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ULTRASSOM. 1 - OBJETIVO Método não destrutivo no qual o feixe sônico de alta frequência é efetivado no material a ser inspecionado com objetivo de detectar descontinuidades internas e superficiais. 2 - APLICAÇÃO Detecção e avaliação de descontinuidades internas
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ULTRASSOM 1 - OBJETIVO Método não destrutivo no qual o feixe sônico de alta frequência é efetivado no material a ser inspecionado com objetivo de detectar descontinuidades internas e superficiais • 2 - APLICAÇÃO • Detecção e avaliação de descontinuidades internas • Detecção de descontinuidades superficiais • Medição de espessuras • Controle de corrosão • Determinação de propriedades físicas, estrutura, tamanho de grão e constantes elásticas
VANTAGENS • alta sensibilidade; • laudo imediato • não requer cuidados quanto a segurança • grandes espessuras não é uma limitação para o ensaio • permite definir a profundidade e o tamanho da descontinuidade
LIMITAÇÕES • requer grande conhecimento teórico e experiência por parte do inspetor; • o registro permanente não é facilmente obtido • faixas de espessuras muito finas, constituem uma dificuldade para a aplicação do método • requer o preparo da superfície, e em alguns casos existe a necessidade de remover o reforço de solda • materiais de granulação grosseira dificultam o ensaio • dificuldade na caracterização da descontinuidade (tipo)
ONDAS ULTRA SÔNICAS Existem basicamente 4 tipos: Ondas Longitudinais ou ondas de compressão: se propagam nos sólidos, líquidos e gases. É a onda de maior velocidade de propagação. Ondas Transversais, de corte ou de cizalhamento: se propagam somente nos sólidos. Sua velocidade é aproximadamente 50% da onda Longitudinal.
ONDAS ULTRA SÔNICAS Ondas Superficiais de Rayleigh e de Creeping: se propagam apenas nos sólidos, velocidade é aproximadamente 10% inferior a onda transversal. Ondas de Lamb: podem ser simétrica ou dilatacional ou assimétrica ou compressional. A velocidade é variável em função do ângulo no qual a onda entra na peça. No aço geralmente fica entre 2000 e 4000 m/s. É transmitida em espessuras finas (na grandeza um comprimento de onda)
PRINCÍPIOS FÍSICOS ONDAS Amplitude A t - tempo - Lambda: Comprimento da onda DEFINIÇÃO: São vibrações mecânicas periódicas na matéria, que transporta energia sem transporte de matéria
FREQUÊNCIAS: Abaixo 20 Hz - Infra-Som de 20 a 20.000 Hz - Som (Ouvido humano) acima de 20.000 Hz (20 KHz) - Ultra-Som FREQUÊNCIAS ULTRASÔNICAS Ultra-Som Industrial Faixa utilizada: de 0,5 a 25 MHz Freqüências mais utilizadas: 2, 4 e 5 MHz
VELOCIDADE • Definimos velocidade de propagação como sendo a distância percorrida pela onda na unidade de tempo (m/s) • é uma característica do meio, sendo constante independente da freqüência
INCIDÊNCIA NORMAL • A quantidade de energia refletida ou transmitida depende da diferença entre as impedâncias do meio 1 e meio 2; • quanto maior a diferença menor a transmissão. Calcular a quantidade de energia refletida em uma interface água/aço. Sabendo-se que a impedância da àgua é 1,5 e do aço 46,5 x 106 Kg/m2s.
