partÍculas magnÉticas.rev0

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Partículas Magnéticas

Ensaios Não Destrutivos

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1. CONCEITO/OBJETIVO

2. PRINCÍPIOS FÍSICOS

3. MÉTODOS E TÉCNICAS

4. EQUIPAMENTOS E ACESSÓRIOS

5. CÓDIGOS NORMAS, ESPECIFICAÇÕES E PROCEDIMENTOS

6. INTERPRETAÇÃO DE RESULTADOS

END – Partículas Magnéticas (PM)

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Conceito: Ensaio não destrutivo que utiliza

um campo magnético provocado por um aparelho para orientar pequenas partículas magnéticas. O exame por meio de partículas magnéticas é utilizado para localizar descontinuidades superficiais e sub-superficiais em peças de material ferro-magnético, tais como as ligas de ferro e níquel.


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Detectar descontinuidades superficiais e sub-superfíciais em materiais ferromagnéticos.

Empregado na indústria automobilística, aeronáutica, siderúrgica, caldeiraria, petróleo e petroquímica, nuclear e outras.

Vantagens sobre o ensaio de LP: rapidez (peças seriadas), sensibilidade, detecta descontinuidades sub-superficias, resultado imediato, maior sensibilidade


Objetivo:

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Domínios Magnéticos:

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Campo de fuga provocado pela descontinuidade da peça

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Observação importante:

A intensidade do campo deve atingir valores adequados e as linhas de força devem ser o mais perpendiculares possíveis ao plano de descontinuidade.


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Pólos Magnéticos


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Pólos Magnéticos

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Distribuição do Campo

DISTRIBUIÇÃO DO CAMPO MAGNÉTICO DE UM IMÃ EM FORMA DE BARRA

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Um imã em forma de ferradura é colocado sobre uma barra de material magnético, formando um circuito fechado. Em (a) o contato é perfeito não ocorre campo de fuga, não ocorrendo acúmulo de partículas . Em (b) o mal contato deixa uma abertura entre o imã e a peça geando um campo de fuga , desta forma as partículas são atraídas para o local.

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Uma peça contendo uma descontinuidade, provocará um campo de fuga , está região atrairá as partículas magnéticas formando um acúmulo

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Quando uma corrente elétrica passa por um condutor, ao redor dele se formará um campo magnético, o

sentido do campo pode ser determinado através da regra da mão direita.

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LINHAS DE FORÇA: São linhas imaginárias que orientam o sentido do campo magnético para um determinado ponto.

DENSIDADE DE FLUXO (B): também chamado de indução magnética, é a quantidade de linhas de força que passam através de uma determinada área.

INTENSIDADE DE CAMPO MAGNÉTICO: também conhecido como força magnetizante, é a medida da força produzida por uma corrente elétrica ou um imã, ou seja a capacidade para induzir um campo magnético (B).

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UNIDADES DE MEDIDA

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Equivalência: 1 W = 10-8 M 1 M = 108 W 1 G =0,0001 T 1 T = 104 G 1 A/m = 0,0125 Oe 1 Oe = 79,6

A/m 1 A/cm = 1,25 Oe 1 Oe = 0,796

A/cm somente no ar a seguinte relação é

verdadeira: 1 G = 1 Oe = 0,0001 T = 79,6 A/m

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PERMEABILIDADE MAGNÉTICA - facilidade com que um certo material é magnetizado. Cada material possui um valor de permeabilidade magnética. Os materiais se dividem em :

ferromagnéticos >1 (ferro, níquel, cobalto e suas ligas) paramagnéticos igual ou ligeiramente superior a 1

(cromo, aços inoxidáveis austeníticos, alumínio, magnésio, etc.)

diamagnéticos ligeiramente inferior a 1 (cobre, chumbo, prata, ouro, água, mercúrio, etc.)

MAGNETISMO/ELETROMAGNETISMO

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MAGNETISMO/ ELETROMAGNETISMO

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RELAÇÃO ENTRE , B E H:

B= x H

Quanto maior é a intensidade do campo magnético (H)

aplicado na peça, maior será a densidade de fluxo magnético (B)

MAGNETISMO/ ELETROMAGNETISMO

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• Permeabilidade - facilidade com a qual um fluxo magnético é estabelecido.

