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Jose Luiz Fonseca dos Santos Radiologia Industrial Monografia apresentada como conclusiio do de Tecnologin em Manuten~ao Aeronautica da Faculdade de Ciencias Aeronauticas da Universidade Tuiuti do Pnrana como requisito para obten~ao do gran de Tecnologo em Manuten~ao AerODllutica. Orientador: Prof. Jose Marcos Pinto. CURITIBA 2008

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Jose Luiz Fonseca dos Santos

Radiologia Industrial

Monografia apresentada como conclusiio dode Tecnologin em Manuten~ao

Aeronautica da Faculdade de CienciasAeronauticas da Universidade Tuiuti do Pnranacomo requisito para obten~ao do gran deTecnologo em Manuten~ao AerODllutica.

Orientador: Prof. Jose Marcos Pinto.

CURITIBA

2008

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RESUMO

Deste estudo, pode-se concluir a sanidade de equipamentos na hora de seuforjamento, e usinagem. Sao muitos as fatores que podem comprometer aseguranC;8 desde a sua fabricayao a utiliZ8C;80. A insperyao par ensalos naodestrutiveis, usanda a radiologia industrial e um dos metodos seguros e confiaveis,quepodemser usados.

Palavras-chave: Concluir, comprometer e ser.

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LIST A DE FIGURAs

FIGURA 1-TECNICO GERAL DE ENSAIO RADIOGRAFICO 08

FIGURA 2-RAIOS X INDUSTRIAL... . 16

FIGURA 3-INSPECAO RADIOGRAFICA DE SOLDAS 16

FIGURA 4-EQUIPAMENTO DE RAIO X PANORAMICO .... ... 20

FIGURA 5-APARELHO DE RAIO X MODERNO 21

FIGURA 6,7,8,9-ACELERADOR LINEAR PARA PECA DE 10 mm DE ACO 23

FIGURA 9-ACELERADOR RADIOGRAFICO INDUSTRIAL. .. .. 24

FIGURA 10-FONTES SELADAS RADIOATIVAS 25

FIGURA 11-RADIOISOTOPO 27

FIGURA 12,13 -GAMAGRAFIA INDUSTRIAL. .. .. .. 28

FIGURA 14 - GAMAGRAFIA INDUSTRIAL 29

FIGURA 15, 16-APARELHO PARA GAMAGRAFIA 30

FIGURA 17,18-. SISTEMA COM TELA FLUORESCENTE E CAMERA... 39

FIGURA 19- RADIOSCOPIAAUTOMATIZADA... 39

FIGURA 20,21,22- RADIOGRAFIA DIGITAL... . 43

FIGURA 23- INSPECAO RADIOGRAFICA NA TURBINA DO AVIAO... 56

FIGURA 24,25- VISUALIZACAO AMPLIADA DO CORTE 59

FIGURA 26-RADIOGRAFIA DIGITALIZADA. ..

FIGURA 27-RADIOGRAFIA COMPUTADORIZADA. ...

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.63

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SUMARIO

1 INTRODUC;:AO .. .. 06

2 DESCRIC;:AO GENERICA DE METODO E APLlCAC;:OES ..07

3 MODELO ATOMICO DE RUTHERFORD . 10

4 REGISTRO RADIOGRAFICO .

4.1 RADIOSCOPIA INDUSTRIAL .

4.2 TOMOGRAFIA INDUSTRIAL ..

4.3 RADIOLOGIA DIGITAL ..

4.4 RADIOLOGIA COMPUTADORIZADA ..

. 31

............... 39

. .40

. .40

. .41

. .42

. 67

. 68

4.5 DIGITALlZA9AO DE FILMES RADIOGRAFICOS ..

S CONCLUSAO .

6 REFERENCIAS .

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1 INTRODUCAO

Quando se fala de aeronave, esta maquina naD poderia ter urn born

desempenho sem um processo de fabrica9ao, montagem, qualidade do projeto

mec€mico, materials envolvidos, inspeyao e manutenyao.

o objetivo deste alto grau tecnol6gico aplicado tem 0 fim de assegurar e

proteger a vida daqueles que dependem de alguma forma, do bom funcionamento

desta maquina.

A aplica9iio de inspe9iies dos ensaios nao destrutiveis foi criada, para

garantir uma boa qualidade nas pe98s. A sanidade destes materiais e investigada

sem destruir au introduzir qualquer alterayao nas suas caracteristicas.

A radiologia industrial e um poderoso metodo que pode detectar com alta

sensibilidade descontinuidades com poucos milimetros de extensao.

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2 DESCRICAO GENERICA DO METODO E APLICACOES

A radiologia e urn metoda usado para inspec;ao nilo destrutiva baseada na

absorc;aodiferenciada da radiac;aopenetrante pela pega que esta sendo inspecionada.

Diferentes regioes de uma pega absorverilo quantidades diferentes de radiac;ao

na regiao penetrante. Essa absor9ilo diferenciada da radiac;ao podera ser detectada

atraves de urn meio que ira indicar, entre Qutros elementos a existemcia de uma falha

interna ou defeito no material.

A Radiologia Industrial e usada para detectar variac;ao de uma regiilo de urn

determinado material que apresenta uma difereny8 em espessura au densidade

comparada com uma r8giao vizinh8. E urn metoda de detectar defeitos volumetricos, com

pequenas espessuras em pianos perpendiculares 80 feixe como: trinca, esta dependera

da tecnica de ensaio realizado. Defeitos volumetricos, como vazios e inclusoes que

apresentam uma espessura variavel em todas as direy6es, serao facilmente detectadas

desde que nilo sejam muito pequenas em relac;aoa espessura da pega.

Institui90eS importantes como e Sistema Nacional de Qualifica~o eCertificayao (SNQ&C) (gerendamento pela Associaryao Brasileira de EnsaiosN~o Destrutivos ABENDE) reconhecida pel0 lNMETRO, certificam ossegmentos industriais tais como, Siderurgia, Aeronautica,Caldeiraria, Petr61eo e outros.

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FIGURA 1 Tecnica geral de ensaio radiografico na industria.

Fotc extraida do catalogo da Sauewein.

A natureza da radia~iio lonizada

Com a descoberta dos raios X, pelo fisico Guilherme Conrado Roentgen em

1895, foram iniciados os estudos sobre as emiss6es de particulas, provenientes de corpos

radioativos.

Tambem nesta apoea dais cientistas, Pierre e Marie Curie descobriram 0

Polonio e 0 Radium, as quais atribuiram a denomina9aO il "RADIOATIVIDADE"

(propriedade de emissao de radia,ao por diversas substancias).

Em 1903, Rutherford, formulou a hipotese sobre as emissaes radioativas.

Naquela apoea, ainda naD S8 conhecia 0 atomo e as nucleos atomicos e, par ele foi

formulado 0 primeiro modelo at6mico criado e ate hoje permanece suas caracteristicas.

A propriedade que certas formas de energia possuem de atravessar materia is

opacos illuz visivel origina a "RADIA<;AO PENETRANTE".

Os raios X e os Raios Gama sao usados em radiologia industrial. 0 comprimento de

onda destes e extremamente curto, dando-Ihes a capacidade de atravessarem materiais

que absorvem au refletem a luz visivel.

Os Raias X e as Raias Gama possuem a mesma propagac;ao da velocidade da

luz e S8 deslocam em linha reta e naD sao afetados par campos elatricos au magneticos.

Alem disso, h8 tambem a propriedade de irnpressionar ernulsaes fotograficas a urna

velocidade de 300.000 krnls.

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PROPRIEDADES DA RADIAc;AO PENETRANTE EM ENSAIOS NAO

DESTRUTIVOS

• Deslocamem linha reta

Podem atravessar materiais opacos a tuz, ao faze-Io sao parcial mente

absorvidos par esses materia is.

• Podem impressionar peifculas fotograficas, formando imagens.

• Provocam efeitos geneticos.

• Provocam ionizay6es nos gases.

• Provocam estrutura da materia.

Em 1906, Ernest Rutherford realizou experiencias com bombardeiro de

particulas Alia em finas lolhas de ouro (as particulas Alfa sao emitidas por certos

radioisotopos, ocorrendo naturalmente). Ele acreditava que a materia das particulas

passava direto atraves da fina fotha do metal em sua direyao original. Contudo, algumas

particulas loram desviadas. Isto levou ao desenvolvimento do modelo atomico que e

aceitoate hoje.

o nuc1eo eontsm carga positiva do atomo e ao reder do nucleo, giram urn

numero de elE~trons.

Os eletrons ocupam niveis au camadas de energia e a espayamento desses

nlveis causa 0 grande tamanho do atomo em comparayao com 0 nuc[eo.

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3 MODELO ATOMICO DE RUTHERFORD

Os cientistas conheciam agora, que 0 atomo consistia de urn n(Jeleo contendo

urn numero de Protons e uma nuvern eletr6nica com igual numeros de Ehatrons;

entretanto, Ihes pareciam confuso, pelo fato do atomo de Helio (numero atomico 2), pesar

quatro vezes mais que 0 atomo de Hidrogenio. Irregularidades no peso persistiam atraves

da tabela periodica. Predisseram algumas teonas para 0 acontecido, mas a confusao

terminou em 1932, quando James Chadwick, fisico ingles, descobnu uma particula

chamada de Neutron.

