Este documento descreve diferentes tipos de ensaios mecânicos realizados em materiais, com foco no ensaio de tração. O ensaio de tração é um teste amplamente utilizado que aplica carga uniaxial crescente em uma amostra até sua ruptura, permitindo medir propriedades mecânicas como resistência e módulo de elasticidade. O documento explica os conceitos de limite elástico, limite de proporcionalidade, limite de escoamento e resistência à tração.

1. WENDEL FERNANDES DA ROCHA
INSTRUTOR DE SOLDAGEM
TREINAMENTO COMPLETO EM INSPEÇÃO DE
SOLDAGEM
APOSTILA IV
Curso de inspetor de soldagem N1
SE GOSTAR CONTRIBUA: AGENCIA 00175 CONTA 173061 VAR 51

2. APOSTILA 4
SUMÁRIO
1
ENSAIOS MECÂNICOS ............................................................................................... 4
2
ENSAIO DE TRAÇÃO .................................................................................................. 9
3
ENSAIO DE DOBRAMENTO .................................................................................... 20
4
ENSAIO DE FRATURA.............................................................................................. 26
5
ENSAIO DE DUREZA ................................................................................................ 30
6
TESTE DE QUEDA LIVRE ........................................................................................ 45
7
TESTE DE IMPACTO ................................................................................................. 49
8
TESTE MACROGRÁFICO ......................................................................................... 54
9
ENSAIO VISUAL ....................................................................................................... 63
10
ENSAIO POR LIQUIDO PENETRANTE ................................................................... 68
11
ENSAIO POR PARTÍCULAS MAGNÉTICAS ........................................................... 72
12
ENSAIO POR ULTRA - SOM ..................................................................................... 86
13
ENSAIO RADIOGRÁFICO ...................................................................................... 103
14
ENSAIO HIDROSTÁTICO E PNEUMÁTICO .......................................................... 129
15
ENSAIO DE ESTANQUEIDADE ............................................................................. 131
16
NORMATIZAÇÃO ................................................................................................... 134
17
NORMAS DE QUALIFICAÇÃO .............................................................................. 137
18
QUALIFICAÇÃO DO PROCEDIMENTO DE SOLDAGEM .................................... 142
19
QUALIFICAÇÃO DE SOLDADORES ..................................................................... 150
20
DOCUMENTOS TÉCNICOS .................................................................................... 158
21
ANEXOS ................................................................................................................... 164
22
REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 179
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3. APOSTILA 4
Ensaios Mecânicos
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4. APOSTILA 4
1 ENSAIOS MECÂNICOS
INTRODUÇÃO
No estudo da ciência dos materiais, bem como no seu dimensionamento, são de
grande importância vários parâmetros obtidos através dos ensaios. Pode-se definir
ensaio como a observação do comportamento de um material quando submetido à
ação de agentes externos como esforços e outros.
Os ensaios são executados sob condições padronizadas, em geral definidas por
normas, de forma que seus resultados sejam significativos para cada material e
possam ser facilmente comparados.
Realizar um ensaio consiste em submeter um objeto já fabricado ou um material que
vai ser processado industrialmente a situações que simulam os esforços que eles
vão sofrer nas condições reais de uso, chegando a limites extremos de solicitação.
Os ensaios podem ser realizados em protótipos, no próprio produto final ou em
corpos de prova e, para serem confiáveis, devem seguir as normas técnicas
estabelecidas.
LABORATÓRIOS DE ENSAIO
Os ensaios podem ser realizados na própria oficina ou em ambientes especialmente
equipados para essa finalidade denominados laboratórios de ensaios.
Os ensaios fornecem resultados gerais, que são aplicados a diversos casos, e
devem poder ser repetidos em qualquer local que apresente as condições
adequadas.

