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CETRECETRECENTRO DE TREINAMENTOCENTRO DE TREINAMENTO

ULTRA-SOMULTRA-SOM

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ULTRA SOMULTRA SOM 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

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VANTAGENSVANTAGENS

• 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

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LIMITAÇÕESLIMITAÇÕES

• 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

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ONDAS ULTRA SÔNICASONDAS ULTRA SÔNICAS

Existem basicamente 4 tipos:

1 Ondas Longitudinais ou ondas de compressão: se propagam nos sólidos, líquidos e gases. É a onda de maior velocidade de propagação.

2 Ondas Transversais, de corte ou de cizalhamento: se propagam somente nos sólidos. Sua velocidade é aproximadamente 50% da onda Longitudinal.

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ONDAS ULTRA SÔNICASONDAS ULTRA SÔNICAS

3 Ondas Superficiais de Rayleigh e de Creeping: se propagam apenas nos sólidos, velocidade é aproximadamente 10% inferior a onda transversal.

4 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)

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ONDAS ULTRA SÔNICASONDAS ULTRA SÔNICAS

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ONDAS ULTRA SÔNICASONDAS ULTRA SÔNICAS

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ONDAS ULTRA SÔNICASONDAS ULTRA SÔNICAS

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PRINCÍPIOS FÍSICOS ONDASPRINCÍPIOS FÍSICOS ONDAS

- Lambda:

Comprimento da onda

A

DEFINIÇÃO:DEFINIÇÃO: São vibrações mecânicas periódicas na matéria, São vibrações mecânicas periódicas na matéria, que transporta energia sem transporte de matéria que transporta energia sem transporte de matéria

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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 ULTRASÔNICASUltra-Som Industrial

Faixa utilizada: de 0,5 a 25 MHz

Freqüências mais utilizadas: 2, 4 e 5 MHz

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ESPECTRO DE FREQÜÊNCIAS ESPECTRO DE FREQÜÊNCIAS SONORASSONORAS

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VELOCIDADEVELOCIDADE

• 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

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VELOCIDADE (Km/seg)MATERIAL

DENSIDADE(Kg/m3 x 103) Longitudinal Transversal

Alumínio 2,7 6,32 3,13

Ferro (Aço) 1,7 5,92 3,23

Ferro fundido 7,2 3,5 ou 5,6 2,2 ou 3,2

Cobre 8,9 4,7 2,26

Latão 8,1 3,83 2,05

Níquel 8,8 5,63 2,96

Vidro 2,5 5,66 3,42

Plexíglas 1,18 2,73 1,43

Água a 20ºC 1,0 1,483 -

Óleo 0,87 1,74 -

Porcelana 2,4 5,6 ou 6,2 3,5 ou 3,7

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PRINCÍPIOS FÍSICOS ONDASPRINCÍPIOS FÍSICOS ONDAS

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PRINCÍPIOS FÍSICOS ONDASPRINCÍPIOS FÍSICOS ONDAS

Uma onda Longitudinal, com freqüência de 2 MHz, no aço apresentará um comprimento de onda de:

= V / F = 5920 / 2 x 10 6 (metros)

= 2950 x 10 -6 ou 2,95 mm

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IMPEDÂNCIA ACÚSTICAIMPEDÂNCIA ACÚSTICA

É definida como o produto da massa pela velocidade sônica do material e é utilizado no ensaio por Ultra-som para calcular as quantidades de energia refletida e transmitida quando ocorre a incidência de um feixe ultra-sônico em uma interface.

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INCIDÊNCIA NORMALINCIDÊNCIA NORMAL

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INCIDÊNCIA NORMALINCIDÊNCIA 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 água é 1,5 e do aço 46,5 x 106 Kg/m2s.

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INCIDÊNCIA NORMALINCIDÊNCIA NORMAL

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INCIDÊNCIA OBLÍQUAINCIDÊNCIA OBLÍQUA

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INCIDÊNCIA OBLÍQUA INCIDÊNCIA OBLÍQUA 1º ÂNGULO CRÍTICO1º ÂNGULO CRÍTICO

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INCIDÊNCIA OBLÍQUAINCIDÊNCIA OBLÍQUA 2º ÂNGULO CRÍTICO2º ÂNGULO CRÍTICO

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CÁLCULOS UTILIZANDO-SE A CÁLCULOS UTILIZANDO-SE A LEI DE SNELLLEI DE SNELL

• Calcular o 1º e 2º ângulos crítico.

• Calcular qual o ângulo de um cabeçote de 60º no alumínio.

vel. OL aço = 5920 m/s /// vel. OL acrílico = 1480 m/s

vel. OT aço = 3230 m/s /// vel. OT alumínio = 3130 m/s

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ATENUAÇÃO SÔNICAATENUAÇÃO SÔNICA perdas por transmissão; efeitos de interferência; dispersão do feixe.

Perdas por transmissão: impedância acústica(materiais compostos), absorção (energia gastapara movimentar as partículas), espalhamento(anisotropia).

