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ENSAIOS NÃO-DESTRUTIVOS Ricson Rocha de Souza Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal do Rio Grande do Sul 2010 Controle de Qualidade e END; Estanqueidade Grupo de Mecânica Aplicada

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  • ENSAIOS NO-DESTRUTIVOSRicson Rocha de SouzaDepartamento de Engenharia MecnicaUniversidade Federal do Rio Grande do Sul2010Controle de Qualidade e END; EstanqueidadeGrupo de Mecnica Aplicada

  • Definio de ENDEnsaios No-Destrutivos

    Os Ensaios No Destrutivos (END) so mtodos utilizados na inspeo de materiais e equipamentos sem danific-los - executados nas etapas de fabricao, construo, montagem e/ou manuteno.Inspeo No-Destrutiva e Avaliao No-Destrutiva so tambm expresses comumente usadas para descrever esta tecnologia.Uma das principais ferramentas do CONTROLE DE QUALIDADEGarantia de qualidade, Reduo de custos e Confiabilidade operacional

  • Ensaios No-DestrutivosDefinio de ENDO corpo humano um dos mais importantes instrumentos de ensaio no-destrutivos j criados!

    Calor pode ser sentido colocando a mo prxima a um objeto quente e, sem toc-lo, poder estimar a temperatura que se encontra o corpo.Olfato com o senso do cheiro podemos determinar se existe uma substncia desagradvel presente simplesmente pelo odor emanado.Tato sem observar um objeto, possvel determinar rugosidade, forma e tamanho, apenas tocando.Audio permite analisar vrios sons e rudos, podendo estimar a fonte destes efeitos sonoros.Viso a mais verstil de todas, inspeo visual.

  • Ensaios No-DestrutivosEND na indstriasetores petrleo/petroqumico, qumico, aeronutico, aeroespacial, siderrgico, medicina,naval, eletromecnico, papel e celulose, entre outros. Algumas aplicaes:

  • Ensaios No-DestrutivosOs END incluem mtodos capazes de:

    Detectar trincas/defeitos presentes em um determinado produto, Determinar caractersticas mecnicas, fsicas, qumicas e metalrgicas de um material Monitorar a degradao em servio de componentes, equipamentos e estruturas.Tudo para evitar...FALHAS CATASTRFICAS!!!FALHAS CATASTRFICAS!!!END na indstria

  • Ensaios No-DestrutivosHistricoIn the beginning, God created the heavens and the earth and He saw that it was good.PRIMEIRO ENSAIO NO-DESTRUTIVO ENSAIO VISUAL!!!

  • Ensaios No-DestrutivosNos tempos antigos, o som da lmina da espada de Damascus seria uma indicao do quo forte o metal seria no combate.

    Essa mesma tcnica snica foi usada por dcadas por ferreiros como eles ouviram o som de diferentes metais que estavam sendo formados.HistricoEssa aproximao foi tambm usada por confeccionadores de sino. Ouvindo o som do sino, a sonoridade do metal poderia ser estabelecida em um caminho muito geral.

  • Ensaios No-DestrutivosHistricoAC - Deus criou a Terra.1800 - Primeira observao termogrfica por William Herschel.1831 - Primeira observao de induo eletromagntica por Michael Farraday.1840 - Primeira imagem infravermelha produzida pelo filho de Herschel, John.1868 - Primeira referncia em partculas magnticas, Saxby.1879 - Eddy currents, Hugues.1895 - Descoberta do raio-X por Wilhelm Conrad Roentgen.1922 - Radiografia industrial para metais, Lester.1929 - Primeiros experimentos utilizando transdutores de quartzo para criar vibraes ultrassnicas em materiais, Sokolov na Rssia.1935/1940 - Tcnicas penetrantes desenvolvidas nos EUA por Firestone.1950 - Emisso Acstica, Kaiser.Alguns fatos histricos marcantes:

  • Ensaios No-DestrutivosHistricoAs razes dos ensaios no-destrutivos comearam a tomar forma antes da dcada de 20. A maioria dos ltimos desenvolvimentos apareceram devido a uma tremenda atividade durante a Segunda Guerra Mundial.

