Cieq-fbts - end - andreucci, Notas de estudo de Engenharia de Produção

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Prof. Ricardo Andreucci

Depto. de Soldagem

Jul./

CQ-II

CONTEÚDO

Capítulo 1....................................................... Ensaio Radiográfico

Capítulo 2 ...................................................... Ensaio por Líquidos Penetrantes

Capítulo 3 ..................................................... Ensaio por Ultra- Som

Capítulo 4....................................................... Ensaio por Partículas Magnéticas

No âmbito dos ensaios não destrutivos devemos salientar seis propriedades da radiação penetrante que são de particular importância: · deslocam-se em linha reta; · podem atravessar materiais opacos a luz, ao fazê-lo, são parcialmente absorvidos por esses materiais; · podem impressionar películas fotográficas, formando imagens; · provocam o fenômeno da fluorescência ; · provocam efeitos genéticos ; · provocam ionizações nos gases.

Propriedades da Radiação :

As propriedades das radiações eletromagnéticas, Raios X e Gama, são dependentes de seu comprimento de onda (ou energia). As propriedades dos Raios X que tem importância fundamental, quando se trata de ensaios não destrutivos e são aquelas citadas anteriormente.

Quanto menor o comprimento de onda, maior é a energia de radiação. Por possuírem comprimento de onda muito curto, e consequentemente alta energia, os Raios X e gama apresentam propriedades e características, que os distinguem das demais ondas eletromagnéticas.

Produção das Radiações X e Gama

Os Raios-X

As radiações gama são aquelas que são emitidas do núcleo do átomo, o qual se encontra num estado excitado de energia, o que diferencia significativamente das radiações X, as quais são emitidas das camadas eletrônicas dos átomos. Essas emissões não ocorrem deforma desordenada, mas possuem “padrão” de emissão denominado espectro de emissão.

Os Raios X, destinados ao uso industrial e médico, são gerados numa ampola de vidro, denominada tubo de Coolidge, que possui duas partes distintas: o anodo e o catodo.

O anodo e o catodo são submetidos a uma tensão elétrica da ordem de milhares de volts, sendo o polo positivo ligado ao anodo e o negativo no catodo. O anodo é constituído de uma pequena parte fabricada em tungstênio, também denominado de alvo, e o catodo de um pequeno filamento, tal qual uma lâmpada incandescente, por onde passa uma corrente elétrica da ordem de miliamperes.

Esquema de um tubo de Raios X Industrial.

A energia das radiações emitidas tem importância fundamental no ensaio radiográfico , pois a capacidade de penetração nos materiais está asscociada a esta propriedade.

Quando o tubo é ligado, a corrente elétrica do filamento, se aquece e passa a emitir espontaneamente elétrons que são atraídos e acelerados em direção ao alvo. Nesta interação, dos elétrons com os átomos de tungstênio, ocorre a desaceleração repentina dos elétrons, transformando a energia cinética adquirida em Raios X. Outros fenômenos de interação dos elétrons acelerados com as camadas eletrônicas dos átomos de tungstênio, também são responsáveis pela emissão dos Raios X.

Os Raios X, são gerados nas camadas eletrônicas dos átomos por variados processos físicos. Caracteriza-se por apresentar um espectro contínuo de emissão ao contrário das radiações gama. Em outras palavras, os Raios X emitidos pelo aparelho apresentam uma variedade muito grande de comprimento de onda ou seja que a energia varia de uma forma contínua.

Equipamentos de Raios X:

Os Raios X são produzidos em ampolas especiais. Os tamanhos das ampolas ou tubos são em função da tensão máxima de operação do aparelho. Do ponto de vista da radiografia, uma atenção especial deve ser dada ao alvo, contido no anodo. Sua superfície é atingida pelo fluxo eletrônico, proveniente do filamento, e denomina-se foco térmico. É importante que esta superfície seja suficiente grande para evitar um superaquecimento local, que poderia deteriorar o anodo, e permitir uma rápida transmissão do calor.

anodo

foco óptico

feixe de elétrons

alvo (Tungstênio)