5. APOSTILA 4
CLASSIFICAÇÃO DOS ENSAIOS MECÂNICOS
A classificação dos ensaios mecânicos em materiais basicamente é dividida em dois
grupos.
a) Ensaios destrutivos.
b) Ensaios não destrutivos
ENSAIOS DESTRUTIVOS
São aqueles que deixam algum sinal ou marca na peça ensaiada ou no corpo de
prova submetido ao ensaio.
Neste tipo de ensaio os corpos podem ou não ficarem inutilizados.
TIPOS DE ENSAIOS DESTRUTIVOS

Tração

Embutimento

Compressão

Torção

Cisalhamento

Dureza

Dobramento

Fluência

Flexão

Fadiga

Impacto
ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS
São aqueles que após sua realização não deixam nenhuma marca ou sinal, e,
portanto, nunca inutilizam a peça ou o corpo de prova.
Por esse motivo podem ser utilizados para se detectar falhas em produtos
acabados ou semi-acabados.
TIPOS DE ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS





Visual
Líquido penetrante
Partículas magnéticas
Ultra-som
Radiografia industrial
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6. APOSTILA IV
TIPOS DE ESFORÇOS QUE AFETAM OS MATERIAIS
ESCOLHA DO ENSAIO A SER REALIZADO
A escolha do ensaio mecânico mais interessante ou mais adequado para cada tipo
de produto depende da finalidade do material, dos tipos de esforços que esse
material vai sofrer e das propriedades mecânicas que se deseja medir.
FATORES DETERMINANTES
MECÂNICO
PARA
A
REALIZAÇÃO
DE
UM
ENSAIO
Dois fatores determinantes para a realização de um ensaio mecânico são a
quantidade e o tamanho das amostras a serem testadas.
A especificação do produto deve mencionar esses fatores, bem como a maneira
utilizada para se retirar as amostras para os testes.
RESULTADOS DOS ENSAIOS
Alguns ensaios permitem obter dados numéricos que podem ser utilizados no
cálculo estrutural e no projeto da peça.
Outros ensaios fornecem apenas resultados qualitativos do material e servem
somente para auxiliar com estudo e desenvolvimento do projeto.

7. APOSTILA IV
NORMAS TÉCNICAS PARA ENSAIOS
As normas são utilizadas para se descrever o método correto para se efetuar um
determinado ensaio mecânico.
As normas mais utilizadas pelos laboratórios de ensaios mecânicos pertencem as
seguintes associações:








ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas)
ASTM (American Siciety for Testing and Materials)
DIN (Deutsches Institut für Normung)
BSI (Britsh Standards Instituition)
ASME (American Society of Mechanical Engineers)
ISSO (International Organization for Standardization)
JIS (Japanese Industrial Standards)
SAE (Society of Automotive Engineers)
OBS: Todo e qualquer ensaio realizado em território brasileiro deve apresentar seus
resultados grafados no Sistema Internacional de Unidades – SI.
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8. APOSTILA IV
Ensaios Destrutivos
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9. APOSTILA IV
2 ENSAIO DE TRAÇÃO
Consiste na aplicação de carga de tração uniaxial crescente em um corpo de prova
especifico até a ruptura. Trata-se de um ensaio amplamente utilizado na indústria de
componentes mecânicos, devido às vantagens de fornecer dados quantitativos das
características mecânicas dos materiais.
Com esse tipo de ensaio, pode-se afirmar que praticamente as deformações
promovidas no material são uniformemente distribuídas em todo o seu corpo, pelo
menos até ser atingida uma carga máxima próxima do final do ensaio. E, como é
possível fazer com que a carga cresça numa velocidade razoavelmente lenta
durante todo o teste, o ensaio de tração permite medir satisfatoriamente a
resistência do material.
A uniformidade termina no momento em que é atingida a carga máxima suportada
pelo material, quando começa a aparecer o fenômeno da estricção ou da diminuição
da secção do provete, no caso de matérias com certa ductilidade. A ruptura sempre
se dá na região mais estreita do material, a menos que um defeito interno no
material, fora dessa região, promova a ruptura do mesmo, o que raramente
acontece.
A precisão de um ensaio de tração depende, evidentemente, da precisão dos
aparelhos de medida que se dispõe. Com pequenas deformações, pode-se
conseguir uma precisão maior na avaliação da tensão ao invés de detectar grandes
variações de deformação, causando maior imprecisão da avaliação da tensão.
Mesmo no início do ensaio, se esse não for bem conduzido, grandes erros podem
ser cometidos, como por exemplo, se o provete não estiver bem alinhado, os
esforços assimétricos que aparecerão levarão a falsas leituras das deformações
para uma mesma carga aplicada. Deve-se, portanto centrar bem o corpo-de-prova
na máquina para que a carga seja efetivamente aplicada na direção do seu eixo
longitudinal.
ENSAIO CONVENCIONAL
Nos corpos de provas normalmente a seção reta é circular, porém corpos de provas
retangulares também são usados. Durante os ensaios, a deformação fica confinada
à região central, mais estreita, do corpo de prova. O diâmetro padrão é
aproximadamente 12,8 mm, enquanto a seção reduzida deve ser pelo menos quatro
vezes esse diâmetro. O corpo de prova é preso pelas extremidades nas garras de
fixação do dispositivo de testes. A máquina de ensaio de tração é projetada para
alongar o corpo de prova a uma taxa constante, além de medir contínua e
simultaneamente a carga instantânea aplicada e os alongamentos resultantes, isso
com o auxilio de extensômetros.
Quando um corpo de prova é submetido a um ensaio de tração, a máquina de
ensaio fornece um gráfico que mostra as relações entre a força aplicada e as
deformações ocorridas durante o ciclo.
Mas o que interessa para determinação das propriedades do material ensaiado é a
relação entre a tensão e a deformação.
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10. APOSTILA IV
A tensão corresponde à força dividida pela área da seção sobre a qual a força é
aplicada.
Aplicando a equação descrita acima se pode encontrar os valores da tensão e fazer
o gráfico conhecido como tensão-deformação.
REGIÃO DE COMPORTAMENTO ELÁSTICO
O ponto A representa o limite elástico.
Comportamento da fase elástica e plástica.
Até este ponto, assume-se que a deformação elástica é independente do tempo, ou
seja, quando uma carga é aplicada, a deformação elástica permanece constante
durante o período em que a carga é mantida constante. Também é assumido que
após a remoção da carga, a deformação é totalmente recuperada, ou seja, a
deformação imediatamente retorna para o valor zero. Na fase elástica os metais
obedecem a Lei de Hooke. Suas deformações são diretamente proporcionais às
tensões aplicadas.

