Partículas Magnéticas

O ensaio por Partículas Magnéticas (PM) é um método rápido, eficaz e econômico de Ensaio Não Destrutivo (END), projetado para detectar descontinuidades superficiais e ligeiramente subsuperficiais em materiais ferromagnéticos. O ensaio segue a ASTM E3024/E3024M (prática de partículas magnéticas para indústria geral, exigida pela AWS D1.1 na cláusula 8.14.4), o Artigo 7 da Seção V do Código ASME e o guia ASTM E709. Em obra Petrobras, a norma aplicável é a N-1598, que remete à ASTM E709.

O ensaio funciona por meio da magnetização da peça: quando há uma trinca ou defeito, o fluxoUm material aplicado à peça de trabalho antes ou durante a união ou revestimento para promover interações para remoção de óxido e outros... magnético sofre um vazamento, atraindo o pó ferromagnético fino aplicado à superfície e gerando uma indicação visual precisa da falha. Ferromagnetismo é a propriedade de materiais que podem ser fortemente magnetizados ou atraídos por um campo magnético, base para a aplicação do ensaio.

Como funciona

Quando um material ferromagnético (geralmente ferro ou aço) não apresenta defeitos, ele transmite as linhas de fluxo magnético através do material sem interrupção. Quando há rachaduras ou outras descontinuidades, o fluxo magnético vaza do material; ao vazar, o campo magnético coleta as partículas ferromagnéticas (pó de ferro), tornando visível o tamanho e a forma da descontinuidade.

A detecção depende do ângulo entre a descontinuidade e o campo: a sensibilidade é máxima quando a descontinuidade está perpendicular ao fluxo e cai à medida que esse ângulo diminui, ficando insuficiente abaixo de cerca de 45 graus. Por isso, cada área é examinada em duas direções. Por isso, cada área é examinada duas vezes, a segunda perpendicular à primeira, garantindo sobreposição suficiente para não perder nenhuma descontinuidade.

Vantagens do ensaio

• Detecta trincas e outras falhas na superfície e logo abaixo dela.
• É rápido e fácil de executar.
• Quase não precisa de preparo da peça: as falhas não precisam estar abertas na superfície, diferente do líquido penetrante.
• O tamanho e o formato da peça quase não interferem no resultado.

Técnicas de magnetização

O Código ASME para Caldeiras e Vasos de Pressão, Seção V, Artigo 7, prevê cinco técnicas de magnetização, das quais uma ou mais devem ser usadas:

• Técnica prod;
• Técnica de magnetização longitudinal;
• Técnica de magnetização circular;
• Técnica yoke;
• Técnica de magnetização multidirecional.

Na magnetização longitudinal, o campo percorre o eixo longitudinal da peça, técnica eficaz para descontinuidades perpendiculares a esse eixo (aplicada com bobinas ou solenoides). Na magnetização circular, o campo é gerado ao redor da peça (por corrente aplicada diretamente ou por condutores que a circundam), técnica indicada para descontinuidades paralelas ao eixo longitudinal. As duas não são alternativas: a norma exige que cada área seja magnetizada em pelo menos duas direções aproximadamente perpendiculares entre si, para que nenhuma orientação de descontinuidade escape. O que a geometria da peça, o material e a orientação esperada da falha definem é como obter essas duas direções (duas magnetizações circulares, circular mais longitudinal, ou magnetização multidirecional).

A técnica de yoke é o método mais portátil e de menor custo, por isso o mais popular. A maioria dos yokes opera em corrente alternada (CA) ou corrente contínua (CC): a corrente alternada fica confinada perto da superfície (efeito pelicular) e por isso é a indicada para descontinuidades abertas à superfície, além de dar mais mobilidade às partículas; a corrente contínua penetra mais, mas o próprio yoke tem sensibilidade limitada a descontinuidades subsuperficiais e, em ensaio de soldaUnião (coalescência) localizada de metais ou não-metais, produzida pelo aquecimento dos materiais à temperatura de soldagem, com ou sem... pela ISO 17638, o eletroímã de corrente contínua só pode ser usado por acordo prévio com o cliente. O poder de levantamento do yoke tem de ser verificado antes do uso a cada dia em que o yoke for usado (ASME V, Artigo 7, T-762) e, pela ASTM E3024/E3024M (Tabela 1), a cada 6 meses, além de antes e depois de cada uso no yoke a bateria; em obra ASME vale a verificação diária. Um yoke de corrente alternada deve levantar pelo menos 10 lb (4,5 kg), com abertura de pernas de 50 a 150 mm; um yoke de corrente contínua deve levantar pelo menos 30 lb (13,5 kg) com abertura de 50 a 100 mm, ou 50 lb (22,5 kg) com abertura de 100 a 150 mm (ASTM E3024/E3024M 7.4.4 e ASTM E709 Tabela 3). Pelo Artigo 7 da Seção V da ASME (T-762), o piso é outro: 10 lb (4,5 kg) para yoke de corrente alternada e 40 lb (18 kg) para yoke de corrente contínua ou de ímã permanente, sempre na abertura máxima de polos.

Preparação da superfície e equipamentos de magnetização

A preparação da superfície impacta diretamente a precisão do ensaio. Além da limpeza, que remove óleos, graxas, pó, ferrugem, óxidos e tintas (contaminantes que atrapalham a aderência das partículas ou mascaram indicações), o condicionamento pode incluir desengraxamento final e lixamento ou polimento para eliminar pequenas irregularidades que interfiram na inspeção.