Corte transversal do anodo direcional , na ampola de Raios X

Para obter-se imagens com nitidez máxima, as dimensões do foco óptico devem ser as menores possíveis. As especificações de aparelhos geralmente mencionam as dimensões do foco óptico. O calor que acompanha a formação de Raios X é considerável, e portanto é necessário especial atenção aos sistemas e métodos para refrigerar o anodo. Esta refrigeração pode ser feita de diversas maneiras: a) Refrigeração por irradiação: Neste caso o bloco de tungstênio, que compõe o alvo, se aquece e o calor se irradia pelo anodo. b) Refrigeração por convecção: O calor irradiado pelo anodo, se transmite ao prolongamento de cobre, o qual está imerso em óleo ou gás, que se refrigera por convecção natural, ou por circulação. c) Refrigeração por circulação forçada de água: A refrigeração descrita em (b), é limitada, principalmente se o aparelho for operado continuamente, exposto ao sol. Neste caso, a circulação de água por uma serpentina interna à unidade geradora, é eficaz, permitindo o uso do aparelho por longos períodos de uso.

Unidade Geradora, Painel de Comando:

Os equipamentos de Raios X industriais se dividem geralmente em dois componentes: o painel de controle e o cabeçote, ou unidade geradora. O painel de controle consiste em uma caixa onde estão alojados todos os controles, indicadores, chaves e medidores, além de conter todo o equipamento do circuito gerador de alta voltagem. E através do painel de controle que se fazem os ajustes de voltagem e amperagem, além de comando de acionamento do aparelho.

No cabeçote está alojada a ampola e os dispositivos de refrigeração. A conexão entre o painel de controle e o cabeçote se faz através de cabos especiais de alta tensão.

Aceleradores Lineares :

O aceleradores lineares são aparelhos similiares aos aparelhos de Raios X convencionais com a diferença que os elétrons são acelerados por meio de uma onda elétrica de alta frequência, adquirindo altas velocidades ao longo de um tubo retilíneo. Os elétrons ao se chocarem com o alvo, transformam a energia cinética adquirida em calor e Raios X com altas energias cujo valor dependerá da aplicação. Para uso industrial em geral são usados aparelhos capazes de gerar Raios X com energia máxima de 4 Mev.

Os Betatrons são considerados como transformadores de alta voltagem o que consiste na aceleração dos elétrons de forma circular por mudança do campo magnético primário, adquirindo assim altas velocidades e consequentemente a transformação da energia cinética em Raios X, após o impacto destes com o alvo. Este processo podem gerar energias de 10 a 30 Mev.

Os aceleradores lineares e os betatrons são aparelhos destinados a inspeção de componentes com espessuras acima de 200 mm de aço. As vantagens do uso desses equipamentos de grande porte, são:

• foco de dimensões reduzidas (menor que 2 mm)
• tempo de exposição reduzido
• maior rendimento na conversão em Raios X

Fotos de um acelerador linear LINAC - Mitsubishi, usado para radiografia industrial de peças com espessura de 20 a 300 mm de aço. (Foto cedida pela CBC Indústrias Mecânicas – São Paulo)

Equipamentos de Raios Gama:

Com o desenvolvimento dos reatores nucleares, foi possível a produção artificial de isótopos radioativos através de reações nucleares de ativação.

O fenômeno de ativação, ocorre quando elementos naturais são colocados junto ao núcleo de um reator e, portanto, irradiados por neutrons térmicos, que atingem o núcleo do átomo, penetrando nele. Isto cria uma quebra de equilíbrio energético no núcleo, e ao mesmo tempo muda sua massa atômica, caracterizando assim o isótopo. O estabelecimento do equilíbrio energético do núcleo do átomo, é feito pela liberação de energia na forma de Raios gama.

Um átomo que submetido ao processo de ativação, e portanto seu núcleo se encontra num estado excitado de energia passa a emitir radiação. É fácil ver, portanto, que o número de átomos capazes de emitir radiação ( A ), diminui gradualmente com o decorrer do tempo. A esse fenômeno chamamos de Decaimento Radioativo.

Tempo

A

decaimento radioativo

Ao

Esquema do Decaimento Radioativo.