11. APOSTILA IV
A constante de proporcionalidade “E” é o módulo de elasticidade, ou módulo de
Young, fornece uma indicação da rigidez do material. Quanto maior for o módulo,
menor será deformação elástica resultante da aplicação de uma tensão. A
deformação convencional ou nominal é dada:
Onde:
lo = comprimento inicial
l = comprimento final para cada carga P aplicada.
LIMITE DE PROPORCIONALIDADE
A Lei de Hooke só vale até um determinado valor de tensão, representado no gráfico
pelo ponto A’, a partir da qual a deformação deixa de ser proporcional à carga
aplicada.
Limite de proporcionalidade A’.
LIMITE DE ELASTICIDADE (E)
Máxima tensão que o material pode suportar sem apresentar deformação
permanente após a retirada da carga.
MÓDULO DE RESILIÊNCIA
É a capacidade de um material absorver energia quando deformado elasticamente e
liberá-la quando descarregado. A medida desta propriedade é dada pelo módulo de
resiliência que é a energia de deformação por unidade de volume necessária para
tracionar o metal de origem até o limite de proporcionalidade.

12. APOSTILA IV
COEFICIENTE DE POISSON (V)
Mede a rigidez do material na direção perpendicular à direção de aplicação de carga
uniaxial.
τ1
Contração
τ1
MÓDULO DE ELASTICIDADE TRANSVERSAL (G)
Corresponde à rigidez de um material quando submetido a um esforço de
cisalhamento.
Onde, ‫ ح‬e γ são as tensões e a respectiva deformação cisalhante que sofre o corpo
de prova.
Valores dos coeficientes elásticos dos metais.

13. APOSTILA IV
REGIÃO DE COMPORTAMENTO PLÁSTICO
Acima de certa tensão, os materiais começam a se deformar plasticamente, ou seja,
ocorrem deformações permanentes. O ponto na qual estas deformações
permanentes começam a se tornar significativas é chamado de limite de
escoamento.
Durante a deformação plástica, a tensão necessária para continuar a deformar um
metal aumenta até um ponto máximo, chamado de limite de resistência à tração, na
qual a tensão é a máxima na curva tensão-deformação de engenharia. Isto
corresponde a maior tensão que o material pode resistir; se esta tensão for aplicada
e mantida, o resultado será a fratura. Toda a deformação até este ponto é uniforme
na seção. No entanto, após este ponto, começa a se formar uma estricção, na qual
toda a deformação subseqüente está confinada e, é nesta região que ocorrerá
ruptura. A tensão corresponde a fratura é chamada de limite de ruptura.
LIMITE DE ESCOAMENTO
O escoamento é entendido como um fenômeno localizado, que se caracteriza por
um aumento relativamente grande na deformação, acompanhada por uma pequena
variação na tensão. Isso acontece geralmente no inicio da fase plástica. Durante o
escoamento a carga oscila entre valores muito próximos um dos outros.
Limite de escoamento.
LIMITE DE RESISTÊNCIA À TRAÇÃO
É a tensão correspondente ao ponto de máxima carga atingida durante o ensaio.
Após o escoamento ocorre o encruamento que é um endurecimento causado pela
quebra de grãos que compõem o material quando deformados a frio. O material
resiste cada vez mais à tração externa necessitando de uma tensão cada vez maior
para se deformar. É nessa fase que a tensão começa a subir até atingir um valor
máximo, esse chamado Limite de Resistência.
Limite de resistência à tração.

