Ensaio Não Destrutivo: Inspeção Visual/Dimensional

O ensaio de inspeção visual/dimensional é o mais simples dos métodos de inspeção não destrutiva que se pode realizar em uma soldagem. Em geral, pode-se dizer que é um método para determinar a aceitabilidade dos componentes fabricados por usinagem, soldagem, ou qualquer outro processo produtivo, que apresente como requisito um grau de qualidade, por menor que seja. No entanto, o trabalho depende quase que exclusivamente da avaliação individual de cada inspetor.

Para haver uniformidade nas atividades, é necessário um procedimento de inspeção aprovado e de pleno conhecimento do profissional que executará o serviço. Além do procedimento, o inspetor deve estar familiarizado com todos os demais documentos aplicados à obra.

Existem diversas normas com diferentes critérios de aceitação das descontinuidades que possam ser encontrados nas soldas. Essas diferenças devem-se ao fato de que as normas são específicas para diferentes construções; assim, é natural que a norma aplicada à construção de veículos apresente maiores exigências quanto a requisitos de impacto do que, por exemplo, uma norma aplicada a construção de pontes. Como os procedimentos são elaborados com base nestas normas, seu conhecimento antes da execução de qualquer atividade é imprescindível.

Objetivos do ensaio

Os objetivos do ensaio são: garantir a preparação adequada da junta e a ajustagem das dimensões em conformidade com o projeto; fazer o acompanhamento durante a soldagem para corrigir possíveis erros; detectar descontinuidades inaceitáveis tais como falta de deposição ou reforços excessivos, mordeduras, trincas ou rechupes de cratera; conferir a precisão dimensional das soldas; garantir a conformidade das soldas com as especificações.

Aplicação

A inspeção visual/dimensional é o mais comum de todos os exames não destrutivos aplicados à soldagem. Pode ser utilizado como exame único ou parte de outros exames e testes não destrutivos para controle de qualidade. A inspeção visual pode ser utilizada para o exame de superfície a soldar numa operação conhecida como exame do bizel, durante a execução do processo de fabricação, e também após a conclusão da solda, componente ou item.

Procedimentos para o ensaio

O local onde se realiza a operação de inspeção deve estar limpo, organizado e suficientemente claro, com iluminação artificial ou natural. As áreas com visibilidade inacessível podem ser verificadas com auxílio de lentes ou espelhos ou boroscópio. Quando se utiliza iluminação artificial, deve-se prever a intensidade adequada para evitar reflexos na superfície, especialmente em materiais reflexivos como alumínio e aço inoxidável. Cordões inacessíveis em produtos acabados devem ser inspecionados durante o transcorrer do trabalho.A inspeção visual deve ser feita em três etapas: verificação antes, durante e após o processo de soldagem.

Verificação antes da soldagem

A inspeção da soldagem propriamente dita se inicia com as verificações antes da soldagem. O primeiro passo é a verificação dos documentos que estarão envolvidos na operação de soldagem. Esses documentos são a qualificação do procedimento de soldagem, o certificado de qualificação do soldador, a validade das amostras de produção, se especificadas no procedimento, e os certificados dos materiais envolvidos tanto material de base quanto no material de adição.

Em seguida, deve ser feita a inspeção visual e dimensional das áreas que serão soldadas. Procura-se nesta fase identificar qualquer descontinuidade na superfície que possa causar problemas posteriores na soldagem. Deve-se dar também especial atenção à limpeza, uma vez que óleos e graxas podem decompor-se com a temperatura de soldagem e causar porosidades posteriormente.

Feitas estas verificações, examinam-se as condições dos consumíveis e os respectivos certificados de qualificação. Nos casos dos processos por arco submerso e eletrodo revestido, é preciso cumprir corretamente as condições de armazenagem e manutenção de eletrodos e fluxos.

Em seguida, deve ser feita a verificação dimensional dos componentes a soldar. Para as medidas de espessuras, chanfros e outros, devem ser utilizados somente instrumentos calibrados.

