A qualificação para o ensaio por líquido penetrante

ensaio

O ensaio por líquidos penetrantes é um método desenvolvido para a detecção de descontinuidades essencialmente superficiais, abertas na superfície do material. O método começou a ser utilizado antes da primeira guerra mundial, principalmente pela indústria ferroviária na inspeção de eixos.

Consistia em aplicar querosene ou óleo sobre a superfície da peça e removê-lo após várias horas. Em seguida, era aplicada uma mistura de solvente com pó de giz sobre a superfície, que ao secar absorvia de dentro das trincas o querosene ou óleo aplicado anteriormente. Evidentemente, este processo permitia apenas a observação de grandes defeitos abertos sobre a superfície da peça.

O ensaio por líquidos penetrantes consiste em fazer penetrar na abertura da descontinuidade um líquido; após a remoção do excesso de líquido da superfície, faz- se o líquido retido sair da descontinuidade por meio de um revelador. A imagem da descontinuidade fica então desenhada sobre a superfície.

O ensaio presta-se a detectar descontinuidades superficiais e que sejam abertas na superfície, tais como trincas, poros, dobras, etc.; pode ser aplicado em todos os materiais sólidos que não sejam porosos ou com superfície muito grosseira. É usado em materiais não magnéticos como alumínio, magnésio, aços inoxidáveis austenísticos, ligas de titânio, zircônio, bem como em materiais magnéticos.

É também aplicado em cerâmica vitrificada, vidro e plásticos. O ensaio por líquidos penetrantes pode revelar descontinuidades (trincas) extremamente finas, da ordem de 0,001 mm de abertura. A principal vantagem do método é a sua simplicidade; é de fácil aplicação e interpretação dos resultados. O aprendizado é simples, requer pouco tempo de treinamento do inspetor. Como a indicação se assemelha a uma fotografia do defeito, é muito fácil avaliar os resultados. Não há limitação para o tamanho e forma das peças a ensaiar, nem para o tipo de material.

Só detecta descontinuidades abertas para a superfície, já que o penetrante precisa entrar na descontinuidade para ser posteriormente revelado; por esta razão, a descontinuidade não deve estar preenchida com material estranho. A superfície do material não pode ser porosa ou muito rugosa ou absorvente, porque nesses tipos de superfície não existe possibilidade de remover totalmente o excesso de penetrante, o que causa mascaramento de resultados.

A aplicação do penetrante deve ser feita numa determinada faixa de temperatura. Superfícies muito frias, abaixo de 10°C, ou muito quentes, acima de 52°C, não são recomendáveis ao ensaio. Alguns penetrantes especiais existentes no mercado foram desenvolvidos para faixas de temperaturas que excedem as mencionadas, porém seu uso é restrito.

Algumas aplicações das peças em inspeção exigem que a limpeza seja efetuada da maneira mais completa possível após o ensaio; é o caso de maquinaria para indústria alimentícia e material a ser soldado posteriormente, entre outros. Este fato pode se tornar limitativo ao exame, especialmente quando a limpeza for difícil de fazer.

A NBR 16450 de 02/2016 – Ensaios não destrutivos — Líquido penetrante — Qualificação de procedimento estabelece os requisitos mínimos de uma sistemática de qualificação do procedimento de ensaio não destrutivo por líquido penetrante Tipo I e II (fluorescente e colorido), técnicas “a” e “c” (removível com água e solvente), com revelador Tipo “d” (úmido não aquoso), para o nível de sensibilidade especificado (Nível 1 ou 2). A aplicação dos requisitos desta norma é de responsabilidade do profissional Nível 3 no método de líquido penetrante. A pessoa que executa o ensaio de líquido penetrante deve atender à NBR NM ISO 9712.

Os seguintes instrumentos são necessários para a condução dos ensaios de qualificação, conforme a técnica aplicada: cronômetro; medidor de temperatura; medidor de luz branca; medidor de luz ultravioleta; e termohigrômetro (quando aplicável). Todos os instrumentos mencionados em devem estar calibrados.