Uma característica importante do Decaimento Radioativo é que ele não se processa na mesma velocidade para diferentes elementos. Por exemplo, uma amostra de Co-60 podemos dizer que os átomos se desintegram mais lentamente que no caso de uma amostra de Ir-

192. Observe que a relação demonstra que o número de átomos “N” que se desintegram dentro de um certo intervalo de tempo é

proporcional a “λ“, “No” e “δt”. Nessa equação a letra “λ“ representa uma grandeza denominada de Constância de Desintegração,

que significa a razão que a desintegração se processa. Como vimos a Constante de Desintegração é uma característica de cada elemento radioativo. Resolvendo a equação chegamos, então, à expressão matemática de Lei do Decaimento Radioativo:

N = No e -^ λ^. t

onde No = número inicial de elétrons excitados. N = números de átomos excitados após transcorrido um certo intervalo de tempo. e = base dos logaritmo neperiano.

λ = constante de desintegração, característica do material radioativo.

t = tempo transcorrido.

É importante observar-se, que o decaimento obedece a uma lei exponencial. Isso significa que o número “N” nunca se tornará zero embora vá assumindo valores progressivamente menores. Em outras palavras, isso significa que um material radioativo sempre estará emitindo alguma radiação, não importando quanto tempo tenha transcorrido desde a sua formação.

Meia Vida:

Quando produzimos uma fonte radioativa, colocamos em estado excitado, um certo número “No” de átomos na fonte. Vimos através da Lei do Decaimento Radioativo que esse número de átomos excitado diminui com o passar do tempo, segundo as características do elemento radioativo. Portanto, após passado um certo intervalo de tempo, podemos ter no material radioativo exatamente a metade do número inicial de átomos excitados.

A esse intervalo de tempo, denominamos Meia - Vida do elemento radioativo. Como a taxa em que os átomos se desintegram é diferente de um elemento para outro elemento a Meia - Vida também será uma característica de cada elemento.

A Meia - Vida é representada pelo símbolo “T1/2” e pode ser determinada pela seguinte equação:

0, T1/2 = --------

onde T1/2 = meia-vida do elemento.

λ = constante de desintegração radioativa característico de cada radioisótopo

Atividade de uma Fonte Radioativa:

A atividade de um radioisótopo é caracterizada pelo número desintegrações que ocorrem em um certo intervalo de tempo. Como a atividade apresentada uma proporcionalidade com o número de átomos excitados presentes no elemento radioativo, podemos expressa- laatravés de uma fórmula semelhante à do Decaimento Radioativo , uma vez que A=λ.N, ou seja:

A = Ao. e

• λ .t

onde Ao = atividade inicial do elemento radioativo.

A = atividade do elemento radioativo após transcorrido um certo intervalo de tempo. λ = constante de desintegração. t = tempo transcorrido.

Como demonstrado no Decaimento Radioativo, a atividade de um certo elemento diminui progressivamente com o passar do tempo, porém nunca se torna igual a zero.

Devido a uma grande variedade de fabricantes e fornecedores existem diversos tipos de engates de porta-fontes.

fonte

mola

cabo de aço

cápsula de aço inoxidável engate

Características das fontes seladas radioativas industriais

Embora apenas poucas fontes radiativas seladas sejam atualmente utilizadas pela indústria moderna, daremos a seguir as principais que podem ser utilizadas assim como as suas características físico-químicas.

Embora apenas poucas fontes radiotivas seladas sejam atualmente utilizadas pela indústria moderna, daremos a seguir as principais que podem ser utilizadas assim como as suas características físico-químicas.

(a) Cobalto - 60

O Cobalto-60 é obtido através do bombardeamento por nêutrons do isótopo estável Co-59. Suas principais características são:

• Meia - Vida = 5,24 anos
• Energia da Radiação = 1,17 e 1,33 MeV
• Faixa de utilização mais efetiva = 60 a 200 mm de aço Esses limites dependem das especificações técnicas da peça a ser examinada e das condições da inspeção.

