Página: 1 de 27 1. OBJETIVO Estabelecer as condições mínimas do ensaio não destrutivo por meio de ultrassom para detecção de descontinuidades em corpos de prova de produtos forjados de aços carbono, aços de baixa liga, e aços de ligas especiais de acordo com o Sistema Nacional de Qualificação e Certificação de Pessoal em END. Este procedimento deve ser utilizado somente nos exames de qualificação e certificação de pessoal em Ensaios Não destrutivos SNQC/END. As normas citadas abaixo devem ser entendidas como referências e o procedimento não tem objetivo de atender a todos os requisitos citados nestas normas. Nas empresas o ensaio deve ser executado conforme os procedimentos e critérios aplicáveis á inspeção que será realizada e baseado em um procedimento qualificado pelo nível 3 responsável. 2. NORMAS DE REFERÊNCIA ASTM A 388 Standard Practice for ultrasonic examination of steel forgings. API 6A American Petroleum Institute BS EN 10228-3 - Non-destructive testing of steel forgings - Part 3: Ultrasonic testing of ferritic or martensitic steel forgings. BS EN 10228-4-Non-destructive testing of steel forgings - Part 4: Ultrasonic testing of austenitic and austenitic-ferritic stainless steel forgings. ISO 2400- Non-destructive testing - Ultrasonic testing - Specification for calibration block Nº 1 BS EN ISO 7963 - Non-destructive testing - Ultrasonic testing - Specification for calibration block Nº 2 ABENDI NA-031 - Qualificação e Certificação de Pessoas em END para Produtos Forjados. 3. MATERIAL A SER INSPECIONADO Forjados de aço carbono, aços de baixa liga e ligas especiais conforme figura 1. 4. APARELHOS Variações das dimensões (mm) A 60 a 1250 B 60 a 700 C 90 a 1250 D 20 a 800 E 60 a 1100 Figura 1 Detalhes dimensionais dos forjados Os aparelhos devem estar em conformidade com o Anexo I.
Página: 2 de 27 5. CABEÇOTES A faixa de frequência dos cabeçotes empregados pode variar na faixa de 0,5 MHz a 6 MHz. Os cabeçotes normais devem ser utilizados para espessuras iguais ou maiores que 50 mm. Para espessuras menores do que 50 mm devem ser utilizados cabeçotes duplo-cristal. Os cabeçotes angulares a serem utilizados devem ter o ângulo de 45 graus. Para cabeçotes utilizados em superfícies com raio de curvatura inferior a 250 mm é recomendado o ajuste das suas sapatas à superfície de ensaio. O ponto de emissão e o ângulo real dos cabeçotes angulares devem ser verificados diariamente no bloco padrão V1. O ângulo real pode variar no máximo, mais ou menos 2 graus em relação ao ângulo nominal. Os cabeçotes devem apresentar resolução conforme o requerido no anexo I. O cabeçote deve atender aos seguintes requisitos: - Ser adequado quanto a dimensão para permitir um bom acoplamento na superfície de ensaio (ver tabela 1 no caso de superfícies curvas); - Ter uma freqüência compatível com a menor descontinuidade a ser detectada e com a estrutura metalúrgica do material; - A escolha da freqüência do cabeçote deve produzir uma adequada relação sinal/ruído, do material a ser ensaiado, na sensibilidade especificada. Um valor da relação sinal/ruído de 3 para 1 é considerado como um mínimo aceitável. - Possibilitar a calibração da sensibilidade. Diâmetro Dimensão do cristal Até 250 mm de 6 a 10 Acima de 250 mm de 10 até 24 Tabela 1 6. TÉCNICA A SER USADA A inspeção será executada pelo método contato direto na técnica pulso eco.
Página: 3 de 27 7. MÉTODO DE CALIBRAÇÃO 7.1 -Calibração da Escala Horizontal 7.1.1- CABEÇOTE NORMAL/DUPLO CRISTAL e ANGULAR - A calibração da escala deve ser feita utilizando-se os blocos V1e/ou V2. A escala deverá ser ajustada em função do percurso sônico máximo a ser utilizado durante o ensaio. 7.2 Calibração da sensibilidade 7.2.1 Calibração da sensibilidade pela Técnica do Diagrama AVG/DGS ( Cabeçotes Normal/Duplo Cristal ) 7.2.1.1 - Esta técnica de calibração da sensibilidade para peças que possuam pelo menos uma região com superfícies paralelas, com dimensões suficientes para que possa ser executada a verificação da atenuação e a calibração da sensibilidade. 7.2.1.2 - Para a calibração da sensibilidade e para a avaliação das descontinuidades será utilizado o Diagrama DGS específico de cada cabeçote ou através do software dos equipamentos de ultrassom que possuam este recurso. 7.2.1.3 - A calibração da sensibilidade com cabeçotes normal e duplo cristal será feita na própria peça a ser examinada, a partir da reflexão de fundo obtido da superfície de ensaio. Este eco deve ser ajustado entre 40% a 60% da altura da tela. O ganho obtido será denominado de GP (ganho primário). 7.2.1.4 - Para efetuar a inspeção é necessário estabelecer o ganho complementar ( V), que é o ganho necessário para a detecção de uma provável descontinuidade na máxima profundidade de ensaio (normalmente a espessura da peça). Como demonstrado na figura 2, devemos plotar no diagrama o máximo percurso sônico da peça até o refletor de referência (DPR). O ganho obtido através da reflexão de fundo na peça (GP), somado ao valor obtido no Diagrama DGS ( V) é denominado Ganho de Inspeção ou Ganho de Trabalho (GR), ou seja, GR=GP+ V. Figura 2 Exemplo da determinação do ganho complementar com cabeçote normal em uma peça com percurso sônico de 700 mm (eco de fundo) e refletor de referência (DPR Ø 3mm). Ganho complementar V = 48 12= 36 db.
