ensaios de materiais partículas magnéticas end_pm_2011

Ensaios de MateriaisEnsaios de Materiais

Partículas Magnéticas

END_PM_2011

Introdução

O ensaio por partículas magnéticas é utilizado na localização de descontinuidades superficiais e sub-superficiais em materiais ferromagnéticos.

O processo consiste em submeter a peça a um campo magnético onde as descontinuidades existentes do material irão causar um campo de fuga do fluxo magnético. Com a aplicação das partículas ferromagnéticas, ocorrerá a aglomeração destas nos campos de fuga, esta aglomeração indicará formato e a extensão da descontinuidade.

Magnetismo

É um fenômeno de atração que existe entre esses materiais. Os imãs podem ser naturais (“pedras-imãs”) e artificiais, fabricados a partir de aços com propriedades magnéticas específicas para esse fim.

Campo de FugaO 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 pertubadas pela presença de uma descontinuidade dando origem ao campo de fuga.

Técnicas de MagnetizaçãoMagnetização Longitudinal

Método de magnetização que produz um campo magnético longitudinal na peça fechando o circuito através do ar. É recomendado para a detecção de descontinuidades transversais na peça, onde a magnetização é obtida por indução de campo de bobinas ou eletroimãs.

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 que circulam através da peça em circuito fechado, não fazendo uma “ponte” através do ar. É usada para a detecção de descontinuidades longitudinais.

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.

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.

Exemplo

As vantagens da técnica de Magnetização Multidirecional:

· 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, observa-se ao mesmo tempo, tanto as descontinuidades longitudinais quanto as transversais.

· Rapidez no ensaio por partículas magnéticas

· Grande produtividade

Exemplo

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 (longitudinais e transversais).

Tipos de Corrente Elétrica

A escolha do tipo de corrente influência diretamente no ensaio, conforme demonstrado na relação abaixo:

Corrente AlternadaMaior mobilidade das partículas, consequentemente, maior

sensibilidade para descontinuidades superficiais.

Corrente ContinuaPouca mobilidade das partículas e com isso detectam mais

facilmente as descontinuidade sub-superficiais.

Corrente Contínua (CC)

Somente obtida através de baterias, e que na prática não é aplicável em processos industriais.

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 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 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 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.

Técnica dos Eletrodos

Técnica de magnetização que utiliza 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.

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.

Aparelho_Fonte

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 deprodutos seriados de pequeno porte.

Técnica da BobinaNessa 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 (ampères-volta)

Técnica do Yoke

É a técnica de magnetização pela indução em campo magnético, gerado por um eletroimã, em forma de "U" invertido, que é apoiado na peça a ser examinado.

Pelo eletroimã circula a corrente elétrica alternada ou contínua. É gerada na peça um campo magnético paralelo a linha imaginária que une as duas pernas do Yoke .

Yoke Via Seca_Uso de Pêra de Borracha

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.

Métodos de Magnetização

Indicações

Exemplo

Registro das indicaçõesO registro da indicações produzidas por partículas

magnéticas quando é requerido por especificações ou procedimento escrito, não somente a forma geométrica das indicações deverão ser registradas no relatório , como também a localização física destas na peça ensaiada, para uma perfeita rastreabilidade entre o documento e a peça. As formas recomendadas pela norma ASTM E-1444 :

• Escrita;• Fita Transparente;• Spray Plástico;• Processo fotográfico.

Tipo de PartículaA escolha da cor das partículas é definida em

função da cor da superfície da peça em exame, temperatura da superfície, posição da peça. Prioriza-se usar uma partícula que tenha uma cor que produza um bom contraste, para maior sensibilidade visual, podem ser utilizados líquidos de contraste.

Encontramos as partículas, via seca, nas cores: branca, cinza, amarela, vermelha e preta (Partículas para observação sob luz natural ou branca). Existem também as partículas fluorescentes (Para observação sob luz ultravioleta ou negra). Apresentam-se nas cores amarelo-esverdeado ou alaranjado.

Exemplo

Métodos de EnsaioAs partículas magnéticas podem ser fornecidas na forma

de pó, em pasta ou dispersas em líquido. Em todos os casos, as partículas se constituem de um pó ferromagnético de dimensões, forma, densidades e cor adequados ao exame. Via ou veículo é o meio no qual a partícula está sendo aplicada. A temperatura é um parâmetro para opção entre partículas via seca ou via úmida.

