25 – 2,80 0,75 – 2,25 1,00 Nota (1): valores individuais mostrados acima são mínimos e máximos A composição química do metal de solda pode ser determinada por qualquer uma das seguintes formas: a) Para todos os processos de soldagem – da analise química do deposito de solda tirada do teste de qualificação do procedimento. b) Para SMAW, GTAW e PAW – da analise química do deposito de solda preparado de acordo com a especificação do metal de adição ou da composição química registrada na especificação do metal de adição ou do certificado de conformidade do fornecedor ou fabricante. c) Para GMAW e EGW – da analise química do deposito de solda preparado de acordo com a especificação do metal de adição ou certificado de conformidade do fornecedor ou fabricante quando o gás de proteção usado foi o mesmo daquele usado para soldar o teste de qualificação de procedimento. d) Para SAW – da analise química do deposito de solda preparado de acordo com a especificação do metal de adição ou certificado de conformidade do fornecedor ou fabricante quando o fluxo usado foi o mesmo daquele utilizado para soldar o teste de qualificação de procedimento. A mudança na composição química de um A-Nº para qualquer outro A-Nº, constituise numa variável essencial, exceto que A-Nº.1 qualificará para A-Nº.2 e vice versa. WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 146
  • 147. APOSTILA IV REMOÇÃO DOS CORPOS DE PROVA O tipo de corpo e quantidade de corpos de prova necessários para a qualificação de procedimento de soldagem estão indicados na tabela que segue: Tipo e quantidade de corpos de prova para qualificação de procedimento Espessura T da Dobramento Dobramento Dobramento peça teste soldada Tração lateral de face de raiz (mm) < 1,6 2 2 2 1,6 a 10 2 Nota 2 2 > 10 e < 19 2 Nota 2 2 19 a < 38 2 4 ≥ 38 2 4 Nota: 4 dobramentos laterais podem substituir os dobramentos de face e raiz quando a espessura T for ≥ a 10 mm. POSIÇÃO DE RETIRADA DOS CORPOS DE PROVA Em geral, a posição de retirada dos corpos de prova depende da norma de qualificação, do tipo de peça teste, do diâmetro do tubo de teste e da espessura da peça teste. A posição de retirada dos corpos de prova devera ser de acordo com:      Figura QW-463.1(a) nos anexos para chapas com espessuras < 19 mm com dobramento de face e raiz. Figura QW-463.1(b) nos anexos para chapas com espessuras ≥ 19 mm com dobramento lateral e alternativa para chapas entre 10 e 19 mm de espessura. Figura QW-463.1(c) nos anexos para chapas com dobramentos longitudinais. Figura QW-463.1(d) nos anexos para tubos com espessuras < 19 mm com dobramento de face e raiz. Figura QW-463.1(e) nos anexos para tubos com espessuras ≥ que 19 mm com dobramento lateral e alternativa para tubos entre 10 e 19 mm de espessura. PREPARAÇÃO DOS CORPOS DE PROVA Este item é de grande importância na qualificação porque dele depende a validade e a repetibilidade dos resultados dos ensaios. TRAÇÃO Figura QW-462.1(a) nos anexos para chapas. Figura QW-462.1(b) nos anexos para tubos. Figura QW-462.1(c) nos anexos para tubos (alternativo). Figura QW-462.1(d) nos anexos para corpos de prova torneados. Figura QW-462.1(e) nos anexos secção total para tubos de pequeno diâmetro. WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 147
  • 148. APOSTILA IV DOBRAMENTO     Figura QW-462.2 nos anexos para dobramento lateral. Figura QW-462.3(a) nos anexos para dobramento transversal de face e raiz. Figura QW-462.3(b) nos anexos para dobramento longitudinal de face e raiz. Figura QW-462.2(d) nos anexos para corpos de prova torneados. PROCEDIMENTOS DE ENSAIO Tração O corpo de prova deverá ser rompido sob carga de tração. O limite de resistência deverá ser calculado dividindo-se o valor de carga máxima atingida pelo valor da área da secção transversal, medida antes da aplicação da carga. Dobramento O corpo de prova de dobramento deverá ser dobrado em dispositivo apropriado, e deverá ser forçado para dentro da matriz através da força exercida sobre o cutelo de diâmetro igual ou menor que o apresentado na tabela que segue. O lado do corpo de prova voltado para a matriz deverá ser a face para o dobramento de face, raiz para o dobramento de raiz e o lado com as maiores descontinuidades visuais para o dobramento lateral. Diâmetro do cutelo para dobramento Material Espessura T (mm) P-Nº 23 com P-Nº 21 até P-Nº 25 P-Nº 21 até P-Nº 25 com P-Nº 23 3,2 P-Nº 35 ≤ 3,2 Qualquer P-Nº. com P-Nº 33,36 ou 37 P-Nº 11 9,5 P-Nº 25 com P-Nº 21 ou P-Nº 22 ou P-Nº 25 ≤ 9,5 P-Nº 51 9,5 ≤ 9,5 P-Nº 52, P-Nº 53, P-Nº 61, P-Nº 62 9,5 ≤ 9,5 Todos os outros com alongamento ≥ 20% 9,5 ≤ 9,5 Todos os outros com alongamento ≤ 20% Ver formula abaixo = ∅ Ø do cutelo (mm) 52,4 16,5 t 63,5 6,67 t 76,2 8t 95,25 10 t 38 4t 32,9 t max. = ∅ × t = espessura do corpo de prova Ø = diâmetro do cutelo A = alongamento do material WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 148