(b) Irídio - 192

O Iridio-192 é obtido a partir do bombardeamento com nêutrons do isótopo estável Ir-191. Suas principais características são:

• Meia - Vida = 74,4 dias
• Energia da Radiação = 0,137 a 0,65 MeV
• Faixa de utilização mais efetiva = 10 a 40 mm de aço

(c) Selênio-

Suas principais características são:

• Energia de Radiação: 0, 066 e 0,405 MeV.
• Meia - Vida = 125 dias
• Faixa de utilização mais efetiva = 4 a 30 mm de aço

Características Físicas dos Irradiadores Gama:

O que mais diferencia um tipo de irradiador de outro são os dispositivos usados para se expor a fonte. Esses dispositivos podem ser mecânicos, com acionamento manual ou elétrico, ou pneumático. A única característica que apresentam em comum é o fato de permitirem ao operador trabalhar sempre a uma distância segura da fonte, sem se expor ao feixe direto de radiação.

2 discos de Ir-192 , φ 3 mm x 0,25 mm

Aparelho para gamagrafia industrial.

Aparelho para Gamagrafia Sauerwein, usando Fonte Radioativa de Cobalto 60 com atividade máxima de 30 Curies , pesando 120 kg , projetado com tipo de canal reto.

Aparelho para gamagrafia , usando fonte radioativa de Irídio- com atividade máxima de 160 Ci , pesando 30 kg , projetado com tipo de canal reto

onde Io = intensidade de luz incidente I = intensidade de luz transmitida

Pela relação acima concluímos que quanto maior for densidade, mais escuro será o filme. O Código ASME estabelece que radiografias produzidas com Raios X devem ter densidade óptica na faixa de 1,8 a 4,0 e para radiografias produzidas com Raios Gama densidade de 2,0 a 4,0.

Velocidade:

Antes de introduzirmos o conceito de velocidade é preciso definir o que entendemos por exposição. É uma medida da quantidade de radiação que atinge um filme. Ela é representada pelo produto da intensidade da radiação pelo tempo que o filme fica exposto. É evidente, portanto, quanto maior a exposição a que submetemos um filme, maior a densidade que esse filme atinge. Se submetemos dois filmes diferentes a uma mesma exposição, notaremos que as densidades obtidas nos dois filmes serão diferentes. Ou seja, com uma mesma exposição, um filme apresenta maior rapidez com que um filme atinge determinada densidade, quando comparado com um outro filme. Portanto, um filme rápido necessita de menor tempo de exposição para atingir uma determinada densidade, que num outro filme, mais lento. Ou ainda, se um filme rápido e um filme lento forem submetidos a uma exposição idêntica, o filme rápido atingirá uma densidade maior. A velocidade é uma característica própria de cada filme. Ela depende, principalmente, do tamanho dos cristais de prata presentes na emulsão. Quanto maior o tamanho dos cristais mais rápido é o filme. É claro que uma imagem formada por grãos de grandes dimensões é mais grosseira, ou seja, menos nítida, que uma imagem formada por grãos menores. Portanto, quanto mais rápido o filme, menos nítida será a imagem formada por ele. Os filmes de grande velocidade podem ser utilizados em radiografias de peças com grandes espessuras que exigiria um tempo de exposição incompatível com a produtividade, quando utilizado filmes mais lentos.

Classificação dos Filmes:

A grande variedade de condições e a heterogeneidade de materiais encontrados na radiografia industrial, levaram os fabricantes a produzir várias espécies de filmes. A velocidade de exposição é função logarítmica da dose de radiação necessária para que o filme atinja densidade óptica de 2,0.

• Tipo 1 - Características: granulação extremamente fina e muito alto contraste. Esse tipo de filme deve ser usado quando se deseja obter alta qualidade de imagem em componentes eletronicos, ligas levas. Pode ser usado em exposição direta ou com telas intensificadas.
• Tipo 2 - Características: granulação ultra fina alto contraste e qualidade. Deve ser usado em ensaios de metais leves ou pesados, ou seções espessas, com radiação de alta energia. Sua granulação não é fina como a dos filmes do tipo A, mas sua maior velocidade torna-os de grande utilidade prática. É um filme ideal para ampliações ópticas.
• Tipo 3 - Características: média velocidade ,alto contraste, granulação extra fina. Podem ser usados com ou sem telas intensificadoras e com radiação de alta energia.
• Tipo 4 - Características: Filme com granulação muito fina e com alta velocidade e alto contraste quando utilizado em conjunto com telas intensificadoras de chumbo.