Via Seca

Quando aplicadas a seco. São utilizados aplicadores de pó manuais ou bombas aspesoras que pulverizam as partículas na região do ensaio. É importante que tenham a granulometria adequada. São mais sensíveis na detecção de descontinuidades próximas a superfície, mas não para pequenas descontinuidades. O consumo de particulas é maior, mas é possível a reutilização das partículas.

Não requerem preparação

Via Úmida

Quando são aplicadas em um veículo líquido, que pode ser a água, querosene ou óleo leve . A granulometria é muito fina, sendo possível detectar descontinuidades muito pequenas (trincas de fadiga). As particulas tem maior mobilidade do que na via seca.

Os aplicadores por via úmida são na forma de chuveiros ou tipo borrifadores, sua escolha tem finalidades econômicas e de melhor execução do ensaio.

PreparaçãoA preparação é muito importante para homogeneização e

dispersão das partículas após aplicação. Os fabricantes indicam os valores de concentração adequada. Não pode ser misturado de uma vez. Normalmente se mistura a água ao pó, para melhor homogeneização.

PM_Fluorescentes

Desmagnetização

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 necessário a desmagnetização da peça.

• Interferência nos processos de Usinagem;• Interferência nos processos de Soldagem;• Interferência com Instrumentos de Medição.

A desmagnetização é dispensável quando:

a) Os materiais possuem baixa retentividade;b) As peças forem submetidas a tratamento térmico. Ao atingirem 750ºC, pela ponte de Curie, são desmagnetizadas;c) As peças forem novamente magnetizadas.

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.

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.

Procedimentosa) Escolha da técnica de magnetizaçãob) Ajuste de tipo ou amperagem de corrente elétrica para magnetizaçãoc) Preparação da superfícied) Tipo de partículas magnéticas usadase) Método de aplicação das partículasf) Método de remoção do excesso de partículas da superfícieg) Intensidade mínima de iluminaçãoh) Espessura de revestimentos , se não removidosi) Demonstração do procedimento , se aplicávelj) Temperatura da superfíciek) Forma e tamanho das peças a serem inspecionadasl) Equipamentosm) Técnica de desmagnetizaçãon) Limpeza após o ensaioo) Requisitos de qualificação de pessoal

ASME

Verificação de Eficiência do Ensaio

A verificação da eficiência do ensaio deve ser feita no início de cada jornada de trabalho utilizando-se um indicador de campo magnético conforme as figuras seguintes.

O campo magnético na área útil do ensaio será considerado adequado se aparecer uma linha claramente definida de partículas magnéticas sobre a face do indicador.

Os padrões a seguir são recomendados pelas normas ASME sec. V art. 7 , ASTM E-709, ASTM E-1444, NBR 9529 e Petrobras N1598-D.

Bloco padrão de aferição de capacidade mínima de levantamento de massa do Yoke

Planejamento da Magnetização da peça

Escolhida a técnica de magnetização, é importante ou esquematizar como será o campo magnético formado. Começamos a fazer o ensaio por um ponto e para detectar qualquer descontinuidade em qualquer orientação, uma outra varredura, defasada de mais ou menos 90° do eixo da anterior, seja realizada na mesma região, como na figura abaixo:

Segurança

Para segurança no manuseio das partículas magnéticas, secas ou úmidas, óleo, condicionadores, solventes, devemos ter a atenção voltada para algumas características ligadas à segurança no manuseio:

• Inflamabilidade;• Riscos de inalação;• Riscos a eletricidade;• Luz Ultravioleta.

Vantagens e Desvantagens

Vantagens

• Ao contrário dos LP’s, as PM’s conseguem detectar descontinuidades subsuperficiais;• As PM’s provocam uma boa permeabilidade;• Proporcionam alto contraste;• Baixa retentabilidade;• Boa mobilidade;

Desvantagens

• Não consegue detectar as descontinuidades internas;• Só pode ser feito em materiais metálicos;• Deve-se fazer uma desmagnetização da peça após o ensaio.

Bibliografia

ABENDE

www.abende.org.br/down2/apostilapm.pdf www.abende.org.br/down2/down_documentos/pr_002rev2.pdf

NORMAS

Petrobras• N 1598-D

ABNT • NBR 8990• NBR 9529