Nesta particula havia uma massa igual ao Proton, mas nao tinha carga. Para

descrever essa nova propriedade, as cientistas alegaram 0 numero de massa, numero de

particulas (Protons e Neutrons no nucleo). Desvendado 0 atomo, 0 numero de massa sena

escrito com urn numero superior no simbolo quimico.

VARIAC;:OES E COMPOSIc;:Ao DOS ATOMOS RADIOISOTOPOS

Todos as elementos que contem, em seu nucleo at6mico, 0 mesma numera de

Protons, mas que possuem numeros diferentes de Neutrons, manifestam as mesmas

propriedades quimicas e ocupam 0 mesmo lugar na tabela periodica.

ISOTOPOS: sao elementos que por terem 0 mesmo numero de Protons, tambem 0

mesmo numero atomico e numeros diferentes de Neutrons, possuem numeros de massa

diversos.

o numero de isotopos conhecido, de cada elemento, e muito variavel. 0 iodo,

por exemplo, tern, 13, 0 Ferro e 0 Urania 6, cada urn. Os isotopos de um mesmo elemento

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nao tem as mesmas propriedades fisicas.Assim, por exemplo, 0 isotopo do lodo (1-127) e

estitvel, todos os Qutros sao radioativos, isto e, sao chamados de radioisotopos.

OS RADIOISOTOPOS: passaram a ser produzidos em grande escala a partir de 1954

iniciando-se a produ9ao de fontes radioativas de alta intensidade na aplica9ao industrial.

RADIACAO E RADIOATIVIDADE:

• Radioatividade: emissao espontanea de radiac;:ao par urn nucleo atomico, que

se encontra nurn estado excitado de energia.

Tipos de radia9ao:

• particulas Alfa (a)

• particulas Beta (p)

• rayos Gama (y)

Particulas, "Alfa": Constituem-se de 2 neutrons e 2 protons.

Particulas, "Betas": Sao constituidas por eletrons, com velocidades proximas da luz, e

carga eletrica negativa, possuem um poder de penetra9iio bastante superior as radia90es

"Alfa".

Particulas "Gama'" sao ondulatorias, de caracteristicas corpusculares, adquire

alto poder de penetra9ao nos materiais.

Atraves da aplic8C;80 de urn campo eletrico ou magnetico e passivel separar os

tres tipos de radiayao, numa amostra de material radioativo.

o poder de penetra9ao das radia¢es eletromagneticas, Raios-X e Raio Gama,

sao caracterizadas pelo seu comprimento de onda.

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As propriedades dos Raios X 113mimportancia fundamental, quando se trala de

Ensaios Nao Destrutiveis.

Outras grandezas relalivas as ondas eletromagneticas sao frequencia e energia.

Pode-se converter a energia em comprimento de onda au em frequencia. A equ8C;8o, que

relaciona a energia com 0 comprimenlo de onda, e a equayiio de PLANCK.

Onde: E = energia (Joule)

-34

H =constante de Planck (6.624x10 joule x segundo).

C = velocidade da luz

~ = comprimenlo de onda

A energia das radiagoes emitidas tem importancia fundamental no ensaio

radiologica, pais a capacidade de penetrayao nos materiais esta associ ada a esta

propriedade.

Equipamentos e fontes de radiayiio:

• Produyiio das radiagoes

• Os Raios X

As camaras eletr6nicas dos atamos emitem as radiac;oes X, estas emiss6es

Dcorrem de forma ordenada, possuem urn padrao denominado espectro de emissao.

• Tubo de Coolidege: e uma ampola de vidro onde sao gerados os raios X

destin ados aD usa industrial, possui duas partes distintas:

o anodo e 0 Catodo.

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• Anodo: polo positivo tem uma pequena parte fabricada de tungstenio, tambem

chamado de alvo.

• Catado: polo negativo com um pequeno filamento, tal qual uma lampada

incandescente, par cnde passa uma corrente eletrica da ordem de

miliamperes.

o anodo e 0 catodo sao submetidos a uma tensao eletrica da ordem de

milhares de Volts.

Os Raios X sao produzidos em ampolas especiais, em fun\'i'io da tensao

maxima de opera\'i'io do aparelho, varia os tamanhos das ampolas.

Cuidados especiais devem ser dados ao alvD contido no anoda, pais sua

superficie e atingida pelo fluxo eletr6nico proveniente do foco termico. Para impedir

um superaquecimento e importante que esta superficis, seja suficientemente grande

para evitar uma deteoriz89BO do anoda, permitindo urna rapida transmissao de calor.

2"Carga focal" = carga em Watts por milimetro quadrado Ex: (200 W/mm) na area

focal. Nas areas focais de pequenas dimens6es, podem ser aplicadas urnas cargas

relativamente mais elevadas que as grandes; esta diferen<;ae devida a altera\'i'io no

modo de transmissao do calor, a partir do centro.

Para se obter imagens nitidas, as dimensiies do foco optico devem ser as

menores possiveis. E necessaria atenc;ao especial aos sistemas de refrigera~o do

anoda, pais 0 calor que acompanha a formac;ao de Raios-X e consideravelmente

alto.

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A) Refrigera~iio por irradia~iio:

o bloco de tungstenio, que comp6e a alvo, se aquece e 0 calor se irradia

pelo anodo.

B) Refrigera~iio par conven~iio:

o calor irradiado pelo anodo e transmitido pelo pralongamento de cobre, 0

qual esta imerso em 61eo au gas, que e refrigerado par convenc;8o natural, au par

circulac;ao.

C) Refrigera~iio por circula~iio for~ada de agua:

Usa-se uma serpentina interna a unidade geradora, par ser eficaz permite 0

uso do aparelho por longos periodos.

Os equipamentos de Raios-X industriais dividem-se em:

PaineI de contrale e 0 cabe90te

Unidade geradora

Painel de controle: Consisteem uma caixa em que estao alojados todos as

controles, indicadores, chaves e medidores; e 0 equipamento do circuito

gerador de alta voltagem.

• Cabe~ote: Alojamento da ampola e os dispositivos de refrigera9flo. A

conex8o entre 0 paine! de controle e 0 cabec;ote se faz atraves de cabos

especiais de alta tensao.

Principais caracteristicas de urn equipamento de Raios-X

A) Tensao e corrente eletrica maxima

B) amanho do ponto focal e tipo de feixe de radia9flo

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C) Peso e tamanho

E determinada por estes dados a capacidade de operac;iio do

equipamento.A voltagem se refere a diferenya de potencial entre 0 anodo e 0 catodo

e, e expressa em quilovolts (kv). A corrente eletrica e expressa em miliamperes

(mA).

o tubo do anodo encontra-se e duas formas geometricas:

• Forma plana e angulada: propicia urn feixe de radiay80 derecional

• Forma de cone: propicia um feixe de radiac;iio panoramico irradiac;iio a 360·,

com abertura determinada.

Os equipamentos portateis pesam em torno de quarenta a oitenta kg., com

voltagens de ate 400 KV, os modelos de tubos refrigerados a gas sao mais leves

que os refrigerados a 6leo.

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X mdustrial. de ate 30D I<V

FIGURA 2 Raios X Industrial, de ate 300 KV. Foto extraida do catalogo

da Sauewein.

FIGURA 3 Inspeyao radiagrilfica de soldas em tubas. Fate extraida da (CONFAB).

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Energia maxima dos Raias X e rendimento

A guaJidade e a intensidade de radiacao sao duas grandezas geralmente

usadas para descrever urn determinado feixe de Raias X

Quando eletrons em alta velocidade sao desacelerados no material do alva

saO gerados as Raias X. Essa desacelerayao e leita por meio de colisao dos

eletrans com 0 material do alva. 0 casa mais simples ocorre quando urn eletron S8

choca diretamente com 0 mkleo de urn alomo do alva.

E=1.m. V'=e.V (eq.l)2

Onde:

v = diferen9a de potencial aplicada entre 0 catodo e 0 anodo.

M = massa do eh~tron

v = velocidade do eletron quando atinge 0 alvo (anodo)

-19E = carga do eletron = 1,6xl 0 C

Por Qutro lado, a energia pode ser esc rita na forma:

E Max = h x f Max sen do f Max = C)nmin

-34

Onde h = e a constante de PLANCK = 6,62xl 0 J.s8

C = velocidade da luz = 3 x 10 m/s

Portanto pode-s8 resolver a equa98.o. (1) aeirna na forma:

Amin-34

A min = 6.62x lOx 3 x 10m-19

1,6 x 10 x V

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6 -iO), min = 1,24125 x 10 mN sendo 1 angstron = '10 m

Quando urn eletron S8 choca com 0 nucleo de urn alomo do alva S8

transforma teda a sua energia em radiagao X. Pode-s8 determinar 0 comprimento de

cnda minima da radiagao gerada .

. A min = 12.412,5 angstronsV

V = diferenl'a de potencial aplicada em Volts.

o comprimento de cnda encontrado e chamado de comprimento de cnda

minima A, min), representa a onda de maior energia que pode ser criada. Quanta

menor for 0 comprimento de onda mais penetrante sera 0 Raia X gerado.

Para pegas finas S8 utiliza maior comprimento de cnda (menor energia).Para uma

tensao maxima de 60 KV, 0 comprimento de cnda mfnima sera de 0,2 angstron, e

para 120 KV sera de 0,1 angstron.

o comprimento de cnda depende da voltagem aplicada ao tuba. Quando a

voltagem no tuba e aumentada, a radiayao e criada com menor comprimento de

onda, radia9ao de mais energia.