Processamento do Filme Radiográfico:

Preparação Inicial:

A preparação do filme e dos banhos para o processamento radiográfico deve seguir algumas considerações gerais, necessárias ao bom desempenho desta tarefa.

• Limpeza: mo manuseio do filme, a limpeza é essencial. A câmara escura, bem como os acessórios e equipamentos, devem ser mantidos rigorosamente limpos, e usados somente para o propósito aos quais eles se destinam. Qualquer líquido de fácil volatilização deve estar acondicionado em recipientes fechados, para não contaminar o ambiente. O termômetro e outros acessórios que manuseados devem ser lavados em água limpa imediatamente após o uso, para evitar a contaminação das soluções. Os tanques devem estar limpos e preenchidos com soluções frescas.

• Preparação dos banhos: a preparação dos banhos devem seguir a recomendação dos fabricantes, e preparados dentro dos tanques que devem ser de aço inoxidável ou da matéria sintética, sendo preferível o primeiro material. É importante providenciar agitação dos banhos, utilizando pás de borracha dura ou aço inxidável ou ainda de material que não absorva e nem reaja com as soluções do processamento. As pás devem ser separadas, uma para cada banho, para evitar a contaminação das soluções.
• Manuseio: após a exposição do filme, o mesmo ainda se encontra dentro do porta-filmes plástico, e portanto deverá ser retirado na câmara escura, somente com a luz de segurança acinada. Nesta etapa os filmes deverão ser fixados nas presilhas das colgaduras de aço inxidável para não pressionar o filme com o dedo, que poderá manchá-lo permanentemente.
• Controle da temperatura e do tempo: os banhos de processamento e a revelação devem ser controlados, quanto a temperatura. Normalmente devem estar de acordo com a recomendação do fabricante.

Processamento Manual:

A partir do momento que temos um filme exposto à radiação e passamos então ao processamento, o mesmo passará por uma série de banhos nos tanques de revelação, após o descrito acima , deverá ser feitas as seguintes etapas:

• Revelação

Quando imergimos um filme exposto no tanque contendo o revelador, esta solução age sobre os cristais de brometo de prata metálica, por ação do revelador. Esta seletividade está na capacidade de discriminar os grãos expostos dos não expostos. Devido a fatores eletroquímicos as moléculas dos agentes reveladores atingem os cristais, que ficam como que revestidos. Os cristais, que são constituídos de íons, ganham elétrons do agente revelador, que se combinam com o íon “Ag

”, neutralizando-o, tornando “Ag metálica”. Essa reação química provoca uma degradação progressiva do revelador que é lentamente oxidado pelo uso e pelo meio ambiente. A visibilidade da imagem e consequentemente o contraste, a densidade de fundo e a definição, dependem do tipo de revelador usado, do tempo de revelação e da temperatura do revelador. Desta forma, o controle tempo-temperatura é de fundamental importância para se obter uma radiografia de boa qualidade.

O grau de revelação é afetado pela temperatura da solução: Quando a temperatura aumenta o grau de revelação também aumenta. Desta forma, quando a temperatura do revelador é baixa, a reação é vagarosa e o tempo de revelação que fora recomendado para a temperatura normal (20^0 C), será insuficiente resultando em uma “sub-revelação”. Quando a temperatura é alta, a “sobre-revelação”. Dentro de certos limites, estas mudanças no grau de revelação podem ser compensadas aumentando-se ou diminuindo-se o tempo de revelação. São fornecidas, inclusive, tabelas tempo-temperatura, através das quais pode-se a correção de comparação.

A revelação deve ser feita com agitação permanente do filme no revelador, afim de que se obtenha uma distribuição homogênea do líquido em ambos os lados da emulsão, evitando-se a sedimentação do brometo e outros sais que podem provocar manchas susceptíveis de mascarar possíveis descontinuidades.