Por último, é necessário verificar os parâmetros de soldagem e a temperatura de pré-aquecimento, quando estes itens forem especificados no procedimento. Para verificar os parâmetros de soldagem, deve-se utilizar um retalho de chapa onde será aberto o arco e medidos os parâmetros solicitados no procedimento, em geral tensão, corrente e velocidade de soldagem. A velocidade desoldagem é em geral medida com o auxílio de um cronômetro e de uma fita métrica.

Para as medições de temperatura, pode-se utilizar um termômetro de contato ou um lápis térmico, que é um material em forma de giz que funde em uma temperatura pré-estabelecida, indicando a temperatura atingida. Nos processos com proteção gasosa, este é,o momento de medir o fluxo gasoso.

Verificação durante a soldagem

Uma vez iniciada a soldagem, deve-se fazer o acompanhamento para verificar se as condições pré- estabelecidas na liberação do trabalho estão sendo mantidas. Este poderá ser constante, tomando os dados de cada cordão executado, ou temporário, verificando de tempos em tempos as condições de trabalho.

Além de verificar se parâmetros como tensão, corrente, fluxo de gás e velocidade de soldagem continuam corretos, será necessário durante a soldagem verificar outros itens que possam ser pedidos no procedimento. Entre esses itens, costuma ser solicitado o controle da temperatura de interpasse, que nada mais é do que a temperatura da superfície após cada cordão. Isto é necessário porque determinados materiais não podem ter sua temperatura elevada acima de determinados valores, sob pena de apresentarem problemas metalúrgicos.

No caso dos processos manuais, é nesta fase que deve ser verificada a velocidade de soldagem, pois a verificação deste item antes da soldagem só é possível em equipamentos automáticos.

Quando for solicitado, os dados verificados durante a soldagem devem ser anotados em um documento chamado folha de acompanhamento de soldagem e servirão posteriormente para evidenciar que todos os requisitos foram cumpridos adequadamente.

É necessário especial atenção quando se inspecionam obras grandes e com diversos soldadores, pois algumas qualificações de soldador poderão ter sua validade expirada durante o transcorrer da obra.

Por último, verificar com bastante atenção a retirada de escória entre os passes nos processos em que este fato ocorra; nos casos em que for especificada a soldagem por dois lados, assegurar que a abertura, limpeza e preparação do lado reverso sejam adequadas.

Verificação após a soldagem

Logo após o término da soldagem, deve ser verificado no procedimento se existe especificação para tratamento depós-aquecimento. Em caso afirmativo opós-aquecimento deve ser iniciado imediatamente após a soldagem.

Marcação das indicações

Em seguida, inicia-se a verificação dos demais tópicos: verificação dimensional da soldagem e do componente, incluindo distorções; nesta etapa constatam-se, entre defeito marcação na peça Acuidade visual outros, os defeitos de reforço excessivo e falta de deposição. Esses defeitos devem ser marcados para análise, e se estiverem fora do critério de aceitação, deverão ser retrabalhados, uma vez que a falta de deposição é um ponto frágil na junta soldada e reforço excessivo é um concentrador de tensões. A aceitabilidade da soldagem em relação aos requisitos de aparência deve incluir: aspecto da superfície, presença ou não de respingos, etc. Verificar a presença ou não de defeitos de soldagem, como por exemplo: trincas, mordeduras, poros, sobreposições e outros. Por último, não agradável mas necessário, procurar evidências de ocultamento de defeitos. Estes podem aparecer como esmerilhamento excessivo e reforço de solda muito pronunciado, dentre outros.

Defeito

Apesar de o termo mais conhecido ser defeito, é importante tera correta compreensão de que as indicações é que vão identificar na primeira observação. Após analise mais detalhada, os defeitos serão identificados como descontinuidades ou não. Caso seja identificado como descontinuidade, esta, em função dos critérios de aceitação das descontinuidades, pode ou não ser um defeito.

