Capítulo 4 - MÉTODO
DE INSPEÇÃO POR CORRENTES PARASITAS
traduzido do livro: AIR
FORCE TO 33B-1-1 / ARMY TM 1-1500-335-23 / NAVY (NAVAIR) 01-1A-16-1 -
Manual Técnico - Métodos de Inspeção Não Destrutiva, Teoria Básica
- INTERPRETAÇÃO DE CP
- Detecção de Descontinuidades
- Avaliação de Indicações de Trincas
- Critério de Aceitação-Rejeição
- Condições Afetando a Avaliação de
Descontinuidades
- Descontinuidades
- Deformação Metálica Superficial
- Espaçamento entre Metais
- Arranões, Abaulamentos e Corrosão
Pitiforme
- Taxa de Deflexão
- Estimativa da Dimenssão da Trinca
- Efeito da Velocidade e do Caminho da
Varredura
- Análise da Resposta do Sinal no Plano
de Impedâncias
- Indicações na Tela Digital ou no
Registro Gráfico
- Indicações Empregando Escâner de
Varredura de Furos de Rebite
- Indicações de Escâner Automáticamente
Indexados
- Aberturas, Grandes Furos e Recortes em
Peças
- Localização e Orientação da Trinca
- Requisitos de Inspeção
- Medição da Condutividade
- Dimensão e Precisão dos Padrões de
Condutividade
- Faixa de Condutividade
- Estabilidade dos Padrões
- Número de Padrões Requeridos
- Procedimento de Inspeção
- Requisitos do Procedimento de Medição
de Condutividade
- Contexto e Objetivos
- Preparação da Peça
- Calibração para Medição de Valores da
Condutividade
- Calibração para Separação de Mistura de
Ligas
- Verificação da Calibração
- Critério de Aceitação-Rejeição
6 INTERPRETAÇÃO DA CP.
6.1
Detecção de Falhas.
Quando correntes parasitas são induzidas em um
metal na região de uma trinca ou outra falha, o fluxo de correntes
parasitas é distorcido. A distorção resulta em uma diminuição
localizada na condutividade elétrica. Desta forma, uma CP é capaz de
detectar falhas.
6.1.1 Avaliação de Indicações de Trincas.
6.1.1.1
Critérios de Rejeição de Aceitação.
Na maioria dos casos, a
profundidade das falhas detectadas pela CP não pode ser medida
diretamente. Em quase todos os casos, o sinal de corrente parasita da
falha deve ser comparado ao sinal de corrente parasita produzido pelo
padrão de referência. A relação entre a resposta ao padrão e a resposta
correspondente ao tamanho do defeito deve ser estabelecida antes do
ensaio e deve ser considerada uma parte essencial do processo de
configuração. Antes do início de qualquer ensaio, o processo de
configuração do instrumento DEVE confirmar que o ensaio pode ser
conduzido com a sensibilidade necessária.
6.1.1.2 Condições que Afetam
a Avaliação de Falhas.
A inspeção de trincas, a medição da
condutividade ou da dureza podem frequentemente ser complicadas pelos
danos superficiais e pelos processos de fabricação. Incluem-se nesta
categoria arranhões, sulcos, corrosão por pites e manchas metálicas.
Danos graves podem exigir o acabamento da área antes da inspeção,
inspeção com sensibilidade mais baixa ou a seleção de outro método de
ensaio.
Figura 6.1. Efeito das Descontinuidades na Distribuição de Correntes parasitas
6.1.1.3 Desontinuidades
As descontinuidades em um material eletricamente condutor podem também
mudar o fluxo circular das correntes parasitas como mostrado na Figura
6.2. Descontinuidades incluem trincas, inclusões, vasios, cordões,
pites, dobras, e outras inúmeras variáveis relacionadas a produção,
fabricação e uso de partes metálicas. A mudança na intensidade e
distribuição das correntes parasentes e aproximadamente
proporcional ao tamanho da descontinuidade atuante na corrente
parasita. Por causa da diminuição das correntes parasitas a medida que
se penetra no material, a resposta das correntes parasitas a
descontinuidades superficiais é maior que seria para a mesma
descontinuidade localizada a maiores profundidades.
6.1.1.4
Deformação Metálica.
O escoamento do metal superficial pode resultar de
operações de usinagem, abrasão durante o serviço ou deformação durante
a montagem ou desmontagem de uma aeronave ou componente. A profundidade
da mancha em materiais não magnéticos e seus efeitos metalúrgicos
raramente excederão 0,002 a 0,003 polegadas. Em frequências normais de
detecção de trincas, as alterações metalúrgicas criadas pelo metal
deformado podem não afetar a resposta das correntes parasitas. No
entanto, o acúmulo de metal e as depressões associadas à deformação criam
alterações no lift-off. Como o ângulo de fase é exibido, os
instrumentos de análise do plano de impedância detectarão falhas mesmo
com alterações no lift-off. Em aço ferromagnético, a penetração de
correntes parasitas é muito rasa e qualquer defeito na superfície
aumenta a dificuldade de inspeção.