A maior parte dos eletrons incidentes choca-se com Qutros eletrons orbitais,

transferindo-Ihe parte de sua energia, apenas uma parcela muito pequena dos

eletrons que atingem 0 alvo troca toda a sua energia.

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Quando estes elatrons chocam-se contra 0 nucleo de um atomo, perde parte de

sua energia, gerando Raios-X de maior comprimento de cnda, au seja, de men or

energia.

A energia do feixe de Raios-X determina a qualidade de radia9iio, quando a

voltagem do aparelho a aumentada aumenta-se a energia do feixe de radia9iio de

radiayao gerado aumenta-se 0 poder de penetra9iio.

Os raios X de alta energia produzidos com voltagem superiores a 120 KY,

sao chamados de Raias duros e as gerados com tenseD inferior a 50 KV, Raias X

moles.

A intensidade de radia9iio a a quantidade de Raios X produzidos de uma

forma correta ao numero de f6tons produzidos.

Aumentado a corrente do filamento ira aquece-Io mais liberando urn numero

maior de elatrons; ocorrendo um aumento de intensidade da radia9iio gerada,

consegue-se aumentar a intensidade sem aumentar a energia do feixe de radia98o.

A qualidade da radia9iio (energia) esta relacionada com a capacidade de

penetrayao nos materiais, enquanto que a intensidade esta intimamente Iigada com

o tempo de exposi9iio.

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FIGURA 4 Equipamentos de Raias X panoramicos.Foto extra ida da ABENDE (Radiologia industrial).

Acess6rios do aparelho de Raios X

o aparelho de Raios X e composto de uma mesa de comando e uma unidade

geradora, ligada entre si pDr urn cabo de energia.

A distancia entre a unidade geradora e a mesa de comando deve ser de tal

forma que 0 operador esteja protegido no momenta da opera9ilo dos controles. 0

cabo de liga9ilo tem a comprimento de 20 a 30 metros dependendo da potEmcia

maxima do tuba gerador.

A opera9ilo do aparelho deve ser feita com aquecimento lento do tuba de Raios

X. As cintas ou blindagens especiais devem ser colocadas na regiilo de saida da

radiat;:ao sabre a carcac;a da unidade geradora. Este acess6rio e indispens8vel para

a seguran98 durante a procedimento de aquecimento do aparelho.

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FIGURA 5 Aparelho de Raios-X industrial moderna. Folo extralda do

Calalogo Seifert.

Aceleradores Lineares

Sao aparelhos similares aos Raios X convencionais, no qual os eletrons sao

acelerados por meio de uma onda eletrica de alta freqOencia, adquirindo altas

velocidades ao longo de um tuba retilineo. 0 choque dos eletrons com a alva

transformam a energia cinetica em calor e Raia X. Para 0 emprego Industrial, sao

usados aparelhos capazes de gerar Raios X com energia maxima de 4 Mev.

Os Betatrons sao considerados como transformadores de alta voltagem, a

que consiste na acelerac;iio dos eh"trons de forma circular por mudan98 do campo

magnetico primario, adquirindo altas velocidades e consequentemente a

transforma~o da energia cinetica em RaiDs X, ap6s 0 impacto deste com 0 alva.

Este processo pode gerar energias de 10 a 30 Mev.

Os aceleradores Lineares e as Betatrons sao aparelhos destinados a

inspevao de componentes com espessuras aeirna de 100 mm de 890.

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Vantagens do usa deste equipamento

Foce de dimens6es reduzidas (menor que 2 mm)

• Tempo de exposiyiio reduzido

• Maior rendimento na conversao em Raias X

RaiosGama

Atraves de reac;iies nucleares de ativayiio, foi possivel a produ9iio artificial de

Isotopos radioativDS, com 0 desenvolvimento dos reatores nucleares.

Quando elementos naturais sao colocados junto ao nudeo de urn reator, e

irradiado par neutrons termicos, que atingem 0 nucleo do atomo, penetrando nele.

Cria-s8 urna quebra de equilibria energetico no nuclea, mudando

instantaneamente a sua massa atomica, caracterizando 0 Isotopo. A liberayiio de

energia na forma de Raios Gama estabelece do equilibrio energetico do nucleo do

atomo, caracterizando 0 Isotopo. A liberayiio de energia na forma de Raios Gama

estabelece do equilibrio energetico de nucleo do atomo, ocorrendo 0 fenomeno de

ativayao.

Submetendo urn atomo ao processo de ativayao, seu nucleo encontra-se

num estado excitante de energia, passa a emitir radiayiio.

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FIGURAS 7, 8, 9 Acelerador linear LlNAC Mitsubichi,usado para radiografia industrial de P99Bs comespessuras de 20 a 300 mm de ace. Fato cedida pelaeBC Industrias Mecanicas -Sao Paulo.

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FIGURA 9

Equipamenta de Raias Gama

Cuidados especiais sao requeridos para manusear as tont8s usadas em

Gamagrafia (radiologia com raios gama) Uma vez ativada, emitem radial'ao

constanta. Mesma quando nao esta sendo usada a font8 necessita de urn

equipamento que lornel'a uma blindagem contra as radia90es emitidas. Esta

blindagem deve dotar de urn sistema que permita retirar a fonte de seu interior, para

que seja leita a radiografia.

Esse equipamento chama-s8 lrradiador, tn3s componentes fundamentals

compoem os Irradiadores.

• Uma blindagem

• Urna fonte radioativa

• Urn dispositivo para expor a fonte.

Diversos tipos de materiais podem ser usados para a construyao de urna

blindagem. (chumbo ou urEmioexaurido), contido dentro de um recipiente externo de

a90, para proteger a blindagem contra choques mecanicos.

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Cada blindagem Ii dimensionada para conter um elemento radioativo especifico,

com uma certa atividade maxima determinada.

Cada irradiador Ii projetado para um determinado tipo de radioisotopo, com

fontes radioativas de elementos diferentes e com outras atividades, par isso nao Ii

aconselhavel usar um irradiador que nao esteja de acordo com as especifica9iies do

mesma.

A fonte radioativa contlim uma determinada quantidade de um isotopo

radioativD, esta massa radioisotopo e encapsulada e lacrada dentro de urn pequeno

envoltorio metalico chamado de porta-fonte ou torpedo.

o porta-fonte diminui os riscos de uma eventual contaminac;ao radioativa,

impedindo que 0 material radioativo entre em cantato com qualquer superifcie ou

objeto.

~. eJDt! f\!p.

CoreetElfistiC8G dn$ fontaR Go(adas rodioativl1s Indu8[nais

FIGURA 10 Caracteristicas das fcntes seladas radioalivas induslriais.

Foto extraida da ABENDE (Radiologia Industrial)

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26

Principais tantes radioativas utilizadas pela industria moderna

60Coballo: 60(CO,Z; 27) " obtido atrav"s do bombardeamento por neutrons do

isotopo estavel CO - 59

• Meia vida = 5,24 an os

• Energia da radiacao: 1,17 e 1,33 Mev

• Faixa de utilizacao mais efetiva ; 60 a 200 mm de aco

192Iridio: 192(IR,Z; 77). Eo obtido a partir do bombardeamento com neutrons do

isotopo estavellR -191.

• Meia vida; 74,4 dias

Energia de radiacao: 0,137 a 0,65 Mev

Faixa de utilizacao mais efetiva; 10 a 40 mm de aco

170Tulio: 170 (TM, Z ; 69). Eo obtido com 0 bombardeamento do isotopo estavel,

Tulio -169.

• Meia vida; 127 dias

Energia de radiacao; 0,084 e 0254 Mev.

• Faixa de utilizacao; 1 a 10 mm de aco.

Cesio: 137 produto da fissao do Uranio - 235, extraido atraves de processos

qufmicos que 0 separam do Urania combustivel e dos produtos de fissao.

Meia vida; 33 anos

Energia de radiacao ; 0,66 Mev

Faixa de utilizacao ; 20 a 80 mm de aea

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27

75Selfmio: 75 (SE)

Meia Vida; 119,78 dias

Energia de radiayao ; 0,006 a 0,405 Mev

Faixa de utilizayao mais efetiva 4 a 30 mm de aye

FIGURA 11 Radiois6topo. Irradiador gama especifico para fontas radioativas

de Selimio·75. Fole extraida do catalogo da Sauewein.

Caracteristicas Fisicas dos Irradiadores Gama

A blindagem fisica interna e a principal parte do Irradiador permitindo ao

operador proteyao a nfveis aceitilveis para 0 trabalho, se armazenados em locais

nao adequados, paden! correr risco de exposi980 radiologiea.

Os dispositivos usados para se expor a fonte e 0 que diferencia um irradiador

de urn tipo do Dutro e a distancia segura da fonte sem expor 0 operador ao feixe

direto de radiayao. Os irradiadores podem ser: mecanicos, eletricos, ou pneumatico.

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Os irradiadores Gama passam por rigidos testes estabelecidos por normas

internacionais na sua constrw;ao. Pais os mesmas devem suportar choques

mecanicos, incendios e inunda~6es, sem que sua estrutura e blindagem sofram

rupturas e conseqOentemente vazamenta de radia9Bo, em qualquer ponto mais do

que as aceitaveis.

com capacidade de 100 Ci de.

Ir-192.Folo extraida do catalogo da Sauewein

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29

FIGURA 14 1-Cabo de comando 2-lrradiador 3-Tubo guia (f1exfvel)

4-Blindagem 5-Canal de !rEmsile da fente em "8"

6-Colimador. Fotc extraida do manual da ABENOE (Radiologia Industrial).