Página: 4 de 27 7.2.1.5- Adicionalmente, deve ser verificada a atenuação sônica do material. Se o coeficiente de atenuação sônica encontrado for superior a 0,005 db / mm esta atenuação deverá ser levada em consideração na avaliação das descontinuidades detectadas durante o ensaio, conforme indicado no item abaixo. 7.2.1.6- Para medir o coeficiente de atenuação do material com Cabeçotes Normal/Duplo Cristal, posicionar o cabeçote de forma a obter o primeiro e segundo eco de fundo na tela. A espessura do material deve ser superior a 3 campos próximos. Medir a diferença de amplitude em db ( db) entre os ecos. Subtrair da diferença encontrada 6 db. O resultado deve ser dividido por duas vezes a diferença entre os percursos dos ecos S1 e S2, o valor encontrado será o coeficiente de atenuação do material (α) conforme representado na figura 3. Nota: Caso a espessura for menor que 3 campos próximos pode ser utilizado o segundo e quarto eco de fundo. Figura 3 Cálculo da Atenuação Exemplo de utilização do cálculo da atenuação: Uma peça de 200 mm foi inspecionada com um cabeçote normal e foi utilizado como refletor de ajuste o eco de fundo da peça. Considerando que foi encontrada uma descontinuidade com percurso de 100 mm e o valor da atenuação de 0,006 db/mm, teremos a seguinte atenuação ( Vα) a ser considerada:: α EF = 2 x 200 x 0,006= 2,4 db α Desc = 2 x 100 x 0,006= 1,2 db Vα = α EF - α Desc Vα = 2,4 1,2 = 1,2 db Onde: α EF : Valor da atenuação correspondente ao eco de fundo ou refletor de ajuste; α Desc.: Valor da atenuação correspondente ao percurso sônico até a descontinuidade; Vα: Diferença entre as atenuações do eco de fundo e da descontinuidade. O coeficiente de atenuação é o cálculo da diferença de atenuação entre o do eco de referência e a descontinuidade, serve para corrigir o valor do refletor de referência encontrado. Este cálculo é obrigatório sempre que a atenuação for maior que 0,005 db/mm como mencionado em 7.2.15 e deve ser calculado para cada descontinuidade detectada. Este valor Vα deve ser aplicado conforme descrito no item 7.2.2.8 ( Determinação do Refletor Equivalente DPR ).
Página: 5 de 27 7.2.2 Calibração da sensibilidade pela Técnica do Diagrama AVG/DGS com Cabeçotes Angulares 7.2.2.1- Sempre que solicitado o ensaio pela Técnica AVG/DGS com cabeçote angular a calibração deve seguir os passos indicados nos próximos parágrafos. Para a aplicação do cálculo da atenuação as superfícies de entrada e oposta devem ser paralelas, caso contrário não será possível calcular a atenuação do material em relação ao bloco de referência. 7.2.2.2 -Para a calibração da sensibilidade e para a avaliação das descontinuidades será utilizado o Diagrama DGS específico de cada cabeçote ou através do software dos equipamentos de ultrassom que possuam as curvas DGS dos cabeçotes. 7.2.2.3 - A calibração da sensibilidade com cabeçotes angulares será feita utilizando os raios de 25 mm do bloco V2 ou o raio de 100 mm do bloco V1, ajustando-se o sinal do eco proveniente destes raios entre 40% a 60% da altura da tela, a este ganho denominamos de GP ( ganho primário). Como a refletividade dos raios citados acima não se trata de superfícies opostas ( eco de fundo ) é necessário introduzir as devidas correções ( Vk), que são em função do bloco de calibração e do cabeçote utilizado, conforme a tabela 2 abaixo: Cabeçote Tipo Frequência Ângulo ( ΔVk ) WB 20 x 22 2 35-3,5 db 45-0,5 db 60 +0,5 db Bloco de Calibração 70 +3,0 db V 1 MWB 8 x 9 2 45 + 10,0 db 60 + 10,0 db 70 + 12,0 db 35-3,0 db MWB 8 x 9 4 45-2,0 db 60 0 V 2 70 +2,0 db Tabela 2 Valores de Correção do Bloco de Calibração ( Vk ) 7.2.2.4 O ganho complementar ( V) para cabeçotes angulares é definido usando-se o diagrama, é traçado uma linha vertical no percurso sônico do refletor de calibração (R25=V2 ou R100=V1) até a curva correspondente ao eco de fundo, e outra horizontal para verificar o valor em db, em seguida traçar outra linha vertical saindo do percurso máximo que será necessário para inspecionar a peça (1/2 pulo na incidência direta ou 1 pulo na reflexão), esta linha vertical será traçada até a curva do refletor de referência pré-definido (DPR) e outra horizontal partindo-se deste ponto para verificar o valor em db, conforme a figura 4 abaixo.