Em princípio, o revelador deveria somente reduzir os cristais de haletos de prata que sofrem exposição durante a formação da imagem latente. Na realidade, os outros cristais, embora lentamente, também sofrem sofrem redução.

Chama-se “Véu de fundo” o enegrecimento geral resultante , que deve ser sempre mínimo para otimizar a qualidade da imagem radiográfica.

• Banho Interruptor ou Banho de Parada.

Quando o filme é removido da solução de revelação, uma parte revelador fica em contato com ambas as faces do filme, fazendo dessa forma que a reação de revelação continue. O banho interruptor tem então, a função de interromper esta reação a partir da remoção do revelador residual, evitando assim uma revelação desigual e prevenindo ainda a ocorrência de manchas no filme.

Portanto, antes de se transferir o filme do tanque de revelação para o de fixação, deve-se usar o tanque do banho interruptor, agitando- o durante mais ou menos 40 segundos.

O banho interruptor pode ser composto, na sua mistura, de água com ácido acético ou ácido glacial. Neste último caso, deve-se ter cuidado especial, prevendo-se uma ventilação adequada e evitando-se tocá-lo com as mãos. Quando se fizer a mistura com água e não ao contrário, pois poderá respingar sobre as mãos e face causando queimaduras.

Processadora Automática típica para filmes radiográficos. (Foto extraída do catálogo da AGFA)

Telas Intensificadoras de Imagem

Telas de chumbo:

As telas de chumbo também chamados de telas intensificadoras possuem como finalidade diminuir o tempo de exposição em ensaios radiográficos industriais, usam-se finas folhas de metal (geralmente chumbo) com intensificadoras da radiação primária emitida pela fonte. O fator de intensificação, além de ser função da natureza e da espessura da tela, depende do contato efetivo entre elas e o filme.

As telas intensificadoras de chumbo geralmente são colocadas sobre cartolina com espessura da ordem de 100 gramas por centímetro quadrado. Essa cartolina deve ter espessura constantes para evitar que qualquer falta de homogeneidade prejudique a qualidade da radiografia.

A tela intensificadora de chumbo precisa ter uma espessura ideal para determinada energia da radiação incidente, pois, caso contrário, a eficiência dela será reduzida.

A atenuação da intensidade da radiação primária em uma tela intensificadora de chumbo será insignificante, desde que esta tela tenha a espessura ideal que deve ser igual ao alcance dos elétrons emitidos pela folha de chumbo. Os elétrons que são emitidos por uma face devem atingir a face oposta e consequentemente o filme produzindo ionização adicional na emulsão fotográfica. Quando se aumenta a espessura da tela de chumbo, a radiação primária e os elétrons emitidos pela face oposta dessa tela sofrem atenuação, e em consequência o fator de intensificação diminui.

O grau de intensificação das telas de chumbo depende da natureza e espessura do material a ensaiar, da qualidade da fonte emissora de radiação e do tipo de filme usado.

As funções das telas intensificadoras de chumbo em radiografia industrial devem ser as seguintes:

• gerar elétrons por efeito fotoelétrico ou Compton, produzindo fluxo adicional de radiação e diminuindo o tempo de exposição;
• absorver ou filtrar a radiação secundária espalhada que pode atingir o filme radiográfico, borrando a imagem e empobrecendo a definição.

Os Chassis Industriais

O chassis para armazenar o filme para a exposição é fabricado na forma de um envelope plástico duplo reforçado, flexível para acompanhar a curvatura ou irregularidades da peça a ser inspecionada. Os tamanhos padrão são iguais aos dos filmes.

Dentro chassis é inserido as telas intensificadoras de imagem e no meio o filme. O chassis é fechado com fita adesiva para evitar a entrada de luz. Identificações de chumbo sobre o objeto que será radiografado podem ser fixados sobre ele.

