ENSAIO POR LÍQUIDO PENETRANTE

Ensaio por Líquido Penetrante

Objetivo

O objetivo dos Ensaios por Líquido Penetrante é assegurar a confiabilidade do produto, por meio de:

a) Obtenção de uma imagem visual, que revela a descontinuidade na superfície da peça (mancha);

b) Revelação da natureza da descontinuidade sem danificar a peça;

c) Separação das peças aceitáveis das não aceitáveis segundo o critério estipulado.

Aplicações Industriais e finalidade

Devido às características básicas do Ensaio por Líquido Penetrante, eles podem ser aplicados em grande variedade de produtos metálicos e não metálicos ferrosos e não ferrosos, sejam forjados, fundidos, cerâmicos de alta densidade e etc., desde que não sejam porosos, com resultados técnicos e economicamente satisfatórios na revelação de descontinuidades superficiais, por menores que sejam. Pode ser aplicado durante o processo de fabricação, ao final deste ou durante a manutenção, aqui para detectar as o surgimento das descontinuidades em serviço.

Considerando que alguns  materiais podem ser afetados pelos produtos utilizados no ensaio, devem ser realizados testes para assegurar que o material a ser ensaiado não seja danificado.

Liquido penetrante - Apresentação

O ensaio por líquido penetrante baseia-se na ação da capilaridade.

Vantagens e limitações

Vantagens:

·  E capaz de ensaiar peças de tamanhos e formas variadas bem como pequenas áreas isoladas em uma superfície;

·   É capaz de detectar descontinuidades muito pequenas. É um dos ensaios mais sensíveis para detectar descontinuidades superficiais;

·   Pode ser aplicado em materiais ferrosos, não ferrosos, cerâmicas de alta densidade, vidros e etc., desde que não sejam porosos;

 ·  É relativamente barato e não requer equipamentos sofisticados. Para pequena quantidade de peças ou pequenas regiões, pode-se utilizar um sistema portátil;

·    O líquido penetrante fornece uma indicação ampliada da descontinuidade, tornando-a mais visível;

· As descontinuidades detectadas são analisadas quanto à localização, orientação, dimensões, tornando fácil a interpretação e avaliação;

·     As instalações podem ser adaptadas ao tamanho e quantidade de peças;

·    Permite automação do sistema;

·  A sensibilidade do ensaio pode ser ajustada, selecionando os materiais e técnicas de ensaio.

Limitações:

·    As peças devem estar completamente limpas e a entrada das possíveis descontinuidades desobstruídas;

·    Os produtos utilizados no ensaio podem danificar alguns materiais ou ficarem permanentemente retidos em materiais porosos;

·         Alguns produtos utilizados podem conter enxofre ou compostos alógenos (cloretos, fluoretos, brometos e iodetos). Estes compostos podem causar fragilização ou trincas em aços inoxidáveis austeníticos se não forem completamente removidos antes de tratamentos térmicos ou exposição a altas temperaturas. Podem também causar corrosão em ligas de titânio se não forem completamente removidos após o ensaio e a peça for exposta a altas temperaturas.

Os produtos utilizados podem causar irritação na pele se manuseados sem luvas;

A luz negra deve ser usada mantendo-se os cuidados com os olhos e pele.

Aplicação

Quando um líquido penetrante é aplicado numa peça, deve-se aguardar o tempo suficiente para ocorrer à penetração nas descontinuidades superficiais  Como elas são normalmente pequenas e estreitas, o fenômeno da capilaridade propicia a penetração.

Indicação da Descontinuidade

Terminada a penetração, o excesso de líquido penetrante deve ser escoado e o residual que ainda permanecer sobre a superfície deve ser removido,

Visibilidade da Indicação

O sucesso deste ensaio depende da visibilidade da indicação. Por isso o penetrante contém agente químico corante (de cor usualmente vermelha) para ser analisado sob luz branca, ou agente químico fluorescente (de cor usualmente amarelo-esverdeada) para ser analisado sob luz negra (ultravioleta), este muito mais sensível que o visível.