    Dos anos 50 at hoje, END tem tido um grande crescimento, repleto de inovaes, com novos instrumentos e materiais.

    Antes da Segunda Guerra Mundial engenheiros no tinham uma preocupao em projetos com altos fatores de segurana, tais como vasos de presso e outros componentes complexos.

    Aps algumas falhas catastrficas e outros acidentes, este conceito mudou.

    Algumas das melhorias na fabricao e prticas de inspeo podem ser atribudas s caldeiras e algumas de suas falhas catastrficas.

  • Ensaios No-DestrutivosHistricoEste grave acidente foi um ponto de mudana importante no progresso da inspeo e END.

    Dez anos depois, em 1864, o Estado de Connecticut aprovou a Boiler Inspection Law.Maro de 1854 - Hartford, Connecticut

  • Ensaios No-DestrutivosHistrico

  • Ensaios No-DestrutivosA prxima chave no desenvolvimento na histria dos ensaios no-destrutivos foi tambm devido a uma catstrofe um grande descarrilhamento de trem.

    Isso resultou em um sistema de deteco de campo magntico/induo de corrente eltrica que foi desenvolvido por Dr. Elmer Sperry e H. C. Drake.Histrico

  • Ensaios No-DestrutivosUnidade de Correntes ParasitasHistrico

  • Ensaios No-DestrutivosUnidade de raio-X industrialHistrico

  • Ensaios No-DestrutivosUnidade de USHistrico

  • Ensaios No-DestrutivosNormas para ENDUma importante fonte de cdigos, normas, e recomendaes para END dada no livro Annual Book of The American Society of Testing and Materials, ASTM. O volume 03.03 Nondestructive Testing revisado anualmente, cobrindo muitos procedimentos NDT incluindo emisso acstica, corrente parasita, estanqueidade, liquidos penetrantes, partculas magnticas, radiografia, termografia, e ultrassom.Por exemplo, existem guias padres em ensaios radiogrficos:ASTM E 94 Radiographic TestingASTM E 242 Radiographic ImagesASTM E 748 Thermal Neutron RadiographyASTM E 1000 RadioscopyASTM E 1030 Radiographic Examination of Castings

  • Ensaios No-DestrutivosCertificaoA habilidade de um inspetor em END crucial para a eficincia do ensaio, logo treinamento muito importante.ASNT (American Society for Non-destructive Testing) regulamenta estas certificaes em todo o mundo.Trs nveis de inspetores em END so recomendados:Nvel 1: Habilidade para realizar calibraes especficas, ensaios especficos, e avaliaes especficas de acordo com instrues escritas.Nvel 2: Habilidade para configurar e calibrar equipamento, interpretar, e avaliar resultados em acordo com cdigos, normas, e especificaes, e tambm para registrar resultados.Nvel 3: Competncia para estabelecer tcnicas, interpretar cdigos, e designar os mtodos de ensaio e tcnicas a ser usadas, tendo um conhecimento pratico na tecnologia e ser familiar com outros mtodos comumente usados em END.

  • Ensaios No-DestrutivosFatores que podem causar falha no materialEstes sempre tem um componente mecnico e, em alguns casos, o componente mecnico atua sozinho; em outros casos, o componente mecnico atua junto com outros fatores, tais como temperatura, ao qumica, ou radiao.Alguns dos principais mecanismos de falha so: FadigaFlunciaCorrosoOxidaoFragilizao trmicaFragilizao por radiao

  • Ensaios No-DestrutivosIndicaes: Falsas, No-Relevantes, Relevantes Indicaes obtidas durante ensaios no-destrutivos necessitam ser interpretadas e avaliadas. Qualquer indicao que encontrada chamada de descontinuidade. Descontinuidades no necessariamente so defeitos, mas necessitam ser identificadas e avaliadas.False: Indicao no devido a um procedimento de ensaio. Pode ser devido a processamento inadequado, procedimento incorreto, tambm conhecido como fantasmas ou interferncia eltrica.Nonrelevant: um defeito com nveis de tolerncia permitidos.Relevant: Indicao de um defeito que pode ter um efeito na vida em servio do material.

