Universidade Federal de Minas Gerais

Escola de Engenharia da UFMG

Ensaios Não Destrutivos: Líquidos Penetrantes

Grupo: Líquidos Penetrantes

Professora: Sidnea Ribeiro

Belo Horizonte

Abril/2011

Equipe:

Bruno Silvano Costa - 210017107

Filipe Lage Garcia - 2010017263

Luiz Fernando Oliveira Moraes - 2010017530

Saint-Clair Luiz de Oliveira Neto - 2010017778

Líquidos Penetrantes

Trabalho apresentado para avaliação

na disciplina Laboratório de Materiais

do Curso de Engenharia Mecânica da

Escola de Engenharia da Universidade

de Minas Gerais

Prof. Sidnea Ribeiro

Belo Horizonte

Abril/2011

Sumário:

1 Introdução

2 Fundamentação Teórica

2.1 Princípios do método

2.2 Conceitos básicos

2.2.1 Penetrantes

2.2.2 Emulsificadores e Solventes

2.2.3 Reveladores

2.3 Procedimentos para realização do ensaio

2.3.1 Lavagem inicial

2.3.2 Secagem

2.3.3 Aplicação do penetrante

2.3.4 Remoção do excesso de penetrante

2.3.5 Revelação

2.3.6 Análise dos resultados

3 Análise do ensaio

3.1 Vantagens

3.2 Desvantagens

4 Conclusões

5 Referências bibliográficas

1 - Introdução

Os métodos e instalações para testes não destrutivos e diagnósticos técnicos são de

primeira importância no desenvolvimento de novos produtos comerciais e industriais, a fim de

proporcionar segurança, resistência, encontrar erros de fabricação e aumentar a qualidade do

produto final, além de serem de grande uso em manutenções.

Nesta área de ensaios não destrutivos encontra-se o uso de líquidos penetrantes, um

ensaio bastante simples e que será aqui tratado. O ensaio não destrutivo utilizando líquidos

penetrantes consiste na aplicação de um fluido em uma peça para a detecção de fissuras muito

pequenas, que normalmente não podem ser vistas ou são de difícil visualização a olho nu.

Através da aplicação do fluído, as fissuras, se existirem, se tornam notáveis pela coloração do

fluido.

A relevância desse trabalho está inserida em uma pesquisa e apresentação do conceito,

dos métodos do ensaio, suas vantagens e desvantagens e principais aplicações.

2 - Fundamentação Teórica

2.1 - Princípios do método

O método de ensaio por líquidos penetrantes proporciona um meio para a detecção de

descontinuidades que afloram à superfície dos materiais. O líquido penetrante é aplicado

uniformemente sobre a superfície da peça a ser ensaiada, permitindo que ele penetre nas

descontinuidades existentes. Este método está baseado no fenômeno da capilaridade que é o

poder de penetração de um líquido em locais extremamente pequenos devido a suas

características físico-químicas como a tensão superficial e forças intermoleculares, por esse

motivo esse ensaio não pode ser usado para a detecção de descontinuidades superficiais de

materiais com porosidade. O poder de penetração é uma característica bastante importante uma

vez que a sensibilidade do ensaio é enormemente dependente do mesmo.

Após um período adequado de tempo, o excesso de penetrante é removido da superfície,

e esta é submetida à secagem. Em seguida, aplica-se o revelador, cuja finalidade é absorver o

penetrante retido nas descontinuidades, provocando um manchamento nos pontos em que ocorrer

a absorção. A peça, a seguir, deve ser submetida a uma inspeção visual, para detectar a presença

ou a ausência de descontinuidades, tais como, gota fria, trincas de tensão provocadas por

processos de têmpera ou revenimento, descontinuidades de fabricação tais como: trincas,

costuras, dupla laminação, sobreposição de material ou ainda trincas provocadas pela fadiga do

material ou corrosão sob tensão, que podem ser facilmente detectadas pelo método de Líquido

Penetrante.

Os parâmetros de processamento, tais como limpeza inicial, tempo de penetração e

técnica de remoção do excesso, são determinados pelos materiais penetrantes utilizados, pela

natureza da peça a ser examinada (forma, tamanho, condição superficial e composição da liga) e

tipo de descontinuidade a ser detectada. (ABNT NBR 8407).