ATENUAÇÃO SÔNICA A atenuação sônica devido ao material pode ser observado pelo decaimento de ecos múltiplos de superfícies paralelas, como mostrado na figura anterior. A atenuação provocada pelo material ()pode ser medida e é dada em dB/m ou dB/mm. Estes valores costumam variar de 1 a 4 dB/m. A intensidade de uma onda varia conforme a equação: I = I0 e -d Quanto maior a distância e/ou maior o coeficiente de atenuação do material maior será a queda na amplitude do eco. Na tela do aparelho existe uma relação quanto a amplitude sonora, ou seja podemos quantificar a diferença entre dois ecos em dB segundo a fórmula: NAS= 20 log I / I0 . Se o primeiro eco de fundo estava a 100% e o segundo se apresentou a 20% devido a atenuação sônica, podemos dizer que a queda de amplitude equivale a 14 dB
Coeficiente de atenuação do material () • a medição deve ser feita após 3 campos próximos (campo distante) • a peça deve possuir uma largura mínima “B” • considerar a lei que cita que no campo distante quando dobramos o percurso ocorre uma queda de 6 dB devido ao feixe sônico (perda de pressão)
EFEITO PIEZO-ELÉTRICO DEFINIÇÃO:É a propriedade de certos cristais de transformar energia elétrica em mecânica e vice - versa Compressão Eletrodos
Espessura do Cristal TIPOS DE CRISTAIS Quartzo (cristal natural) Sulfato de Lítio (hidratado) Titanato de Bário (sintetizado) Metaniobato de Chumbo (sinterizado) Frequência de ressonância e = V/2f Onde V = velocidade do US no cristal
Transdutor S/E Espessura =Tempo do pulso sônico x Velocidade do som material 2
MEDIÇÃO DE ESPESSURAS • para medição a quente deve ser efetuado correções • a barreira acústica deve ficar perpendicular ao eixo longitudinal , no caso de medições em tubulações • medição sobre camada de tinta somente com equipamentos especiais que possuem ajuste para efetuar a medição da espessura entre o primeiro e o segundo eco de fundo • para aços inoxidáveis austenítico efetuar a análise de contaminantes (Cloro e Flúor) • equipamentos que não possuem a correção do caminho em “V” (V patch), a calibração deverá ser efetuada no bloco padrão com uma espessura próxima da que será medida, com uma tolerânciade ± 25%
ME -MÉTODO POR RESSONÂNCIA Obs. Este método foi substituído pelo pulso-eco, que apresenta maior precisão Este método baseia-se no fato que uma onda elástica entra em ressonância quando a espessura da peça é igual a um número inteiro de meios comprimento de onda Utiliza-se um feixe contínuo e a freqüência é variada até que a peça entre em ressonância.O fenômeno repete-se nos diferentes harmônicos além da freqüência fundamental. Sabendo-se a velocidade no material e duas freqüências de ressonância seguidas (dois harmônicos), pode-se determinar a espessura através da equação demonstrada acima
MEDIÇÃO DE ESPESSURAS Análise de Contaminantes Aço Inoxidável Austenítico e Titânio Cloro + fluor Qual o Problema? TRINCAS DEVIDO A CORROSÃO SOB TENSÃO
Técnica Pulso - Eco Tempo / Espessura Material de Teste
Descontinuidades Laminares Transdutor Transdutor
MÉTODO POR TRANSPARÊNCIA X PULSO ECO • Pulso Eco - permite avaliar a morfologia e localização da descontinuidade (tipo, profundidade e tamanho) • Transparência - só é possível monitorar a existência de uma descontinuidade pelo comportamento do eco de fundo, não sendo possível localizar ou avaliar a descontinuidade. Para se manter a correta posição dos transdutores é necessário um sistema de varredura mecanizado.
TESTE POR IMERSÃO A - Eco da interface Água-peça B - Eco da descontinuidade C - Eco de fundo da peça
Telas de apresentação A-Scan , B-Scan (vista lateral) e C-Scan (Planta)
Calibração do Instrumento Cabeçote Angular Bloco VI Feixe Sônico
Determinação da Saída / Entradado Feixe Sônico (INDEX) Cabeçote Angular INDEX Feixe Sônico Saída do Feixe Bloco VI
Verificação do Ângulo de Incidência INDEX Saída/Entrada Feixe Sônico Cabeçote Angular Bloco VI Acrílico Feixe Sônico
OUTRAS TÉCNICA DE DIMENSIONAMENTO • TÉCNICA DOS 20 dB • TÉCNICA DOS 12 Db • TÉCNICA DA REGIÃO SÃ • TÉCNICA DA COMPARAÇÃO DE AMPLITUDE • TÉCNICA DA MÁXIMA AMPLITUDE • TÉCNICA DA DIFRAÇÃO (TOFD)