Classificação dos penetrantes, processos e materiais (de acordo com a ASTM 1417)

Tipo - Classificação dos Penetrantes

Tipo I – fluorescente

Tipo II - visível

Método - Classificação dos Métodos

Método A – Lavável com água

Método B – Pós emulsificável, Lipofílico

Método C – Removível com solvente

Método D – Pós emulsificável, Hidrofílico

Sensibilidade: Os níveis de sensibilidade aplicam-se somente aos sistemas de penetrante Tipo I

Sensibilidade Nível 1/2 - Muito baixa

Sensibilidade Nível 1 - Baixa

Sensibilidade Nível 2 - Média

Sensibilidade Nível 3 - Alta

Sensibilidade Nível 4 - Ultra alta

Reveladores - Classificação dos Reveladores :

Forma a – pó seco

Forma b – solúvel em água

Forma c – suspenso em água

Forma d – não-aquoso

Forma e – aplicação específica

Solventes - Classificação dos Solventes :

Classe 1 – alogenados

Classe 2 – não alogenados

Classe 3 – aplicação específica.

ETAPAS DO Ensaio

As etapas do ensaio são praticamente as mesmas, tanto para o penetrante visível, como para o penetrante fluorescente, variando ou alternando algumas seqüências devido aos métodos de remoção do excesso do penetrante e o tipo de revelador utilizado.

Umas das etapas mais importantes neste ensaio é a preparação da superfície e a pré-limpeza. Podemos considerar as etapas do ensaio como sendo:

Estudo prévio do documento aplicável: norma técnica, manual do fabricante da peça a ser ensaiada, boletins de serviço e etc. Nestes documentos podem ser encontradas as especificações do ensaio ou seja, a técnica de ensaio, onde são estabelecidas as regras para a execução do ensaio,  bem como os critérios de aceitação e rejeição, onde são descritos os limites quanto aos tipos, tamanho, quantidade e localização das descontinuidades aceitáveis.

Preparação da superfície/limpeza:

·     Pré-limpeza;

·     Aplicação do penetrante;

·     Tempo de penetração;

·     Remoção do excesso do penetrante;

·     Secagem da peça, se o revelador utilizado for o seco ou o não aquoso;

·     Aplicação do revelador

·     Tempo de revelação;

·   Inspeção, verificar a revelação das indicações e enquadrá-las no critério de aceitação e rejeição;

·     Elaboração do registro dos resultados obtidos no ensaio;

· Limpeza após ensaio, para a retirada do revelador e penetrante da superfície e do penetrante do interior das descontinuidades;

·     Proteção da superfície, embalagem e identificação.

Preparação da superfície das peças para ensaio - limpeza

Consideremos aqui a preparação da superfície ou limpeza, como sendo a remoção de camadas de óxido, tintas, produtos de queima de óleos, combustíveis ou qualquer lubrificante ou outros tipos de contaminantes que possam interferir no ensaio.

Tais contaminantes não devem ser removidos pelos executantes do ensaio pois, geralmente exige-se para tais remoções, conhecimento e técnicas específicas, tais como a aplicação de substâncias ácidas e alcalinas ou algum processo mecânico específico.

Métodos ou produtos impróprios podem causar danos irreversíveis à superfície em ensaio, como por exemplo a corrosão. Por esse motivo, o método de limpeza deverá ser criteriosamente especificado.

Como preparação da superfície consideramos: remoção de oxidação e carepas, Remoção de tintas,  Etching / Deslustre e etc..

Pré-limpeza

Esta etapa é de responsabilidade do operador, que deverá remover qualquer resíduo proveniente da preparação da superfície.O objetivo desta etapa é deixar a superfície a ser ensaiada, completamente limpa e seca.