  • 149. APOSTILA IV A distancia entre os roletes deverá ser calculada somando-se o diâmetro do cutelo com duas vezes a espessura do corpo de prova mais 3,2 mm, exceto para o primeiro grupo da tabela que terá como uma das parcelas 1,6 mm em vez de 3,2 mm. CRITÉRIOS DE ACEITAÇÃO Tração Os valores mínimos de resistência a tração são fornecidos na tabela QW-422 o resultado do ensaio de tração será considerado aprovado se o limite for maior que: a) O limite mínimo de resistência a tração do metal de base ou b) O limite mínimo de resistência a tração do menos resistente se os metais de base forem diferentes ou Se o corpo de prova quebrar no metal de base, o ensaio será aceito, contanto que a resistência não seja mais que 5% abaixo do limite mínimo de resistência a tração do metal de base. Dobramento A solda e a ZTA de um corpo de prova de dobramento transversal deverá estar completamente dentro da porção dobrada do corpo de prova. Os corpos de prova não deverão apresentar nenhuma descontinuidade na solda ou ZTA excedendo a 3,2 mm, medida de qualquer direção sobre a superfície convexa do corpo de prova após o dobramento. Descontinuidades abertas ocorridas no corpo de prova durante o ensaio, não deverão ser consideradas a menos que exista evidencias que elas resultaram de falta de fusão, inclusão de escoria, ou outras descontinuidades abertas. Variáveis O código ASME IX em seu artigo II “Qualificação de Procedimento de Soldagem” lista as variáveis para cada processo. Classificado-os a interpretação de cada variável estão descritas no artigo IV “Dados de Soldagem”. Os dados de soldagem incluem as variáveis de soldagem agrupadas como juntas, metais de base, metais de adição, posição, pré aquecimento, tratamento térmico pós soldagem, gás, características elétricas e técnica de soldagem. WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 149
  • 150. APOSTILA IV 19 QUALIFICAÇÃO DE SOLDADORES Os requisitos de resistência mecânica, estabelecidos pelos projetistas para as juntas soldadas, baseiam-se na inexistência de defeitos ou na exigência de descontinuidades em quantidade, tipo e dimensões aceitáveis nestas juntas. Ocorre que a qualidade das soldas depende, dentre outros fatores, da habilidade do elemento humano que executa a soldagem. Antes que os soldador ou operador de soldagem execute soldas de produção, é necessário que seu empregador tenha certeza de sua habilidade. Para classificar o profissional como soldador ou operador de soldagem é necessário saber o método de aplicação do processo, isto é manual, semi automático, mecanizado ou automático. Para auxiliar o empregador na determinação do nível e competência que ele pode esperar que um soldador tenha na produção de soldas, vários testes foram desenvolvidos. Estes testes são chamados de testes de qualificação de soldadores. A qualificação do soldador demonstra a sua habilidade para produzir soldas aceitáveis de acordo com um procedimento de soldagem. É sempre requerido que o soldador execute a soldagem em peça teste. Durante a soldagem da peça teste, o soldador deve ser acompanhado pelo inspetor de soldagem, que verifica se a soldagem está sendo executada de acordo com o procedimento. Uma vez completada a soldagem, a peça de teste é submetida a ensaios, que determinarão se a peça atende aos requisitos de qualidade previstos pela norma aplicável. VALIDADE DA QUALIFICAÇÃO A qualificação permanece valida pelo período de tempo que ele trabalhar, usando o processo de soldagem pelo qual ele foi qualificado. Se porém, ele permanecer um determinado período de tempo sem soldar 6 (seis meses), haverá a necessidade de ele novamente demonstrar a sua habilidade, através de novo teste de qualificação. Os limites das qualificações são estabelecidas através das variáveis essenciais. Tubo qualifica chapa e chapa qualifica tubo. Porém chapa qualifica tubo a partir de determinados diâmetros, em função da posição de soldagem. Também uma junta de topo qualifica uma junta em ângulo com solda em ângulo, mas não vice-versa. MATERIAL DA PEÇA TESTE A tabela abaixo mostra os metais de base qualificados em função daquele que foi usado no teste de qualificação. Metais de base para qualificação Metal de base usado no teste de qualificação P-Nº.1 a 11, P-Nº.34 ou P-Nº.41 a P-Nº47 P-Nº.21 a P-Nº.25 P-Nº.51 a P-Nº.53 ou P-Nº.61 a P-Nº62 Metal de base qualificado P-Nº.1 a 11, P-Nº.34 ou P-Nº.41 a P-Nº47 e metais de base não designados de composição química similar P-Nº.21 a P-Nº.25 P-Nº.51 a P-Nº.53 ou P-Nº.61 a P-Nº62 WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 150