6.1.1.5
Espaçamento de Metal.
O espaçamento de chapas metálicas separadas por
uma camada adesiva não condutora pode ser medido com sucesso usando uma
frequência de correntes parasitas para a qual a espessura de ambas as
chapas metálicas seja menor ou igual a três vezes a profundidade padrão
de penetração correspondente.
6.1.1.6
Arranhões, ranhuras e corrosão por pites.
Arranhões,
ranhuras e
corrosão por pites podem resultar em sinais de correntes parasitas
semelhantes em magnitude aos de trincas. À medida que as frequências de
ensaio aumentam, a sensibilidade a arranhões tende a aumentar, porque o
campo de correntes parasitas é mais concentrado na superfície.
6.1.1.7
Taxa de Deflexão.
A rapidez de resposta com um instrumento de
visualização de plano de impedância também é um meio de avaliar
indicações. Ao atravessar uma trinca, obtém-se uma deflexão rápida e
instantânea. Variações na condutividade, mudanças graduais na espessura,
furos fora do arredondamento e variações no espaçamento entre a borda e
a sonda proporcionam uma mudança lenta e gradual na resposta medida. O
inspetor DEVE estar ciente da taxa de mudança na resposta das trincas,
em contraste com a taxa de mudança do sinal devido à lenta mudança das
propriedades do material ou das condições de ensaio.
6.1.1.8
Estimativa do Tamanho da Trinca.
As trincas têm três dimensões:
comprimento, largura e profundidade (altura). Todas essas três dimensões afetam
a resposta da corrente parasita da falha. Em geral, o comprimento da
falha pode ser relacionado à distância na qual um sinal acima de um
nível especificado é obtido. Quando a trinca é perpendicular à
superfície e tem menos de duas profundidades de penetração padrão, a
profundidade aproximada da trinca pode ser estimada a partir da
indicação de correntes parasitas. Com instrumentos de análise de plano
de impedância, a profundidade pode ser determinada pelo ângulo de fase
e pela amplitude da indicação. A largura da trinca também influencia a
magnitude da indicação. Com instrumentos de análise de plano de
impedância, a forma, a fase e a amplitude do sinal podem ser usadas
para estimar a profundidade e a área da trinca. Em geral, uma trinca
será tão profunda ou mais profunda do que a indicada pela comparação de
sua resposta de CP com a resposta dos entalhes de EDM de referência.
6.2 Efeito da Velocidade e do Forma de Varredura.
6.2.1
Resposta do Sinal de Instrumentos de Análise de Plano de Impedância. A
velocidade da varredura manual com instrumentação de análise de plano
de impedância não afeta a resposta do sinal, pois o tempo de resposta
do sistema não é limitado pela resposta do movimento de um medidor.
6.2.1 Signal Response of Impedance Plane Analysis Instruments. The speed of manual scanning with impedance
plane analysis instrumentation does not affect signal response because the system response time is not limited by the response
of a meter movement.
6.2.2
Indicações em Tela Digital ou Registrador Gráfico de Componentes.
O uso
de um registrador de gráfico ou tela digital para registrar
indicações durante a varredura manual de furos de fixadores torna a
avaliação menos subjetiva. A comparação da taxa de deflexão a partir
das indicações no furo e na referência pode ser observada
simultaneamente.
6.2.3
Indicações com Varredura Automática de Furos de Parafuso.
Devido à
superfície rugosa de muitos furos de parafuso, inúmeras indicações são
obtidas a partir de causas diferentes de trincas. Portanto, as
indicações devem ser examinadas cuidadosamente para determinar se as
indicações podem ser provenientes de trincas ou se são atribuíveis a
outras causas. A avaliação pode ser feita com base na direção da
deflexão e na taxa de deflexão.
6.2.4
Indicações de Dispositivos Automáticos de Varredura ("Scanners").
A taxa controlada de
varredura obtida com a unidade de varredura automática (scanners rotacionais/translacionais) proporciona uma melhoria
adicional na facilidade de avaliação. Devido ao pequeno incremento de
varredura (passo do parafuso do scanner), geralmente 0,025 polegada (40
roscas por polegada), qualquer trinca de tamanho significativo será
detectada durante pelo menos três revoluções consecutivas do scanner.