2.2 - Conceitos básicos (Materiais penetrantes)

2.2.1 - Penetrantes

Líquidos penetrantes são fluidos com alta capacidade de capilaridade (chama-se

capilaridade à propriedade dos fluidos de subir ou descer em tubos muito finos, que resulta na

capacidade de o líquido molhar ou não a superfície do tubo), são formados pela mistura de vários

líquidos, e devem apresentar uma série de características, indispensáveis ao bom resultado do

ensaio. Vejamos quais são essas características:

a. Ter capacidade de penetrar em pequenas aberturas;

b. Ser capaz de manter-se em aberturas relativamente grandes;

c. Ser removível da superfície onde está aplicado;

d. Ter capacidade de espalhar-se em um filme fino sobre a superfície de ensaio;

e. Apresentar grande brilho;

f. Ser estável quando estocado ou em uso;

g. Ter baixo custo;

h. Não deve perder a cor ou a fluorescência quando exposto ao calor, luz branca ou luz

negra;

i. Não deve reagir com o material em ensaio, e nem com a sua embalagem;

j. Não pode ser inflamável;

k. Não deve ser tóxico;

l. Não deve evaporar ou secar rapidamente;

m. Em contato com o revelador, deve sair em pouco tempo da cavidade onde tiver

penetrado.

O penetrante aplicado na peça ensaiada a fim de evidenciar descontinuidades na

superfície do material.

2.2.2 - Emulsificadores e Solventes

Na remoção superficial dos penetrantes, pode ser utilizado água, um emulsificador ou um

solvente específico, mas deve ser considerado o tempo suficiente para que ocorra total

penetração e cuidados com o tempo e rigorosidade da lavagem, para que o penetrante não seja

removido das cavidades.

Emulsificador é um tipo de substância que quando adicionada ao penetrante, o torna

diluível em água. Quando o emulsificador já está dissolvido no penetrante, é necessário esperar

apenas o tempo correto para que haja emulsificação, e então o excesso de fluido é retirado da

superfície do material. O emulsificador também pode ser aplicado separadamente do penetrante,

em locais selecionados, esperando-se o tempo necessário para sua reação e então a lavagem é

realizada.

O uso de solventes ocorre também após a aplicação do penetrante, esfregando-o com

materiais limpos (panos, estopas) em quantidades ideais para que não ocorra a remoção do fluido

que já penetrou nas cavidades. Os resíduos na superfície podem ser removidos então com o uso

de um removedor.

2.2.3 - Reveladores

Após a aplicação do penetrante e a lavagem de seu excesso da superfície, aplica-se o

revelador, que pode ser de três tipos: Seco, aquoso e para suspensões não aquosas. Reveladores

secos são na forma de pó, que é espalhado uniformemente pela superfície em estudo.

Reveladores aquosos são normalmente fornecidos em pó e devem ser dissolvidos em água, em

proporções que dependem da aplicação. Reveladores em suspensões não aquosas são fornecidos

suspensos em solventes não aquosos, e deve ser pulverizado na superfície em análise.

2.3 - Procedimentos para realização do ensaio

2.3.1 - Lavagem inicial

Para o sucesso da realização do ensaio, é fundamental uma correta limpeza superficial da

peça, a fim de remover impurezas e contaminações presentes, que possam prejudicar os

resultados do ensaio, como o impedimento da penetração do líquido penetrante ou alteração em

sua capacidade de reagir com a luz ultravioleta. A lavagem inicial é determinada pelas condições

iniciais da peça como tipo de contaminante, material e tamanho e requisitos específicos de

limpeza estipulados pelo comprador. Ela é normalmente realizada com água, mas também

existem outros métodos, como a utilização de detergentes, solventes, vapor desengraxante,

ataque com ácidos, etc.

2.3.2 - Secagem

Após a lavagem inicial da peça, esta deve ser completamente seca, visto que qualquer

resíduo líquido pode também atrapalhar a ação do penetrante. A peça pode ser seca à

temperatura ambiente, utilizando-se estufas ou ar quente.

2.3.3 - Aplicação do penetrante

Quando a peça encontra-se devidamente limpa e seca, o penetrante é aplicado, através de

imersão, pincelamento ou pulverização. A imersão é utilizada normalmente para peças pequenas,

enquanto o pincelamento ou pulverização são utilizados para peças maiores e/ou de geometria

complexa (os últimos possuem a vantagem de reduzir a quantidade de excesso de penetrante

superficial).

Deve ser considerado a temperatura ambiente (que deve estar dentro dos requisitos do

fornecedor), a inclinação e o tempo da aplicação, ventilação e iluminação do local.

2.3.4 - Remoção do excesso de penetrante

Após a espera do tempo correto, deve-ser remover o excesso superficial de penetrante,

tomando-se cuidado para que não seja removido o penetrante das descontinuidades. Ela pode ser

realizada com água, solventes ou emulsificadores, dependendo do tipo de penetrante, como

descrito anteriormente (item 2.2.2). Penetrantes ultravioletas devem ser removidos utilizando-se

iluminação ultravioleta, para que se possa observar o excesso de líquido na superfície a ser

removido.

