As falhas vêm em diferentes formas e tamanhos

A detecção de falhas é um assunto muito amplo. Ao escrever sobre isso no artigo de qualidade de junho de 2022, Flaw Detection 101, concentrei-me em definir o que é uma falha e, em seguida, discuti muitos dos métodos comuns de testes não destrutivos (NDT) usados ​​para detectar falhas. A definição que usei anteriormente foi “uma indicação que é determinada como uma descontinuidade, mas que não excede os limites de rejeição”. Esta definição pode ser facilmente interpretada dentro dos limites de um programa de END que tenha tolerâncias e limites de aceitação definidos. Porém, também pode ser interpretado de forma diferente quando as inspeções utilizadas não tentam detectar tipos de falhas comuns como rachaduras, retração, porosidade e outros.

As falhas podem ter muitas formas, orientações e tamanhos diferentes. Podem ser pequenas diferenças de material, imperfeições superficiais ou qualquer coisa que não deveria estar em um componente. A origem de uma falha também pode vir de muitas fontes diferentes e pode estar em qualquer lugar dentro de uma peça. Por causa disso, muitas inspeções diferentes foram desenvolvidas para encontrar falhas. Como a detecção de falhas pode ser muito difícil, muitas vezes pode ser necessária uma combinação de diversas inspeções ou inspeções muito específicas para fornecer cobertura total da peça.

Em alguns casos, onde se sabe que ocorrem tipos específicos de falhas, vários tipos de métodos de inspeção prescritos não tão comuns são empregados. Esses tipos de inspeções são o foco deste artigo. A radiografia de nêutrons (raios N), por exemplo, é usada para detectar núcleos cerâmicos residuais em componentes de turbinas e distribuição e densidade adequadas de materiais explosivos internos em projéteis de artilharia. Outro método é a difração de raios X (XRD). O XRD é usado para medir a orientação cristalográfica de componentes e os níveis de tensão inerente e residual em peças fabricadas e reparadas. Esses tipos específicos de falhas devem ser inspecionados usando esses métodos, pois atualmente não existe outra forma padronizada e validada de detectá-los.

A radiografia de nêutrons compartilha muitos dos atributos básicos do método END de raios X padrão, mas em vez de usar raios X para interagir com os componentes, ela usa nêutrons de alta energia. Os nêutrons interagem com os materiais de maneira bastante diferente dos raios X e essa diferença permite a detecção de falhas que os raios X não conseguem identificar. Simplificando, muitos materiais mais densos e espessos podem parar e absorver os raios X, mas os raios N podem penetrar facilmente através desses materiais. Por outro lado, os raios X podem penetrar facilmente nos plásticos, mas os raios N não. Estas diferenças na absorção podem ser utilizadas com vantagem.

O núcleo cerâmico residual dentro de um componente da turbina pode causar danos catastróficos ao motor. O núcleo cerâmico é o que define as dimensões internas de muitos componentes da turbina e depois que a liga metálica é fundida para formar a peça, o núcleo cerâmico permanece no interior. O núcleo é então removido através de um processo químico, mas a remoção completa precisa ser confirmada. O raio N pode fornecer essa confirmação. Para isso, as peças são minuciosamente lavadas externa e internamente com uma solução que contém um material chamado gadolínio. O gadolínio é usado porque pode absorver quase completamente os nêutrons. A lavagem de gadolínio cobre e impregna completamente qualquer núcleo cerâmico residual que possa estar presente. As peças são então secas e posicionadas na frente do feixe de nêutrons e um filme ou detector digital captura a radiografia de nêutrons ou imagem digital. Qualquer material residual do núcleo pode então ser facilmente identificado na imagem de raios N. Se algum material de núcleo cerâmico for encontrado em um raio N, esse número de série poderá ser reprocessado. A Figura 1 mostra o material do núcleo cerâmico dentro das cavidades internas de uma peça de turbina.

Outra falha única que depende do raio N para detecção é a distribuição e densidade adequadas de materiais explosivos internos em projéteis de artilharia/munição. Para esta inspeção, a munição é apresentada simplesmente sendo colocada no feixe de nêutrons e fotografada. Os nêutrons interagem com os vários elementos do componente e podem então ser interpretados e identificados na imagem de raios N.