Página: 6 de 27 Figura 4 Exemplo da determinação do ganho complementar com cabeçote angular de 45 º no raio de 100 no bloco V1 (eco de fundo) em uma peça com espessura de aproximadamente 176,5 mm (percurso referente ao pulo), e refletor de referência de 4 mm de diâmetro. Ganho complementar neste caso será: V = 42 2= 40 db. 7.2.2.5 A determinação da Correção da Transferência ( Vt) é feita comparando-se amplitudes dos sinais obtidos na emissão recepção com 2 cabeçotes de mesmo ângulo e frequência separados dispostos em transmissão em V (eventualmente W ) através respectivamente do bloco de calibração e da peça que será inspecionada, conforme figura 5. Figura 5
Página: 7 de 27 Para se calcular a perda por transferência para cabeçote angular, deve-se fazer a diferença entre os ganhos Gt1 e Gt2 necessários para manter os sinais obtidos com a transmissão em V ou W em uma mesma altura na tela. Para evitar erros devido a diferença de espessura entre o bloco de calibração e a peça devemos verificar no diagrama a variação em db no percurso sônico de S1 para S2, ou seja o percurso sônico verificado no bloco de calibração (S1) e o percurso sônico verificado na peça (S2), considerando-se a curva do eco de fundo, conforme mostra a figura 6. A perda por transferência será o resultado da fórmula: Vt = Gt2 - Gt1 - VS Figura 6 Calculo da Variação de amplitude devido na diferença de percursos entre os ecos de referência Portanto o ganho de trabalho ( GR ) para cabeçotes angulares será: Onde: GR = GP + Vk+ V+ Vt, GP Ganho Primário (ajustar de 40 a 60% a reflexão do raio de 25= V2 ou R100=V1) Vk Correção do Bloco de Calibração (Conforme tabela 2) V Ganho Complementar (verificado no diagrama conforme figura 4) Vt Correção por Transferência ( conforme descrito em 7.2.2.5) 7.2.2.6- Adicionalmente, deve ser verificada a atenuação sônica do material. Se o coeficiente de atenuação sônica encontrado for superior a 0,004 db / mm esta atenuação deverá ser levada em consideração na avaliação das descontinuidades detectadas durante o ensaio. 7.2.2.7- Determinação do coeficiente de Atenuação Sônica (α),tanto no bloco de calibração como na peça devemos verificar a variação de ganho necessário para manter a mesma altura os sinais provenientes da uma transmissão em V e em W através do material, conforme figura 7. V será a diferença entre o sinal do percurso sônico S1 ( transmissão em V ), elevado por exemplo a 80% da altura da tela e do sinal S2 (transmissão em W).
Página: 8 de 27 Figura 7 verificação do coeficiente de atenuação no bloco de referência ou na peça a ser ensaiada Como existe uma diferença de percurso sônico entre os ecos obtidos na peça e no bloco de referência, devemos descontar a parcela devido a divergência do feixe com o auxílio do diagrama AVG. Esta diferença em ganho é chamada de VS conforme mostra a figura 8. diagrama VS 8 Figura 8 Determinação do VS Dessa forma o coeficiente de atenuação sônica (α ) é obtido pela equação: S1 S2 α= V- VS 2(S2-S1)
Página: 9 de 27 7.2.2.7 Para a determinação da Correção da Atenuação para cabeçotes angulares ( Vα), devemos considerar a atenuação do bloco e da peça. A correção a ser utilizada devido à atenuação sônica é função do caminho sônico e pode ser calculado para cada descontinuidade detectada através da seguinte fórmula: onde: Vα = 2(S1. α1 S2. α2) S1 - caminho sônico até o refletor de calibração ( R 25 V2 ou R100 V1); α1 - coeficiente de atenuação sônica do material do bloco de calibração. S2 percurso sônico da descontinuidade detectada. α2 - coeficiente de atenuação sônica do material que será inspecionado; Exemplo: Uma peça de 50 mm de espessura foi inspecionada com um cabeçote angular de 45º e foi utilizado como refletor de ajuste o raio de 25mm do bloco V2. Considerando que foi encontrada uma descontinuidade com percurso de 125 mm, sendo o valor da atenuação encontrado do bloco 0,002 db/mm e da peça 0,006 db/mm, devemos calcular o valor de Vα da seguinte forma : Vα=2.( 25. 0,002 125. 0,006) Vα= -1,4dB, considerar para aplicação no diagrama 1,5 db Quando necessário, devemos calcular para cada descontinuidade detectada e aplicar o valor Vα conforme descrito no item 7.2.2.8 para obter com maior precisão o Diâmetro do Refletor Equivalente DPR ). 7.2.2.8 A determinação do Refletor Equivalente pela técnica DGS para as descontinuidades encontradas tanto para cabeçotes Normal / SE, como para cabeçotes angulares, será efetuada da seguinte forma : (a) Todas as indicações que alcançarem a altura de referência na tela do aparelho devem ser analisadas. (b) Para tanto, inicialmente lemos no aparelho qual o ganho necessário para trazer a indicação da descontinuidade à altura de referência ( Gf ), e qual o percurso sônico S até a descontinuidade. (c) Calcula-se a diferença entre o ganho da descontinuidade ( Gf ) e o ganho de trabalho/ Inspeção ( GR ) através da expressão abaixo : Vf = Gf - GR (d) Aplicar o valor ( Vf) no diagrama AVG, na posição do percurso sônico S da descontinuidade a partir do refletor de referência definido previamente, obtendo-se o tamanho do refletor equivalente DPR. (e) Quando a atenuação é considerada aplicar o valor Vα encontrado na correção do valor de DPR, plotado no diagrama DGS. (f) Valores positivos serão plotados no diagrama na posição do percurso sônico da descontinuidade abaixo da linha correspondente ao refletor de referência e valores negativos serão plotados acima.