Chassis plástico flexível típico industrial tamanho 4,5 x 8,5 polegadas

Parâmetros Específicos do Ensaio Radiográfico

Princípios Geométricos:

Suponhamos uma fonte emissora de radiação com diâmetro F, muito pequeno, que pode, para efeitos didáticos, ser considerado um ponto. Neste caso, colocando-se um objeto entre o foco puntiforme e um filme radiográfico teríamos uma imagem muito nítida. Se aumentarmos o diâmetro do foco para o valor F e o aproximarmos do objeto, obteremos uma imagem no filme (depois de revelado) com uma zona de penumbra, perdendo essa imagem muito da sua nitidez (definição). Na prática, deve-se levar em conta que a fonte radioativa possui dimensões compreendidas entre 1 mm e 7 mm de tamanho, dependendo da natureza e atividade do radioisótopo. Quando a distância fonte-filme for muito pequena, para efeito de cálculo de penumbra, é impossível considera-la como um ponto. A ampliação é problema de geometria ,e a nitidez ou definição é função da fonte emissora de radiação e da posição do material situado entre a fonte e o filme. Quando a fonte possui diâmetro considerável ou está muito próxima do material, a sombra ou imagem não é bem definida. A forma de imagem poderá ser diferente da que tem o material se o ângulo do plano do material variar em relação aos raios incidentes, produzindo neste caso uma distorção da imagem.

Para obtenção de imagens bem definidas ou próximas da fonte e tamanho do objeto, devemos ter:

• o diâmetro da fonte emissora de radiação deve ser o menor possível;
• a fonte emissora deve estar posicionada o mais afastado possível do material a ensaiar;
• o filme radiográfico deve estar mais próximo do material;
• o feixe de radiação deve se aproximar o mais possível, da perpendicularidade em relação ao filme;
• o plano do material e o plano do filme devem ser paralelos.

A distorção da imagem não pode ser totalmente eliminada em virtude dos formatos complicados das peças e dos ângulos de que se dispõem para a realização do ensaio radiográfico.

fonte

objeto

penumbra

Disposição Geométrica entre fonte-filme-objeto.

Controle da Sensibilidade Radiográfica:

Indicadores da Qualidade da Imagem - IQI's (Penetrametros):

Para que possamos julgar a qualidade da imagem de uma certa radiografia são empregadas pequenas peças chamadas Indicadores de Qualidade de Imagem (IQI), e que são colocadas sobre o objeto radiografado. Os IQIs são também chamados como “Penetrametros”.

O IQI é uma pequena peça construída com um material radiograficamente similar ao material da peça ensaiada, com uma forma geometricamente simples e que contem algumas variações de forma bem definidas tais como furos ou entalhes.

IQI ASME e ASTM.

Os IQI’s americanos mais comuns consistem em uma fina placa de metal contendo três furos com diâmetros calibrados. Os IQIs adotados pela Normas ASME, Sec V e ASTM E-142, possuem três furos cujos diâmetros são 4T, 2T, e 1T, onde “T” corresponde à espessura do IQI. Nesses IQIs, a espessura é igual a 2 % da espessura da peça a ser radiografada.

Para avaliar a técnica radiográfica empregada, faz-se a leitura do menor furo, que é visto na radiografia. As classes de inspeção mais rigorosas são aquelas que requerem a visualização do menor furo do IQI. Dessa forma, é possível se determinar o nível de inspeção, ou seja, o nível mínimo de qualidade especificado para o ensaio. O nível de inspeção é indicado por dois números em que o primeiro representa a espessura porcentual do IQI e o segundo o diâmetro do furo que deverá ser visível na radiografia.

T

2T

1T

4T

IQI ASME ou ASTM tipo Furos

Esses IQI's devem ser colocados sobre a peça ensaiada, com a face voltada para a fonte e de modo que o plano do mesmo seja normal ao feixe de radiação.

Quando a inspeção for feita em soldas, o IQI será colocado no metal de base, paralelo à solda e a uma distância de 3 mm no mínimo. No caso de inspeção de solda, é importante lembrar que a seleção do IQI inclui o reforço, de ambos os lados da chapa.

Portanto, para igualar a espessura sob o IQI à espessura da solda, deverão ser colocados calços sob o IQI feitos de material radiograficamente similar ao material inspecionado. Para efeito da determinação da área de interesse não devem ser considerados os anéis ou tiras de cobre-junta caso existam.