  • 151. APOSTILA IV DIMENSÕES DA PEÇA TESTE A peça de teste deve ter dimensões que permitam a retirada dos corpos de prova previstos. Nos casos em que é permitida a substituição de ensaio de dobramento por exame radiográfico, o comprimento mínimo a ser examinado é de 152 mm e deverá incluir toda a circunferência do tubo, exceto que para tubos de pequeno diâmetro, múltiplos corpos de prova podem ser requeridos, mas o numero não precisa exceder a 4. ESPESSURA DA PEÇA TESTE A norma ASME seção IX, não limita a espessura mínima qualificada e sim a espessura do metal de solda depositado, conforme mostrado na tabela que segue. Soldas em chanfro qualificam o soldador para soldas em ângulo de materiais de qualquer espessura, dimensões de solda, e diâmetros. A faixa de espessura é qualificada em função da espessura depositado no teste. Espessura do metal de base Espessura da peça teste soldada (mm) Nota (1) Até 10, inclusive > 10 ≥ 13 Nota (2) Espessura t qualificada do metal de solda depositado 2t Máxima a ser soldada Notas: 1) Quando empregar um, dois ou mais soldadores, a espessura t do metal de solda depositado para cada soldador com cada processo deverá ser determinada e usada individualmente. 2) O deposito de solda também deverá consistir de um mínimo de três camadas. DIÂMETRO DA PEÇA TESTE A tabela abaixo mostra a faixa de diâmetro qualificada em função do diâmetro externo do tubo empregado no teste de qualificação. A qualificação em chapas também qualifica tubos e vice versa. A faixa de diâmetro de tubo qualificada através de chapa depende da posição de soldagem como veremos. Limites de diâmetro para soldas em chanfro e em ângulo Diâmetro externo do tubo de teste (mm) Menor que 25 25 a menor que 73 ≥ 73 WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Diâmetro externo qualificado em mm mínimo Maximo Dimensão da Ilimitada solda 25 Ilimitada 73 Ilimitada Página 151
  • 152. APOSTILA IV POSIÇÃO DE SOLDAGEM A posição de soldagem é uma variável a ser considerada na qualificação de soldadores. Em vista disso a posição da peça teste deve ser estabelecida de forma a se obter o maior domínio possível de cada peça teste. A tabela abaixo mostra as posições de soldagem qualificada para a produção, a partir da posição de soldagem utilizada no teste. TESTE DE QUALIFICAÇÃO Solda Chapa - chanfro Chapa – ângulo Tubo – chanfro Tubo – ângulo Posição 1G 2G 3G 4G 3G E 4G 2G, 3G, 4G 1F 2F 3F 4F 3F 3 4F 1G 2G 5G 6G 2G e 5G 1F 2F 2FR 4F 5F POSIÇÃO E TIPO DE SOLDA QUALIFICADA (NOTA 1) CHANFRO ÂNGULO Chapa e tubo Tubo menor acima de 610 ou igual à mm de de 610 mm Chapa e tubo diâmetro de diâmetro externo externo P P (nota 2) P P,H P, H (nota 2) P, H P,V P (nota 2) P, H,V P,SC P (nota 2) P, H, SC P,V, SC P(nota 2) Todas Todas P, H (nota 2) Todas P (nota 2) P, H (nota 2) P, H, V (nota 2) P, H, V, SC (nota 2) Todas P P P P, H P, H P, H P, V, SC P, V, SC Todas Todas Todas Todas Todas Todas Todas P P, H P, H P, H, SC Todas Notas: (1) P = PLANA H = HORIZONTAL V = VERTICAL SC = SOBRE CABEÇA (2) TUBO ≥ 73 (3) Veja restrições de diâmetro ver tabela limites de diâmetro para soldas chanfro e em ângulo WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 152 em
  • 153. APOSTILA IV METAIS DE ADIÇÃO A habilidade do soldador em produzir soldas sem defeitos está, de certa forma, relacionada ao tipo de consumível que o soldador é qualificado. F-Nº Na norma ASME IX os consumíveis de soldagem estão agrupados de acordo com um Nº F, conforme indicado no parágrafo QW432. A tabela abaixo identifica o metal de adição que o soldador usou durante o teste de qualificação como “Qualificado com”, e o metal de adição que o soldador esta qualificado para usar na soldagem de produção como “Qualificado para”. F-Nº para Qualificação de Soldadores QUALIFICADO COM QUALIFICADO PARA F-Nº.1 F-Nº.2 F-Nº.3 F-Nº.4 F-Nº.5 CCJ SCJ CCJ SCJ CCJ SCJ CCJ SCJ CCJ SCJ F-Nº.1 CCJ F-Nº.1 SCJ F-Nº.2 CCJ F-Nº.2 SCJ F-Nº.3 CCJ F-Nº.3 SCJ F-Nº.4 CCJ F-Nº.4 SCJ F-Nº.5 CCJ F-Nº.5 SCJ X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X Legendas: CCJ = com cobre junta SCJ = sem cobre junta WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 153
