Soluções de testes radiográficos e CT industrial

O Ensaio Radiográfico (RT)/Inspeção de Raios X enquadra-se no âmbito dos ensaios não destrutivos (NDT) e é um método que examina a amostra alvo penetrando-a com raios X e, ao fazê-lo, destaca os desvios na densidade do material que podem assinalar uma imperfeição que tem de ser tratada.
 

A radiografia utiliza raios X e raios gama para produzir uma imagem radiográfica da amostra alvo, permitindo ao técnico observar quaisquer alterações na espessura do material, defeitos internos e de superfície, e até mesmo detalhes de montagem (ou seja, soldaduras, juntas, conectores) para garantir os mais elevados níveis de qualidade e segurança na sua produção.
 

Uma das principais vantagens dos Ensaios Radiográficos (RT) é o facto de gerarem um registo permanente e em papel (no exemplo da película de raios X) do exame de uma determinada amostra alvo. No exemplo de um sensor/detetor digital, o registo é digital e pode ser armazenado local ou remotamente, não necessitando das necessidades de processamento e armazenamento associadas às películas de raios X.
 

O que são os raios X?
 

Os raios X são uma forma altamente energética de radiação electromagnética com um comprimento de onda na gama de 1nm a 1 pms, aproximadamente 1000 a 1.000.000 vezes inferior ao comprimento de onda da luz. Devido ao facto de serem altamente energéticos, os raios X são capazes de atravessar materiais que absorvem a luz visível normal.

Em geral, os sistemas de inspeção por raios X são constituídos por um compartimento seguro contra radiações, o armário de proteção contra radiações, que contém, em alinhamento linear, o tubo de raios X e o detetor de raios X. Uma unidade de manipulação controlável à distância permite ao utilizador posicionar a amostra dentro do feixe. A imagem final dos raios X é apresentada num monitor para processamento computorizado da imagem. Além disso, o sistema de raios X pode ser equipado com um programa eletrónico de controlo que permite a inspeção automática da amostra. A imagem de raios X mostra as características do objeto com base nas diferenças de densidade do material.
 

Parte do espetro de raios X é absorvido ao passar por um objeto. Quanto mais espesso ou mais denso for o objeto, mais raios X são absorvidos e não passam. Os raios X que atravessam o objeto atingem um detetor onde é criada uma imagem de raios X. Esta imagem é composta por diferentes tons de cinzento, dependendo da intensidade dos raios incidentes: As partes do objeto que são mais espessas ou os materiais com maior densidade, como o ferro, o cobre e o chumbo, aparecem mais escuros do que os materiais menos densos, como os plásticos, o papel ou mesmo o ar.

Esta película é depois processada numa câmara escura - tal como uma película fotográfica típica - e os vários graus de radiação captados pela película são representados como diferentes valores de branco e preto. Os raios X não absorvidos pela amostra alvo causarão a exposição do detetor radiográfico. Estas áreas aparecerão escuras. As áreas que absorveram níveis mais altos devido a um material mais absorvente ou mais denso aparecerão claras.
 

Desta forma, as regiões da amostra alvo onde a densidade uniforme foi alterada por imperfeições, tais como porosidade, fissuras ou desalinhamento, aparecerão como linhas escuras, facilitando assim a sua deteção por um técnico especializado.

O Ensaio Radiográfico (RT) é utilizado principalmente no ensaio e classificação de soldaduras em tubagens, recipientes sob pressão, contentores de armazenamento, condutas e soldaduras estruturais.
 

Na realidade, tudo o que é unido por uma soldadura e que se espera que suporte algum tipo de pressão ou carga é sujeito a ensaios radiográficos para garantir a integridade das soldaduras.
 

Outros objectos testados incluem peças maquinadas, chapas metálicas ou paredes de tubos (especialmente quando a corrosão é uma preocupação).
 

As cerâmicas, peças fundidas de metais leves ou peças aditivas, como as utilizadas nas indústrias aeroespacial e automóvel, também são testadas por radiografia.

