ENSAIO POR ULTRA-SOM

A principal finalidade do ensaio por ultra-som é a detecção de descontinuidades internas em materiais não ferrosos, metálicos e não metálicos, através da introdução de um feixe sônico, a uma freqüência acima da faixa audível a qual se situa entre 20Hz e 20KHz.

O feixe sônico, cujas características devem ser compatíveis com a estrutura do material a ser ensaiado, quando introduzido num ângulo favorável em relação a uma descontinuidade, encontra uma interface sendo refletido pela mesma. A reflexão será então registrada na tela do aparelho como um pico.

As ondas sônicas mais importantes são as ondas longitudinais e transversais.

a) Ondas Longitudinais – chamadas de ondas de compressão, ocorrem quando o movimento oscilatório das partículas se dá no mesmo sentido que a propagação da onda.
b) Ondas Transversais – chamadas de ondas de cisalhamento, ocorrem quando o movimento oscilatório das partículas se dá em uma direção perpendicular à direção de propagação da onda.

O ensaio pela técnica pulso-eco consiste basicamente de pulsos de alta freqüência emitidos pelo cristal, que caminham através do material. Estes pulsos refletem quando encontram uma descontinuidade ou uma superfície do material. Esta energia mecânica (som) é recebida de volta pelo cristal que transforma o sinal mecânico em sinal elétrico, que é visto na tela do aparelho.

REQUISITOS BÁSICOS PARA O ENSAIO

a) Operador treinado e qualificado;
b) Norma técnica e procedimento;
c) Aparelho de ultra-som;
d) Transdutores;
e) Acoplante;
f) Blocos de calibração e de referência;
g) Material a ser ensaiado.


TRANSDUTORES

Os transdutores utilizados na construção dos cabeçotes de ultra-som são os responsáveis pela transmissão de energia mecânica para a peça, e também são eles que transformam a energia mecânica recebida no sinal elétrico que é visto na tela do aparelho.

O transdutor é um cristal especial polarizado, que muda de dimensão quando uma tensão elétrica é aplicada. Quando a tensão é aplicada, o cristal aumenta ligeiramente de espessura e quando a tensão é retirada o cristal retorna à sua espessura original.

Aos cristais que se deformam em função de uma tenção elétrica aplicada e que geram uma tensão elétrica quando deformados dá-se o nome de cristais piezo-elétricos.

Em ensaios por ultra-som, as ondas sônicas são transmitidas a uma freqüência entre 1 e 20Mhz.

CABEÇOTES

Cabeçote normal – compõe-se basicamente de um cristal piezo-elétrico, disposto em um plano paralelo ao plano da peça a ser examinada.

Cabeçote duplo-cristal - compõe-se basicamente de dois cristais piezo-elétricos, um agindo como emissor e outro como receptor, dispostos em um plano aproximadamente paralelo ao da peça a ser examinada ou focados num ponto situado a uma distância determinada.

Cabeçote angular – compõe-se basicamente de um cristal piezo-elétrico disposto em ângulo em relação ao plano da peça a ser examinada. Os cabeçotes angulares mais usados são dos de 45°, 60° e 70°.

ACOPLANTE

É qualquer substância introduzida entre o cabeçote e a superfície da peça em inspeção com o propósito de transmitir vibrações de energia ultra-sônica entre ambos. Ele tem a finalidade de fazer com que a maior parcela possível de som seja transmitida do cabeçote à peça e vice-versa, o que não aconteceria se existisse ar entre os cabeçotes e a peça.

TIPOS USUAIS DE ENSAIO POR ULTRA-SOM

Medição de espessura – é o ensaio que visa determinar a espessura de uma peça. É feito normalmente com o auxílio de cabeçotes duplo-cristal, depois de calibrado o aparelho.

Detecção de dupla-laminação – feito em chapas, a fim de que se detecte as duplas-laminações porventura existentes. É muito útil na orientação do plano de corte de chapas. É feito com o auxílio de cabeçotes normal e/ou duplo-cristal.

Inspeção de solda – visa detectar descontinuidades oriundas de operações de soldagem. O ensaio é feito com o auxílio de cabeçotes normal e/ou duplo-cristal e cabeçotes angulares. É usual a trançagem, sobre a tela do aparelho, de curvas denominadas curvas de referência, que servem para avaliar as descontinuidades existentes.




SEQUÊNCIA DO ENSAIO

Medição de espessura – verificar o tipo de material a ser inspecionado, escolher o aparelho e cabeçote, calibrar o aparelho em bloco padrão, preparar a superfície, aplicar o acoplante, posicionar o cabeçote, efetuar a leitura e relatar os resultados.

Detecção de dupla-laminação – verificar o tipo de material e espessura, escolher o aparelho e cabeçote, calibrar a escala, ajustar a sensibilidade, preparar a superfície, aplicar o acoplante, executar a inspeção e relatar os resultados.

Inspeção de solda – verificar o tipo e espessura do material, escolher o aparelho e cabeçote, determinar área de varredura para os cabeçotes angulares, calibrar escala, ajustar sensibilidade, preparar a superfície, aplicar o acoplante, examinar a área de varredura dos cabeçotes angulares, calibrar a escala para os cabeçotes angulares, traçar as curvas de referência para os cabeçotes angulares, ajustar a sensibilidade, aplicar o acoplante, efetuar a inspeção e relatar os resultados.


VANTAGENS

a) Pode ser executado em materiais metálicos e não metálicos.
b) Não necessita, para inspeção, do acesso por ambas as superfícies da peça.
c) Permite localizar e dimensionar com precisão as descontinuidades.
d) É um ensaio mais rápido do que radiografia.
e) Pode ser executado em juntas de geometria complexa, como nós de estruturas tubulares.
f) Não requer paralisação de outros serviços durante a sua execução e não requer requisitos rígidos de segurança.


LIMITAÇÕES E DESVANTAGENS

a) Não se aplica à peças cuja forma, geometria e rugosidade superficial impeçam o perfeito acoplamento do cabeçote à peça.
b) O grão grosseiro de certos metais de base e solda (particularmente ligas de níquel e aço inoxidável austenítico) pode dispersar o som e causar sinais que perturbem ou impeçam o ensaio.
c) O reforço da raiz, cobre-juntas e outras condições aceitáveis podem causar indicações falsas.
d) Peças pequenas ou pouco espessas são difíceis de inspecionar.
e) O equipamento de ultra-som é caro.
f) Os inspetores de ultra-som requerem, para sua qualificação, de maior treinamento e experiência do que para os outros ensaios não-destrutivos.
g) A melhor detecção da descontinuidade depende da orientação do defeito na solda.
h) A identificação do tipo de descontinuidade requer grande treinamento e experiência, porém mesmo assim não é totalmente segura.