Atenção: na pré-limpeza, não estamos limpando apenas a superfície mas também a entrada e se possível o interior das possíveis descontinuidades, pois quanto mais limpas estivem, mais penetrante irá penetrar em seu interior, que por conseqüência, provocará uma indicação de maior visibilidade Principais Processos de Pré-Limpeza:

·         Limpeza por vapor desengraxante

·         Limpeza por vapor d'água

·         Limpeza por detergentes

·         Limpeza por solventes e removedores

Líquido penetrante - aplicação - tempo de penetração

Tipos de penetrante

Os líquidos penetrantes são encontrados em dois tipos, sendo:

TIPO I - Penetrante fluorescente, mais sensível porque possibilita melhor visualização sob luz negra

TIPO II - Penetrante visível (vermelho), menos sensível, com utilização proibida em peças de motores e turbinas, a menos que apresente uma técnica aprovada.

Seleção do Tipo de Penetrante

Selecionar o TIPO de penetrante e o MÉTODO de remoção adequado para o ensaio, é uma tarefa que implica em certo grau de dificuldade, pois requer algum conhecimento sobre os processos de fabricação de cada peça a ensaiar, as condições de cada superfície a ser submetida a ensaio, as descontinuidades esperadas, o material, o tamanho e o peso de cada peça e, ainda, a disponibilidade de água, eletricidade, ar comprimido, etc..

A função de selecionar o tipo e método não deve ser do operador. Em caso de dúvidas, utilize o mais sensível, aliado ao melhor método de remoção do excesso, de acordo com o tipo de material, processo de fabricação e acabamento superficial.

Aplicação dos Penetrantes

A maneira de aplicar o líquido penetrante vai depender da quantidade de peças, tamanho e localização.

Podem ser aplicados por "spray", derramamento, pincelamento ou imersão (banho) e spray eletrostático. O penetrante aplicado deve permanecer em contato com a superfície em ensaio por um determinado tempo (tempo de penetração).

Tempo de Penetração

O tempo mínimo de penetração deve ser de 10 (dez) minutos e o tempo máximo de 2 (duas) horas. Para tempos maiores que duas horas, o penetrante deve ser reaplicado para evitar a sua secagem.

O tempo de penetração deve ser determinado por procedimento escrito, pelo fabricante da peça em ensaio(manual) ou através de uma técnica desenvolvida, em um corpo de prova, de preferência uma peça igual, contendo uma descontinuidade conhecida e feita por um profissional qualificado nível III em END.

Temperatura de ensaio

A temperatura da peça, o líquido penetrante fluorescente e o ambiente devem estar na faixa de 4 a 49° C. A temperatura da peça, o líquido penetrante visível e o ambiente devem estar na faixa de 16 a 52°C.

Penetrantes especiais para alta temperatura podem ser utilizados desde que aprovados pelo manual do fabricante da peça em ensaio ou por um acordo entre as partes e sempre com base numa técnica testada e aprovada.

Remoção do excesso de penetrante

Após a aplicação do penetrante e decorrido o tempo de penetração, o excesso de penetrante deve ser removido da superfície, mantendo-se apenas o penetrante que está alojado no interior das possíveis descontinuidades.

Os métodos de remoção são os seguintes:

Método A – Penetrante lavável com água

Devem ser removidos com jato d’água controlando a pressão e temperatura, ou por imersão.

Quando utilizando o penetrante Tipo I (fluorescente), o enxágüe deve ser feito sob luz negra.

Método B – Penetrante pós-emulsificável lipofílico

O emulsificador deve ser aplicado por imersão ou derramamento. Não pode ser aplicado através de pincel ou spray e não deve ser agitado enquanto estiver sobre a superfície da peça.

Método C – Penetrante removível com solvente

O penetrante é removido inicialmente através de panos secos ou toalhas absorventes, e quando o excesso não mais puder ser removido assim, aplica-se o solvente em panos ou papeis limpos e secos, de uma forma que não fiquem encharcados. Procede-se então a remoção sob iluminação adequada, luz negra para os penetrantes fluorescentes e luz branca para penetrantes visíveis.

Método D– Penetrante pós-emulsificável hidrofílico

Após passado o tempo de penetração, seguem-se as etapas:

·         pré-enxágue: para retirar o que for possível do excesso do penetrante

·         aplicação do emulsificador hidrofílico

·         enxágüe: proceder da mesma maneira que já descrito para o método A

Emulsificadores

Remoção de Penetrante pós emulsificável - Métodos B e D.