Sempre que possível, o IQI deverá ser colocado no lado da peça, voltado para a fonte. Caso isso não seja possível, o IQI poderá ser colocado no lado voltado para o filme, sendo nesse caso acompanhado de uma letra “F”, de chumbo.

Em radiografia de componentes cilíndricos (tubos, por exemplo) em que são expostos mais de um filme por sua vez, deverá ser colocado um IQI por radiografia. Apenas no caso de exposições panorâmicas, em que todo o comprimento de uma junta circunferencial é radiografado com uma única exposição, é permitida a colocação de três IQI igualmente espaçados. A disposição em círculo de uma série de peças iguais, radiografadas simultâneamente, não é considerada como panorâmica para efeito de colocação de IQI, sendo necessário que a imagem do mesmo apareça em cada uma das radiografias.

Quando porções de solda longitudinal forem radiografadas simultâneamente com a solda circuferêncial, IQI adicionais devem ser colocados nas soldas longitudinais, em suas extremidades mais afastadas da fonte.

Para componentes esféricos, onde a fonte é posicionada no centro do componente e mais de um filme é exposto simultâneamente deverão ser usados, pelo menos 3 IQI’s, igualmente espaçados, para cada 360 graus de solda circunferêncial mais um IQI adicional para cada outro cordão de solda inspecionado simultâneamente.

Seleção do IQI ASME em função da Espessura do Material

Espessura do material

IQI – Tipo Furos e Tipo Fios

Lado Fonte Lado Filme

(mm) (pol.) Nº Furo essencial

Arame essencial*

Nº Furo essencial*

Arame essencial 6,4 0.25 12 2T 5 10 2T 4

6,4 ≤ 9,5 >0.25 ≤ 0.375 15 2T 6 12 2T 5 9,5 ≤ 12,7^ >0.375 ≤ 0.50^17 2T^7 15 2T^6 12,7 ≤ 19,0 >0.50 ≤ 0.75 20 2T 8 17 2T 7 19,0 ≤ 25,4 >0.75 ≤ 1.00 25 2T 9 20 2T 8 25,4 ≤ 38,1 >1.00 ≤ 1.50 30 2T 10 25 2T 9 38,1 ≤ 50,8^ >1.50 ≤ 2.00^35 2T^11 30 2T^10 50,8 < 63,5 > 2,00 < 2,50 40 2T 12 35 2T 11 63,5 < 101,6 >2,50 < 4,00 50 2T 13 40 2T 12 101,6 < 152,4 >4,00 < 6,00 60 2T 14 50 2T 13 Fonte: Código ASME Sec. V , Artigo 2 , Tab. T-

IQI ASTM DE FIOS

A norma ASTM E- 747 descreve um tipo de IQI denominado tipo fios, que trata de um conjunto de 5 fios de material similar ao do material a ser radiografado com diâmetros diferentes , desde o mais fino até o mais grosso, selados em um envelope plástico transparente, contendo identificações e informações sobre o IQI. O IQI deve ser colocado sobre a área de interesse ,no caso de soldas os fios devem estar aproximadamente perpendiculares ao cordão de solda. A seleção do IQI deve ser feita com base na espessura a ser radiografada , verificando qual o fio essencial que deverá ser visualizado na radiografia, conforme a tabela.

A S T M

1 A 0 1

1 (0,0032”)

2 (0,004”)

3 (0,005”) 4 (0,0063”)

5 (0,008”)

6 (0,010”) A S T M

1 B 0 3

6 (0,010”)

7 (0,013”)

8 (0,016”) 9 (0,020”)

10 (0,025”)

11 (0,032”) A S T M

1 C 1 0

11 (0,032”)

12 (0,040”)

13 (0,050”) 14 (0,063”)

15 (0,080”)

16 (0,100”)

Alguns tipos mais usados de IQI's ASME ou ASTM tipo fios, para aço carbono. Os números indicam os diâmetros dos fios em polegadas, as letras "A", "B" e "C" identificam o conjunto de fios ou o próprio IQI