14. APOSTILA IV
LIMITE DE RUPTURA
Continuando a tração, chega-se a ruptura do material, no chamado Limite de
Ruptura.
Limite de ruptura.
Note que a tensão no limite de ruptura é menor do que no limite de resistência,
devido à diminuição de área que acontece no corpo de prova depois que se atinge a
carga máxima.
Na figura abaixo se pode analisar todos esses elementos representados num
mesmo diagrama de tensão deformação.
Gráfico tensão – deformação.
FRATURA
Consiste separação ou fragmentação de um corpo sólido em duas ou mais partes,
sob ação de uma tensão, e pode ser considerada como sendo constituída da
nucleação e propagação da trinca. Pode ser classificada em duas categorias gerais:
fratura dúctil e frágil.
A fratura dúctil é caracterizada pela ocorrência de uma apreciável deformação
plástica antes e durante a propagação da trinca.

15. APOSTILA IV
MATERIAIS DÚCTEIS
Qualquer material que possa ser submetido a grandes deformações antes da ruptura
é chamado de material dúctil. Freqüentemente, os engenheiros escolhem materiais
dúcteis para o projeto, pois estes são capazes de absorver choque ou energia e,
quando sobrecarregados, exibem, em geral, grande deformação antes de falhar.
MATERIAIS FRÁGEIS
Os materiais que apresentam pouco ou nenhum escoamento são chamados de
materiais frágeis.
FRATURA DÚCTIL – ASPECTOS MACROSCÓPICOS
Na figura abaixo pode ser vista a fratura microscopicamente.
Fratura dúctil – Aspectos microscópicos.
A fratura frágil nos metais é caracterizada pela rápida propagação da trinca, sem
nenhuma deformação macroscópica e muito pouca micro deformação.

16. APOSTILA IV
Fratura dúctil – Aspectos macroscópicos.
Na figura abaixo pode ser vista a fratura frágil microscopicamente
Transgranular
Intergranular
Fratura frágil - Aspectos microscópicos.
Uma boa maneira de se observar a diferença no comportamento entre os materiais é
submetendo-os a um ensaio de tração. Fazendo-se um gráfico da tensão em função
do alongamento, é possível caracterizar um material entre os dois grupos. Materiais
frágeis rompem-se com alongamento tipicamente menor do que 5% e mostram
maior resistência mecânica.
Curva tensão versus escoamento mostrando a tensão de escoamento.

17. APOSTILA IV
EQUIPAMENTO PARA O ENSAIO DE TRAÇÃO
Geralmente o ensaio de tração é realizado na máquina Universal que recebe este
nome por possibilitar a realização de diversos tipos de ensaios.
O corpo de prova é fixado por suas extremidades nas garradeiras da máquina. Esta
provoca uma força axial para fora de modo a aumentar comprimento do corpo de
prova.
CORPOS DE PROVA
Os corpos de prova têm características especificadas de acordo com as normas
técnicas e suas dimensões devem ser adequadas a capacidade da maquina de
ensaio.
Normalmente utilizam-se corpos de prova de seção circular ou retangular,
dependendo do produto acabado ou semi acabado do qual foi retirado.