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FIGURA 15,16 Aparelho para gamagrafia usando fonte radioativ8. Fotc extraida do catalogo da

Sauwein.

Fotc 16 Aparelho para gamagrafia industrial projetado para opera~o co capacidade maxima de 130

Ci de Ir 192.

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4 REGISTRO RADIOGRAFICO

Filmes radiograficos: uma emulsao e uma base sao as compostos dos filmes

radiograficos.

Emulsao: uma camada fina de gelatina com 0,025 mm de espessura contendo

dispersos em seu interior e urn grande numero de minusculos cristais de brometo de

prata.

Coloca-se a emulsao sobre urn suporte, denominado base, feito de urn

derivado de celulose, transparente de cor levemente azulada. Possuem a emulsao

em ambos os lados ao contrario dos filmes fotograficos.

Na emulsao dos filmes sao apresentados cristais de brometo de prata, que

quando atingido pela radia,ao ou luz, tornam-se susceptiveis a reagir com 0 produto

quimico denominado revelador. 0 revelador alua sobre esses cristais provocando

uma rea9§o de redu9§o que resulta em prata metalica negra.

Apos a 8<;BO do revelador as locais do filme atingidos par uma quantidade

maior de radiayao, apresentarao urn numero maior de graos negros, que nas regi6es

atingidas p~r radia90es de menor intensidade, quando vislas sob a a9§o de uma

fonta de luz, as areas mais escuras e mais daras apresentarao nos filmes a imagem

do objeto radiografado.

Granula~ao: Uma serie de particulas muito pequenas de sa is de prata, naD visiveis

a olho nu forma a imagem nos filmes radiograficos. Essas particulas unidas em

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massa relativamente grandes podem ser vistas pelo olho humane au com 0 auxilio

de pequeno aumento, esta agrupamento cria uma impressao chamado granula98o.

Todos os filmes apresentam 0 fen6meno da granula9iio. A granula9iio de um

filme aumenta quando aumenta a qualidade da radiayao, filmes com graos mais

finos sao empregados em fontes de alta energia (Raios X da ordem de milhiies de

Volts), usados com exposiyiies longas podem ser empregados tambem com raios

gama.

A granula9iio tambem afeta 0 tempo de revela9iio do filme, aumentando 0

tempo de revelayao havenfl um aumento simultaneo na granulayao do filme. Esse

efeito e comum quando se pretende aumentar a densidade, ou a velocidade, de um

filme por intermedio de um aumento no tempo de revela9iio. Aumentando 0 grau de

revela9iio a granula9iio tambem e aumentada.

Densidade Optica: imagem formada no filme radiografico por areas claras e

escuras de urn certa grau de enegrecimento.

A razao entre intensidade de luz visivel que incide no filme e a intensidade

que e transmitida e visual mente observada.

D= log 1.Q

Onde LO = Intensidade de luz incidente

I = Intensidade de luz transmitida

Densidade = logaritmo da razao

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Exposi~ao: Quantidade de radia~o que um filme atinge, tempo que 0 filme fica

exposto. Quanta maior a exposiyao a que S9 submete urn filme maior sera a

densidade desse filme.

Dais filmes diferentes submetidos numa mesma exposiC;80 terao densidades

diferentes. Um filme rapido necessita de menor tempo de exposi~o para atingir uma

determinada densidade que num outro filme mais lento.

A velocidade e uma caracteristica propria de cada filme, ela depende do

tamanho dos cristais de prata presente na emulsiio. Quanto maior 0 tamanho dos

cristais mais rapido e 0 filme. Os filmes de grande velocidade podem ser utilizados

em radiografras de peC;8s com grandes espessuras.

Classifica~ao dos filmes Industria is: Eo estabelecida pelo ASTM E - 1815-96, 0

qual identifica os tipos de filmes pela velocidade de exposi9iio e sensibilidade.

A velocidade de exposi~o e a fun~o logaritmica da dose de radia~o

necessaria para que 0 filme atinja densidade optica de 2,0

Tipos de filmes

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Tipo 1: caracteristicas: alto controle, granula~ilo ultrafina, e qualidade devem ser

usados em ensaies de metais leves OU pesados, OU sec;6es espessas com radia~ao

de alia energia.

Tipo 2: caracteristicas: filme com granula~ilo muito fina e com alta velocidade e alto

contraste quando utilizado em conjunto com talas intensificadas de chumbo.

Tipo 3: caracteristicas: filme de granula~o fina com alto contraste e velocidade. E 0

filme mais ulilizado na industria em ramo do atendimento em qualidade e mais

produtividade.

Tipo 4: caracteristicas: filme de granula~o media, pouco utilizado na industria.

Qualidade da imagem radiografica: A qualidade da imagem radiografica, esta

associada as caracteristicas do filme radiografico e da fonte de radia~o utilizada.

Contraste: Para formar urna imagem no filme tera que ocorrer varia¢es na

densidade ao longo do mesmo. A imagem e formada a partir de areas claras e

escuras, a capacidade do filme detectar intensidades e energias diferentes de

radia980 e chamada contraste.

Procedimento do filme radiografico

o processo radiografico deve seguir algumas consideragoes gerais na

prepara~o do filme e dos banhos.

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Limpeza: camara escura, acess6ria e equipamentos devem ser mantidos

rigorosamente limpos. Para naD haver contaminayao. Qualquer liquido volatil deve

estar emerticamente fechado, para que nao haja contamina~o dos acessorios e

term6metros estes devem ser lavados em agua limpa imediatamente ap6s 0 uso.

Prepara~ao dos banhos: para a prepara"ao dos banhos as recomendac;6es do

fabricante devem ser seguidas. Os preparados devem ser dentro de tanques de a"o

inoxidavel ou de materia sintetica, para a agitaC;:80utilizarn-se pas de borracha dura

ou a"o inoxidavel, ou material que nao absorva e nem reaja com as solu,,6es do

processamento.

Manuseio: Apos a exposi"ao do filme, 0 mesmo ainda se encontra dentro do porta-

filme plastico, que devera ser retirado na camara escura, a luz de seguran<;a deve

estar acionada. Os filmes deveriio ser fixados em presilhas colgadas de ago inox,

evitando assim que ele seja pressionado com 0 dedo, evitando mancha-Io

permanentemente.

Controle de temperatura e tempo: os banhos de processamento e revela~o

devem ser controlados, quanta a temperatura de acordo com a recomendac;:ao do

fabricante.

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Processamento manual: Ap6s 0 momento que S8 tern urn filme exposto a radiac;:ao

esta passa pelo processamento, atraves de urna sarie de banhos nos tanques de

revela9iio de acordo com as seguintes etapas.

1 Prepara~ilo de banho: preparados em tanques apropriados, as pas devem ser

separadas urna para cada banho.

Mediciio da temperatura: 0 grau de revelacao aumenta de acordo com 0 aumento

da temperatura. Quando a temperatura do revelador e baixa, a rea980 e vagarosa. 0

tempo de revelacao que fora recomendado para a temperatura normal (20°c), seria

insuficiente resultando em uma "sub-revela9iio", Quando a temperatura e alta a

"sobre-revelacao", dentro de certos Iimites. Estas mudancas no grau de revelacao

podem ser compensadas aumentando-se ou diminuindo-se 0 tempo de revela9iio

Manuseio: 0 filme s6 podera ser retirado na camara escura.

o dispositivo para mediyao de tempo e acionado par urn cron6metro.

Revela.;ao: Quando S8 imerge urn filme exposto no tanque contendo 0 revelador,

esla solucao age sobre os crislais de brometo de praIa metalica por acao do

revelador.

Atraves de fatores eletroquimicos as moleculas dos agentes reveladores

atingem as cristais que ficam como que revestidos. Os cristais sao constituidos de

fans, ganham eletrons do agente revelador, que S8 combinam com 0 Ag+ ,

neulralizando-o, lomando Ag melalica.

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Essa rea980 quimica provoca uma degrada980 progressiva de revelador que

e lentamente oxidado pelo uso e pelo meio ambiente.

o controle tempo - temperatura e de fundamental importancia para uma

radiografia de boa qualidade.

Os filmes devem ser agitados na solU980 reveladora para que nao haja

forma9ao de bolhas grudadas no filme que possam causar falta de a980 do

revelador nestes pontos, formando um ponto claro.

Deixar escorrer p~r alguns segundos 0 filme, banho interruptor ou banho de

parada.

Quando 0 filme e removido da solu9ao de revela9ao, uma parte reveladora

fica em contacto com ambas as faces do filme, fazendo desta forma que a rea980 de

revelayao continue.

o banho interruptor tem entao a fun980 de interromper esta rea980 a partir da

remoc;:aodo revelador residual, evitando assim uma revelat;80 desigual e prevenindo

ainda a ocorrencia de manchas no filme.

Antes de transferir 0 filme do tanque de revelayao para 0 de fixayao, deve-s8

usar 0 tanque do banho interruptor, agitando-o durante quarenta segundos.

o banho interruptor pode ser composto, na sua mistura, de agua com acido

acetico ou acido glacial. Com 0 uso perde seu efeito e deve ser substituida uma

soluyao nova, no banho interruptor e na cor amarela, sob a luz de seguranc;a equase incolor. Esta deve ser tratada quando sua cor ficar azul purpura. Vinte litros

de banho sao suficientes para se revelar quatrocentos filmes de 3 1/2 x17 pol.