  • Ensaios No-DestrutivosIndicaes: Falsas, No-Relevantes, Relevantes Indication: Observao de uma descontinuidade que requer interpretao, por exemplo, trincas, inclusoes, porosidades.Interpretation: Determinao se uma indicao relevante, no-relevante, ou falsa.Avaliao: Avaliacao de uma indicacao relevante para determinar se especificacoes da vida em servio da pea so encontradas.Defeito, Trinca: Uma ou muitas descontinuidades que no encontram especificaes. IndicaoInterpretaoRelevanteFalsaNo-relevanteAvaliaoAceitvelRejeitada

  • Ensaios No-DestrutivosCondies para um ensaio de END efetivoO material deve ser testvel.Procedimentos aprovados devem ser seguidos.Equipamento est operando corretamente.Documentao est completa.Pessoal qualificado.

  • Ensaios No-DestrutivosTeste de Estanqueidade ou Teste de VazamentoA necessidade de uma perfeita estanqueidade em tanques ou tubulaes contendo substncias txicas que faam parte de instalaes de alto risco (rea qumica, nuclear, aeroespacial, etc.), proporcionou utilizao de novos mtodos capazes de detectar possveis vazamentos de gs ou lquidos, a fim de obter uma efetiva garantia de segurana e proteo ambiental. Aplicaes: setores automotivo, aeronutica, eletrodomstico, eletroeletrnico, mdico-hospitalar e em outros setores fabricantes de peas e componentes

    Alguns mtodos aplicados no ensaio de estanqueidade so:

    Mtodo da Deteco por bolha de sabo; Mtodo da queda de presso e Hlio como fluido de rastreamento.

  • Ensaios No-DestrutivosTeste de Estanqueidade ou Teste de VazamentoTornar visvel o desprendimento de bolhas em uma descontinuidade do objeto de ensaio, de maneira que o local do vazamento possa ser identificado.A diferena de presso empregada no ensaio com o mtodo da bolha feita de tal maneira que a presso no interior do objeto de ensaio seja maior que a presso externa. A superfcie externa do objeto de ensaio molhado com umasoluo formadora de espuma de pequena tenso superficial e caso exista uma descontinuidade atravs da qual escape uma quantidade significativa de gs ou vapor, ento haver a formao de bolhas, que dependendo do tamanho que apresentam e da freqncia com que se formam, permitem determinar o tamanho da descontinuidade. Mtodo da bolha com soluo formadora de espuma

  • Ensaios No-DestrutivosTeste de Estanqueidade ou Teste de VazamentoMtodo da bolha com soluo formadora de espumaNo entanto, a determinao exata da taxa de vazamento com o mtodo da bolha com soluo formadora de sabo muito difcil. A avaliao aproximada da taxa de vazamento, entretanto, pode ser realizada sem dificuldade, visto que quanto maior for a quantidade de espuma que se forma em torno da descontinuidade maior ser a taxa de vazamento. A grande vantagem do mtodo da bolha a sua simplicidade.A realizao de uma inspeo com o mtodo da bolha deve ser conduzida tendo-se disposio os seguintes equipamentos e instrumentos:

    Ar comprimido; Manmetro; Cronmetro; Soluo formadora de espuma a base de detergente.