As condições de ambientes para a realização dos ensaios de qualificação devem proporcionar mínima interferência na qualidade do ensaio a ser realizado. Os padrões devem ser conforme a ISO 3452-3 tipo 1, bloco de referência. Durante toda a execução dos ensaios de qualificação do procedimento, os dispositivos devem garantir a manutenção da temperatura de ensaio conforme estabelecido no procedimento, respeitando os limites definidos na Seção 5.

Na qualificação dos materiais penetrantes, devem ser respeitados os limites de temperatura especificados pelo fabricante. Todos os conjuntos de materiais penetrantes constantes no procedimento devem ser avaliados durante os ensaios de qualificação.

Para os ensaios em temperaturas convencionais (5 °C a 52 °C), devem ser conduzidos na temperatura mínima estabelecida no procedimento com tolerância de 0 °C e – 5 °C. Exemplo: para se qualificar um procedimento na temperatura mínima de 10 °C, o ensaio é conduzido na temperatura entre 5 °C e 10 °C.

Durante a condução do ensaio de qualificação, os materiais penetrantes e o bloco de ensaio devem estar mantidos à temperatura mínima estabelecida em 5.1.1. Imediatamente antes da aplicação do penetrante no bloco de ensaio e estabilizada a temperatura mínima, deve-se efetuar uma leve limpeza da superfície do bloco com panos secos e limpos de forma a remover qualquer condensado que possa interferir no ensaio.

A remoção com água: após decorrido o tempo de penetração especificado, a remoção do excesso de penetrante deve ser conduzida por meio de um spray de água por um tempo máximo de 1 min e em seguida efetuar a secagem com panos secos e limpos. A remoção por solvente: após decorrido o tempo de penetração especificado, a remoção do excesso de penetrante deve ser conduzida primeiramente com panos levemente umedecidos em solvente e em seguida com panos secos e limpos.

A revelação deve ser efetuada no tempo máximo estabelecido no procedimento após o término do processo de remoção do excesso do penetrante. A avaliação do ensaio deve ser efetuada depois de decorrido o tempo mínimo de revelação especificado no procedimento e de acordo com o nível de sensibilidade requerido. Quando da utilização de penetrantes tipo I, o processo de remoção e avaliação devem ser conduzidos por meio de lâmpada UVA.

Para os ensaios em temperaturas não convencionais (menor que 5 °C e acima de 52 °C), recomenda-se utilizar penetrantes pelas técnicas IC ouIIC (removíveis com solvente). O ensaio deve ser conduzido na temperatura mínima estabelecida no procedimento com tolerância de 0 °C e – 5 °C.

Durante a condução do ensaio de qualificação, os materiais penetrantes e o bloco de ensaio devem estar mantidos à temperatura mínima estabelecida no item 5.2.1.2. Antes da aplicação do penetrante no bloco de ensaio e estabilizada a temperatura mínima, deve-se efetuar uma leve limpeza da superfície do bloco com panos secos e limpos de forma a remover qualquer condensado que possa interferir no ensaio.

A remoção por solvente: após decorrido o tempo de penetração especificado, a remoção do excesso de penetrante deve ser conduzida primeiramente com panos secos e limpos e em seguida com panos levemente umedecidos em solvente. A revelação deve ser efetuada no tempo máximo estabelecido no procedimento após o término do processo de remoção do excesso do penetrante e secagem.

A avaliação do ensaio deve ser efetuada após decorrido o tempo mínimo de revelação especificado no procedimento e de acordo com o nível de sensibilidade requerido. Quando da utilização de penetrantes tipo I, o processo de remoção e avaliação devem ser conduzidos por meio de lâmpada UVA.

Para temperaturas maiores que 52°C, recomenda-se utilizar penetrantes pela técnica IIC (removíveis com solvente). Se o ensaio for realizado em temperaturas acima de 52 °C, deve ser utilizado um conjunto de blocos sendo que um dos blocos deve ser aquecido e mantido na temperatura estabelecida durante todo o ensaio. As indicações de trinca devem ser comparadas com o outro bloco na faixa de temperatura entre 5 °C e 52 °C.