• Relutância - é a oposição de um material magnético ao estabelecimento de um fluxo magnético.

• Retentividade - propriedade de manter em um maior ou menor grau, de uma certa quantidade de magnetismo residual.

Propriedades magnéticas

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Sempre associado a uma corrente elétrica temos um campo magnético.

Podemos utilizar corrente contínua (CC), corrente alternada (CA), corrente retificada de meia onda (CRMO), corrente retificada de onda

completa (CROC). Na prática chamamos as correntes CRMO e CROC de corrente contínua.

As correntes podem ser monofásicas ou trifásicas

CORRENTES DE MAGNETIZAÇÃO

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Corrente alternada (AC): usada para detecção de descontinuidades superficiais. Tem pouca penetração, as linhas de força são mais concentradas na superfície e portanto é mais recomendada para a detecção descontinuidades superficiais; Profundidade máxima de aproximadamente 3,2 mm.

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.

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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.

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• A corrente alternada apresenta maior sensibilidade na detecção de descontinuidades superficiais em baixas correntes.

• O chamado efeito “Skin” concentra o campo magnético na superfície.

• Maior mobilidade das partículas magnéticas

CORRENTE ALTERNADA

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CORRENTE CONTÍNUA

• A corrente contínua apresenta maior sensibilidade na detecção de descontinuidades sub-superficiais em baixas correntes.

• Maior mobilidade das partículas magnéticas

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TEST RING / TESTE DE SENSIBILIDADE

( fonte : ASME Sec. V Art. 7 )

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CONDIÇÕES PARA O TESTE DE SENSIBILIDADE - “RING”

• Utilização da técnica do condutor central – magnetização circular ;

• Tipo de corrente utilizada – Corrente Alternada Retificada de Onda Completa;

• Diâmetro do conduto central – De 25 à 31 mm;

• Faixa de Corrente Utilizada – 1400 à 3400 A;

• Método de Aplicação – Via Seca;

• Faixa de Detecção/Profundidade – 2 à 12 mm;

• Alcance – de 3 à 6 furos no padrão.

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Comparação CA, CC de baterias/geradores, CA

retificada de Onda Completa e CA

retificada de meia onda.

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Comparação entre as técnicas Via Seca e Via Úmida no Padrão

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END – Partículas Magnéticas (PM)DETECTABILIDADE

A detecção de uma descontinuidade depende de vários fatores dentre eles podemos destacar:•técnica de magnetização empregada : contínuo ou residual;•tipo de corrente empregada: alternada ou contínua;•técnica de aplicação do campo: Yoke, Eletrodo, Contato Direto, Condutor Central, Bobina;•técnica de ensaio: via úmida ou via seca;•tipo, orientação e formato das descontinuidades

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MÉTODOS E TÉCNICAS

• Campo magnético circular : - contato direto; - condutor central; - eletrodos;

• Campo magnético longitudinal: - Yoke; - Bobina;

• Multi-direcional: - campo magnético longitudinal e circular simultaneamente

CAMPOS MAGNÉTICOS

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Técnicas de exame: Técnica do Yoke - Indução Técnica dos eletrodos – Passagem de

corrente Técnica da bobina - Indução Técnica do contato direto – Passagem de

corrente Técnica do condutor central - Indução


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Técnicas do Yoke Imã permanente – Natural (pedra imã) Eletromagnético – Corrente elétrica x

bobina


Bobina

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Técnicas do Yoke


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CARACTERÍSTICAS

Yokes de pernas fixas ou articuláveis

CA ou CC Campo Longitudinal Indução de campo magnético

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CALIBRAÇÃO

Campo magnético na área útil do ensaio: 17 a 65 A/Cm – Medidor de campo magnético;

Verificação da força magnetizante: Capacidade de levantamento de massa de 5,5 Kg de aço em CA (Norma Petrobras N – 1598);

Capacidade de levantamento de massa de 4,5 Kg de aço em CA ou 18,1 Kg em CC (ASME Sec. V art. 7).