Os defeitos deverão ser identificados no equipamento para que possam ser retrabalhados. Além disto, deve ser feito um documento onde os defeitos e sua localização são identificados. Este documento servirá para que se observe se os defeitos estão se repetindo no mesmo lugar ou não, o que pode ser uma evidência de aplicação inadequada do processo de soldagem, como por exemplo falta de acesso.

Marcação na peça

A marcação na peça deverá ser clara e facilmente visível, com uma cor bem distinta do equipamento, permanente pelo menos até o fim do reparo; deve ser feita fora da zona de soldagem, com produto que não contamine o material e facilmente removível.

Os reparos, quando houver, deverão ser acompanhados como se fossem soldagem normal, salvo se no procedimento de soldagem for especificado um procedimento diferenciado para reparo.

Acuidade Visual

O olho, a principal ferramenta do profissional, é um item variável que depende de cada indivíduo; além disto há também a variação do cérebro e do sistema nervoso. Por essa razão, os trabalhadores em atividades de inspeção devem anualmente ser submetidos a testes para garantir que possuam a acuidade visual para perto, podendo esta ser natural ou corrigida através de óculos ou lentes.

Em um ensaio visual, a excitação do olho depende diretamente do brilho das superfícies que são examinadas, já que a vista não se dirige para a fonte de iluminação, e sim para o objeto iluminado.

Iluminação

Para a realização do exame visual deve existir uma adequada fonte de iluminação natural ou artificial. A claridade é geralmente o fator mais importante no exame visual. A claridade de um superfície em exame depende de seu fator de reflexão e na quantidade ou intensidade de luz atingindo a superfície. Claridade excessiva ou insuficiente interfere com a habilidade de uma visão clara e com observação e julgamento crítico. Por estes motivos é que a intensidade de luz deve ser controlada.

Uma intensidade mínima de 161 lux de iluminação deverá ser usada para exames em geral e um mínimo de 538 lux para exames de detalhes. Valores diferentes poderão estar especificados dependendo dos requisitos das especificações e códigos.

Para garantir o cumprimento de requisitos mínimos de uma fonte de luz conhecida ou um dispositivo medidor de luz tal como uma fotocélula ou fotômetro deverá ser usado. Alguns exemplos de fontes de luz conhecidas: lanterna (2 pilhas grandes), lâmpada de 100 watts, “spot light” de 100 watts e lâmpada de vapor de mercúrio. Para os requisitos da maioria dos exames visuais, a luz do dia ou uma lanterna com 2 pilhas é mais do que adequado.

Equipamento

Para dimensionamento de descontinuidades, faz-se necessária a utilização de equipamento constituído de auxílios visuais e instrumentos de medição. Deve-se sempre ter o cuidado de verificar a validade das aferições dos instrumentos a serem utilizados.

Auxílios visuais

Os auxílios visuais tais como lentes de aumento, lupas e boroscópios proporcionam um meio de compensação dos limites da acuidade visual.

As lentes de aumento e as lupas são normalmente utilizadas para aumentar o poder de resolução no exame visual. Comumente as lentes e lupas aumentam de 1,5 a 10 vezes e são disponíveis comercialmente. Na medida em que aumenta o poder de magnificação, diminui a distância de trabalho e o campo de visão.

Os instrumentos de medição e os gabaritos de solda são indicados para o dimensionamento de uma junta antes, durante e depois de ser soldada; os gabaritos têm maior precisão e são mais caros e mais lentos de utilizar; já os gabaritos de solda têm construção mais simples, são práticos de transportar e rápidos e fáceis de usar, porém têm menor precisão.

Instrumentos de medição

Os instrumentos de medição utilizados no ensaio visual são: régua, paquímetro, transferidor ou goniômetro e gabaritos de solda.

• Régua

A régua é uma barra marcada com as unidades principais subdivididas em graduações dessas unidades. A parte a ser medida é colocada próxima da régua e a comparação das extremidades físicas da peça com as graduações da régua determinam as dimensões.