Introdução.

Penetrantes Pós Emulsificáveis são óleos contendo tintas coloridas altamente visíveis ou fluorescentes. Eles são formulados e produzidos com características de alta penetração e capacidades de alta visibilidade. Eles diferem do penetrante lavável com água porque eles resistem à remoção por água.  Estes penetrantes não contêm um emulsificador em sua fórmula original. Um processo separado de emulsificação é requerido para a sua remoção. Isto é feito por um dos dois métodos: processo lipofílico ou processo do hidrofílico.

Aplicação de Emulsificador Lipofílico

O emulsificador lipofílico é utilizado como fornecido pelo fabricante. É usualmente aplicado por derramamento sobre a peça ou pela imersão da peça em um tanque de emulsificador. A aplicação por spray ou por fluxo contínuo não é recomendável.

Aplicação do Removedor (emulsificador) Hidrofílico

A remoção do excesso de penetrante da superfície usando emulsificador hidrofílico pode ser efetuado através do uso de imersão ou spray, ou uma combinação de ambos. 

Contaminação por Penetrante.

Quando o penetrante e o emulsificador são solúveis e há um gradual acréscimo de penetrante no emulsificador, a eficiência da ação do emulsificador tende a diminuir. Quanto maior a quantidade de penetrante no emulsificador, menor será seu poder de emulsificação.

Enxaguando a Camada Emulsificada.

Quando a difusão do emulsificador alcançar o resultado desejado (final do tempo de emulsificação), o processo é seguido pelo enxágüe com água, que interrompe o processo de difusão. Este enxágüe deve retirar apenas o penetrante emulsificado da superfície da peça e não do interior das descontinuidades.

Seguindo-se as orientações sobre a pressão da água e sua temperatura, dificilmente irá se retirar o penetrante não emulsificado do interior das descontinuidades.

Inspeção Visual da Remoção

Nesta etapa, acompanha-se a remoção do excesso do penetrante para que ao final da operação, a peça esteja completamente livre de acúmulos indesejáveis de penetrante na superfície. Desejamos apenas manter na peça, o penetrante que encontra-se no interior das descontinuidades.

Quando é utilizado um penetrante do TIPO I, a remoção deve ser feita sob luz negra, para um maior controle no enxágüe.

Se o penetrante for do TIPO II, o simples fato de não se constatar traços vermelhos na peça ou no pano utilizado, assegura uma completa remoção.

Secagem

Esta é uma etapa necessária antes de aplicar o revelador seco e o não aquoso. No caso de utilizar o revelador em solução ou suspensão em água, apenas retira-se o excesso de água aplica-se o revelador e só então a peça é levada à estufa para a secagem do revelador.

Normalmente são usadas estufas com controles que permitem regulagem de temperatura, entre 0 e 100^oC e a temperatura máxima permitida é de 71^oC.

Reveladores

Como regra geral, o tempo de revelação não deverá ser menor que a metade do tempo de penetração.

É importante salientar que para a aplicação dos reveladores secos e não aquosos, a peça deverá esta completamente limpa e seca. 

Métodos de aplicação: os reveladores podem ser aplicados por:

Spray;

Spray eletrostático;

Imersão;

Ventilação;

Polvilhamento

Sopro;

Mergulho e etc.

Podem ser aplicados por processos manuais ou automáticos. Isso dependerá das necessidades.

Para linhas de produção seriada, existem sistemas automáticos não apenas para a aplicação do revelador, mas para toda a seqüência do ensaio, desde a pré-limpeza até a limpeza final.

Tipos de Reveladores

Forma a - pó seco

Forma b - solúvel em água

Forma c - suspenso em água

Forma d - não-aquoso

Forma e aplicação específica

Luz negra

Intensidade: A lâmpada deve estar acesa pelo menos 5 (cinco) minutos antes do início do ensaio ou até atingir a intensidade requerida de 1.000 micro watts/cm².