2.3.5 - Revelação

A revelação é um o processo que visa à visualização dos locais onde o liquido penetrante

ficou alocado, possibilitando então a detecção de trincas e fissuras. Existem várias formas de

aplicação do revelador, a serem determinadas por tamanho, geometria, quantidade e condições

superficiais das peças, além do tipo de penetrante utilizado. A aplicação pode ser por névoa,

imersão, derramamento, pulverização, dentre outras. Após sua aplicação, deve-se esperar um

tempo mínimo para secar e absorver o penetrante contido nas descontinuidades da peça. Esse

tempo não deve ser inferior a 10 minutos e o tempo máximo varia de acordo com o tipo de

revelador (4 horas para reveladores secos, 2 horas para aquosos e 1 hora para não-aquosos).

Deve ser avaliada a necessidade de remoção do revelador após a realização do

ensaio. Dependendo da aplicação da peça, o revelador pode ser mantido na peça sem problemas,

porém em situações em que a peça é exposta a produtos que possam reagir com o revelador e

causar problemas, como a corrosão, ele deve ser removido da peça dentro do tempo especificado

pelo fornecedor, para que sua remoção não se torna muito difícil.

2.3.6 - Análise dos resultados

Após a espera do tempo de revelação, assegura-se a completa absorção do penetrante

pelo revelador. As descontinuidades podem ser vistas pelo contraste entre a cor do penetrante

(muito com o de cor vermelha) e a cor do revelador (normalmente branco), vistas à luz branca ou

através da fluorescência dos penetrantes ultravioleta quando se utiliza luz negra. Cuidado deve

ser tomado com falsos resultados: irregularidades na superfície podem ter outra origem, como as

originadas por ferramentas. Nesse caso a superfície deve ser limpa e reexaminada.

3 - Análise do ensaio

O ensaio não destrutivo utilizando líquidos penetrantes, apesar de ter maior garantia de

resultados corretos quando aplicado por profissionais, é relativamente simples (é realizado em

apenas alguns passos) e possui boa eficiência, além de vasta aplicação. O ensaio detecta fissuras

causadas por fadiga, usinagem, sobrecarga, impacto, porosidade, costuras, buracos e falta de

fusão em soldas.

Como todo ensaio não destrutivo, possui suas vantagens e desvantagens características.

3.1 - Vantagens

Alta sensibilidade às pequenas descontinuidades; grande diversidade de tipos de

materiais aplicáveis ao ensaio; mesmo em peças complexas e de grande área, o ensaio é barato e

rápido; os materiais e equipamentos necessários são de baixo custo; não requer obrigatoriamente

o uso de mão de obra muito especializada.

3.2 - Desvantagens

Apenas falhas superficiais são detectáveis; apenas materiais com superfície não tão

porosa podem ser analisados; o cuidado com a limpeza inicial é um fator crítico, visto que

qualquer impureza pode afetar os resultados; o acabamento superficial da peça afeta a

sensibilidade dos resultados; vários fatores do processo devem ser monitorados (como

temperaturas, tempo das aplicações, iluminação, etc.); as peças, dependendo da aplicação,

requerem pós limpeza; cuidados devem ser tomados com os materiais utilizados, como

transporte e disposição.

4 - Conclusões

O uso de líquido penetrante possui boa eficiência, com relativo baixo custo, não requer

necessariamente mão de obra especializada e possui vasta aplicação, o que o torna um bom

processo a ser escolhido em superfícies em que o ensaio é aplicável. Por essas características, o

ensaio utilizando líquidos penetrantes é um atrativo para as indústrias das mais diversas áreas,

sendo um dos ensaios mais largamente utilizados. Desde as peças mais baratas da indústria

automotiva, até as mais caras utilizadas na indústria aeronáutica são submetidas a esse ensaio

para a detecção de falhas.

5 - Referências bibliográficas

Journal of Engineering Physics and Thermophysics Vol.82, Nº4, 2009

JBS Inspeção e Ensaios LTDA. - http://www.jbsensaios.com.br/

The NDT Validation Centre, Introduction to Penetrant Testing - http://www.ndt-

validation.com/technologies/pr_20.jsp?menu_pos=6

ABNT – Associação Brasileira de Normas – ABNT NBR 8407 – Ensaios não destrutivos

– Líquido penetrante

NDT Resource Center, Liquid Penetrant Inspection -

http://www.ndt-ed.org/EducationResources/CommunityCollege/PenetrantTest/cc_pt_index.htm