  • 154. APOSTILA IV Qualificado com Qualquer F-Nº.6 Qualquer F-Nº.21 até F-Nº.25 Qualquer F-Nº.31, F-Nº.32, F-Nº.33, F-Nº.35, F-N.36 ou F-Nº.37 F-Nº.34 ou qualquer F-Nº.41 até F-Nº.45 Qualquer F-Nº.51 até F-Nº.54 Qualquer F-Nº.61 Qualquer F-Nº.71 até F-Nº.72 Qualificado para Todos F-Nº.6 Todos F-Nº.21 até F-Nº.25 Somente o mesmo F-Nº. que foi utilizado durante a qualificação. F-Nº.34 e todos F-Nº.41 até F-Nº.46 Todos F-Nº.51 até F-Nº.54 Todos F-Nº.61 Somente o mesmo F-Nº. que foi utilizado durante a qualificação. REMOÇÃO DOS CORPOS DE PROVA O tipo e quantidade de corpos de prova necessários para a qualificação de soldadores e operadores de soldagem estão indicados abaixo. Tipo e quantidade de corpos de prova para qualificação de soldadores Espessura do metal de solda Visual < 10 > 10 e < 19 ≥ 19 X X X Dobramento lateral (ver nota 1) 2 (ver nota 2) 2 Dobramento de face (ver nota 1) 1 (ver nota 2) - Dobramento de raiz (ver nota 1) 1 ( ver nota 2) - Notas: 1) Para qualificar usando posições 5G e 6G, um total de quatro dobramentos são requeridos. Para qualificar usando uma combinação de 2G e 5G num único teste, um total de 6 corpos de prova de dobramento é requerido. 2) Um dobramento de face e de raiz podem ser substituídos por dois dobramentos laterais. POSIÇÃO DE RETIRADA DOS CORPOS DE PROVA      Figura QW-463.2(a) nos anexos para chapas com espessuras < 19 mm com dobramento de face e raiz. Figura QW-463.2(b) nos anexos para chapas com espessuras ≥ 19 mm com dobramento lateral e alternativa para chapas entre 10 e 19 mm de espessura. Figura QW-463.2(c) nos anexos para chapas com dobramentos longitudinais. Figura QW-463.2(d) nos anexos para tubos com espessuras < 19 mm com dobramento de face e raiz. Figura QW-463.2(e) nos anexos para tubos com espessuras ≥ que 19 mm com dobramento lateral e alternativa para tubos entre 10 e 19 mm de espessura. WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 154
  • 155. APOSTILA IV PREPARAÇÃO DOS CORPOS DE PROVA PARA EXAMES Exame visual Para teste em chapas todas as superfícies (exceto as áreas de descarte) deverão ser examinadas visualmente antes do corte dos corpos de prova de dobramento.os testes em tubos deverão ser visualmente examinados em toda a sua circunferência, interna e externa. Exame radiográfico Soldadores que fazem teste nos processos SMAW, SAW, GTAW, PAW, e GMAW (exceto transferência “short – arc”) podem ser qualificados por exame radiográfico, exceto para P-Nº 21 até P-Nº 25, P-Nº 51 até P-N 53, e P-Nº 61 até P-Nº 62. Soldadores que fazem teste em metais de P-Nº 21 até P-Nº 25 e P-Nº 51 até P-Nº 53 com processo GTAW também podem ser qualificados por exame radiográfico. PROCEDIMENTOS DE ENSAIO O código ASME IX não faz menção direta quanto ao procedimento de exame visual, entretanto, por se tratar de um exame não destrutivo o procedimento deverá estar de acordo com o código ASME seção V, artigo 9. Dobramento Deve ser adotado o mesmo procedimento aplicável para a qualificação do procedimento de soldagem já visto nesta. Exame radiográfico O código ASME IX não faz menção direta ao procedimento de exame radiográfico, entretanto, por se tratar de um exame não destrutivo o procedimento deverá estar de acordo com o código ASME V artigo 2. CRITÉRIOS DE ACEITAÇÃO Exame visual As peças de teste deverão mostrar penetração total na junta e completa fusão do metal de solda com o metal base. Dobramento São adotados os mesmos critérios aplicáveis a qualificação do procedimento de soldagem. WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 155
  • 156. APOSTILA IV Exame radiográfico Os teste de qualificação de soldadores e operadores de soldagem, feitos por exame radiográfico, serão julgados inaceitáveis quando a radiografia mostrar quaisquer imperfeições excedendo os limites especificados abaixo: 1) indicações lineares. Qualquer tipo de trinca ou zona de falta de fusão ou penetração. 2) Qualquer inclusão de escoria alongada que tenha um comprimento maior que: 3,2 mm para espessura de deposito até 10 mm. 1/3 da espessura do deposito para espessura de deposito até 57 mm. 19 mm para espessura de deposito acima de 57 mm. 3) Qualquer grupo de inclusão de escoria em linha que tenha um comprimento agregado maior que a espessura de deposito num comprimento de 12 vezes a espessura do deposito, exceto quando a distancia entre as imperfeições sucessivas exceda 6L onde L é o comprimento da imperfeição mais longa no grupo. 