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Fixa~ao: Apos 0 banho interruptor 0 filme a colocado em um terceiro tanque,

contendo urna soluc;ao cham ada Fixador. Para remover 0 brometo de prata das

por,oes nao expostas do filme, a fun,ao do fixador tambam a endurecer a emulsao

gelatinosa, permitindo a secagem ao ar aquecido.

Tempo de ajuste ou tempo de defini,ao, a 0 intervalo de tempo entre 0 inicio

da fixa9iio ata 0 aparecimento da colora9iio amarelo-esbranqui98do, que se forma

sobre 0 filme.

o tempo de fixa,ao nao deve exceder a quinze minutos, durante este tempo 0

fixador estara dissolvendo 0 haleto de prata nao revelado. Para se ter uma a9iio

quimica uniforme, deverao as filmes ser agitados quando colocados no revelador

pelo tempo de dois minutos.

Os fixadores estao na forma liquida ou em po, a solu,ao a formada atravas

da adi9iio de agua de acordo com as instru,oes dos fornecedores, devem ser

mantidas a uma temperatura de 20°c.

Lavagem dos filmes: Para remover 0 fixador da emulsao as filmes passam

pelo processo de lavagem, imerge-se 0 filme em agua corrente com toda a sua

superficie em contacto com a agua. 0 tanque de lavagem deve ter um tamanho

ideal para todo 0 processo, ceda filme deve ser lavado por um periodo de tnnta

minutos. A temperatura da agua deve estar em torne de 20°c, valores altos causam

defeitos no filme, e valores baixQs reduzem a sua eficiemcia.

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4.1 RADIOSCOPIA INDUSTRIAL:

39

E um meio de detectar a radia980 que emerge da pe98. numa tela

f1uorescente. Telas fluorescentes sao baseadas no principio que determinados sais,

tungstato de calcic. par exemplo, passui propriedades de emitir luz em intensidade

mais au menDS proporcional a intensidade de radiac;ao que incide sabre etes.

FIGURA 17, 18 Sistema com tela f1uorescentee camera.Figuras cedidas pela Seifert.

obtidaFIGURA 18

FIGURA 19 Sistema de radioscopia automatizado.Foto extra ida do filme de Raios-X da SeifertRAlMECK.

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Emite-se a radiayao p~r um tubo de Raios X colocado no interior de um gabinete

blindado, atravessando a pec;:a e indo atingir uma tela f1uorescente, transformando

as intensidades de radiayiio que emergem da peya em luz de diferentes imagens,

refietida em um espelho, e examinada pelo inspetor, a procura de possiveis defeitos.

Sua vantagem reside na rapidez do ensaio e no baixo custo.

As primeiras aplicay6es da radioscopia sao na inspeyao de rodas de

aluminio, pontas de eixo de automoveis, carcaya de direyao hidraulica, pneus,

aeroportos para verifica<;§o de bagagens, inspeyao de componentes eletronicos, e

muitos Qutros.

Todas as imagens podem ser armazenadas em fita de video, como arquivo

eletronico, filme ou papel.

4.2 TOMOGRAFIA INDUSTRIAL

E urn metoda de inspeC;:8onao destrutiva que nao utiliza 0 filme radiografico,

a peya e exposta num feixe de Raios X giratorio que atravessa a peya em varios

pianos. Projetando sua imagem processada par computador nurn monitor.

o processo e feito para um complexo que permite visualizar a imagem de

uma peya em 3 D permitindo a separayao por pianos ou camadas a peya.

4.3 RADIOGRAFIA DIGITAL:

Metodo de obter imagem atraves da radial'ao sem 0 usc do filme fotografico.

Quando se fala em qualidade de imagem digital faz-se referencia it resoluyiio da

imagem. Define-se resoluyiio como a menor separal'ao (distancia) entre dois pontos

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de imagem que podem ser distinguidos ou visualizados. A imagem digitalizada e

formada por "peseis" ou seja, e a celula ou particula que quando agrupadas formam

a imagem digital. Cada "pixel" possui uma unica tonalidade de cor e a mesma

medida horizontal e vertical.

o numero de "peseis" linea res existentes em uma medida padrao, tal como

milimetro ou polegada (p.p.m au em ingles d.p.m) define a resolu9ao, e e unica para

toda a imagem.

Por exemplo: uma resolu9ao de 6 p.p.m significa que existem 6 peseis em

cada medida linear de 1 mm.

Sempre havera perda de qualidade e da resolu9iio de uma imagem

digitalizada, quando se amplia uma outra imagem ja digitalizada, a menos que se

aumente a quantidade de peseis na mesma propor9iio da amplia9ao.

Para avaliar a capacidade de resolu9iio de diferentes sistemas de imagem, a

quantidade de peseis e fator determinante. Na radiologia digital industrial valores

como, 2500x3000 peseis sao comuns para uma boa qualidade de imagens. Outro

fator que mede a quaJidade e 0 contraste entre dois pontcs adjacentes, como uma

fun9iio da sua distancia de separa9iio. Isto e chamado de Fun9iio modulador de

transferencia MTS, que assume valores de 0 a 1 dependendo do sistema digital

usado. Por exemplo: quanto maior for 0 valor no MTS mais facilmente sera

visualizada urna descontinuidade.

4.4 RADIOLOGIA COMPUTADORIZADA:

Utiliza uma tela contendo cristais de fosforo foto estimulado. Os graos de

fosforo sao cobertos por urn substrato fiexivel e armazenam a energia incidente. Os

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eh~trons sao excitados par urn feixe de laser que emitem urna luz proveniente dos

pequenos elementos "peseis" de placa.

A luz emitida produz e detecta eletronicamente digitalizada, e armazena na

memoria do computador, na forma de urn sinal digital. A imagem produzida no final ecomparavel a um filme radiografico, tipo II, ou seja, de graos grosseiros.

Outro metodo de digitalizar a imagem e utilizar uma tela intensificadora

fiuorescente de fosforo ou iodeto de Cesio (Csi) para converter Raios X ou Gama

em luz visivel que e capturada por um fotodiodo. A qualidade da imagem final e

similar 80 metodc anterior.

4.5 DIGITALlZA~Ao DE FILMES RADIOGRAFICOS:

Outro metodo de radiografia digital e a obtenyilo da imagem pelo

scaneamento do filme radiografico, usando um scaner especial de alta resolu9aO.

A vantagem desta tecnica e passar para 0 computador imagem do filme e

atraves do programa ampliar e estudar indica¢es de descontinuidades presentes na

area de interesse. 0 arquivamento em meio eletr6nico tambem traz vantagem.

Vantagens da radiologia digital

A placa de captura da imagem digital permite uma ampla utilizayilo em

variadas condic;oes de exposhy80, possibilitando reutilizac;ao imediata S8 casa

ocorrer erras na exposi~o, evitando assim perdas de material e tempo para 0

ensaio.

As grandes latitudes de exposi9ao das placas de captura digitais permitem a

visualizayilo da imagem radiografica. Com somente uma pequena exposiyilo a

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radia~o, 0 que permite melhorar a prote~o radiografica da instala~o, otimizando a

seguran<;a.

As placas de captura possuem longa durabilidade e de boa proteyiio

mecanica podendo operar em temperaturas de 10 a 35°c pesando 8kg.

Os programas de computador para analise da imagem digital sao versateis,

permitindo amplia90es localizadas da imagem propiciando maior seguranya do laude

radiogr<ifico.

FIGURA 20, 21, 22 Radiografia digital FIGURA 21 Placa digitalizadora da imagem, gira ao.

Imagens cedidas pela AGFA. redor da selda, par um guia fixado no lubo.

FIGURA 22 Radiologia digital em uma solda.

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Parametros Radiogrilficos

Principios geometricos: Considera-s8 um ponto, urna fonte emissora de radiac;ao

com diametro F muito pequeno. Colocando-se urn objeto entre 0 foco puntiforme e

urn filme radiografico teria uma imagem muito n'tida. Aumentado 0 diametro do foco

para 0 valor F. e ao aproximar-se do objeto, se obtem uma imagem no filme (depois

de revelado) com uma zona de penumbra, perdendo eSSB imagem perde a sua

nitidez (definiyiio).

A fonte radioativa possui dimens6es compreendidas entre 1 mm e 7 mm de

tamanho, De acordo com a natureza e atividade do radioisotopo, e impraticavel

considerar urn ponto, quando a distancia fonte-filme for muito pequena, assim como

penumbra e impassivel considerar com urn ponto. Para sfeilD de calculo, a

ampliayiio e problema de geometria, e a nitidez ou definiyiio e funyiio da fonte

emissora de radia9iio e da posi9iio do material situado entre a fonte emissora e 0

filme. Se urn diametro consideravel da fonte esta muito proximo do material a

sombra ou a imagem naD e bern definida.

Imagens bern definidas ou proximas ao tamanho do devem ter:

• 0 diametro da fonte emissora de radiaC;:8odeve ser 0 menor admissivel.

• A fonte emissora deve estar afastada 0 mais passivel do material ensaiado.

• 0 filme radiografico deve estar 0 mais proximo passivel do material.

o plano do material e 0 plano do filme devem ser paralelos.

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• A diston;;ao da imagem nao pode ser totalmente eliminada em virtude dos

formatos complicados das pe,<"s, e dos iingulos de que se disp6em para a

realizac;ao do ensaio radiografico.