18. APOSTILA IV
A parte útil (Lo) do corpo de prova identificada no desenho acima é a região onde
são feitas as medidas das propriedades mecânicas do material. As cabeças são as
regiões extremas que servem para fixar o corpo de prova na máquina, de modo que
a força atuante na máquina seja axial. Devem ter seção maior do que a parte útil
para que a ruptura do corpo de prova não ocorra nelas. Os tipos de fixação mais
comum são:
A máquina de ensaio de tração é projetada para alongar o corpo de prova a um taxa
constante, além de medir contínua e simultaneamente a carga instantânea aplicada
(com uma célula de carga) e os alongamentos resultantes (usando um
extensômetro). Tipicamente um ensaio de tração- deformação leva vários minutos
para se executado e é destrutivo, isto é a amostra testada é deformada de maneira
permanente, sendo geralmente fraturada.
O resultado de um ensaio de tração deste tipo é registrado em um registrador gráfico
ou por um computador, na forma de carga ou força em função do alongamento.
ESPECIFICAÇÕES DOS CORPOS DE PROVA
Por acordo internacional, sempre que possível um corpo de prova deve ter 10 mm
de diâmetro e 50 mm de comprimento inicial. Não sendo possível a retirada de um
corpo de prova deste tipo, deve-se adotar um corpo com dimensões proporcionais a
essas.
Corpos de prova com seção retangular são geralmente retirados de placas, chapas
ou lâminas. Suas dimensões e tolerâncias de usinagem são normalizadas pela
ISO/R377 enquanto não existir norma brasileira correspondente. A norma brasileira
(NBR 6152, dez./1980) somente indica que os corpos de prova devem apresentar
bom acabamento de superfície e ausência de trincas.
Em materiais soldados, podem ser retirados corpos de prova no sentido transversal
e ou no sentido longitudinal da solda, como você pode observar nas figuras a seguir.

19. APOSTILA IV
Os ensaios dos corpos de prova soldados normalmente determinam apenas o limite
de resistência à tração. Isso porque, ao efetuar o ensaio de tração de um corpo de
prova com solda, tenciona simultaneamente dois materiais de propriedades
diferentes (metal de base e metal de solda). Os valores obtidos no ensaio não
representam as propriedades nem de um nem de outro material, pois umas são
afetadas pelas outras. O limite de resistência à tração também é afetado por esta
interação, mas é determinado mesmo assim para finalidades práticas.
PREPARAÇÃO DO CORPO DE PROVA
O primeiro procedimento consiste em identificar o material do corpo de prova.
Corpos de prova podem ser obtidos a partir da matéria-prima ou de partes
específicas do produto acabado.
Depois, deve-se medir o diâmetro do corpo de prova em dois pontos no
comprimento da parte útil, utilizando um micrômetro, e calcular a média.
Por fim, deve-se riscar o corpo de prova, isto é, traçar as divisões no comprimento
útil. Num corpo de prova de 50 mm de comprimento, as marcações devem ser feitas
de 5 em 5 milímetros.

20. APOSTILA IV
3 ENSAIO DE DOBRAMENTO
O ensaio de dobramento é utilizado para análise da conformação de segmentos
retos de seção circular, quadrada, retangular, tubular ou outras em segmentos
curvos. O dobramento é bastante utilizado na indústria de produção de calhas,
tubos, tambores e de uma grande variedade de elementos conformados
plasticamente. No dobramento de uma chapa, devem-se analisar parâmetros como
o encruamento do material e o raio mínimo em que este pode ser dobrado sem que
ocorra a ruptura, o retorno elástico do dobramento após a retirada da carga e a
formação de defeitos na região dobrada.
COMO É FEITO O ENSAIO DE DOBRAMENTO.
O ensaio de dobramento fornece uma indicação qualitativa da ductilidade do
material. Consiste em dobrar um corpo de prova de eixo retilíneo e seção circular,
retangular ou quadrada, assentado em dois apoios afastados a uma distância
especificada. Através do cutelo é aplicada uma força perpendicular ao eixo do corpo
do prova, até que seja atingido um ângulo desejado, que é geralmente 90,120 ou
180º.
Se na zona tracionada o material não apresentar trincas ou fissuras ele está
aprovado.
Ensaio de dobramento.
PROCESSOS DE DOBRAMENTO
DOBRAMENTO LIVRE
É obtido pela aplicação da força nas extremidades do corpo de prova.

21. APOSTILA IV
DOBRAMENTO SEMI GUIADO
Uma das extremidades estará fixa por algum dispositivo e a outra livre para
aplicação da força.
DOBRAMENTO GUIADO
E realizado por dispositivos confeccionados onde as áreas de maior atrito sejam
deslizantes, o dispositivo é composto de cilindros de apoio e cutelo. Para minimizar
esforços indevidos de tracionamento.