Local da inspeção

A inspeção deve ser feita em local apropriado,  com iluminação apropriada e limpo, para evitar que a peça venha a ser contaminada com resíduos que possam interferir não ensaio.

Quando utilizando o penetrante Tipo I (fluorescente):  necessita-se de uma fonte de luz ultravioleta (luz negra), com  uma intensidade luminosa mínima de 1.000 micro watts/cm² .

Deve ser controlada a intensidade de luz branca deve ser controla.

A luz negra deve ser posicionada de tal maneira que não incida diretamente nos olhos do operador.

Quando utilizando o penetrante Tipo II (visível): deve se inspecionar a peça em local limpo e que tenha uma  iluminação mínima de  1.000 lux.

Inspeção

Fazer incidir sobre a área a ser inspecionada, o foco de luz negra ou branca.

Observar atentamente a área a ser inspecionada; havendo descontinuidades elas serão denunciadas pela manifestação do fenômeno da fluorescência ou indicações vermelhas no caso do penetrante visível.

Descontinuidades

As descontinuidades podem ser surgir durante a fabricação da peça, isso dependerá do processo, podem ser: bolhas de gás, porosidade, inclusão, contração, dobras, costura, de laminação, trincas e etc..

Quando as peças são aprovadas após a fabricação, são montadas em um conjunto de uma aeronave, esta peça esta sujeita a esforços estáticos e dinâmicos bem como variações de temperatura, umidade e contaminantes.

As descontinuidades mais encontradas nas peças em serviço são as trincas. Corrosão por tensão também é comum.

Interpretação e avaliação dos resultados do ensaio

Os termos Interpretação e avaliação são muitas vezes confundidos:

· Interpretar significa identificar o que causou a indicação da descontinuidade ( trinca, porosidade, etc.);

·    Avaliar significa fazer a apreciação e, em conseqüência, decidir, no caso de existir a descontinuidade, se a peça deve ser aceita, retrabalhada ou condenada;

O ensaios por Líquido Penetrante exige a correta aplicação das técnicas de ensaio e um grande conhecimento e prática para a interpretação e avaliação das indicações,conhecimento prévios sobre os documentos aplicáveis ao ensaio, o tipo de material, o processo de fabricação da peça e uma grande dose de bom senso, somando tudo isso à qualificação nível I para o operador e nível II para o inspetor.

Indicações.

A imagem obtida após a revelação é chamada de indicação e podem ser de 3 naturezas: indicações falsas, indicações não relevantes e indicações verdadeiras.

Indicações Falsas

São indicações observadas durante a inspeção e que ocorrem, mais comumente em conseqüência da permanência de resíduos remanescentes do penetrante nas superfícies das peças.

A causa mais comum da permanência desses resíduos é a remoção deficiente do penetrante. 

Indicações não relevantes

São as indicações causadas por descontinuidades superficiais, contudo, inerentes ao projeto e/ou processos de fabricação da peça ou montagem.

Devemos ter em mente também, que não podemos considerar normal ou não relevante as marcas de ferramentas  introduzidas durante a montagem ou desmontagem de um componente.

Indicações verdadeiras

São as indicações de descontinuidades reais, que efetivamente podem comprometer a resistência estrutural da peça.

Não havendo dúvidas de é uma indicação verdadeira, inicia-se a etapa de interpretação da causa responsável pela indicação da descontinuidade superficial detectada. O resultado dessa interpretação permitirá avaliar o destino a ser dado à peça.  O inspetor deverá estar familiarizado com cada tipo de indicação.

Remoção das descontinuidades

Quando permitido, a trinca ou outras descontinuidades podem ser removidas, e um novo ensaio deverá ser realizado.

Limpeza após o ensaio

A princípio, todas as peças ensaiadas devem ser limpas após a inspeção, independentemente se esta aprovada ou rejeitada. Não necessitam de limpeza após o ensaio se esta atitude estiver mencionada em procedimento escrito e se a peça rejeitada tiver um destino onde os resíduos do ensaio não possam interferir.