Isso deve resultar em três ou mais indicações uniformemente espaçadas
no registrador gráfico de tiras ou no visor digital. Se forem
observadas indicações semelhantes a trincas, inspecione o furo
visualmente para determinar se as indicações são devidas a deformações
óbvias, como rasgos ou sulcos no metal. Indicações de sulcos, embora
cíclicas por natureza, são geralmente reconhecidas devido ao fato de
que tais indicações geralmente aparecem 180 graus opostas em fase (ou
polaridade) às indicações de trincas ou ranhuras. Além disso, uma
indicação de sulco geralmente não terá um pico tão acentuado quanto uma
indicação de uma trinca ou ranhura. Um estudo cuidadoso de tais
indicações deve ser feito para garantir que elas não mascarem a
indicação de uma trinca na parte inferior da ranhura.
6.3 Aberturas, Furos Grandes e Recortes.
6.3.1
Localização e Orientação de Trincas.
Uma abertura ou recorte em uma
peça de aeronave tensionada serve como um gerador de tensão e uma fonte
potencial de trincas por fadiga e/ou corrosão sob tensão. Trincas por
fadiga iniciam nas bordas de uma abertura, furo ou recorte e crescem
para longe da borda em ângulos retos com a direção da tensão. A
corrosão sob tensão geralmente ocorre em seções sujeitas a uma tensão
de tração aplicada ou residual. A direção das tensões de tração pode
frequentemente ser definida pela análise de tensão de engenharia ou
pelo histórico de trincas anteriores na peça. Esta aplicação abrange
aberturas para portas e acessos em revestimentos de aeronaves, recortes
em bordas de peças e furos de fixação muito grandes para sondas de
furos de parafusos.
6.3.2
Requisitos de Inspeção.
Se a inspeção for necessária apenas para
grandes fissuras (maiores que aproximadamente 1/4 de polegada de
comprimento), a inspeção adequada geralmente pode ser realizada sem
equipamentos ou dispositivos especiais. Para tais fissuras, a inspeção
pode ser realizada a uma distância suficiente da borda para evitar
interferência de efeitos de borda. Para detectar pequenas fissuras, uma
distância sonda-borda relativamente constante deve ser mantida. Para
máxima confiabilidade, um dispositivo ou guia de sonda é usado para
estabelecer o posicionamento da sonda.
6.4 Medição de Condutividade.
6.4.1
Tamanho e Precisão dos Padrões de Condutividade.
Para facilitar o
transporte e o armazenamento, os padrões de condutividade geralmente
são mantidos relativamente pequenos. Os padrões devem ter tamanho
suficiente para evitar que efeitos de borda ou espessura influenciem as
leituras de condutividade. Esses requisitos podem ser atendidos
exigindo que o comprimento e a largura sejam 1 polegada maiores que o
diâmetro da sonda e a espessura maior que 3,5 vezes a profundidade de
penetração padrão na frequência do instrumento de ensaio. Os padrões
devem ser planos, ter um acabamento superficial de 63 RMS ou melhor e
estar livres de qualquer revestimento. Os padrões usados para
calibrar instrumentos imediatamente antes da medição da condutividade
DEVEM ter precisão de ±0,5% IACS do valor nominal. Um segundo conjunto
de padrões com precisão de 0,35% IACS DEVE ser disponibilizado
periodicamente para verificar o desempenho dos instrumentos e dos
padrões de calibração de campo. Os padrões de calibração devem ser
rastreáveis ao NIST. Os padrões estão disponíveis com os fabricantes
de instrumentos de condutividade por correntes parasitas.
6.4.2
Faixa de Condutividade.
A faixa de condutividade dos padrões deve estar
dentro da faixa do instrumento e cobrir a faixa de valores de
condutividade a serem medidos. Os blocos de calibração devem ter a
mesma mudança de resistividade com a temperatura que as peças de ensaio.
6.4.3
Estabilidade dos Padrões. Temperaturas excessivamente altas e mudanças
repentinas de temperatura podem ter efeitos metalúrgicos prejudiciais
nos padrões. Ligas de alumínio são particularmente suscetíveis a
choques térmicos. As superfícies dos padrões também podem corroer se
expostas à umidade ou outros ambientes hostis. Danos devido ao manuseio
descuidado podem causar leituras errôneas de condutividade. Por essas
razões, os padrões devem ser transportados e armazenados em áreas
secas, limpas e protegidas, não sujeitas a temperaturas excessivas.
6.4.4
Número de Padrões Necessários. Um mínimo de dois blocos de calibração
com valores de condutividade determinados com precisão devem estar
disponíveis para calibração de medidores de condutividade por correntes
parasitas. Ao usar instrumentos de uso geral, o número de padrões pode
variar de dois a vários, dependendo da finalidade da inspeção e da
precisão necessária.