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Técnicas dos Eletrodos Injeção de corrente

elétrica através de dois eletrodos que são alimentados por um gerador de corrente contínua ou retificada. A corrente ao passar pela peça provoca um campo magnético circular na mesma.


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Técnicas do Eletrodo

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Limitação da Corrente Elétrica na Técnica de Eletrodos(Espessura X Faixa de Corrente)

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Exemplo de aplicação:

Uma junta soldada com espessura do metal base de 15 mm , deverá ser inspecionada por partículas magnéticas pela técnica dos eletrodos. Se o operador for utilizar 150 mm de espaçamento, qual deverá ser o valor da corrente elétrica a ser aplicada?

Solução:

Pela tabela, aplica-se a regra seguinte: de 90 a 110 Ampéres / polegadas deespaçamento ou 3,54 a 4,33 Ampéres / mm de espaçamento.

Portanto:

150 mm de espaçamento x 3,54 = 531,0 A ( corrente elétrica mínima ) 150 mm de espaçamento x 4,33 = 649,5 A ( corrente elétrica máxima )

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Técnica da Bobina Indução de um campo magnético longitudinal à peça, induzido por uma bobina.

Enrola-se um cabo em torno da peça No caso de peças pequenas, colocam-se as

mesmas dentro de uma bobina.


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Técnica da Bobina


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Unidade estacionária de inspeção por partículas magnéticas via úmida de eixos de grande porte.

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• Cálculo da corrente em função do n° de voltas da bobina

( fonte: ASME Sec.V Art.7 )Ampére-volta = 35000 / (L/D) + 2 (± 10%)

Onde:

L/D – razão entre o comprimento e diâmetro da peça a ser ensaiado;

L – menor que 18”;

D – maior ou igual a 4”;

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Exemplo de Aplicação: 1° CasoSeja um eixo com comprimento de 10 pol. e 2 pol. de diâmetro , qual a corrente de magnetização necessária se for usada uma bobina enrolada no eixo com 5 voltas?

Solução:A relação neste caso é de : L/D = 5 , portanto aplicando a fórmula teremos:Ampéres-Volta = 35000 / 5 + 2 = 5000

Sendo a bobina formada por 5 voltas, então a corrente necessária será 5000ampéres-volta / 5 voltas = 1000 Ampéres ± 10%

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2° Caso:

Para peças onde a razão L/D for menor que 4 mas não menor que 2, a Intensidade do campo pode ser determinada através da fórmula:Ampéres-Volta = 45000 / (L/D) (± 10%)

( fonte: ASME Sec.V Art. 7 )

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Exemplo de Aplicação:

Seja um eixo com comprimento de 10 pol. e 4 pol. de diâmetro , qual a corrente de magnetização necessária se for usada uma bobina enrolada no eixo com 5 voltas?

Solução:A relação neste caso é de : L/D = 2,5 , portanto aplicando a fórmula teremos:

Ampéres-Volta = 45000 / (L/D) (± 10%)Ampéres-Volta = 45000 /2,5Ampéres-Volta = 18000Ampéres-Volta / nº voltas18000/5= 3600 A

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Técnica do Contato Direto Consiste na indução de um campo magnético

circular à peça a ser inspecionada, pela aplicação de um corrente contínua ou retificada pelas extremidades da peça.


Campo magnético circular

Peça

Pólos de Contato

Corrente Elétrica

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Técnica do Contato Direto


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Exemplo de Aplicação

Uma barra com diâmetro externo maior de 10 pol. (254 mm), deverá serinspecionado por partículas magnéticas pela técnica de contato direto. Qual deverá ser a corrente elétrica a ser aplicada ?

Solução: (Método 1)

De acordo com o recomendado pelo ASME Sec. V Art. 7, a limitação deverá ser de 300 a 800 Ampéres por pol. de diâmetro da peça. Assim teremos:

• 300 A x 10 pol. de diâmetro da barra = 3000 Ampéres ( corrente elétrica mínima) ;• 800 A x 10 pol. de diâmetro da barra = 8000 Ampéres ( corrente elétrica máxima)

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Solução: (Método 2):

254 mm x 12 = 3048 A (corrente elétrica mínima); 254 mm x 31 = 7874 A ( corrente elétrica máxima).