A precisão da régua é determinada pela menor divisão da régua, bem como pela precisão com que uma pessoa pode ler a escala quando comparada com as extremidades físicas da peça a ser medida.

Nunca se deve utilizara extremidade da régua como ponto de medição. A razão disto é que as extremidades estão sujeitas a desgaste e não podem ser marcadas com precisão.

• Paquímetro

O paquímetro é uma escala de alta precisão com uma parte deslizante chamada vernier. O vernier tem duas escalas de tal forma que tanto as superfícies internas quanto as externas podem ser medidas. Para executar uma medida externa, a peça é colocada entre as garras, e a garra móvel desliza até encostar na superfície da peça. Para fazer uma medida interna, asorelhas são colocadas dentro da peça afastada até encostarem na superfície. As orelhas devem estar em contato com o objeto em medição mas devem estar livres o suficiente para sairem sem atrito. O vernier é fixado no local e o ajuste final é feito através do fixador.

• Transferidor

O transferidor ou goniômetro tem uma escala precisa com graduações angulares e um semi-círculo e uma lâmina rotativa com uma linha graduada em sua extremidade. O ângulo formado entre uma superfície e outra é determinado colocando-se o transferidor contra a primeira superfície e posicionando-se a lâmina paralelamente à segunda; faz- se então a leitura da linha graduada da lâmina, na escala.

• Gabaritos de solda

Os gabaritos de solda foram desenvolvidos especialmente para aplicações em juntas soldadas. Os principais usos do gabarito de solda são para medição de juntas de topo, em que se medem reforços de cordão, profundidade de mordedura, ângulo do bisel, desalinhamanto de junta, abertura do chanfro, nariz da junta e embicamento. Em juntas em ângulo, medem-se garganta, perna ou cateto, convexidade e concavidade.

Critérios de aceitação

O exame visual e dimensional da soldagem admite critérios de aceitação regidos pelas principais normas utilizadas na área de soldagem. As normas são direcionadas para construções soldadas específicas e desta forma, os critérios de aceitação são aplicados apenas aos casos abrangidos pela norma.Todo

projeto de construção soldada deve especificar a norma aplicável e, consequentemente, os critérios de aceitação. Algumas construções, devido a sua complexidade, agrupam vários tipos de juntas soldadas e dificultam a aplicação de um critério único para avaliação. Nesses casos, são especificados grupos de avaliação, classes de solda ou categoria de junta que determinam os critérios de aceitação para cada grupo, classe ou categoria.

Descontinuidades em juntas soldadas

A descontinuidade é a interrupção das estruturas típicas de uma peça, no que se refere a homogeneidade de características físicas, mecânicas ou metalúrgicas; não é necessariamente um defeito. A descontinuidade só deve ser considerada defeito quando, por sua natureza, dimensões ou efeito acumulado, tornara peça inaceitável, por não satisfazer os requisitos mínimos da norma técnica aplicável. Os termos empregados na denominação de descontinuidades em materiais metálicos semi- elaborados ou elaborados oriundos de processos de soldagem por fusão são normalizados.