Para gerar o campo magnético, além do yoke (mais portátil e de menor custo, já descrito acima), o ensaio usa geradores de corrente (fornecem a corrente elétrica no nível exigido pelo teste e pelo material), bobinas de magnetização (ajustáveis ao tamanho e à forma da peça, para magnetização uniforme) e, em inspeções de campo, equipamentos portáteis de magnetização, para acesso a locais de difícil alcance.

Meios de ensaio: partículas secas e úmidas

Existem dois meios diferentes de exame ferromagnético, secas e úmidas; ambos podem ser fluorescentes ou não fluorescentes (visíveis, com contraste de cores).

• Via seca colorizada. Mais sensível para detectar descontinuidades subsuperficiais, aplicada por um nebulizador que pulveriza partículas pelo ar até a seção magnetizada.
• Via úmida colorizada. Mais sensível para detectar descontinuidades muito pequenas, como trincas de fadiga, por ter partículas menores; requer contraste branco na peça e pode ser preparada em destilado leve de petróleo ou em água condicionada com aditivos próprios.
• Via úmida fluorescente. Mesma aplicação da via seca colorizada, mas com pigmentação fluorescente que, sob luz negra, dá maior contraste e sensibilidade; dispensa o contraste branco.

O exame é feito pelo método contínuo: a corrente de magnetização permanece ligada durante a aplicação das partículas e, na via seca, também durante a remoção do excesso; na via úmida, a corrente é ligada depois de as partículas serem aplicadas (ASME V, Artigo 7, T-773).

O Artigo 7 da Seção V da ASME exige que o método visível de partículas magnéticas (contraste de cores) seja avaliado com intensidade mínima de luz de 100 fc (velas-pé), equivalente a 1076 lux, na superfície da peça (T-777.1). Quando partículas fluorescentes são usadas, a luz negra deve atingir no mínimo 1.000 microwatts por centímetro quadrado na superfície examinada (T-777.2).

Onde é aplicado

Alguns exemplos típicos de aplicação:

• Fundidos de aço ferrítico;
• Forjados, laminados, extrudados e soldados;
• Peças que sofreram usinagem ou tratamento térmico;
• Porcas, parafusos e trincas por retífica.

Nos códigos de construção ASME, o exame de partículas magnéticas ou de líquido penetrante é especificado várias vezes para detectar defeitos de superfície: quando o material é ferromagnético, usa-se em geral o exame de partículas magnéticas; quando não é, a única opção é o líquido penetrante. Alguns exemplos típicos de inspeções exigidas pelo Código ASME:

• Fundições, para defeitos de superfície;
• Placas para laminação em juntas de canto, quando a borda de uma placa é exposta e não é fundida na juntaA junção de peça(s) de trabalho antes e depois da união. de solda;
• Soldas de bujão de cabeça giratória;
• Acúmulo de metal de soldaO “ metal de solda ” ou “ zona fundida ” em uma solda por fusão composto daquela porção do metal de base e do metal de adição (se usado)... em chapas;
• Áreas onde defeitos foram removidos antes do reparo da solda.

Quando caldeiras e vasos de pressão estão em serviço, o ensaio por partículas magnéticas também é usado para inspecionar superfícies internas e externas de caldeiras e vasos de pressão, componentes sujeitos a danos por incêndio, caldeiras locomotivas e históricas, tanques de carga e reparos de solda e alterações em itens de retenção de pressão, entre outros.

Inspeção visual, indicações e registro de resultados

A inspeção visual é conduzida sob iluminação adequada (luz visível ou, com partículas fluorescentes, luz ultravioleta), para que as indicações formadas pelo campo de fuga fiquem visíveis com clareza. As indicações aparecem como linhas, pontos ou áreas difusas, conforme a natureza e a localização da descontinuidade, e se dividem em três tipos práticos:

• Trincas e fissuras. Aberturas ou rachaduras na superfície que podem comprometer a integridade da peça.
• Porosidade. Cavidades ou bolhas que indicam defeito de fundição ou de processamento.
• Descontinuidades de solda. Imperfeições do processo de soldagemProcesso de união de materiais que gera a fusão ( coalescência ) ao aquecê-los até a temperatura de soldagem, podendo ou não envolver..., como falta de fusão ou inclusão de escóriaProduto não metálico resultante da dissolução de fluxos, revestimentos e impurezas não metálicas em alguns processos de soldagem e brasagem..

O registro do ensaio documenta, para cada indicação, a descrição, a localização e as dimensões, além de qualquer recomendação de ação corretiva; essa documentação é a base para a análise dos resultados e para avaliações futuras de integridade.

Desmagnetização e documentação

Depois da leitura, o magnetismo residual precisa ser removido, para não atrair partículas em inspeções futuras nem interferir em equipamentos e componentes metálicos próximos:

• Desmagnetização por corrente alternada. Reduz gradualmente um campo magnético alternado até dissipar o magnetismo residual.
• Desmagnetização por corrente contínua. O campo é invertido e reduzido em passos sucessivos, ciclo repetido até o campo residual cair ao nível aceito; é a técnica indicada para peças grandes, em que a corrente alternada não penetra o suficiente.
• Equipamento específico. Desmagnetizadores de banda ou bobina, para peças grandes ou quando a desmagnetização manual não é prática.

A verificação da ausência de magnetismo residual, antes e depois da desmagnetização, faz parte do procedimento. O laudo do ensaio registra as condições do teste, os parâmetros de magnetização, o tipo e a quantidade de partículas usadas, as indicações encontradas (natureza, tamanho e localização) e a conformidade com os critérios de aceitação aplicáveis.