4) Indicações arredondadas A dimensão máxima permitida para indicações arredondadas será 20% da espessura de deposito ou 3,2 mm, o qual for menor. Para solda em material com espessura menor que 3,2 mm, o numero Maximo de indicações arredondadas não deverá exceder a 12 em 152 mm de comprimento de solda. Um numero proporcionalmente menor de indicações arredondadas será permitido para soldas com comprimento menor que 152 mm. Para solda em material com espessura maior ou igual a 3,2 mm o código ASME IX apresenta uma carta no anexo I representando os tipos aceitáveis de indicações arredondadas. Indicações arredondadas menores que 0,8 mm de diâmetro Maximo não deverão ser consideradas no critério de aceitação de exame radiográfico nos testes de soldadores e operadores de soldagem nesta faixa de espessura de material. VARIÁVEIS O código ASME IX, em seu artigo III “Qualificação de Soldadores”, lista as variáveis essenciais para cada processo. O significado e a interpretação de cada variável estão descritos no artigo IV “Dados de Soldagem” incluem as variáveis soldagem de forma agrupada. A tabela que segue apresenta de forma compacta as variáveis essenciais para soldadores e operadores de soldagem descritas no código ASME IX. WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 156
  • 157. APOSTILA IV Variáveis essenciais para soldadores Variáveis essenciais Parágrafo Variáveis .7 + cobre junta Maximo qualificado .16 .14 ± metal de adição .15 Ø F-Nº .22 QW-409 Elétricas Ø t do metal depositado .32 QW-408 Gás X .1 posição .3 Tipo de gás combustível .8 X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X Modo de transferência .4 X X X Gás de purga .2 X Soldagem vertical .7 X Corrente e polaridade X X Limites de t (short arc) .23 PAW X Arame solido ou tubular com núcleo não metálico Ø t do metal depositado .31 QW-405 Posições GTAW ± incerto .30 QW-404 Metal de adição GMAW FCAW X SAW X Ø do tubo Ø P-Nº SMAW - cobre junta .18 QW-403 Metal de base .4 .2 QW-402 Juntas OFW X X X X X X X X X X X WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM X X Página 157
  • 158. APOSTILA IV 20 DOCUMENTOS TÉCNICOS PRINCIPAIS DOCUMENTOS TÉCNICOS APLICADOS A SOLDAGEM  Especificação de procedimento de soldagem (EPS)  Registro de qualificação de procedimento de soldagem (RQPS)  Instrução de execução e inspeção da soldagem (IEIS)  Certificado de qualificação de soldadores (CQS)  Relação de soldadores qualificados (RSQ)  Controle de desempenho de soldadores (CDS)  Relatório de inspeção de produto (RIP) A ESPECIFICAÇÃO DE PROCEDIMENTO DE SOLDAGEM (EPS) É um documento no qual os valores permitidos de diversas variáveis do processo estão registrados para serem adotados, pelo soldador ou operador de soldagem, durante a fabricação de uma dada junta soldada. Variáveis importantes de um procedimento de soldagem e que, portanto, podem fazer parte de uma EPS incluem, por exemplo, a composição, classe e espessura do(s) metal(is) de base, processo(s) de soldagem, tipos de consumíveis e suas características, projeto da junta, posição de soldagem, temperatura de pré-aquecimento e entre passes, corrente, tensão e velocidade de soldagem, aporte térmico, número aproximado de passes e técnica operatória. Naturalmente, a forma exata de uma dada Especificação de Procedimento de Soldagem e as variáveis por ela consideradas dependem da norma técnica que está sendo aplicada. Para que possa ser utilizada na produção, uma EPS deve ser antes qualificada. Para isto, amostras adequadas devem ser preparadas e soldadas de acordo com a EPS. Corpos de prova devem ser retirados destas amostras e testados ou examinados, os resultados destes devem avaliados e, com base nos requerimentos estabelecidos pela norma, projeto ou contrato, o procedimento deve ser aprovado ou rejeitado (neste caso podendo ser convenientemente modificado e testado novamente). As normas de qualificação tratam de formas diferentes as variáveis, o código ASME IX traz três tipos de variáveis para qualificação de um procedimento, ou seja, as variáveis essenciais, não essenciais, e essenciais suplementares. Para qualificação de soldadores e operadores de soldagem, somente as variáveis essenciais. A norma AWS D1. 1 cita as variáveis essenciais e as variáveis essenciais suplementares para qualificação do procedimento de soldagem, e as variáveis essenciais para qualificação de soldadores e operadores de soldagem. A norma API 1104 trata somente das variáveis essenciais tanto para a qualificação do procedimento de soldagem, quanto para a qualificação de soldadores e operadores de soldagem. WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 158