A inspe<;ijo radiografica e recomendada para inspecionar pe,<"s com

geometria simples como: junta sold ada e topa de pe!Y8s com espessura uniforme,

para tomar mais facil 0 controle da penumbra geometrica. 0 valor Maximo da

penumbra geometrica e recomendado por norma ou c6digo de fabrica<;ijo da pe9a a

ser inspecionada. Quando a penumbra e excessiva, Qutros parametres da qualidade

da imagem tambem serao prejudicados.

Controle da sensibilidade radiogrilfica

Indicadores da qualidade da imagem (IOI's) - penetrametros

Indicadores da qualidade de imagem sao pequenas pe,<"s colocadas sobre

o objeto radiografado. Os 101's tambem sao chamados penetrametros.

E uma pequena pe~a constituida com urn material radiograficamente similar ao

material da pec;a ensaiada, com uma forma geometricamente simples, contendo

algumas variay6es de forma bem definida como furos ou entalhes.

101 ASME TIPO FUROS.

Os mais comuns consistem em uma fina placa de metal contendo tn3s turos

com diiimetros calibrados

Os 10l's adotados pelas Normas ASME, Sec VSE-1025 ou ASTM E 1025,

possuem tres luros cujos diiimetros sao 4 T, 2 T 1 T, em que "T" corresponde il

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espessura do 101,nesse 10l's a sensibilidade e igual a 2% da espessura da pel'"

radiografada.

Para avaliar a tecnica radiografica empregada, faz-se a leitura do menor fura

que e visto na radiografia. As classes das inspe90es rnais rigorosas sao aquelas

que requerem a visualiz8gao do menor furo do 101. Oessa forma, e passive] se

determinar 0 nivel de inspeyao au suja, 0 nivel minima de qualidade especificada

para 0 ensaio.

o nivel de inspeg8.o e indicado par dais numeros em que 0 primeiro

representa a espessura percentual do 101e 0 segundo 0 diametro do furo que

devera ser visivel na radiologia.

Niveis de qualidade

• Nivel 2- 2T - 0 furo 2T de urn 101de 2% da espessura do objeto deve ser

visivel

Nivel 2-4T - 0 fura de 4T de urn 101de 2% da espessura deve ser visivel

Nivel 1-1T - 0 fura de urn 101de 1% da espessura do objeto deve ser visivel

(sensibilidade 1%)

• Nivel 1-2T - 0 fura 2T de urn 101de 1% da espessura do objeto deve ser

visivel (sensibilidade 1%)

• Nivel 4-2T- 0 furo 2T de urn 101de 4% da espessura do objeto deve ser

visivel (sensibilidade 4%).

Esses 10l's devem ser colocados sobre a pel'" ensaiada com a face voltada

para a fonte, e de modo que 0 plano do mesmo seja normal ao feixe de radia9iio.

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Na inspe«iio feita em soldas 0 IQI sera colocado no metal de base paralelo asolda e a distencia de 3 mm no minimo. Na inspe9aOda solda a sele«iio do IQI inelui

refor90 de ambos os lados da chapa, para igualar a espessura sob 0 IQI aespessura da solda, deverao ser colocados cal90S sob 0 IQI feitos de material

radiograficamente similar ao material inspecionado.

Localiza9ao e posicionamento dos IQI's

Sempre que possivel colocar ao lade da pe9a, voltado para a fonte, caso nao

seja possivel 0 IQI se colocado no lado voltado para 0 filme, neste caso

acompanhado de uma letra "F" de chumbo.

Usa-se apenas urn IQI para cada radiografia. Componentes cilindricos

(tubos, por exemplo) em que sao expostos rnais de uns filmes, por sua vez, devera

ser colocado urn IQI por radiografia. Em exposi90es panoremicas e permitida a

coloca9iio de 3 IQI igualmente espa9ados.

Por¢es de solda circunferencial devem-se adicionar IQI nas soldas

longitudinais, em suas extremidades rnais afastadas da fonte.

Em componentes esfericos deverao ser usados pelo menos 3 lars igualmente

espac;ados em extremidades mais afastadas da fonte.

Controle da radia~ao retroespalhada ou retroespalhamento

Quando se aborda a intera«iio da radia«iio com a materia percebe-se que 0

espalhamento e inerente ao processo da absor9iio da radia9ao. Sao radia¢es de

pequena energia que emergem da pe98 em dire«iio aleat6ria, qualquer material tal

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como, 0 objeto, 0 chao, as paredes, ou outros materiais que revelem 0 feixe direto

de radia9iio, sao fontes de radiayao espalhada ou dispersa.

A radiayao espalhada e tamMm fun9iio igual da espessura do material

radiografado, constituindo a maior porcentagem do total de radiayao que atinge 0

filme, nas radiografias de materiais espessos, como exemplo, pode-se afirmar que

ao se radiografar uma peya de ayo de mm de espessura, a radia9iio espalhada que

emana da pay8 e quase duas vezes mais intensa que a radiac;ao primaria que atinge

o filme. A radiayao espalhada, portanto, e um lator importante, que produz uma

sensivel diminuiyao no contraste do objeto.

As talas intensificadoras de chumbo diminuem sensivelmente 0 efeito das

radiayoes espalhadas, particularmente aquelas que atingem 0 filme sao as que

possuem baixas energias.

Esse eleito contribui para a maxima c1arezade detalhes na radiografia. Fonte

de radiayao com altas energias propiciam 0 aparecimento das radiay6es dispersas

nas peyas, e as radiayoes retroespalhadas, que empobrecem a imagem no filme.

Filtros de materiais absorvedores (cobre, aluminio, chumbo), atenuam as

radiayoes retroespalhadas para a prote9iio do filme.

Para controlar as radiay6es retroespalhadas 0 operador deve fixar na parte

traseira do chassi, uma letra "8" de chumbo. Se as radiayoes retroespalhadas lorem

muito intensas a letra "8", sera forte mente projetada na imagem do filme aparecendo

como urna imagem clara no filma, indican do que as radia¢es atingiram 0 filme par

detras.

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Em filmes radiograficos a exposi9ao e representada pelo produto da

intensidade da radia9ao pelo tempo, para uma certa energia em particular.

A intensidade de radia9ao emitida pela fonte nao e totalmente recebida pelo

filme, uma parcela e absorvida pelo objeto que estara sendo radiografado. Nao

havendo um objeto entre a fonte e 0 filme, a intensidade de radia9iio que 0 atinge

seria men or que aquela emitida pela fonte.

A intensidade da radia9iio e definida em termos da quantidade de raios, que

sao geradas em urn determinado intervalo de tempo. Este fen6meno e explicado

pela lei do inverso do quadrado.

A radia9iio e espalhada ap6s ser emitida pela fonte, 0 mesmo numero de

raias gerados diverge, ocupando areas cada vez maiores, urn objeto proximo a fonte

de radia9iio, recebe uma quantidade maior de raios, porque recebe um feixe de

radia9ao mais concentrado.

LEI DO INVERSO DO QUADRADO

21!ll= [Ql1l]

21 (2) [D (1))

Onde 1 (1) = intensidade da radia9iio a uma distancia D (1)

1 (2) = intensidade da radia9iio a uma distancia D (2)

Dobrando a distlinda ao filme, a intensidade de radia9ao que 0 atingira sera

114de intensidade original, a exposi9ao e proporcional a intensidade da radia9iio, ao

dobrar a distlincia do filme em rela9ao a fonte, precisa-se de uma exposi9iiO quatro

vezes maior. Para abter-s8 urn films, com a mesma densidade inicial, urn aumento

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no tempo de exposiyao au na corrente sera necessaria para compensar a

diminui"ao da intensidade.

Nao e possivel compensar 0 tamanho da fonte com uma distancia foco-filme

maior, 0 aumento da distancia provoca urn incremento muito grande no tempo de

exposi~iio.

Curvas de exposi9iio para gamagrafia

o tipo mais comum de uma curva de exposiC;BO e 0 que correlaciona 0 fator

de exposi"ao com a atividade da fonte, tempo de exposi"ao e distancia fonte-filme

numericamente, 0 fator de exposiyao e representado pela formula:

2t;OffxFE--A--

Onde: FE ; fator de exposi"ao

A = atividade da fonte em milicuries

T = tempo de exposic;ao em minutos

Off; distancia fonte-filme em centimetros

Exemplo de aplica9ao:

Uma chapa de a90 - com 1.5 em de espessura - e ensaiada por gamagrafia,

e obter uma densidade radiografiea de 2,0. Para este ensaio dispoem-se de uma

fonte de IR - 192 com atividade 20 Ci e filme classe 1.

Para 1,5 em de espessura de a90 e densidade radiografiea de 2,0,

corresponde um fator de exposi"ao igual a 50.

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20 Ci correspondem a 20.000 milicuries tem-se:

2t =Off x 50

20.000

Pode-se fixar uma das duas variaveis, tempo de exposiyiio ou distancia fonte-

filme. Quando 0 tempo de exposiyiio nao e muito importante. Pode-se escolher uma

distancia fonte-filme adequada, para melhorar a qualidade radiografica.

Supondo que a distancia fonte-filme e 60 cm. tem-se:

T= 3600x5020.000

t - 9,0 minutos

Ha outras formas de calcular 0 tempo de exposiyiio para as fontes radioativas.

As curvas de exposic;;ao Curies-hora e espessuras de at;o. Nessas curvas figuram

varias retas representando diferentes densidades radiograficas, e elas s6 podem ser

realmente eficientes quando forem obedecidas as condi<;6es de revelayiio. de telas

intensificadoras e tipo de filme.