Os testes radiográficos (RT) podem ser efectuados através de raios X ou de raios gama. Os raios X são produzidos através de um tubo de raios X, enquanto os raios gama são produzidos pela introdução de um isótopo radioativo.
 

Estas fontes de radiação utilizam níveis de energia muito mais elevados do que os associados às ondas electromagnéticas.
 

Devido à radiação ionizante envolvida nos exames radiográficos, é importante certificar-se de que são comunicadas e cumpridas as directrizes de segurança adequadas, de modo a evitar a exposição.

Os Ensaios Radiográficos (RT) oferecem várias vantagens em relação a outras formas de NDT. Algumas dessas vantagens são

• um registo do exame que pode ser feito em filme ou digitalmente
   
• capacidade de examinar toda a amostra
   
• um nível mais elevado de identificação de um defeito
   
• um nível mais baixo de competências exigido aos operadores e inspectores
   

Um técnico de radiologia bem treinado pode não só localizar com precisão um defeito com RT, mas também identificar o seu tipo, tamanho e localização.
No que diz respeito às desvantagens, a mais óbvia é o facto de estar a lidar com materiais relativamente perigosos que podem causar efeitos adversos a longo prazo na saúde quando expostos à radiação.
 

Além disso, as soluções de RT tradicionais, especialmente as baseadas em película, requerem uma quantidade significativa de tempo antes de poderem gerar uma imagem utilizável, alongando assim o seu ciclo de produção.
Esta é uma das razões pelas quais muitas organizações estão a adotar detectores digitais que evitam o tempo de processamento associado à película de raios X tradicional.

Geradores de raios X
Os geradores de raios X produzem raios X através da emissão de electrões no vácuo. Depois de atingirem um material alvo, os raios X são emitidos e direccionados para a amostra alvo. Na amostra, os raios X são absorvidos ou dispersos de acordo com o material e a densidade do alvo. Após terem atravessado a amostra alvo, os fotões são captados por um detetor, como uma película de raios X ou um detetor digital.
 

Conversão digital
Atualmente, muitas organizações estão a mudar da radiografia tradicional baseada em película para uma solução baseada em sensores digitais, num esforço para poupar tempo, reduzir custos e melhorar o desempenho geral dos NDT.

Os Ensaios Ultra-sónicos (UT) e os Ensaios por Correntes de Foucault (EC T) são dois dos principais métodos de NDT actuais devido à melhor qualidade do sinal, às opções de sondagem flexíveis e ao facto de não envolverem materiais radioactivos ou produtos químicos perigosos.
 

O UT baseia-se em ondas ultra-sónicas para sondar através da sua amostra alvo e detetar quaisquer desvios na mesma, enquanto que com o ECT, uma corrente de electrões atravessa a sua amostra alvo, gerando assim campos magnéticos que destacam a densidade do material e os desvios de espessura.
 

Tanto o ECT como o UT (e, em particular, o ensaio ultrassónico de arranjo faseado) são muito mais seguros do que o RT e, em determinadas aplicações, podem ser menos demorados.
 

A portabilidade é também uma caraterística das soluções ECT e UT, uma vez que tendem a ser mais pequenas e mais fáceis de operar, prestando-se assim a uma utilização no terreno, enquanto a RT está mais vocacionada para aplicações em laboratórios ou linhas de produção. Dito isto, existem atualmente várias soluções de RT portáteis que podem ser utilizadas no terreno com êxito.

A tomografia computorizada fornece uma imagem tridimensional e espacial do objeto a inspecionar.
 

A imagem de TC mostra diferentes materiais como diferentes tons de cinzento (ou como diferentes cores). Para gerar uma imagem tridimensional, é obtido um grande número de imagens bidimensionais de raios X (ou cortes) em torno de um único eixo de rotação (360°).
 

Estas imagens de raios X são depois reformatadas como representações volumétricas de estruturas (3D) utilizando um algoritmo de reconstrução complexo.