22. APOSTILA IV
ENSAIO DE DOBRAMENTO EM PEÇAS SOLDADAS
Este ensaio tem o objetivo de qualificar e ou certificar a solda o soldador e o
processo de soldagem. O dobramento pode ser livre ou guiado dependendo dos
objetivos do ensaio. Para a verificação da qualidade da solda o dobramento é em
geral guiado. Os corpos de prova são extraídos de tubos ou chapas soldadas e
devem obedecer as dimensões estabelecidas por norma. Em geral a largura do
corpo de prova e uma vez e meia a sua espessura o ângulo de dobramento e de
180º para todos os testes.
O alongamento das fibras externas é medido sobre a largura da solda antes do
teste, L0. No final do teste a largura atinge um valor L, resultando pra o alongamento
o valor indicado na figura.
Corpos de prova soldados e linhas de medição
O resultado do teste é feito e é observada a existência ou não de fissuras e fendas
na região tracionada do corpo de prova. Defeitos com dimensões acima de 3 mm de
comprimento causam a sua rejeição. Fissuras que ocorram nas arestas não são
consideradas para rejeitar a peça, exceto se provenientes de inclusões ou outros
defeitos internos.
A solda deve ser testada em diferentes posições para efeitos de qualificação. Para
soldas de topo e teste de qualificação de soldadores, o eixo do corpo de prova pode
ser orientado transversamente ou paralelamente à direção do cordão de solda. Para
espessuras do material abaixo de 12 mm, os corpos de prova são testados nas duas
posições, com a face e com a raiz da solda em tração. Materiais com mais de 12 mm
de espessura normalmente são testados por flexão lateral (ver figura abaixo).

23. APOSTILA IV
Para espessuras muito grandes é permitido o teste com corpos de prova obtidos por
fracionamento,
desde
que
toda
a
espessura
seja
coberta.
A maioria das especificações de solda requer a execução de pelo menos dois testes
de raiz e dois testes de face, ou quatro testes laterais para cada peça com solda de
topo ver código ASME, secção IX, item 163.
DOBRAMENTO TRANSVERSAL LATERAL
O corpo de prova é retirado perpendicular ao eixo longitudinal da junta soldada e o
dobramento será tracionando uma das laterais a secção total da solda, em chapas
ou em tubos.
DOBRAMENTO TRANSVERSAL DA FACE
O corpo de prova é retirado perpendicular ao eixo longitudinal da junta soldada e o
dobramento será tracionando a superfície total da raiz da solda, em chapas ou em
tubos.

24. APOSTILA IV
DOBRAMENTO TRANSVERSAL DA RAIZ
O corpo de prova é retirado perpendicular ao eixo longitudinal da junta soldada e o
dobramento será tracionando a superfície total da face da solda em chapas ou em
tubos
DOBRAMENTO LONGITUDINAL DE FACE
O corpo de prova é retirado paralelo ao eixo longitudinal da junta soldada e o
dobramento será tracionando a raiz no sentido transversal ao comprimento, em
chapas ou em tubos.

25. APOSTILA IV
DOBRAMENTO LONGITUDINAL DE RAIZ
O corpo de prova é retirado paralelo ao eixo longitudinal da junta soldada e o
dobramento será tracionando a face no sentido transversal ao comprimento, em
chapas ou em tubos.

26. APOSTILA IV
4 ENSAIO DE FRATURA
É um teste que verifica a compacidade da junta soldada quanto às
descontinuidades; falta de fusão, falta de penetração, trincas e outras.
É aplicável como requisito para qualificação de procedimentos de soldagem e de
soldadores.
O corpo de prova é submetido a dobramento de uma parte sobre a outra de forma
que a raiz da solda seja tracionada.
Conforme o código ASME IX.
Corpo de prova removido de junta em angulo
Corpo de prova removido de junta em angulo

27. APOSTILA IV
Corpo de prova removido de junta sobre posta
CONFORME NORMA API 1104
Os corpos de prova apresentam um entalhe e são chamados de Nick-Break Test
Corpo de prova removido de junta de topo