  • Ensaios No-DestrutivosTeste de Estanqueidade ou Teste de VazamentoMtodo da bolha com soluo formadora de espumaA principal desvantagem deste mtodo que no possvel realizar o teste sem que o objeto de ensaio seja molhado parcial ou completamente. Por motivo de higiene, ou para evitar problemas relacionados com corroso, hnecessidade de limpar e secar corretamente o objeto de ensaio. A superfcie do objeto a ser inspecionada com o mtodo da bolha deve estar o mais limpa possvel, no podendo em hiptese alguma conter restos de graxa ou leo.

    Um vazamento grande no pode ser localizado empregando elevada presso de ensaio, visto que o ar ou gs de ensaio escapa atravs de uma descontinuidade expulsando a soluo formadora de espuma com violncia para longe do local onde se encontra o vazamento antes que a espuma se forme.

  • Ensaios No-DestrutivosTeste de Estanqueidade ou Teste de VazamentoMtodo da bolha com soluo formadora de espuma

  • Ensaios No-DestrutivosEstanqueidadeMtodo da variao da pressoGrande parte dos ensaios de estanqueidade realizada empregando o mtodo da variao da presso. Como esse mtodo de ensaio muitas vezes exige somente o uso de poucos equipamentos e instrumentos, bem como pelo fato de no necessitar do emprego de gs rastreador caro, ele parece ser relativamente simples de ser realizado.

  • Ensaios No-DestrutivosEstanqueidadeMtodo da variao da pressoO ensaio de estanqueidade com o mtodo da variao da presso permite medir a taxa de vazamento integral do objeto de ensaio, porm pouco adequado para a localizao do vazamento. A condio bsica que deve ser satisfeita para que se possa realizar este ensaio, que o objeto de ensaio seja um sistema fechado. Neste caso, o objeto submetido a uma presso diferente da presso ambiente, sendo, ento medida e registrada a variao da presso do sistema fechado aps um determinado intervalo de tempo.A taxa de vazamento integral obtida a partir da diferena de presso medida, do intervalo de tempo e do volume do sistema fechado, conforme mostra a Equao 1.

  • Ensaios No-DestrutivosEstanqueidadeMtodo da variao da pressoUma parte importante deste teste determinar o tempo durante o qual o objeto de ensaio dever ficar pressurizado,mostrado na Equao (2). Partindo da definio de taxa de vazamento - a quantidade de massa que atravessa uma descontinuidade em um intervalo de tempo - e tendo estabelecido as condies de teste (tipo de fluido e diferena de presso), tem-se que:

  • Ensaios No-DestrutivosEstanqueidadeAntes de se iniciar a inspeo com gs de rastreamento de um objeto de ensaio, deve-se:

    -Verificar quais so as exigncias relativas ao mtodo de ensaio, bem como qual a menor taxa de vazamento que deve ser detectada;-Certificar se todos os materiais de que ele feito so compatveis com o gs de ensaio, isto , se eles no so agredidos pelo gs de ensaio;-Tomar todas as medidas de segurana exigidas, inclusive aquelas relativas liberao do gs de ensaio na atmosfera;-Observar qual o estado das suas superfcies (interna e externa) e conhecer a sua temperatura.

    O elemento hlio um gs presente na atmosfera, na concentrao de aproximadamente 5 ppm. Ele um gs inerte, o que torna possvel a exposio de qualquer material a sua presena, sem o risco de modificar as propriedades do material submetido ao teste. O tamanho das molculas de hlio, permite que este fluido escoe facilmente atravs de pequenas descontinuidades presentes no material.Mtodo do gs de rastreamento - hlio

  • Ensaios No-DestrutivosEstanqueidadeMtodo do gs de rastreamento - hlioO teste de vazamento consiste em pressurizar o recipiente injetando-se gs hlio at atingir a presso de teste. Esta presso geralmente tem o valor da presso de trabalho do recipiente, para observar o comportamento das juntas de vedao e outros componentes como o-rings, selantes, juntas do tipo gamah, quando pressurizados. Inicia-se ento a varredura da superfcie do material e dos componentes utilizando-se um equipamento que detecta a presena de gs hlio.

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