Quando for muito pequena. ou muito grande a distancia fonte-filme utilizada

na construyiio da curva de exposi,ao pode-se altera-Ia em conta a lei do inverso do

quadrado da distancia.

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E necessaria para determinar 0 tempo de exposi~o a espessura da pSya a

ensaiar, logo ap6s escolhe-se a fonte radioativa e 0 filme mais apropriado para esse

isotopo. Determinando a atividade da fonte radioativa na hora do ensaio, fixa-se a

distancia fonte-filme, a seguir, determina-se 0 tempo de exposi\'iio.

Muitas vezes ocorre que 0 tempo de exposi~ao calculado nao e adequado,

porque a fabricante mudou as caracterlsticas de seus filmes, ou porque sles variam

em funyao dos parametros variay5es de processamento.

Em qualquer desses casas, 56 a experiencia pratica ensinara introduzir

modifica~6esoportunas.

A voltagem (energia) e 0 primeiro fator a ser determinado em uma exposi~ao

com raios x, a voltagem devera ser suficiente para assegurar ao feixe de radiac;:ao

energia suficiente para atravessar 0 material que sera inspecionado. Urna energia

muito alta causara urna diminuiyao no contraste do objeto, diminuindo a

sensibilidade da radiografia.

Graficos foram elaborados para mostrar a maxima voltagem a ser usada

para cada espessura de um determinado material. Materiais diferentes absorvem

diferentes quantidades de radia\'iio. Existem graficos para cada tipo de material a

ser radiografado.

Principais fatores do gratico

• material inspecionado

• tipo e espessura das telas

• densidade optica do filme

• distancia do foco-filme

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• tipo de filme usado

• tempo e temperatura de revelag80 do filme

A alteragao dos latores do g",fico lornece resultados imprecisos, perdendo a

sua validade. Os graficos somente sao validos para um determinado aparelho e

modelo.

Relagao entre tempo e amperagem

Pode-se relacionar a exposigao devido aos raios x com a corrente (M) e

tempo de exposigao (T) pode dizer que a intensidade de radiagao requerida para

uma certa exposic;ao, e inversamente proporcional aD tempo de exposic;ao.

M.i1.l = I.1.ll

M(2) T(l)

Onde T (1) = tempo de exposigao ao se usar uma corrente M (2).

T (2) = tempo de exposigao necessario ao se usar uma corrente M (2)

Exemplo: Se obliver uma boa radiografia usando uma corrente de 5 mA a um tempo

de 10 minutos. Qual a corrente necessaria para S8 reduzir a tempo de exposic;ao he.

2 minutos?

Tem-se: M (1) = 5 ma

T (1) = 10minutos

Portanto: § =;1

M(2) 10

T (2) = 2 minutos

M (2) =?

M(2)=25mA

Relagilo entre amperagem e distilncia

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A intensidade requerida para urna certa exposic;ao e diretamente

proporcional ao quadrado da distancia foco-filme.

Desse modo, pode-se escrever.

2Para Raios x Ml1l = illJ.1lJ

2M (2) = [D (2)]

Onde: D (1) = distancia usada para uma radiografia feita com uma miliamperagem M

(1) ou com uma fonte de atividade A (1)

D (2) = distancia usada para uma radiografia feita com uma miliamperagem M

(2) ou com uma fonte de atividade A (2)

Exemplo: urna certa radiografia e feita usanda urna miliamperagem necessaria de 5

rnA e urna distancia de 120 em. Qual a miliamperagem necessaria, se aumentar a

distancia para 150 cm?

M(1)=5mA M (2) =?

D(2)=150cmD (1) = 120cm

Portanto: 22= (120)

2M(2) (150) M (2) = 7,8 ma

Rela~iio tempo-distancia

o tempo de exposi~o requerido para uma certa radiografia e diretamente

proporcional ao quadrado da distancia, matematicamente pode-se descrever.

2T (1 -l[ D ( 2 ) ]

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2T (2) = [0 (1)]

Exemplo: uma radiografia e obtida com uma distaneia foeo-filme de 30 em e tempo

de exposiyao de 10 minutos. Se alterar para 24 em a distaneia foeo-filme, qual a

mudanya necessaria no tempo de exposit;Bo?

Tem-se: T (1) = 10 minutos

T(2)=?

0(1) = 30 em

0(2) = 24 em

210 = (30)

2T(2) (24) T (2) = 6,4 minutos

o caleulo de exposiyao de filmes para aparelhos de raios x pode ser

caleulado com auxilio do grafieo, forneeido pelo fabricante.

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FIGURA 23 Tecnico aerea preparando a jnspe~o radiografica da turbina do aviao utiJizando um

aparelho de Raia X. Fote extraida do catalogo Seifert.

Avalia9iio da qualidade da imagem

Identifica~ao do filme

• data do ensaio

• identifica9iio dos soldadores no caso de juntas soldadas

• identifica9iio da pe9a e local examinado

• numero da radiologia

• identificac;ao do operador e da firma executante

Estas informac;6es devem ser claras no filme radiografado para uma

rasteabilidade do ensaio. A partir de letras e numeros de chumbo disposto sabre a

parta-filmes exposto com 0 filme registrado permanente, tambem poder,; obter tais

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informa95es, telas fluorescente montada junto ao filme radiografado entre a traseira

na camara escura, tambem e urn sistema usado para identificac;ao.

Verificacao da densidade radiografica.

Densitr6metro e 0 aparelho eletr6nico usado para medir a densidade optica.Usam-se

tambem filas densitometricas calibradas. Deve-se medir a densidade sobre a area

de interesse, como no case de juntas soldadas, 0 valor numerico e normal mente

recomendado uma faixa de 1,8 ate 4,0. Para radiografias feitas com raios x de 2,0 a

4,0 para raios gama, sendo que a faixa mais usual e a de 2,0 a 3,5. Procedimento

para calibra,ao do densitometro e da fita densitometricas, sao recomendados pelo

ASME Soc. V, art 2.

Defeitos de processamento do filme

A parte mais importante do processo radiol6gico e 0 trabalho em camara

escura ap6s a exposi,ao do filme. Falhas tecnicas durante 0 processamento do filme

perderao todo 0 serviyo de preparayao de exposiyao do filme podendo ocorrer:

• Manchas: aparecem de forma arredondada, S8 estiver na area de interesse

podera mascarar a descontinuidade, alem de surgir pequenas gotas de agua

que e visivel no filme somente contra a luz.

Riscos: Ocorrem por ayao meciinica sobre a pelicula superficial do filme,

durante a sua preparayao e processamento, ha possibilidade de tais riscos

serem confundidos com trincas quando visfveis contra a luz.

Dobras: Aparecem no filme como imagens escuras e bern pronunciadas,

pelo manuseio deste antes e durante a exposic;ao. Ocorrem com frequencia

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em pegas curvas com pequenos raias, em que para manter 0 porta-filme

junto da pec;aa operador deve for9'l-lo a acompanhar na superficie, formando

uma dobra no filme que serao observados apos seu processamento.

Analise do IQI

o indicador de qualidade da imagem deve aparecer na radiografia de

maneira clara que permita verificar as seguintes informa<;oes: 0 numera do IQI esta

de acordo com as faixas de espessura radiografada, 0 tipo de 101 esta de acordo

com a norma de inspe<;8o. 0 furo au arame essencial e vislvel sabre a area de

interesse, a posicionamento foi corretamente feito. A densidade no corpo do IQI esta

dentro da tolerancia em relac;ao a area de interesse.

Tecnicas de exposicao radiognifica

Entre a fonte de radiagao a pec;a e 0 filme, as disposi90es e arranjos

geometricos seguem tscnicas especiais que permitam uma imagem radiografada de

facil interpreta9iio, e localiza9iio das descontinuidades rejeitadas. Sao tecnicas

recomendadas par normas especificas nacionais e intemacionais.

Tecnica de parede simples (PSVS)

Entre a fonte de radiagao pec;ae filme, somente a segao da pec;aque esta

pr6xima ao filme deve ser inspecionada e a proj893D sera em apenas uma

espessura do material. Eo a principal tecnica utilizada na inspe9iio radiografica e a

mais tacil de ser interpretada.

ExposiCao panoramica

Deve ser centralizada no ponto geometrico equidistante a fonte de radiagao.

Em caso de juntas, soldadas circulares devem ser posicionadas no centro da

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circunfer€mcia. Desta forma uma unica exposic;ao

da fonte, todos as filmes dispostos a 3600 serao

igualmente indicados, possibilitando 0 exame

completo das peyas ou juntas.

FIGURA 24 Visualizac;aocompleta com defeito.

Tecnica de parede dupla (PDV5)

59

FIGURA 25 Visualizac;ao ampliada do

corte.lmagens produzidas pela Seifert-

RAIMECK.

o feixe de radiayao da fonte atravessa duas espessuras da peya, projetando

no filme somente 8 seyao da pe<;aque esta mais proxima 80 mesmo.

Esta tecnica e usada em inspeyoes de juntas soldadas como tubulayoes

com diametros maiores que 3.112 da polegada, vasos fechados, e outros. Esta

tecnica regula que a radiayao atravesse duas espessuras. 0 tempo de exposiyao

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sera maior que a inspec;:ao pela tecnica de parede simples, esM tecnica sera

selecionada quando outra nao for possivel ou permita.

Tecnica de parede dupla vista dupla

o feixe de radia9aOda fonte atravessa duas espessuras, projetando no filme

a imagem de duas se90es da pe98, e serao objetos de interesse. 0 calculo do

tempo de exposic;ao deve ser levado em conta as duas espessuras das paredes que

serao atravessadas pela radia~o.