O ensaio deve ser conduzido na temperatura máxima estabelecida no procedimento com limite de até 10 °C. Para qualificar um procedimento para temperaturas acima de 52 °C, os limites inferior e superior devem ser determinados e o procedimento qualificado para estas temperaturas.

Como por exemplo, para qualificar um procedimento para a faixa de temperatura de 52 °C a 93 °C, a capacidade do penetrante de revelar as indicações no bloco-padrão deve ser demonstrada em ambas as temperaturas (como especificado na NBR NM 334:2012, Anexo B). Apenas o bloco-padrão deve ser aquecido e mantido na maior temperatura estipulada pelo procedimento para realização do ensaio, simulando assim a real condição da inspeção de campo, onde apenas as peças ou equipamentos que são objetos de inspeção se encontram na temperatura elevada.

Os produtos aplicados sobre a superfície aquecida do bloco devem estar na temperatura ambiente. O controle dos tempos de penetração, de remoção, de revelação e de interpretação na condução do ensaio de sensibilidade deve ser rigoroso de forma que as indicações produzidas no bloco-padrão sejam logo observadas, pois qualquer variação no processo pode implicar em não visualização das descontinuidades. Deve ser definido em procedimento os tempos mínimo e máximo de penetração em função das faixas de temperatura, ver exemplo na Tabela 1.

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Como uma alternativa, quando utilizando um penetrante colorido, é permitido o uso de um único bloco-padrão para a temperatura convencional (5 °C a 52 °C) e não convencional, e a comparação deve ser realizada por meio de uma fotografia. Quando a técnica alternativa for utilizada, os detalhes de processamento descritos nos itens 5.2.1 e 5.2.2. são aplicados.

O bloco deve ser minuciosamente limpo entre as duas etapas de processamento. Fotografias devem ser tiradas após processamento para a temperatura não convencional e após o processamento para temperatura convencional. As indicações de trincas devem ser comparadas entre as duas fotografias. Devem ser aplicados os mesmos critérios conforme Seção 5 para a qualificação.

As técnicas fotográficas idênticas devem ser utilizadas para fazer a comparação das fotografias (como especificado na ABNT NBR NM 334:2012, Anexo B). A validade dos ensaios de qualificação dos produtos penetrantes não pode ser superior a 24 meses.

Uma vez ultrapassado este prazo, ou quando houver evidência de que algum lote de um material penetrante apresenta problemas quanto à qualidade, o produto deve ser objeto de novo ensaio de qualificação. A qualificação do procedimento deve ser documentada pelo inspetor nível 3 responsável. O registro do ensaio efetuado dos materiais penetrantes que são objeto de qualificação do procedimento deve conter todas as condições dos ensaios que garantam a rastreabilidade.

O registro deve estar disponível para o cliente/contratante. O registro deve apresentar um parecer conclusivo do profissional nível 3 responsável, quanto a qualidade dos resultados obtidos de forma que evidencie que os materiais penetrantes estão aprovados ou não para uso.

Os padrões para avaliação dos materiais penetrantes devem ser os padrões tipo 1 de 10, 20, 30 e 50 μm da ISO 3452-3, correspondentes ao tipo de penetrante e ao nível de sensibilidade pretendido. Deve-se ressaltar que o ensaio por líquidos penetrantes é um método desenvolvido para a detecção de descontinuidades essencialmente superficiais, abertas na superfície do material. O método começou a ser utilizado antes da primeira guerra mundial, principalmente pela indústria ferroviária na inspeção de eixos. A Tabela 2 apresenta o nível de sensibilidade requerido correspondente ao tipo de bloco para cada tipo de material penetrante.

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No passado, o método consistia em aplicar querosene ou óleo sobre a superfície da peça e removê-lo após várias horas. Em seguida, era aplicada uma mistura de solvente com pó de giz sobre a superfície, que ao secar absorvia de dentro das trincas o querosene ou óleo aplicado anteriormente.