Efeitos de Interferência: difração

Dispersão do feixe: divergência

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ATENUAÇÃO SÔNICAATENUAÇÃO SÔNICA

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EFEITO PIEZO-ELÉTRICOEFEITO PIEZO-ELÉTRICO

DEFINIÇÃO: É a propriedade de certos cristais de transformar

energia elétrica em mecânica e vice - versa

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Espessura do CristalEspessura do Cristal

TIPOS DE CRISTAIS • Quartzo (cristal natural)

• Sulfato de Lítio (hidratado)

• Titanato de Bário (sintetizado)

• Metaniobato de Chumbo (sintetizado)

Frequência de ressonância

e = V/2f Onde V = velocidade do US no cristal

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CABEÇOTE NORMALCABEÇOTE NORMAL

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CABEÇOTE DUPLO CRISTALCABEÇOTE DUPLO CRISTAL

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CABEÇOTE ANGULARCABEÇOTE ANGULAR

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CAMPO PRÓXIMOCAMPO PRÓXIMO

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DIVERGÊNCIADIVERGÊNCIA

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TRANSDUTOR S/ETRANSDUTOR S/EEspessura = Tempo do pulso sônico x Velocidade do som materialEspessura = Tempo do pulso sônico x Velocidade do som material

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MEDIÇÃO DE ESPESSURASMEDIÇÃO 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 tolerância de ± 25%

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ME -MÉTODO POR RESSONÂNCIAME -MÉTODO POR RESSONÂNCIA

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ME -MÉTODO POR RESSONÂNCIAME -MÉTODO POR RESSONÂNCIA

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

Obs. Este método foi substituído pelo pulso-eco, que apresenta maior precisão

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BLOCO DE CALIBRAÇÃO - MEBLOCO DE CALIBRAÇÃO - ME

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MEDIÇÃO DE ESPESSURASMEDIÇÃO DE ESPESSURASAnálise de Contaminantes

Aço Inoxidável Austenítico e Titânio Cloro + flúor

Qual o Problema?

TRINCAS DEVIDO A CORROSÃO SOB

TENSÃO

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MEDIÇÃO DE ESPESSURASMEDIÇÃO DE ESPESSURASAnálise de Contaminantes

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APARELHO DE ULTRA-SOM CONVENCIONALAPARELHO DE ULTRA-SOM CONVENCIONALTela tipo A-ScanTela tipo A-Scan

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TÉCNICA PULSO - ECOTÉCNICA PULSO - ECO

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DESCONTINUIDADES LAMINARESDESCONTINUIDADES LAMINARES

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MÉTODO POR TRANSPARÊNCIAMÉTODO POR TRANSPARÊNCIA

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MÉTODO POR TRANSPARÊNCIA MÉTODO POR TRANSPARÊNCIA XX

PULSO ECO 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.

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TESTE POR IMERSÃOTESTE POR IMERSÃO

A - Eco da interface Água-peça

B - Eco da descontinuidade

C - Eco de fundo da peça

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TESTE POR IMERSÃOTESTE POR IMERSÃO

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A-SCANA-SCAN

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B-SCANB-SCAN

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C-SCANC-SCAN

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BLOCO PADRÃO V1BLOCO PADRÃO V1

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BLOCO PADRÃO V2BLOCO PADRÃO V2

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CALIBRAÇÃO DE ESCALASCALIBRAÇÃO DE ESCALAS

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CALIBRAÇÃO DO INSTRUMENTO

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DETERMINAÇÃO DA SAÍDA / ENTRADADO FEIXE SÔNICO (INDEX)

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RESOLUÇÃORESOLUÇÃOCABEÇOTE NORMAL E SECABEÇOTE NORMAL E SE

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RESOLUÇÃORESOLUÇÃOCABEÇOTE ANGULARCABEÇOTE ANGULAR

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VERIFICAÇÃO DO ÂNGULO DE INCIDÊNCIA

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TÉCNICA DOS 6 dBTÉCNICA DOS 6 dB

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OUTRAS TÉCNICA DE OUTRAS TÉCNICA DE DIMENSIONAMENTODIMENSIONAMENTO

• 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)

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CABEÇOTE ANGULAR CABEÇOTE ANGULAR TRIGONOMETRIATRIGONOMETRIA

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CONVERSÃO DE MODOCONVERSÃO DE MODO

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NÍVEL DE REFERÊNCIANÍVEL DE REFERÊNCIACABEÇOTE ANGULAR- FURO CILÍNDRICOCABEÇOTE ANGULAR- FURO CILÍNDRICO

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NÍVEL DE REFERÊNCIANÍVEL DE REFERÊNCIA

CABEÇOTE ANGULAR- ENTALHECABEÇOTE ANGULAR- ENTALHE

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NÍVEL DE REFERÊNCIA NÍVEL DE REFERÊNCIA FURO CILÍNDRICO - CABEÇOTE NORMAL E SEFURO CILÍNDRICO - CABEÇOTE NORMAL E SE

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NÍVEL DE REFERÊNCIANÍVEL DE REFERÊNCIACABEÇOTE NORMAL - FURO DE FUNDO PLANOCABEÇOTE NORMAL - FURO DE FUNDO PLANO

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PERDAS POR TRANSFERÊNCIAPERDAS POR TRANSFERÊNCIA