  • 159. APOSTILA IV O anexo I mostra um exemplo de um formulário para EPS, de acordo com a norma ASME IX. Recomenda-se que para cada norma tenha-se um formulário adequado, para atender seus requisitos e ou variáveis. REGISTRO DE QUALIFICAÇÃO DE PROCEDIMENTO DE SOLDAGEM (RQPS) A qualificação de um procedimento de soldagem é feita observando todos os parâmetros e condições estabelecidas na EPS, seguida de ensaio e exame da chapa ou tubo teste. O RQPS é um registro das variáveis obtidas durante a soldagem da peça teste. Ele também contem os resultados dos ensaios dos corpos de prova. As variáveis obtidas normalmente caem dentro de uma pequena faixa das variáveis reais que serão usadas na soldagem da produção. O RQPS deverá conter todas as variáveis essenciais do processo, e quando requerido, as variáveis suplementares para cada processo de soldagem usado na soldagem da peça teste. As variáveis essenciais e outras variáveis podem ser registradas na opção do fabricante e ou contratante. As variáveis, se registradas, devem ser variáveis reais (incluindo faixas) usadas durante a soldagem da peça teste. Se as variáveis não foram monitoradas durante a soldagem, elas não deverão ser registradas. As faixas e dados obtidas não significam que deveram ser usadas integralmente em seus extremos, na produção, a menos que haja algum requisito devido a uma variável essencial suplementar. Quando mais de um processo de soldagem ou metal de adição for utilizado na solda da peça teste, a espessura de metal depositada aproximada de cada processo ou metal de adição deverá ser registrada. Diversas EPS’s podem ser preparadas com base em um RQPS, em função das variáveis essenciais, e podem ser necessários vários RQPS’s para dar suporte a uma EPS (ex: peça de teste soldada em mais de uma posição de teste). O anexo 2 mostra um exemplo de um formulário RQPS de acordo com ASME IX. Recomenda-se que para cada norma tenha-se um formulário adequado para atender seus requisitos e ou variáveis. INSTRUÇÃO DE EXECUÇÃO E INSPEÇÃO DE SOLDAGEM (IEIS) Este documento técnico é elaborado para cada equipamento, e deve conter para cada junta a ser soldada os parâmetros principais dos procedimentos de soldagem qualificados e a indicação dos exames e ensaios exigidos. Por suas características, é um instrumento de uso diário do inspetor, para o controle da execução e inspeção de soldagem. Este documento é elaborado a partir dos desenhos de fabricação e montagem dos equipamentos, procedimentos de soldagem qualificados e requisitos das normas técnicas aplicáveis. Ele é composto basicamente de três partes:  Desenho do equipamento com identificação de todas as juntas a serem soldadas.  Parâmetros principais da operação de soldagem, obtidos nos procedimentos de soldagem para cada junta a ser soldada. WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 159
  • 160. APOSTILA IV Exames e testes a serem realizados para cada junta a ser soldada. Os dados para o preenchimento são obtidos na norma de projeto e nas normas de fabricação e montagem do equipamento. A seqüência de execução da solda deve, sempre que necessário ser indicada no croqui da junta. Nas colunas “inspeção” devem ser indicados a extensão do exame aplicável, em percentagem e o código, apresentado neste formulário, para a responsabilidade pela execução do exame e pela fiscalização, em cada caso. No caso de ensaio de dureza por pontos, etc. deve ser utilizada a coluna “outros testes”.  O anexo 3 mostra um exemplo do formulário IEIS. CERTIFICADO DE QUALIFICAÇÃO DE SOLDADORES E OPERADORES DE SOLDAGEM A qualificação dos soldadores e operadores é feita observando todos os parâmetros e condições estabelecidas na EPS qualificada, seguida de ensaios e exames da peça teste. O certificado de qualificação do soldador, operador de soldagem ou ponteador, deve incluir as variáveis essenciais, o tipo e resultado do teste e a faixa qualificada. O anexo 4 mostra um exemplo de formulário para CQS, de acordo com a ASME IX. Recomenda-se que para cada norma tenha-se um formulário adequado, para atender seus requisitos e ou variáveis. RELAÇÃO DE SOLDADORES / OPERADORES DE SOLDAGEM QUALIFICADOS É um documento técnico com informações resumidas da abrangência das qualificações e operadores de soldagem. O resumo contido nesta relação fornece ao inspetor de soldagem os dados que possibilitam saber de modo mais rápido, se os soldadores e operadores de soldagem estão trabalhando dentro dos limites da qualificação. O preenchimento desta relação é feito com os dados dos certificados de qualificação. O anexo 5 mostra um exemplo um exemplo de formulário RSOSQ. Recomendase que para cada norma tenha-se um formulário adequado, para atender seus requisitos e variáveis. CONTROLE DE DESEMPENHO DE SOLDADORES E OPERADORES DE SOLDAGEM É um documento técnico para controle de desempenho dos profissionais citados. O controle é feito pela confrontação entre a quantidade de soldas inspecionadas e quantidade de soldas defeituosas de cada soldador e ou operador de soldagem. WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 160