6.4.5 Procedimentos de Inspeção.
6.4.5.1
Requisitos do Procedimento de Condutividade.
Os procedimentos para
medição de condutividade devem levar em consideração a variedade de
ambientes e condições das peças de teste que podem ser encontrados. Na
preparação para a medição de condutividade, as seguintes etapas devem
ser consideradas:
- Contexto e objetivos da inspeção
- Requisitos de equipamento
- Preparação de peças
- Calibração de instrumentos, incluindo padrões de calibração
- Procedimentos de medição de condutividade
- Critérios de aceitação/rejeição
6.4.6
Contexto e Objetivos.
A compreensão do problema que inicia um requisito
de medição de condutividade permite ao inspetor interpretar melhor os
resultados da inspeção e lidar com condições de ensaio inesperadas. O
objetivo do ensaio pode ser a separação de ligas mistas ou inadequadas,
a determinação de tratamento térmico inadequado e a detecção de
material danificado por calor ou fogo. Os tipos de material envolvidos
e o local da inspeção DEVEM ser especificamente estabelecidos. Danos
por calor e/ou fogo podem estar confinados a uma parte de uma peça e
podem variar em grau de dano. Essas variáveis devem ser consideradas
durante a medição de condutividade.
6.4.7
Preparação da Peça.
Como em todos os tipos de CP, as áreas nas quais a
medição de condutividade será realizada devem estar livres de quaisquer
lascas afiadas ou materiais estranhos que possam danificar uma sonda ou
causar alterações no lift-off. Tais condições podem ser removidas com
lixa fina ou outros meios aprovados. As medições de condutividade podem
ser realizadas por meio de revestimentos não condutores com espessuras
iguais ou inferiores ao valor do ajuste de lift-off em equipamentos do
tipo medidor. Tanto a espessura quanto a uniformidade da espessura do
revestimento e a quantidade de ajuste de elevação fornecida devem ser
verificadas antes da medição da condutividade através de revestimentos
não condutores. Se o ajuste de elevação não puder ser obtido, fatores
de correção podem ser determinados para revestimentos uniformes,
estabelecendo a mudança nas leituras de condutividade causada pelo
revestimento e adicionando essa mudança a cada um dos valores medidos.
Revestimentos não uniformes que excedam o ajuste de elevação devem ser
removidos antes da medição da condutividade. Superfícies excessivamente
ásperas DEVEM ser alisadas com lixa para fornecer um acabamento
superficial de 250 RMS ou melhor antes de realizar medições de
condutividade.
6.4.8 Calibração para Medição de Valores de Condutividade.
NOTA
Consulte WP 407 00 do TO 33B-1-2 para um procedimento para medição digital de condutividade.
- a).
Selecione um número suficiente de padrões para obter uma curva contínua
e suave ao longo da faixa de condutividade a ser medida. O número real
de amostras dependerá da faixa esperada a ser medida e da precisão
necessária.
- b)
Ajuste o instrumento para lift-off, se aplicável, e um padrão
representando aproximadamente a faixa média das condutividades a serem
medidas.
- c).
Determine as leituras do medidor ou do osciloscópio correspondentes a
cada um dos padrões intermediários e registre o valor da condutividade.
- d).
Anote cada um dos valores em um gráfico com as leituras do medidor ou
osciloscópio no eixo vertical e os valores de condutividade no eixo
horizontal. e. Construa uma curva suave passando por todos os pontos. A
curva deve aumentar ou diminuir suavemente em toda a faixa, sem valores
mínimos ou máximos. Essa curva é usada para medir a condutividade com o
instrumento e a sonda específicos.
6.4.9
Calibração para Separação de Ligas Mistas.
Para calibrar instrumentos
de uso geral para separar dois grupos de materiais com condutividades
diferentes, o instrumento é ajustado para obter leituras em uma
extremidade da escala para um grupo de materiais e na outra extremidade
para o segundo grupo de materiais. O lift-off é geralmente ajustado
em uma amostra que representa o grupo com o menor valor de
condutividade ou permeabilidade.
6.4.10
Verificação da Calibração.
A calibração DEVE ser verificada
aproximadamente a cada 10 minutos durante o uso contínuo e sempre que
valores anormais forem obtidos. Sempre que um instrumento estiver fora
de calibração, todas as medições realizadas desde a verificação da
calibração anterior DEVEM ser verificadas novamente.
6.4.11Critérios
de Aceitação/Rejeição.
Os critérios de aceitação/rejeição podem ser
encontrados nas especificações de materiais ou OT aplicáveis. As faixas
de condutividade aceitáveis para muitas ligas de alumínio são
mostradas na Seção 8, Tabela 8-4.
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