Página: 10 de 27 7.2.3 Calibração da sensibilidade pela Técnica do Furo de Fundo Plano 7.2.3.1 - A calibração de sensibilidade e a traçagem da curva de referência deve ser efetuada em blocos de referência como o mostrado na figura 9 e 10, os quais devem ser confeccionados de material acusticamente similar, proveniente do mesmo processo de fabricação e sofrer o mesmo tratamento térmico do material a ensaiar. 7.2.3.2 - A curva de referência deve ser traçada utilizando no mínimo 3 furos cujas profundidades correspondam aproximadamente a ¼, ½ e ¾ da espessura da peça. 7.2.3.3 - Para a construção das curvas deve ser determinado o furo que forneça a maior amplitude de reflexão. O sinal obtido deve ser posicionado a uma altura correspondente a 80 % da altura total da tela do aparelho. O ganho deve ser anotado e chamado de ganho primário (GP). Sem alterar, marcar na tela os pontos correspondentes a maior amplitude dos demais furos. 7.2.3.4 - Traçar uma curva ligando os pontos. Esta será chamada de curva de referência primária. FIGURA 9 Bloco de referência para cabeçote normal
Página: 11 de 27 Figura 10 - Bloco de referência para cabeçote duplo cristal 7.2.3.5 O ajuste da Sensibilidade para a Técnica do Furo de Fundo Plano deve ser feito devido a diferenças na superfície do bloco e da peça a ser ensaiada. A correção devido à perda por transferência para cabeçotes normais e duplo cristal deve ser executada da seguinte maneira: - Determinar o bloco do conjunto de blocos de referência que fornece o maior eco de fundo. - Maximizar esse eco de fundo do bloco de referência e com o auxílio do controle de ganho, posicioná-lo a 80% da altura total da tela do aparelho. - Marcar sobre a tela do aparelho, sem alterar o ganho, os pontos correspondentes a maior amplitude de eco de fundo dos demais blocos. - Traçar uma curva ligando os pontos marcados. - Com o mesmo ganho, posicionar o cabeçote na peça a ser examinada, em região de paredes paralelas e reconhecidamente isenta de descontinuidades. - Verificar a diferença na altura do eco de fundo com a curva traçada, em decibel, sendo esta diferença denominada perda por transferência (PT), que deve ser acrescida ou diminuída no ganho primário. 7.2.3.6 - O ganho resultante é denominado ganho corrigido (GC = GP ± PT). 7.2.3.7 - O ganho para varredura deverá ser o Ganho Corrigido acrescido de 6 db. 7.2.3.8 - Para avaliação de descontinuidades, o ganho deve ser o Ganho Corrigido, sem o acréscimo de 6 db.
Página: 12 de 27 7.2.4 Calibração da sensibilidade para Ensaio com Cabeçote Angular Utilizando Curva de Referência 7.2.4.1 - Para construção da curva de referência é empregado um bloco de referência com entalhes retangulares ou em V, de 60, 25 mm de comprimento e 3 % ou no máximo 6 mm de profundidade. 7.2.4.2 O bloco de referência deve ter a mesma espessura de parede da peça a ser inspecionada 7.2.4.3 - A calibração da sensibilidade para inspeção com cabeçote angular deve ser feita ajustando a indicação do entalhe do bloco de referência a aproximadamente 75 % da altura total da tela. Figura 11- Calibração da sensibilidade com cabeçote angular 7.2.4.4 - A correção devido à perda por transferência (PT) para cabeçotes angulares utilizando curva de referência deve ser feita com dois cabeçotes angulares de mesmo modelo, dimensão e frequência, posicionados um de frente para o outro (distância equivalente a um pulo) no bloco de referência, ajustando a altura do sinal a 80 % de altura da tela. Sem alterar o ganho, posicionar da mesma forma os cabeçotes na peça. Havendo diferenças, ajusta-se a altura encontrada no material da peça para a mesma altura do posicionamento no bloco, e anota-se a diferença em db que devem ser acrescidos ou diminuídos ao ganho primário. 7.2.4.5 - O ganho resultante é denominado ganho corrigido (GC = GP + ou - PT). 7.2.4.6 - O ganho para varredura deverá ser o Ganho Corrigido acrescido de 6 db. 7.2.4.7 - Para avaliação de descontinuidades, o ganho deve ser o Ganho Corrigido, sem o acréscimo de 6 db. 7.2.5 Calibração da sensibilidade pela Técnica do Eco de Fundo 7.2.5.1 - Esta técnica pode ser aplicada somente para peças de superfícies paralelas. 7.2.5.2 - A calibração deve ser feita em uma região da peça reconhecidamente isenta de descontinuidades. O eco de fundo da peça deve ser elevado a 80 % da altura total da tela e, neste nível, traça-se uma linha reta horizontal, denominada Curva de Referência Primária. 7.2.5.3 - Ao ganho obtido, deve ser somado um ganho conforme a tabela 3. 7.2.5.4 - Este ganho é denominado Ganho Primário.
