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1 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.

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1 1 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

2 2 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

3 3 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)

4 4 Espectro de freqüências sonoras

5 5 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.

6 6 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)

7 7 ONDAS ULTRA SÔNICAS

8 8 PRINCÍPIOS FÍSICOS ONDAS - Lambda: Comprimento da onda A DEFINIÇÃO: São vibrações mecânicas periódicas na matéria, que transporta energia sem transporte de matéria

9 9 FREQUÊNCIAS: Abaixo 20 Hz - Infra-Som de 20 a Hz - Som (Ouvido humano) acima de 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

10 10 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

11 11 PRINCÍPIOS FÍSICOS DAS ONDAS

12 12 INCIDÊNCIA NORMAL

13 13 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 10 6 Kg/m 2 s.

14 14 INCIDÊNCIA OBLÍQUA

15 15 ATENUAÇÃO SÔNICA

16 16 ATENUAÇÃO SÔNICA

17 17 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 = I 0 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 / I 0. 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

18 18 Coeficiente de atenuação do material ( ) a medição deve ser feita após 3 campos próximos (campo distante) a medição deve ser feita após 3 campos próximos (campo distante) a peça deve possuir uma largura mínima B 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)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)

19 19 EFEITO PIEZO-ELÉTRICO DEFINIÇÃO: É a propriedade de certos cristais de transformar energia elétrica em mecânica e vice - versa

20 20 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

21 21 CABEÇOTE NORMAL

22 22 CABEÇOTE DUPLO CRISTAL

23 23 CABEÇOTE ANGULAR

24 24 DIVERGÊNCIA

25 25 Transdutor S/E Espessura = Tempo do pulso sônico x Velocidade do som material Espessura = Tempo do pulso sônico x Velocidade do som material 2

26 26 MEDIÇÃO DE ESPESSURAS

27 27 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%

28 28 ME -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

29 29 MEDIÇÃO DE ESPESSURAS Análise de Contaminantes Aço Inoxidável Austenítico e Titânio Cloro + fluor Qual o Problema? TRINCAS DEVIDO A CORROSÃO SOB TENSÃO

30 30 Aparelho de ultra-som convencional Tela tipo A-Scan

31 31 Técnica Pulso - Eco

32 32 Descontinuidades Laminares

33 33 MÉTODO POR TRANSPARÊNCIA

34 34 MÉTODO POR TRANSPARÊNCIA

35 35 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.

36 36 TESTE POR IMERSÃO A - Eco da interface Água-peça B - Eco da descontinuidade C - Eco de fundo da peça

37 37 TESTE POR IMERSÃO

38 38 A-SCAN

39 39 B-SCAN

40 40 C-SCAN

41 41 Telas de apresentação A-Scan, B-Scan (vista lateral) e C-Scan (Planta)

42 42 Calibração do Instrumento

43 43 Determinação da Saída / Entrada do Feixe Sônico (INDEX)

44 44 Verificação do Ângulo de Incidência

45 45 CALIBRAÇÃO DE ESCALAS

46 46 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)

47 47 CABEÇOTE ANGULAR - TRIGONOMETRIA

48 48 NÍVEL DE REFERÊNCIA CABEÇOTE ANGULAR- FURO CILÍNDRICO

49 49 NÍVEL DE REFERÊNCIA CABEÇOTE NORMAL - FURO DE FUNDO PLANO

50 50 CONVERSÃO DE MODO

51 51 Tipos de descontinuidades e apresentação na tela A-Scan

52 52 SEGREGAÇÃO

53 53 NUCLEO DEFORMADO

54 54 NÚCLEO DEFORMADO

55 55 Diferença entre indicações de inclusões (a) e trincas de flocos (b)

56 56 DETECÇÃO DE TRINCAS

57 57 Exemplo de inspeção ferroviária


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