Obs.: Consultar valores na tabela.

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Técnica do condutor central

A passagem de um fio condutor ou um conjunto de cabos condutores pelo centro da peça a ser inspecionada.A passagem da corrente elétrica pelo condutor, permitirá induzir um campo magnético circular na superfície interna e/ou externa da peça.


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Indicação de trinca detectado pela técnica do condutor central. Observe a linha circular

formada na superfície do anel pelo acúmulo do pó magnético.


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O cálculo da corrente nesta técnica é idêntica a técnica do contato direto, quando utiliza apenas um condutor central. Na utilização de dois ou mais condutores centrais divide-se a corrente necessária pelo numero de cabos condutores.

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Exemplo de aplicação:

Supondo que a corrente de magnetização necessária para ensaiar uma peça com 1 condutor central seja de 6000 Ampéres, logo, utilizando 2 condutores, a corrente de magnetização em cada condutor será de 3000 Ampéres.

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Magnetização Multidirecional

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Qual a corrente de magnetização necessária para inspecionar um tubo de aço carbono de diâmetro externo de 6 polegadas pela técnica do condutor central utilizando apenas um condutor centralizado no diâmetro interno do tubo?

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Solução: (Método 1):De acordo com o recomendado pelo ASME Sec. V Art. 7, a limitação deverá ser de 300 a 800 Ampéres por pol. de diâmetro da peça. Assim teremos:

• 300 A x 6 pol. de diâmetro da barra = 1800 Ampéres ( corrente elétrica mínima) ;• 800 A x 6 pol. de diâmetro da barra = 4800 Ampéres ( corrente elétrica máxima)

Solução: (Método 2):152.4 mm x 12 = 1828 A (corrente elétrica mínima);152.4 mm x 31 = 4724 A ( corrente elétrica máxima).


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Qual a corrente de magnetização necessária para inspecionar um tubo de aço carbono de diâmetro externo de 6 polegadas e espessura de 4,76 mm pela técnica do condutor central utilizando apenas um condutor de diâmetro de 9,52 mm encostado no diâmetro interno do tubo.

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Solução: Diâmetro Real:

E = espessura do tubo, engrenagem, arruela, etc.

Øreal = 9,52 + 2 x 4,76Øreal = 19.04 mm

19,04 mm x 12 = 228 A (corrente elétrica mínima);19,04 mm x 31 = 590 A ( corrente elétrica máxima).

Øreal = Øcondutor + 2 x E

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Esquema de sobreposição

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TÉCNICA DE ENSAIO CONTÍNUO:

preparação limpeza magnetização aplicação das partículas remoção do excesso avaliação e laudo limpeza final

} simultâneo

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TÉCNICA DE ENSAIO RESIDUAL:

preparação limpeza magnetização desligar a magnetização aplicação das partículas remoção do excesso avaliação e laudo limpeza final

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CARACTERÍSTICAS DAS PARTÍCULAS MAGNÉTICAS:

Alta permeabilidade baixa retentividade proporcionar alto contraste boa mobilidade formato: via seca formato chato e

alongado, via seca formato globular

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Tipos de partículas:

Via seca:

não é misturada; detecta melhor a descontinuidade próximas à

superfície (não é eficiente para pequenas descont.); pode ser reaproveitada; altas temperaturas; Cor variada em função da superfície; maior consumo.


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Tipos de partículas:

Via úmida:

Partícula dispersada em querosene,água ou óleo leve; Possui granulometria fina podendo detectar pequenas trincas; aplicação através de mangueiras ou aplicadores/borrifadores; Concentração das partículas o veículo (recomendações do

fabricante); verificação da concentração com decantandores 1,2 a 2,4 g/l

para coloridas e 0,1 a 0,4 para fluorescentes.


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TUBO DECANTADOR

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• Amostra de 100 ml/L;

• Tempo de Decantação: 30 minutos;

• Volume decantado para PM via Úmida Colorida: 1,2 à 2,4 ml;

• Volume decantado para PM via Úmida Fluorescente: 0,1 à 0,4 ml;

• Conforme Norma E-709.

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COLORAÇÃO DAS PARTÍCULAS

Dependerá do “pano de fundo” o qual ela será aplicada.