Página: 13 de 27 Tabela 3 - Adição de ganho para calibração da sensibilidade pela técnica do eco de fundo Espessura da peça Espessura da peça (mm) Ganho (mm) (db) Acima de Até Acima de Até Ganho (db) ---- 50 6 150 200 18 50 75 10 200 250 20 75 100 14 250 300 22 Acima de 300 mm, adicionar 6 db para 100 150 16 300 ---- cada duplicação na espessura 7.2.5.5 Não existem ajustes de sensibilidade a serem feitos, uma vez que a calibração da sensibilidade é feita com base no eco de fundo da própria peça. 8. CONDIÇÃO SUPERFICIAL E TÉCNICA DE PREPARAÇÃO DA SUPERFÍCIE 8.1 - Condição superficial 8.1.1 - A superfície de contato entre o cabeçote e a peça deverá estar limpa e livre de irregularidades que possam interferir no acoplamento e movimentação do cabeçote, tais como rugosidade excessiva, carepas, respingos, tintas, etc. 8.1.2 - A rugosidade superficial não deve exceder a 12,5 µm. 8.1.3 - O mesmo acabamento dado às superfícies de varredura deve ser dado às superfícies opostas, com o objetivo de diminuir a atenuação superficial. 8.2 - Técnica de preparação da superfície As superfícies devem ser preparadas por usinagem, esmerilhamento ou jateamento, caso necessário. 9. ACOPLANTE Será utilizado metil celulose dissolvido em água ou óleo mineral. O mesmo acoplante utilizado na calibração deverá ser utilizado na inspeção. 10. TÉCNICA DE VARREDURA 10.1. O ensaio final deverá ser executado após o tratamento térmico da peça. 10.2. O ensaio de ultrassom deve ser executado antes da realização de qualquer usinagem que possa impedir ou dificultar a realização da varredura em determinada área da peça. 10.3. Inspeções complementares podem ser realizadas antes do tratamento térmico. 10.4. A velocidade máxima de varredura é de 150 mm/s. 10.5. A varredura deve ser executada com uma sobreposição mínima de 15% do tamanho do cristal. 10.6. Quando a área do forjado a ser inspecionado for maior que 0,5 m 2, a superfície deve ser dividida em quadrados de 300 mm de lado para assegurar uma varredura de 100 % da área do forjado. 10.7. Para forjados com espessura até 50 mm, a varredura deve ser feita com cabeçote do tipo duplo-cristal. Para forjados com espessura maior que 50 mm, a varredura deve ser feita com cabeçote normal.
Página: 14 de 27 10.8. Durante a varredura de peças com superfícies paralelas devem ser observadas áreas que produzam redução do eco de fundo, visando constatar a existência de descontinuidades com orientação desfavorável (regiões questionáveis) ou acoplamento deficiente. 10.9. Quando forem constatadas regiões questionáveis ou regiões sem alcance satisfatório do feixe sônico dos cabeçotes normais e/ou duplo-cristal, deve ser efetuada a varredura com cabeçotes angulares de diferentes ângulos nestas regiões. 10.10. Sempre que possível a peça deve ser varrida em ambas as faces. Quando a varredura é executada com cabeçote normal e somente existir acesso por uma face, a região da zona morta ou 25 mm, o que for maior, deve ser varrida completamente com o cabeçote do tipo duplo-cristal. 10.11. Quando o comprimento ou a espessura do forjado for superior a 2 vezes o comprimento útil do feixe sônico (a), o forjado deve ser inspecionado com o cabeçote angular de 45º para cobrir a região fora desta área útil. Esta varredura deve ser efetuada em complemento à inspeção realizada com cabeçote normal ou duplo-cristal. Caso o comprimento seja superior a uma área útil e inferior a 2 vezes o comprimento útil, deve ser realizado o ensaio pelas duas superfícies cobrindo 55% do comprimento/espessura e complementar o ensaio com o cabeçote duplo-cristal nas duas extremidades para avaliar a região de zona morta ou 25 mm (do cabeçote normal) o que for maior. Sempre que possível, a calibração da escala deve ser suficiente para o aparecimento do eco de fundo. A área útil do transdutor deve ser calculada conforme a fórmula a seguir: Onde: a - D - d - comprimento útil do feixe sônico em mm; Comprimento, diâmetro da barra ou espessura do anel ou disco, em mm; diâmetro efetivo do cristal, em mm; λ- comprimento de onda, em mm. 10.12. Para forjados em forma de anel, forjados ocos ou barras maciças, a varredura deve ser feita nos sentidos radial e axial, com cabeçote normal ou duplo-cristal. 10.13. Para anéis, forjados ocos e barras maciças quando for impraticável a varredura axial com o cabeçote de ondas longitudinais, estes forjados deverão ser inspecionados com o cabeçote angular no sentido axial. 10.14. Para anéis e forjados ocos com comprimento do eixo axial maior que 50 mm, adicionalmente, deverão ser inspecionadas com o cabeçote angular de 45º (varredura radial, sentido horário e anti-horário) conforme demonstra a figura 12-POS. 4. Esta varredura é válida quando a espessura do forjado em forma de anel ou forjado oco for inferior à espessura limite calculada de acordo com a fórmula abaixo. Onde: e - espessura limite (mm) Re - raio externo do forjado (mm) sen α - 0,707 para 45 e = Re (Re. sen α ) 10.15. Quando a espessura for maior que o limite calculado e na fórmula acima não ocorrerá reflexão do feixe no diâmetro interno, prejudicando a varredura completa do material. Nestes casos deverá ser qualificado um procedimento específico detalhando os ângulos aplicáveis (< 45 ), técnica de calibração, etc. 10.16. Para forjados em forma de disco, a varredura deve ser feita em pelas duas faces axiais com o cabeçote normal ou pelo menos uma face com o cabeçote duplo cristal (Fig.13-Pos. 1). Pela superfície cilíndrica e
Página: 15 de 27 no sentido radial (Fig.13-Pos. 2) deve ser inspecionada em todo o perímetro com o cabeçote normal ou duplo-cristal. 10.17. No caso de discos, quando for impraticável o ensaio no sentido radial ou quando não for possível cobrir toda a área útil com o cabeçote normal, complementar a inspeção pela superfície plana com o cabeçote angular de 45º. (FIGURA 14 - POS. 3). 10.18. Para forjados em forma de bloco, a varredura deve ser feita em três direções perpendiculares, com o cabeçote duplo-cristal ou em todas as direções com o cabeçote duplo cristal (FIGURA 15). Quando for impraticável a varredura completa em qualquer das espessuras estes forjados deverão ser inspecionados com o cabeçote angular. 10.19. Para forjados em forma de bloco, quando for impraticável a varredura de toda a espessura com o cabeçote de ondas longitudinais dentro da área útil, estes forjados deverão ser inspecionados com o cabeçote angular de forma a cobrir estas áreas. (FIGURA 15 - POS. 4).