  • 161. APOSTILA IV Este controle deve ser atualizado em períodos de no Maximo uma semana, para que, em tempo, sejam tomadas as medidas necessárias à manutenção da qualidade. O controle de desempenho deve estar baseado nos resultados dos exames radiográficos e ou ultra sônicos. O anexo 6 mostra um exemplo de formulário para CDS. RELATÓRIO DE INSPEÇÃO DO PRODUTO Registrar observações e decisões é o passo final para um inspetor de soldagem. Muitas pessoas estão esperando por elas. O inspetor de soldagem pode sentir que ele é o único responsável pela qualidade do produto, mas o seu empregador, também tem muitas responsabilidades relacionadas com as organizações, clientes, e etc. CONTEÚDO DO RELATÓRIO Um bom relatório começa com uma boa manutenção do registro. Bons registros não apenas protegem o inspetor de soldagem; eles também o ajudam a seguir uma política de padrões uniformes. O relatório de inspeção deve estar conciso de forma que outros não tenham nenhuma dificuldade de entendê-lo, o mesmo deve estar completo o suficiente para ser claro a um leitor com pouco conhecimento do produto inspecionado. O relatório de vê ser completo, preciso e tem que ter as assinaturas apropriadas. Todos os dados requeridos pela norma ou código devem ser preenchidos a tinta. Novamente, deve ser observado que não são permitidas rasuras nestes documentos. Erros devem ser riscados por uma única linha e não apagados. Quando são feitas tais correções, elas devem estar acompanhadas por rubricas do inspetor e a data da mudança. Deste modo, não haverá nenhuma duvida sobre quem fez a mudança e quando aconteceu. Relatórios devem incluir referencias de outros relatórios que o inspetor de soldagem vê e usa como ferramentas no seu próprio processo de inspeção. O inspetor de soldagem de qualquer nível deve manter um jogo de registros para cada contrato sob sua vigilância, detalhando toda a inspeção feita em todas as juntas. Para um pequeno trabalho, estes registros podem estar contidos em um único arquivo, enquanto trabalhos maiores podem requerer que os registros sejam separados em vários arquivos. Esta seleção é freqüentemente uma questão de preferência pessoal, porem, alguns códigos estipularão que estas informações deveriam ser organizadas e mantidas. A característica importante é assegurar que o sistema usado seja facilmente compreendido por todos os indivíduos não só pelo inspetor. WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 161
  • 162. APOSTILA IV VERIFICAÇÃO DO RELATÓRIO Depois de escrever o relatório as seguintes perguntas deveriam ser feitas como verificação da qualidade do mesmo.  Todos os dados requeridos no relatório pelo código, norma ou especificação estão completos? Corretos? Assinados?  Todos os formulários, relatórios, e dados estão incluídos ou corretamente referenciados?  Os fatos são declarados claramente e concisamente?  Pode o leitor alcançar as mesmas conclusões lógicas ou tomar decisões dos fatos e dados no relatório hoje? Em dois meses? Em seis meses?  A organização global do relatório apresenta um quadro total para o leitor?  O relatório mantém uma seqüência lógica? Por exemplo, segue o processo de fabricação? Procedimento de inspeção? Processo de aceitação?  Os propósitos e os objetivos dos relatórios foram atendidos? Observação: Os formulários para o relatório de inspeção podem ser padronizados para atividades especificas, ( Ex, inspeção de recebimento, exame visual, etc.) ou para uso geral. SISTEMA DE ARQUIVAMENTO DE DOCUMENTAÇÃO O inspetor de soldagem documentação: deve manter sob seu controle o arquivo da seguinte  Especificação de Procedimentos de Soldagem  Registro das Qualificações de Procedimentos de Soldagem  Registros das Qualificações de Soldadores e Operadores de Soldagem  Procedimentos para Tratamento Térmico  Instruções de Execução e Inspeção de Soldagem  Relação de Soldadores e Operadores de Soldagem Qualificados  Controle de Desempenho de Soldadores e Operadores de Soldagem  Relatório de Inspeção  Certificado de Qualidade de Materiais e Consumíveis O arquivamento deve ser feito, de maneira que as informações possam ser rapidamente recuperadas. E está representado a seguir um exemplo de como um sistema de arquivamento pode ser organizado. WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 162