Identificação

Depois da limpeza após ensaio, a peça deve ser devidamente identificada através de etiquetas ou por cores que indiquem se ela está aprovada ou rejeitada. O tipo de identificação deve estar descrito no procedimento de ensaio e o operador ou inspetor deverá encaminhar a peça para a operação subseqüente, seja a montagem no sistema da aeronave ou uma outra etapa do processo de fabricação.

Nunca se esquecer de preencher a ficha de acompanhamento da peça ou lote de peças.

Registrar uma descontinuidade.

Quando é necessário registrar uma descontinuidade, adotar o hábito de desenhar as descontinuidades uma a uma num desenho, torna-se demorado e impreciso. Pode-se utilizar o desenho da peça para indicar a região das descontinuidades.

Pode-se adotar alguns meios de registro, tais como: líquidos registradores, fitas adesivas transparentes, fotografias digitais fotografias convencionais e etc..

Elaboração do relatório (registro) do ensaio

Esta etapa deve ser cumprida, registrando em formulário padronizado, no mínimo estas informações: os documentos aplicáveis; a técnica de ensaio; a identificação do peça; número do lote; ou identificação da aeronave; os resultados obtidos, quantificando, localizando e indicando as dimensões das descontinuidades detectadas; se a peça está aprovada ou rejeitada; o tipo de identificação utilizada na peça; nome do operador, nome do inspetor e datas.

Em se tratando de peça acabada e aprovada, depois da limpeza estará pronta para uso. Quando, porém, tratar-se de peça semi-acabada ou bruta, depois da limpeza estará liberada para o prosseguimento do seu processo de fabricação.

A limpeza após ensaio consiste na remoção do revelador da superfície ensaiada e, no caso de aprovação da peça com descontinuidades superficiais, da remoção também, do penetrante residual do interior das mesmas.

As peças rejeitadas também devem ser tratadas da mesma maneira.

Equipamentos utilizados na realização dos ensaios

Estações de ensaio:

Devem ser escolhidas e montadas de acordo com o tipo de penetrante a ser utilizado, a quantidade e o tamanho das peças que serão ensaiadas.

Geralmente estas estações de um sistema de ensaio por líquido penetrante são fabricadas em aço inox e são compostas de tanques específicos para cada etapa do ensaio. Cabine de inspeção e iluminação adequada

Materiais Portáteis

Quando utilizamos um conjunto portátil disponível em "spray" nos TIPOS I e II, pode-se ensaiar qualquer peça ou parte dela, independentemente de sua localização, desde que os produtos sejam da mesma família, ou seja, da mesma marca, tanto o penetrante quanto o removedor e o revelador.

 

kit" de penetrante visível

Normalmente compõe-se de latas pressurizadas (em número variável), contendo:

a) penetrante

b) removedor

c) revelador não-aquoso

kit" de penetrante fluorescente

Normalmente compõe-se de:

a) latas pressurizadas contendo penetrantes;

b) latas pressurizadas contendo revelador;

c) latas pressurizadas contendo solvente;

d) luz negra portátil e transformador.

Controle da qualidade

Para assegurar que o ensaio será realizado dentro das condições ideais, deveremos manter alguns controles que garantam a eficiência dos produtos, isoladamente, bem como a eficiência de um sistema de ensaio por líquido penetrante e acessórios. Para assegurar a eficiência dos penetrantes, emulsificadores e reveladores, certos controles devem ser feitos periodicamente a fim de garantir que as recomendações dos fabricantes (limites aceitáveis de contaminação e diluição) não sejam ultrapassadas. Os controles requeridos são:

·         Teor de água no penetrante (Método A);

·         Teor de água no emulsificador Lipofílico;

·         Concentração do emulsificador hidrofílico;

·         Performance do sistema;

·         Lavabilidade (Removabilidade) do penetrante (método A somente);

·         Sensibilidade do penetrante;

·         Removabilidade do emulsificador;

·         Padrão com descontinuidades conhecidas;

·         Intensidade da luz negra;

·         Intensidade da luz branca, e

·         Medidores de intensidade luminosa