Página: 16 de 27 10.20. FORJADOS OCOS OU EM FORMA DE ANEL RESUMO DAS VARREDURAS FIGURA 12 VARREDURA FORJADOS OCOS (ANEIS, BUCHAS, CILINDROS) EFETUAR A VARREDURA Todas as peças Todas as peças Complementar Complementar Complementar Complementar complementar CONDIÇÃO SUPERFÍCIE CABEÇOTES Utilizar os cabeçotes normal / duplocristal pela superfície cilíndrica (10.12) Utilizar o cabeçote normal pelas duas faces axiais, ou com duplo-cristal por uma face dependendo do comprimento.(10.12) Quando o comprimento axial é maior que a área útil e menor do 2 vezes a área útil calculada do transdutor, varrer com cabeçote normal 55% do comprimento por cada face e adicionalmente passar o cabeçoteduplo cristal pelas duas faces axiais. (10.11) Quando o comprimento axial é maior que 2 vezes a área útil calculada do transdutor varrer adicionalmente com cabeçote angular de 45 no sentido axial nas duas direções. (10.13) Esta técnica deve ser utilizada quando a espessura for menor ou igual a espessura limite e, e o comprimento do maior eixo do forjado, maior que 50 mm (2"). (10.14) Quando a espessura é maior que a área útil e menor do que 2 vezes a área útil calculada do transdutor, varrer com cabeçote normal 55% do comprimento por cada face e adicionalmente passar o cabeçoteduplo cristal pelas duas faces axiais. (10.11) Quando a espessura é maior que 2 vezes a área útil calculada do transdutor varrer adicionalmente com cabeçote angular de 45 na face axial. (10.13) Posição 1 Posição 2 Posição 2 Normal / duplocristal Normal ou duplo-cristal duplo-cristal Posição 3 Angular de 45 Posição 4 Angular de 45 Posição 5 duplo cristal Posição 6 Angular de 45
Página: 17 de 27 10.21. FORJADOS EM FORMA DE BARRA RESUMO DAS VARREDURAS FIGURA 13 VARREDURA FORJADOS EM FORMA DE BARRAS EFETUAR A VARREDURA Todas as peças Todas as peças Complementar Complementar CONDIÇÃO Utilizar os cabeçotes normal ou duplo-cristal pela superfície cilíndrica em todo o perímetro (10.12) Utilizar o cabeçote normal pelas duas faces axiais, ou com duplocristal por uma face dependendo do comprimento. (10.12) Quando o comprimento axial é maior que uma área útil e menor do 2 vezes a área útil calculada do transdutor varrer com cabeçote normal 55% do comprimento por cada face e adicionalmente passar o cabeçote-duplo cristal pelas duas faces axiais.(10.11) Quando o comprimento axial é maior que 2 vezes a área útil calculada do transdutor, varrer adicionalmente com cabeçote angular de 45 no sentido axial nas duas direções.(10.13) SUPERFÍCIE CABEÇOTES Posição 1 Posição 2 Posição 2 Posição 3 Normal ou duplo-cristal Normal ou duplo-cristal duplo-cristal Angular de 45
Página: 18 de 27 10.22. FORJADOS EM FORMA DE DISCO RESUMO DAS VARREDURAS FIGURA 14 VARREDURA FORJADOS EM FORMA DE DISCO EFETUAR A VARREDURA Todas as peças Todas as peças Complementar Complementar CONDIÇÃO Utilizar o cabeçote normal pelas duas faces axiais, ou com duplocristal por uma face dependendo da espessura.(10.16) Utilizar os cabeçotes normal ou duplo-cristal pela superfície cilíndrica em todo o perímetro(10.16) Quando o diâmetro é maior que uma área útil é menor do que 2 vezes a área útil calculada do transdutor varrer com cabeçote normal 55% do diâmetro e adicionalmente passar o cabeçoteduplo cristal em 100% da superfície cilíndrica. A mesma regra se aplica à dimensão axial do disco.(10.11) Quando o diâmetro é maior que 2 vezes a área útil calculada do transdutor varrer adicionalmente com cabeçote angular de 45 em todas as direções da superfície plana do disco. (10.17) SUPERFÍCIE CABEÇOTES Posição 1 Posição 2 Posição 2 Posição 3 Normal ou duplo-cristal Normal ou duplo-cristal duplo-cristal Angular de 45