Evidentemente, este processo permitia apenas a observação de grandes defeitos abertos sobre a superfície da peça. O método de ensaio por líquidos penetrantes, como conhecemos hoje, tomou impulso em 1942, nos EUA, quando foi desenvolvido o método de penetrantes fluorescentes, destinado a inspeção de componentes para a área aeronáutica. O método vem-se desenvolvendo através da pesquisa e do aprimoramento de novos produtos utilizados no ensaio, até seu estágio atual.

Os penetrantes foram desenvolvidos para detectar descontinuidades com até 1 mm de largura. Dessa forma, o ensaio por líquidos penetrantes consiste em fazer penetrar na abertura da descontinuidade um líquido; após a remoção do excesso de líquido da superfície, faz- se o líquido retido sair da descontinuidade por meio de um revelador. A imagem da descontinuidade fica então desenhada sobre a superfície.

Algumas vantagens: o ensaio por líquidos penetrantes presta-se a detectar descontinuidades superficiais e que sejam abertas na superfície, tais como trincas, poros, dobras, etc.; pode ser aplicado em todos os materiais sólidos que não sejam porosos ou com superfície muito grosseira. É usado em materiais não magnéticos como alumínio, magnésio, aços inoxidáveis austenísticos, ligas de titânio, zircônio, bem como em materiais magnéticos.

É também aplicado em cerâmica vitrificada, vidro e plásticos. O ensaio por líquidos penetrantes pode revelar descontinuidades (trincas) extremamente finas, da ordem de 0,001 mm de abertura. A principal vantagem do método é a sua simplicidade; é de fácil aplicação e interpretação dos resultados. O aprendizado é simples, requer pouco tempo de treinamento do inspetor. Como a indicação se assemelha a uma fotografia do defeito, é muito fácil avaliar os resultados. Não há limitação para o tamanho e forma das peças a ensaiar, nem para o tipo de material.

Algumas desvantagens a ser destacadas. O ensaio por líquidos penetrantes só detecta descontinuidades abertas para a superfície, já que o penetrante precisa entrar na descontinuidade para ser posteriormente revelado; por esta razão, a descontinuidade não deve estar preenchida com material estranho.

A superfície do material não pode ser porosa ou muito rugosa ou absorvente, porque nesses tipos de superfície não existe possibilidade de remover totalmente o excesso de penetrante, o que causa mascaramento de resultados. A aplicação do penetrante deve ser feita numa determinada faixa de temperatura. Superfícies muito frias, abaixo de 10°C, ou muito quentes, acima de 52°C, não são recomendáveis ao ensaio.

Alguns penetrantes especiais existentes no mercado foram desenvolvidos para faixas de temperaturas que excedem as mencionadas, porém seu uso é restrito. Algumas aplicações das peças em inspeção exigem que a limpeza seja efetuada da maneira mais completa possível após o ensaio; é o caso de maquinaria para indústria alimentícia e material a ser soldado posteriormente, entre outros. Este fato pode tornar-se limitativo ao exame, especialmente quando a limpeza for difícil de fazer.

O nome penetrante vem da propriedade essencial que este material deve ter, isto é, a capacidade de penetrar em aberturas finas. Um produto penetrante com boas características deve ter facilidade para penetrar em aberturas finas; ter facilidade de permanecer em aberturas relativamente grandes; não evaporar ou secar rapidamente; ser facilmente eliminado da superfície onde for aplicado; quando aplicado o revelador, sair em pouco tempo das descontinuidades onde tenha penetrado; ter facilidade de se espalhar nas superfícies, formando camadas finas; ter um forte brilho, seja fluorescente ou em cor; a cor ou a fluorescência devem permanecer em presença de calor, luz ou luz negra; não reagir com a embalagem nem com o material a ser testado; não ser facilmente inflamável; ser estável quando estocado ou em uso; não ser demasiadamente tóxico; ter baixo custo.

Para que o penetrante tenha qualidade, é necessário que certas propriedades estejam presentes. Dentre elas destacam-se viscosidade, tensão superficial, molhabilidade, volatilidade, ponto de fulgor, inércia química, facilidade de dissolução, penetrabilidade, capilaridade e sensibilidade.

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