28. APOSTILA IV
Corpo de prova removido de junta em angulo
Corpo de prova removido de junta sobreposta

29. APOSTILA IV
ANALISE DOS RESULTADOS – CRITERIOS DE ACEITAÇÃO
CONFORME CODIGO ASME SEÇÃO IX ITEM QW – 182
O corpo de prova deve ser testado com força constante e crescente ate ocorrer à
fratura ou o dobramento plano sobre si.
Ocorrendo a fratura, a superfície fraturada não deve apresentar trincas ou falta de
penetração, e a soma dos comprimentos de inclusões e ou poros não deve exceder
10 mm ou 10% da quarta seção.
CONFORME NORMA API 1104 ITEM 2.6.3.3
O corpo de prova testado não deve apresentar, na superfície, fraturada, falta de
penetração ou falta de fusão, poros com dimensão maior que 1,5 mm e a área de
todos os poros não devem exceder 2% da área exposta.
Inclusões de escoria não devem ter mais que 0,8 mm de largura e não devem ter
mais que 3,2 mm de comprimento ou metade da espessura de parede nominal em
comprimento, o qual é menor.
Deve haver no mínimo 12,5 mm de comprimento de metal de solda são entre as
inclusões de escoria.
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30. APOSTILA IV
5 ENSAIO DE DUREZA
Dureza é uma propriedade mecânica relacionada à resistência que um material,
quando pressionado por outro material ou por marcadores padronizados, apresenta
ao risco ou à formação de uma marca permanente.
A dureza depende diretamente das forças de ligação entre os átomos, íons ou
moléculas e do estado do material (processo de fabricação, tratamento térmico, etc.)
e é uma maneira rápida, barata de avaliar a resistência mecânica de um material
que geralmente é proporcional ao limite de resistência a tração.
Existem 2 tipos de ensaios:
Estáticos
Dinâmicos
A maioria dos ensaios de dureza estáticos consistem na impressão de uma pequena
marca feita na superfície da peça, pela aplicação de pressão, com uma ponta de
penetração.
A medida da dureza do material é dada em função das características da marca de
impressão e da carga aplicada.
Durante a soldagem a dureza é alterada pelos fatores:





Composição química do metal de base
Composição química do metal de adição
Efeitos metalúrgicos da energia de soldagem
Grau de conformação a frio do metal de base (encruamento)
Tratamento térmico
Quando requerido por códigos de construção, os valores máximos permitidos de
dureza não devem ser ultrapassados. O motivo é a perda da ductilidade de regiões
da junta soldada como a zona fundida e a zona afetada termicamente, oferecendo
risco a estrutura do equipamento.
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31. APOSTILA IV
MÉTODO DE DUREZA BRINELL
O ensaio de dureza Brinell consiste em comprimir lentamente uma esfera de aço
temperado, de diâmetro D, sobre uma superfície plana, polida e limpa de um metal,
por meio de uma carga F, durante um tempo t, produzindo uma calota esférica de
diâmetro d.
A dureza Brinell é representada pelas letras HB. Esta representação vem do inglês
Hardness Brinell, que quer dizer, dureza Brinell.
A dureza Brinell (HB) é a relação entre a carga aplicada (F) e a área da calota
esférica impressa no material ensaiado (Ac).
Em linguagem matemática:
A área da calota esférica é dada pela fórmula: πDp, onde p é a profundidade da
calota.
Substituindo Ac pela fórmula para cálculo da área da calota, temos:
Devido à dificuldade técnica de medição da profundidade (p), que é um valor muito
pequeno, utiliza-se uma relação matemática entre a profundidade (p) e o diâmetro
da calota (d) para chegar à fórmula matemática que permite o cálculo da dureza HB,
representada a seguir:

32. APOSTILA IV
Quando o teste e realizado nas condições consideradas como padrão a unidade de
medida Kgf/mm², é omitida e o valor de dureza Brinell deve ser seguido pelo
símbolo HB, sem nenhum sufixo.
As condições consideradas padrão são:



Força aplicada 3000 Kgf.
Diâmetro da esfera 10 mm
Duração de aplicação da força: 10 a 15 segundos
Para condições diferentes das condições padrão, o símbolo HB recebe um sufixo
que representa as condições nas quais o teste foi realizado.
Exemplo: 87HB/5/750/30
Portanto: Dureza 87HB
Diâmetro da esfera 5
Força aplicada 750 Kgf
Tempo de força 30 segundos
Através de estudos realizados com o método Brinell, constatou-se que os valores de
dureza com diferentes forças aplicadas variavam pouco se o diâmetro da impressão
(d) ficasse no intervalo: 0,3 D < d < 0,6 D, dessa forma a impressão foi considerada
ideal dentro desse limites.
Para obter o mesmo resultado de dureza para um material, deve-se observar que a
relação
²
seja constante para diversas faixas de dureza.
Durezas (Kgf/mm²)
²
30
10
5
2,5
95 a 415
30 a 140
15 a 70
Até 30
Força F(em Kgf) e campo de aplicação
Ø da
esfera
Espessura
mínima do
material
30 D² Aços,
Ferros
Fundidos
10 D²
Bronze e
Latão duro
10
5
2,5
6
3
3
3000
750
187,5
1000
250
62,5
WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM
5 D²
Cobre,Aluminio
e suas ligas
mais leves
500
125
31,25
2,3 D²
Metais
Moles
250
62,5
15,625
Página 32