Página: 19 de 27 10.23. FORJADOS EM FORMA DE BLOCOS RESUMO DAS VARREDURAS FIGURA 15 VARREDURA FORJADOS EM FORMA DE BLOCOS EFETUAR A VARREDURA Todas as peças Substitui a anterior (opcional) Complementar Complementar CONDIÇÃO Utilizar o cabeçote normal por todas as faces do forjado (10.18) Utilizar os cabeçotes normal + duplo-cristal por pelo menos três faces perpendiculares do bloco (10.18) Quando a dimensão do forjado for maior que uma área útil e menor do 2 vezes a área útil calculada do transdutor varrer com cabeçote normal 55% da espessura e adicionalmente passar o cabeçoteduplo cristal. (10.11) Quando a dimensão é maior que 2 vezes a área útil calculada do transdutor varrer adicionalmente com cabeçote angular de 45 as área não cobertas com o cabeçote normal.(10.19) SUPERFÍCIE CABEÇOTES Posições 1,2 e 3 (duas faces) Posições 1,2 e 3 (uma face) Posições 1,2 ou 3 (duas faces) Posição 4 Normal Normal + duplo-cristal duplo-cristal Angular de 45 11. REQUISITOS ADICIONAIS Após o aparelho ser calibrado, deve ser feita a verificação desta calibração no início de cada jornada de trabalho, a cada 8 horas trabalhadas, ou em caso de troca de cabeçote ou cabos, ou ainda, no desajuste eventual do aparelho. Se na verificação da calibração for constatada uma perda de 15 % ou mais no nível de sensibilidade, deve ser executado uma nova calibração e reinspecionadas todas as peças desde a última verificação satisfatória.
Página: 20 de 27 12. CRITÉRIO DE REGISTRO E ACEITAÇÃO DE DESCONTINUIDADES 12.1 - Critério de registro Devem ser registradas: 12.1.1 - Na técnica do eco de fundo, registrar todas as indicações individuais que atinjam ou excedam 10 % do eco de fundo de uma área adjacente livre de indicações. 12.1.2 - Na técnica do furo de fundo plano e do diagrama DGS, registrar todas as indicações individuais que atinjam ou excedam o nível de referência. 12.1.4 - Registrar todas as indicações que sejam planares, viajantes ou agrupadas e que atinjam ou excedam 5 % do eco de fundo, na técnica do eco de fundo, ou 50 % do nível de referência, na técnica do furo de fundo plano e do diagrama DGS. Para estas indicações registrar: A variação na profundidade ou a superfície da indicação, ou ambas no caso de indicações viajantes, e A dimensão do maior e do menor eixo de uma indicação planar, e Volume ocupado pelas indicações 12.1.5 Todas as reduções do eco de fundo maiores que 50 % do nível de referência (6 db). 12.1.6- Qualquer indicação que exceda 50 % do nível de referência para cabeçotes angulares. Observações: Indicações viajantes são aquelas em que o flanco esquerdo do eco se movimenta ao menos 25 mm em profundidade à medida que o cabeçote se desloca sobre a superfície. Define-se grupo de indicações agrupadas 5 ou mais indicações contidas no volume de um cubo de 50 mm ou menos, dentro do forjado. 12.2 - Critério de Aceitação. O critério de aceitação a ser utilizado deve ser previsto pela especificação de projeto do forjado. Para utilização no ensaio em corpos de prova nos exames de qualificação do SNQC devem ser avaliadas todas as indicações registráveis, devendo ser consideradas reprovadas: a) Indicações isoladas que excedam o nível de referência. b) Duas ou mais indicações individuais separadas por 13 mm ou menos, em qualquer direção e que excedam 50 % do nível de referência. c) Indicações planares, agrupadas ou viajantes em uma área no qual o maior eixo, exceda a 50 mm
Página: 21 de 27 13. MÉTODO DE DIMENSIONAMENTO DAS DESCONTINUIDADES As descontinuidades registráveis serão dimensionadas quanto ao comprimento pela técnica da queda dos 6 db. O método será aplicado nas reflexões oriundas dos extremos da descontinuidade. Descontinuidades com dimensões reduzidas, onde não é possível a aplicação da técnica da queda dos 6 db, devem ser indicadas como descontinuidade de extensão com 10 mm. Nota: Na localização de descontinuidades com cabeçotes angulares no sentido radial de peças cilíndricas, podem ocorrer erros na projeção da descontinuidade ocasionadas pelo raio de curvatura x espessura da peça. Para minimizar os erros na localização nessa coordenada, devem ser utilizados cálculos matemáticos que corrigem estes desvios. Para os aparelhos que não realizam essa correção eletrônica devem ser utilizadas as fórmulas indicadas abaixo:.......... D α Di Onde: D - Distância na superfície externa do forjado oco, entre a saída do feixe até seu ponto de incidência na superfície interna; Di - Distância na superfície interna do forjado oco, entre a saída do feixe até seu ponto de incidência na superfície interna; Re - Raio Externo do forjado oco; Ri - Raio Interno do forjado oco; P - Percurso sônico ( para ½ pulo); α - ângulo de refração do cabeçote. 14. RELATÓRIO DE REGISTRO DE RESULTADOS Os resultados do ensaio devem ser registrados em formulário próprio, conforme anexo II e III.
