Controle de Qualidade- Radiologia Industrial- Tecnologia em Radiologia

Controle de Qualidade- Radiologia Industrial- Tecnologia em Radiologia

(Parte 1 de 11)

Prof. Ricardo Andreucci Depto. de Soldagem

Ed. Jul./ 2002

R.Andreucci Controle da Qualidade I Ed. Jul./20021

Capítulo 1Ensaio Radiográfico
Capítulo 2Ensaio por Líquidos Penetrantes
Capítulo 3Ensaio por Ultra- Som

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

R.Andreucci Controle da Qualidade I Ed. Jul./20022

CAPÍTULO 1 ENSAIO RADIOGRÁFICO

1.1Fundamentos e Princípios Físicos do Ensaio

Descrição Genérica do Método e Aplicações:

A radiografia é um método usado para inspeção não destrutiva que baseia-se na absorção diferenciada da radiação penetrante pela peça que está sendo inspecionada. Devido às diferenças na densidade e variações na espessura do material, ou mesmo diferenças nas características de absorção causadas por variações na composição do material, diferentes regiões de uma peça absorverão quantidades diferentes da radiação penetrante. Essa absorção diferenciada da radiação poderá ser detectada através de um filme, ou através de um tubo de imagem ou mesmo medida por detetores eletrônicos de radiação. Essa variação na quantidade de radiação absorvida, detectada através de um meio, irá nos indicar, entre outras coisas, a existência de uma falha interna ou defeito no material. A radiografia industrial é então usada para detectar variação de uma região de um determinado material que apresenta uma diferença em espessura ou densidade comparada com uma região vizinha, em outras palavras, a radiografia é um método capaz de detectar com boas sensibilidade defeitos volumétricos. Isto quer dizer que a capacidade do processo de detectar defeitos com pequenas espessuras em planos perpendiculares ao feixe, como trinca dependerá da técnica de ensaio realizado. Defeitos como vazios e inclusões que apresentam uma espessura variável em todas direções, serão facilmente detectadas desde que não sejam muito pequenos em relação à espessura da peça.

Fonte Peça

Filme

Raios X

Descontinuidade

Técnica Geral de Ensaio Radiográfico

Natureza da Radiação Penetrante:

O nome “Radiação Penetrante”se originou da propriedade de que certas formas de energia radiante possue de atravessar materiais opacos à luz visível. Podemos distinguir dois tipos de radiação penetrante usados em radiografia industrial: os Raios X e os Raios Gama. Eles se distinguem da luz visível por possuírem um comprimento de onda extremamente curto, o que lhes dá a capacidade de atravessarem materiais que absorvem ou refletem a luz visível.

Por serem de natureza semelhante à luz, os Raios X e os Raios Gama possuem uma série de propriedades em comum com a luz entre as quais podemos citar: possuem mesma velocidade de propagação (300.0 km/s), deslocam-se em linha reta, não são afetadas por campos elétricos ou magnéticos, possuem a propriedade de impressionar emulsões fotográficas. Poderíamos citar outras propriedades comuns entre as radiações penetrantes e a luz visível. Ocorre, no entanto, que vários fenômenos que observamos na luz, são muitos difíceis de serem detectados. O fenômeno de refração, por exemplo, ocorre nas radiações penetrantes, mas numa escala tão pequena que são necessários instrumentos muito sensíveis para detectálo. Isso explica porque a radiação penetrante não pode ser focalizada através de lentes, como acontece com a luz.

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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.

1.2Estrutura da Matéria:

O núcleo contém carga positiva do átomo e ao redor do núcleo, giram um número de elétrons.

Os elétrons ocupam níveis ou camadas de energia e o espaçamento desses níveis causam o grande tamanho do átomo em comparação com o núcleo.

Núcleo camada K camada L camada M

Modelo atômico de Rutherford.

Os cientistas conheciam que o átomo consistia de um núcleo contendo um número de prótons e uma nuvem eletrônica com igual número de elétrons. Contudo eles achavam confuso, pelo fato do átomo de hélio (número atômico 2) pesar quatro vezes mais que o átomo de hidrogênio. Irregularidades no peso persistiam através da tabela periódica. Predisseram algumas teorias para o acontecido, mas a confusão terminou em 1932, quando James Chadwick, físico inglês, descobriu uma partícula chamada de neutron.

Essa partícula tinha uma massa igual ao do próton, mas não tinha carga. Para descrever essa nova propriedade, cientistas alegaram o número de massa, número de partículas (prótons e neutrons no núcleo). Descrevendo o átomo, o número de massa seria escrito com um número superior no símbolo químico.

1.3Variações e Composição dos Átomos , Radioisótopos:

Todos os elementos que contém, em seu núcleo atômico, o mesmo número de prótons, mas que possuem números diferentes de neutrons, manifestam as mesmas propriedades químicas e ocupam o mesmo lugar na classificação periódica. São elementos que, por terem o mesmo número de prótons, têm o mesmo número atômico e por terem números diferentes de neutrons têm número de massa diversos. São chamados isótopos, nome cuja etnologia indica o mesmo lugar que ocupam na classificação periódica dos elementos. O número de isótopos conhecidos, de cada elemento, é muito variável. O Iodo, por exemplo, tem 13, o ferro e o Urânio tem 6, cada um. Os isótopos de um mesmo elemento não tem as mesmas propriedades físicas. Assim, por exemplo, o isótopo do Iodo (I-127) é estável, todos os outros são radioativos, isto é, são chamados de radioisótopos.

A partir de 1954, os radioisótopos passaram a ser produzidos em escala apreciável, nos reatores, iniciando-se a fase de produção de fontes radioativas de alta intensidade que têm um grande número de aplicações industriais. Os trabalhos baseados no emprego dos radioisótopos tem hoje enorme extensão. As experiências multiplicaram-se em muitos setores e, não é exagero dizer que os radioisótopos têm trazido uma verdadeira revolução em todos os domínios, nos quais a experimentação desempenha papel preponderante.

1.4Radiação e Radioatividade:

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Define-se “Radioatividade” como sendo a emissão espontânea de radiação por um núcleo atômico, que se encontra num estado excitado de energia. Existem três tipos diferentes de radiação, como segue:

- Raios Gama(g)

As partículas “Alfa” são constituídas de dois neutrons e dois prótons, caracterizando um núcleo atômico de Hélio. Devido ao seu alto peso e tamanho, elas possuem pouca penetração e são facilmente absorvidas por poucos centímetros de ar. As partículas “Beta” são constituídas por elétrons, que possuem velocidades próximas da luz, com carga elétrica negativa. Possuem um poder de penetração bastante superior às radiações Alfa, podendo ser absorvidas por alguns centímetros de acrílico ou plásticos, na sua grande maioria.

As partículas “Gama” são de natureza ondulatória, ao contrário das demais que tem características corpusculares. Devido a isto, adquire um alto poder de penetração nos materiais. E possível separar os três tipos de radiação descritos através da aplicação de um campo elétrico ou magnético, numa amostra.

( - ) Filme Fotográfico

Raios Beta Raios Gama

Raios Alfa

Fonte radioativa

Blindagem

Esquema de separação das radiações alfa, beta e gama.

energia)As propriedades dos Raios X que tem importância fundamental, quando se trata de ensaios não destrutivos e são

As propriedades das radiações eletromagnéticas, Raios X e Gama, são dependentes de seu comprimento de onda (ou 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.

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

1.5Produção das Radiações X e Gama

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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.

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