Definições de descontinuidades em juntas soldadas

É útil conhecer as definições das descontinuidades mais comuns encontradas em juntas soldadas.
• Abertura de arco – imperfeição local na superfície do metal de base resultante da abertura de arco elétrico
• Ângulo excessivo do reforço – ângulo excessivo entre o plano da superfície do metal de base e o plano tangente ao reforço de solda, traçado a partir da margem da solda.
• Cavidade alongada – vazio não arredondado com a maior dimensão paralela ao eixo da solda, podendo estar localizado na solda ou na raiz da solda.
• Concavidade – reentrância na raiz da solda, podendo ser central, situada ao longo do centro do cordão, e lateral, situada nas laterais do cordão.
• Concavidade excessiva – solda em ângulo com a face excessivamente côncava.
• Convexidade excessiva – solda em ângulo com a face excessivamente convexa.
• Deformação angular – distorção angular da junta soldada em relação à configuração de projeto, exceto para junta soldada de topo (ver embicamento).
• Deposição insuficiente – insuficiência de metal na face da solda.
• Desalinhamento – junta soldada de topo, em que as superfícies das peças, embora paralelas, apresentam-se desalinhadas em relação à configuração do projeto.
• Embicamento – deformação angular da junta soldada de topo.
• Falta de fusão – fusão incompleta entre a zona fundida e o metal de base, ou entre passes da zona fundida, podendo estar localizada na zona de ligação, entre os passes ou na raiz da solda.
• Falta de penetração – insuficiência de metal na raiz da solda.
• Fissura – ver: trinca
• Inclusão de escória – material não metálico retido na zona fundida alinhada, isolada ou agrupada.
• Inclusão metálica – metal estranho retido na zona fundida.
• Microtrinca – trinca com dimensões microscópicas.
• Mordedura – depressão no metal de base sob forma de entalhe, acompanhando a margem da solda.
• Mordedura na raiz-mordedura localizada na margem da raiz da solda.
• Penetração excessiva – excesso de metal da zona fundida na raiz da solda.
• Perfuração – furo na solda ou penetração excessiva ou penetração localizada, resultante de perfuração do banho de fusão durante a soldagem.
• Poro – vazio arredondado, isolado e interno à solda.
• Poro superficial – poro que emerge a superfície da solda.
• Porosidade – conjunto de poros distribuídos de maneira uniforme, mas não alinhados.
• Porosidade agrupada – conjunto de poros agrupados.
• Porosidade alinhada – conjunto de poros dispostos em linha segundo uma direção paralela ao eixo longitudinal da solda.
• Porosidade vermiforme – conjunto de poros alongados ou em forma de espinha de peixe, situados na zona fundida.
• Rachadura – ver: trinca.
• Rechupe de cratera – falta de metal resultante da contração da zona fundida, localizada na cratera do cordão de solda.
• Rechupe interdendrítico – vazio alongado situado entre dendritas da zona fundida.
• Reforço excessivo – excesso de metal da zona fundida localizado na face da solda.
• Respingos – glóbulos de metal de adição transferidos durante a soldagem e aderidos à superfície do metal de base ou à zona fundida já solidificada.
• Sobreposição – excesso de metal da zona fundida sobreposto ao metal de base na margem da solda, sem estar fundido ao metal de base.
• Solda em ângulo assimétrica – solda em ângulo cujas pernas são desiguais, em desacordo com a configuração de projeto.
• Trinca – descontinuidade bidimensional produzida pela ruptura local do material.
• Trinca de cratera – trinca localizada na cratera do cordão de solda, podendo ser longitudinal, transversal ou em estrela.
• Trinca em estrela – trinca irradiante de tamanho inferior à largura de um passe de solda considerada (ver trinca irradiante).
• Trinca interlamelar-trinca em forma de degraus situados em planos paralelos à direção de laminação; localizada no metal de base, próxima à zona fundida.
• Trinca irradiante – conjunto de trincas que partem de um mesmo ponto, podendo estar localizada na zona fundida, na zona afetada pelo calor ou no metal de base.
• Trinca longitudinal – trinca aproximadamente paralela ao eixo longitudinal do cordão de solda, podendo estar localizada na zona fundida, na zona de ligação, na zona afetada pelo calor ou no metal de base.
• Trinca na margem – trinca localizada geralmente na zona afetada pelo calor; inicia-se na margem da solda.
• Trinca na raiz – trinca que se inicia na raiz da solda, podendo estar localizada na zona fundida ou na zona afetada pelo calor.
• Trinca ramificada – conjunto de trincas que partem de uma trinca, podendo estar localizada na zona fundida, na zona afetada pelo calor ou no metal de base.
• Trinca sob cordão – trinca localizada na zona afetada pelo calor, não se estendendo à superfície da peça.
• Trinca transversal-trinca aproximadamente perpendicular ao eixo longitudinal do cordão de solda, podendo estar localizada na zona fundida, na zona afetada pelo calor ou no metal de base.