A tecnica de parede dupla e vista dupla (PDVD) e frequentemente usada

para inspe9iio de juntas soldadas em tubula¢es com diametros menores que 3.1/2

polegadas.

Interpreta9ao dos resultados

Aparencia das descontinuidades: Descontinuidade e uma variayao homogenea

numa peya au material, tanto na sua forma como na estrutura. Analisando a

descontinuidade determina-S8 0 material au equipamento para definir as criterios de

aceitabilidade, diversas causas podem atribuir as descontinuidades, como no

processo de fabricac;ao do material, per exemplo, durante a fundic;:ao e 0

processamento como: a lamina~o, forjamento, usinagem, e Qutros mais, tambem

durante 0 usa de equipamento em servic;o como: a aplicac;ao de esfon;os mecanicos

ou corrosao.

Tipos de descontinuidades

•Ruptura: Cavidades pequenas e irregulares superficiais paralelas com os graos.

Ocorrem durante a opera98o de forjamento, extrusoes ou lamina90es por

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temperaturas muito baixas. Excesso de trabalho au movimentac;:ao do material

durante 0 processo.

Este tipo de descontinuidade geralmente nao e usado em ensaio

radiografico, a direC;8o da ruptura, suas dimens6es e a espessura do material

diminuem a eficiencia da radiografia .

•.Trincas de filete: Tipo de descontinuidade ocorrida pelo usc do equipamento sao

trincas superficiais que se localizam nas jung6es do filete, propagando-se para 0

interior da pega. Uma brusca mudanga de diametro, como na uniao da cabega de

um parafuso com a haste, onde existe um grande acumulo de tens6es, devido apequena dimensao da trinca em relac;ao a espessura do material, estes defeitos naDsao normalmente detectados pelo ensaio radiografico.

Trincas de esmerilhamento: Descontinuidades de pouca profundidade e muito

finas, ocorrem em grupos, e geralmente em angulos retos com a direc;:ao de

usinagem, ocorrem durante 0 processamento das peg8s em materiais ferrosos e nao

ferrosos. Sao trincas termicas causadas par superaquecimento localizado na

superffcie usinada. Esse superaquecimento e causado por falta de refrigeraC;:8o,

velocidade muito alta ou alta velocidade de corte.

Trincas de tratamento termico: Falhas de processamento que ocorrem em

materiais ferrosos e nao ferrosos, fundidos e forjados, falhas superficiais de grande

profundidade em forma de forquilha, em areas onde ocorrem mudangas de

espessura, ou em que outras descontinuidades estejam expostas a superficie do

material, causadas por tens6es de ruptura do material.

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Para este tipo de ensaio a recomendac,:iioe os liquidos penetrantes e particulas

magneticas. A radiografia nao e usada para detectar defeitos superiiciais.

Exame de hidroglmio: Caracteristico no processamento de materiais ferrosos,

descontinuidades pequenas e finas, como fissuras em uma superficie fraturada,

apresentam area com brilho prateado. As escamas sao fissuras internas atribufdas a

tensoes produzidas par uma transformac;ao localizada par urn decrescimo na

solubilidade do hidrog€mio durante 0 resfriamento ap6s 0 trabalho quente.

Encontrados apenas em a90s fo~ados de alta liga, dificeis de serem detectados por

radiografia.

Descontinuidades internas em juntas soldadas

• Inclusao gasosa (poros) Durante a fusao da solda, pode haver 0

aprisionamento da mesma, per varias raz6es como: 0 tipo de eletrodo

utilizado; rna regulagem do area; deficiencia na tecnica do operador e

umidade. Estas inclus6es podem ter a forma esferica ou cilindrica, aparenta

radiograficamente a forma de pontcs escuros com 0 contorno nitido. Algumas

inclusoes gasosas tern uma forma alongada, como a aparencia de urn galho

ramificado cham ada de porosidade vermiforme.

• Inclusao de escoria

• Inclusao de escoria em linha: Manifesta radiologicamente sob a forma de

linhas continuas au intermitentes, causadas par falta de limpeza.

• Falta de penetrac,:iio:Falta de material depositado na raiz da solda.

• Trincas: Descontinuidades produzidas par rupturas no metal como resultado

de tens6es produzidas no mesmo durante a soldagem. Sendo visivel na

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radiografia, quando 0 feixe de radia~o incide sabre a peya numa dire9Bo

sensivelmente paralela ao plano que contem a trinca.

• Na imagem radiogr<ilficaa trinca e produzida em forma de linha escura com

direc;ao irregular. A largura desta linha dependera da largura da trinca, se a

direc;ao do plano que contem a trinca coincidir com 0 feixe de radia<;§o, sua

imagem e bem escura, de outra forma ela perdera densidade, podendo ate

naD aparecer.

• Falta de fusao: Descontinuidades em duas dimensoes devido a uma falta de

fusao entre 0 metal depositado e 0 metal base.

FIGURA 26 Radiografia digitalizada de urna

pe~ fundida. Observe as trincas na regiao marcada. FIGURA 27 Radiografia computadorizada,

Imagens cedidas pela AFEGA.

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Criterios de aceita~ao

Qualquer componente inspecionado por radiologia deve ser avaliado

segundo a norma ou codigo de projeto de constru930. Normas diferentes ou

experiencia do inspetor naD serao aceitos em avalia~es radiograficas.

Criterio para Ensaio Radiografico de soldas

Extraido do codigo ASME Sec VIII div. 1 para vasos de pressao, sendo 0

mesmo aplicado a junta soldada de topo divide-se em dois grupos:

• Soldas projetadas para ensaio radiografico total (paragrafo UW - 51)

• Soldas projetadas para ensaio radiografico "SPOT" (paragrafo UW - 52)

As juntas soldadas de topo de um vasa de pressao projetada -conforme 0

c6digo ASME, com eficiencia 1- devem ser radiografadas totalmente, mas somente

aquelas principais, classificadas como categoria A e B, como, por exemplo, as

soldas longitudinais do casco e conex6es e circulares do casco e emendas de

fundos, soldas entre conexBo e casco, naD estao sujeitas ao ensaio radiografico (ver

UW 11 do referido codigo).

Juntas soldadas de topo, de um vaso, projetadas conforme 0 codigo ASME

com eficiencia 0,85 devem ser radiografadas conforme as criterios do ensaio

"SPOT". A extensao minima destas soldas e de 152 mm, antes de aplicar 0 ensaio

SPOT deve eslabelecer a quantidade de filmes necessarios.

Criterio de aceita~ao par radiografia total (uw - 51)

As soldas devem eslar livres de:

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1) Qualquer indica\'iio caracterizada como: trinca, zona de fusao ou penetra\'iio

incompleta.

2) Qualquer outra indica\'iio alongada na radiografia que tenha urn comprimento

maior que

a) 114polegada para tate 114polegada

b)1/3 polegada para t de 3/4 polegada ate 2.114polegada

c) 3/4 polegada para t acima de 2.114polegada

Onde t = espessura da solda excluindo qualquer refor,o permitido. Para juntas do

topo que tenham diferentes espessuras de soldas, tea mais fina dessas

espessuras.

3) Qualquer grupo de indica,oes alinhado que tenham urn comprimento agregado

maior que t nurn comprimento de 12.t exceto quando sua distancia entre duas

imperfei,oes sucessivas exceder a 6. L onde Leo comprimento da mais longa

Imperfel,ao no grupo.

Criterio de aceita,ao para radiografia SPOT (UW - 52)

As soldas devem estar livres de:

1) Qualquer indica\'iio caracterizada com trinca zona de fusao ou penetra\'iio

incompleta.

2) Qualquer outra inciina,ao na radiografia que tenha urn comprimento maior que

2/3.t em que tea espessura da solda excluindo qualquer refor,o permitido. Para

juntas de topo que tenham diferentes espessuras de soldas, tea rnais fina dessas

espessuras.

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Criteria de ,aceita-;ao para qualificac;ao de soldadores e operadores de

soldagem, conforme ASME Sec, IX, QW -191,

Indicac;:ao linear: Qualquer tipo de trinca, au zona de fusao incompleta, ou falta de

penetras;ao. Qualquer inclusao de escoria alongada, que tenha urn comprimento

maiorque:

a) 3 mm para espessuras tate 10 mm inclusive.

b) 1/3. t para t acima de 10 mm e ate 55 mm inclusive.

c) 20 mm para t acima de 55 mm

Formato arredondado: a dimensao maxima permissivel para as imperfeic;:6es de

formata arredondado e 20% de t au 3 mm, a que for menor.

Soldas de materiais com espessuras menores que 3 mm, a quantidade

maxima aceitavel de imperfeic;:oes de formata arredondado nao deve ser superior a

12 em um comprimento de sold a de 150 mm.

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CONCLusAo

Oeste estudo, pade-s8 concluir que a aplicayao de inspe90es dos ensaios naD

destrutiveis par radiologia industrial, foi criada para garantir uma boa qualidade nas

pec;:as na hora de seu forjamento e usinagem, sem destruir au introduzir qualquer

alterac;:ao nas suas caracteristicas.

o objetivo deste alto grau tecnol6gico aplicado tern 0 rim de assegurar e

proteger a vida daqueles que dependem de alguma forma, do born funcionamento

dos equipamentos, instrumentos e pec;:as como as de uma aeronave.

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