As cores mais utilizadas são: preta, marrom e amarela

Utilização de tinta de contraste:

- Não deve prejudicar a mobilidade das partículas. - Recomenda-se uma espessura teórica 15 à 50 µm de

película. - A coloração geralmente utilizada como pano de fundo é

branca.


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Procedimento do Ensaio Objetivo Normas de Referência Material a ser ensaiado Equipamentos e aparelhagens Técnicas e correntes de

magnetização Partículas Ferromagnéticas Temperatura da peça e da

suspensão


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Procedimento do Ensaio Condição superficial e métodos de

preparação Tinta de contraste Esquema de sobreposição Magnetização da peça Aplicação das partículas Inspeção final


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Procedimento do Ensaio Registro dos resultados (Laudo) Desmagnetização Limpeza Final


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Desmagnetização

Submeter a peça a um campo continuamente invertido e gradualmente reduzindo-o a zero.

Aquecer o material a uma temperatura de 770 °C – Ponto Curie (aço carbono).


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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.

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DESMAGNETIZAÇÃO

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Aparelhos para avaliação do campo magnético residual. Gaussímetro (da esquerda) e o Medidor de Campo ( da direita)

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Retenção do magnetismo Residual pode causar:

Interferência na soldagem (deflexão do arco);

Interferência na usinagem (magnetização da ferramenta de corte prejudicando o acabamento);

Interferência instrumento de medição (indicação incorreta fornecida pelo instrumento).


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RECEBIMENTO DE MATERIAIS

Recebimento de materiais

•Data de fabricação e validade do produto

•condições da embalagem

•rastreabilidade (lote do produto/certificado)

•teste de sensibilidade

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ILUMINAÇÃOILUMINAÇÃO

Fontes de Luz: Natural e Artificial

NaturalLuz diurna

ArtificialLuz proveniente

de lâmpadas

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UNIDADESLUZ Branca( lux )luz UV (W / cm2)

REQUISITOS DE INTENSIDADESobre a peçaNo Ambiente INSTRUMENTOS

LuxímetroMedidor de luz negra

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COLORIDA requisitos no ambiente mín. 1000 lux

FLUORESCENTE no ambiente máx. luz branca 20 lux na superfície mín. 800 W/cm2 (1000

W/cm²)

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FATORES QUE AFETAM A INTENSIDADETensão de Alimentação

Envelhecimento da Lâmpada

Conservação/Limpeza

Lâmpada

Refletor

Filtro Ótico

Aquecimento (Ionização)

Inspeção por luz negra:Inspeção por luz negra:1. Fonte de luz negra2. Raios de luz negra3. Líquido penetrante fluorescente4. Raio de luz visível5. Olho do inspetor6. Peça em exame7. Óculos de segurança

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Verificação da eficiência do ensaio

Verificação da concentração Iluminação (1000 LUX) Intensidade da luz ultravioleta (1000 μW / cm2) Intensidade do campo magnético Medidor de campo / Indicador de campo Força de magnetização (Levantamento de uma

massa de 5,5 kg) Área útil do ensaio Câmara escura (máximo 20 Lux)


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Aplicações: Peças soldadas, Laminadas Chapas com aplicação de cladding Descontinuidades superficiais

abertas ou fechadas Descontinuidades sub-superficiais


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Vantagens

Detecta descontinuidades sub-superficiais; Mais barato que o exame por Líquido

Penetrante (material de consumo); Fornece resultados imediatos, não tendo os

tempos de espera requeridos pelo exame por meio de Líquido penetrante.


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Desvantagens Aplica-se apenas a materiais

ferromagnéticos Inspeção em áreas com materiais de

características magnéticas muito diferentes dificulta bastante o ensaio

A geometria da peça não pode ser complexa Não permite o registro permanente dos

resultados


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Normas Técnicas BS 6072- Method for Magnetic particle Flaw

Detection ASME Section V Article 7-Magnetic Particle Examination Article

25-Standard Pratices for Magnetic Particle Examination

ASTM SE 709-80 MIL STD 1949B N 1598- Ensaio Não Destrutivo-Partículas Magnéticas


partÍculas magnÉticas.rev0

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