Página: 22 de 27 ANEXO I - VERIFICAÇÃO DA APARELHAGEM DE ULTRASSOM 1. APARELHO DE ULTRASSOM O aparelho de ultrassom deve ser tipo pulso eco, apresentação tipo "A", capaz de gerar frequência na faixa de 1 a 6 MHz. 2. CABEÇOTES 2.1 Os cabeçotes devem possuir as seguintes características: a) cabeçotes normais (ondas longitudinais) para contato direto devem ter cristais com diâmetro variando de 10 a 30 mm ou quadrado com 10 a 25 mm de lado. b) cabeçotes angulares (ondas transversais) para contato direto devem ter cristais com área ativa mínima de 70 mm 2. c) cabeçotes tipo duplo cristal, normais ou angulares, para contato direto devem ter cristais de áreas 15 a 900 mm 2. 2.2 Os cabeçotes a serem utilizados devem trazer impressos, no seu corpo de forma permanente, um código que permita identificar as seguintes características: a) tipo do cabeçote; b) material e dimensões do cristal; c) frequência. 3. CONTROLE DE GANHO 3.1. O aparelho deve permitir um ajuste grosso com incrementos de 10 db ou 20 db e um ajuste fino com incrementos de 1 db ou 2 db. 3.2. O aparelho deve possuir capacidade de ampliar pelo menos 80 db. 4. FAIXA OPERACIONAL DE TEMPERATURAS A aparelhagem deve permitir a operação em condições satisfatórias nas seguintes faixas de temperaturas: a) 5 a 40º C para aparelhos; b) 5 a 60º C para cabeçotes. 5. LINEARIDADE VERTICAL 5.1 A linearidade do controle de ganho deve ser verificada diariamente através de um cabeçote normal conforme indicado na figura 16. 5.2 Escolhendo um dos ecos de fundo como referência, ajustar sua amplitude a 100 % da altura da tela do aparelho. Variar o ganho na quantidade de decibéis indicada na coluna central da tabela da figura 16. A linearidade do controle de ganho é considerada aceitável, se os valores das amplitudes obtidas através desta sistemática se situarem dentro dos limites estabelecidos na coluna da direita da referida tabela.
Página: 23 de 27 Ajuste da indicação em % da altura total da tela Mudança do controle de ganho Limites da indicação em % da altura total da tela 100-6 db 44 a 56 100-12 db 22 a 28 100-18 db 11 a 14 Figura 16 - Dados para verificação da linearidade do controle de ganho do aparelho. 5.2.1 Para aparelhos analógicos, a verificação deve ser feita utilizando-se um gabarito de material plástico transparente, conforme a figura 17, construído para cada modelo de aparelho. Figura 17 - Gabarito para verificação da linearidade do controle de ganho de aparelho analógico Notas: (1). Construir de material plástico transparente. (2). Calcular, através do percentual acima citado e da altura da tela do aparelho, a posição correta das faixas de tolerância.
Página: 24 de 27 6. LINEARIDADE HORIZONTAL O aparelho deve ter linearidade horizontal dentro de mais ou menos 2 % da escala de distância empregada. A verificação pode ser feita, colocando-se como mínimo, 4 ecos na tela do aparelho provenientes de um bloco padrão e verificando-se o posicionamento dos mesmos em relação a faixa de tolerância acima especificada. 7. VERIFICAÇÃO DOS CABEÇOTES DE FEIXE RETO Os cabeçotes de feixe reto serão aferidos quanto à resolução e alinhamento do feixe sônico utilizando-se o bloco padrão Nº1 e o bloco IOW. 7.1 Verificação da resolução 7.1.1 A resolução deve ser verificada, posicionando o cabeçote no bloco Nº1, conforme indicado na figura 18; de forma à se obter três ecos provenientes das superfícies refletoras. O cabeçote deve ser movimentado de forma à se obter os ecos com praticamente a mesma amplitude. O cabeçote apresenta boa resolução se os ecos das espessuras d1, d2, d3 apresentarem separação entre si na metade da amplitude total ou em ponto mais baixo. Figura 18 Verificação da resolução com cabeçote normal ou duplo cristal 8. VERIFICAÇÃO DOS CABEÇOTES ANGULARES 8.1 - Geral Os cabeçotes angulares serão aferidos quanto ao ponto de saída do feixe sônico e ângulo real do cabeçote, utilizando-se o bloco padrão Nº1. 8.2 - Tolerância O ponto de saída do feixe sônico deve ser corrigido caso seja encontrada qualquer diferença entre a marcação e a posição correta. O ângulo real dos cabeçotes não pode variar mais do que 2º em relação ao ângulo nominal. 8.3 - Verificação da resolução. Deve ser utilizado o bloco da figura 19. O cabeçote será posicionado, de modo que dois a dois os ecos referentes aos degraus sejam igualados e posicionados a 80 % da altura da tela. Para a resolução ser considerada
Página: 25 de 27 satisfatória os picos, referentes ao degrau de 2 mm (cabeçote 4 MHz) e 4 mm (cabeçote 2 MHz), devem estar separados por no mínimo 6 db (ver figura 19). 75 R 60 R 62 R 65 R 74 R 69 15 15 15 15 15 2 3 4 5 Figura 19 Bloco para verificação de resolução A resolução é considerada satisfatória se os dois ecos estão separados por no mínimo 6 db (figura 20). Figura 20 Apresentação dos ecos para avaliação da resolução
Página: 26 de 27 ANEXO II MODELO DE FORMULÁRIO DE REGISTRO DE RESULTADOS
Página: 27 de 27 ANEXO III MODELO DE FORMULÁRIO DE REGISTRO DE RESULTADOS (CROQUI)