  • 163. APOSTILA IV Documentos de uso geral São documentos aplicáveis a todos os equipamentos ou a vários deles.  Especificação de Procedimentos de Soldagem  Registro das Qualificações de Procedimentos de Soldagem  Registros das Qualificações de Soldadores e Operadores de Soldagem  Procedimentos para Tratamento Térmico  Instruções de Execução e Inspeção de Soldagem  Relação de Soldadores e Operadores de Soldagem Qualificados  Controle de Desempenho de Soldadores e Operadores de Soldagem Documentos de uso especifico São documentos aplicáveis a determinados equipamentos.  Instruções de execução e inspeção de soldagem  Relatórios de inspeção  Certificados de qualidade de materiais e consumíveis  Procedimentos de tratamento térmico Esta classificação sugerida é variável em função das características especificas de cada serviço. Se a classificação sugerida aplicável, o arquivo poderia ser construído das seguintes pastas: Pasta 1.1 Procedimento de Soldagem Contendo as especificações dos procedimentos de soldagem com os respectivos registros de qualificação. Pasta 1.2 Soldadores / operadores de soldagem Contendo os registros das qualificações, a relação de soldadores operadores de soldagem qualificados e o controle de desempenho. Pasta 2.1 Equipamento “X” Contendo as instruções de execução e inspeção da soldagem, relatórios de inspeção, certificados de qualidade de materiais e consumíveis e procedimentos de tratamento térmico. Pasta 2.2 Em diante: idem a pasta 2.1 sendo uma para cada equipamento Pode-se observar que um sistema assim organizado torna as informações são facilmente recuperáveis, alem de simplificar o arquivamento dos documentos técnicos. WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 163
  • 164. APOSTILA IV 21 ANEXOS ANEXO (1) EPS
  • 165. APOSTILA IV ANEXO ( 2 ) RQPS
  • 166. APOSTILA IV ANEXO ( 2 ) RQPS CONTINUAÇÃO
  • 167. APOSTILA IV ANEXO ( 3 ) IEIS
  • 168. APOSTILA IV ANEXO ( 3 ) IEIS CONTINUAÇÃO
  • 169. APOSTILA IV ANEXO ( 4 ) CQS
  • 170. APOSTILA IV ANEXO ( 5 ) RSQ
  • 171. APOSTILA IV ANEXO ( 6 ) CDS
  • 172. APOSTILA IV ANEXO ( 7 ) FIGURAS Figura corpos de prova QW 462 código ASME IX Figura corpos de prova tração seção reduzida chapas QW 462.1 (a) código ASME IX.
  • 173. APOSTILA IV Figura corpos de prova tração-seção-reduzida-chapas QW 462.1 (b) código ASME IX. Figura corpos de prova dobramento lateral QW 462.2 código ASME IX.
  • 174. APOSTILA IV Figura corpos de prova dobramento de face e de raiz longitudinal QW 462.3 (a) código ASME IX. Figura corpos de prova dobramento de face e de raiz transversal QW 462.3 (b) código ASME IX.
  • 175. APOSTILA IV Figura corpos de prova soldas em ângulo procedimento QW 462.4 (a) código ASME IX. Figura corpos de prova soldas em ângulo desempenho QW 462.4 (a) código ASME IX. Figura critérios para a retirada dos corpos de prova QW 463 código ASME IX.
  • 176. APOSTILA IV Figura critérios para retirada dos corpos de prova chapas - dobramento longitudinal Qualificação do Procedimento. QW 463.1(c) código ASME IX. Figura critérios para retirada dos corpos de prova tubos Qualificação do Procedimento. QW 463.1(d) código ASME IX.
  • 177. APOSTILA IV Figura critérios para retirada dos corpos de prova tubos Qualificação do Procedimento. QW 463.1(e) código ASME IX. Figura critérios para retirada dos corpos de prova chapas Qualificação do desempenho. QW 463.2 código ASME IX.
  • 178. APOSTILA IV Figura critérios para retirada dos corpos de prova tubos Qualificação do desempenho. QW 463.2 código ASME IX. Figura critérios para retirada dos corpos de prova tubos Qualificação do desempenho. QW 463.2 código ASME IX.
  • 179. APOSTILA IV 22 REFERÊNCIAS Bibliográficas American Welding Society AWS, Welding Handbook – Ninth Edition, Welding Science e technology, volume I, 2001 FBTS – Apostila do curso para inspetor de soldagem CETRE – Apostila do curso de inspetor de soldagem N 1 Documentos Técnicos e Qualificação de Procedimento e Soldadores ZIEDAS, Selma e TATINI, Ivanisa, Soldagem – Coleção Tecnologia – SENAI, 1ª ed., São Paulo, 1997. Normas PETROBRAS N-2161 PETROBRAS N-1590 PETROBRAS N-1597 Código ASME section IX Welding and Brazing Qualifications Apostilas encontradas nos sites: http://www.demet.ufmg.br/labs/soldagem/textos/normasqualificação.pdf http://cursos.unisanta.br/mecanica/ciclo8/Capitulo1-parte2.pdf http://www.gps.dema.fem.unicamp.br/aulas2007/ensaio_de_tracao.pdf http://www.laboratorios.mecanica.ufrj.br/fabricacao/PF/tc.htm http://www.abende.org.br/biblioteca_apostila.php?=1056&h=660#liquido http://www.abende.org.br/biblioteca_apostila.php?=1056&h=660#particulas http://www.abende.org.br/biblioteca_apostila.php?=1056&h=660#ultra http://www.abende.org.br/biblioteca_apostila.php?=1056&h=660#radiologia http://www.abende.org.br/biblioteca_apostila.php?=1056&h=660#protec WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM Página 179