33. APOSTILA IV
LIMITAÇÕES DO MÉTODO BRINELL




A peça testada deve ter uma espessura mínima de duas vezes o diâmetro da
impressão no teste;
O raio de curvatura da superfície da peça a ser testada deve ser no mínimo
cinco vezes o diâmetro da esfera utilizada;
A distancia entre o centro de uma impressão a as bordas do corpo de prova
deve ser no mínimo 2,5 vezes o diâmetro médio da impressão;
A força aplicada para o teste deve ser mantida por 30 segundos para
materiais entre 60 HB e 300 HB; 10 segundos para materiais com dureza >
300 HB; 60 segundos para materiais com dureza < 60 HB.
O uso do método Brinell e limitado pela dureza da esfera empregada. O uso de
esferas de aço temperado só é possível na medição de durezas ate 450 Kgf/mm² e
para durezas acima deste valor ate 650 Kgf/mm² deve-se utilizar esferas de
carboneto de tungstênio.
O equipamento de teste Brinell é constituído por um sistema de aplicação de força e
por um penetrador, podendo ter um sistema de medidas com a possibilidade de
ampliação (visualização) entre 20 e 80 vezes.
Alguns equipamentos que podem ser utilizados no ensaio de dureza em laboratório

34. APOSTILA IV
VERIFICAÇÃO E CALIBRAÇÃO DAS MAQUINAS
Método direto
Verificação individual da força aplicada, do penetrador e da medição do diâmetro da
impressão.
Método indireto
Verificação através da utilização dos blocos padrões. Este método é o mais utilizado
pelo operador do equipamento quando os ensaios são de rotina.
Periodicamente devem-se fazer impressões no bloco padrão.
É considerado satisfatório quando o diâmetro médio de qualquer impressão no bloco
padrão não for maior que 3% do diâmetro médio correspondente ao valor
determinado do bloco padrão.
BLOCO PADRÃO
Deve atender aos seguintes requisitos de fabricação:







A espessura do bloco deve variar em função da esfera.
Espessura > 16 mm para esfera com 10 mm de diâmetro.
Espessura > 12 mm para esfera com 5 mm de diâmetro.
Desmagnetização quando o bloco for de aço.
Acabamento superficial, a superfície de teste deve ser livre de riscos e com
tolerâncias de rugosidade.
Homogeneidade e estabilidade de sua estrutura cristalina através de
tratamento térmico.
Identificação da superfície de teste.
NORMALIZAÇÃO DO MÉTODO
Os métodos de teste para determinação da dureza Brinell, a verificação das
maquinas e das calibrações estão normalizados pela ASTM E 110.
MEDIDORES PORTÁTEIS PARA DETERMINAÇÃO DA DUREZA
São utilizados em grandes peças e equipamentos, e em outras condições onde os
laboratórios não ofereceriam as condições necessárias para o ensaio.
Os durômetros portáteis são fáceis de manusear pois podem ser utilizados em
qualquer posição.
Os durômetros portáteis mais utilizados para o teste de dureza são o tipo Poldi e o
tipo Telebrineller. Os durômetros operam pela comparação das impressões
causadas simultaneamente no material testado e numa barra padrão de dureza,por
uma esfera de aço de 10 mm de diâmetro,pelo impacto de um martelo sobre um
dispositivo de impacto ou haste do medidor. De forma idêntica ao método
convencional, são feitas duas leituras de cada impressão por meio de uma lupa
graduada e com os diâmetros médios de uma barra padrão e da peça determina-se
por tabelas e por cálculos a dureza da peça.
WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM
Página 34

35. APOSTILA IV
Por calculo tem-se:
=
[
[
]²
.
]²
HB1 = dureza da barra padrão
HB2 = dureza do material testado
d 1 = diâmetro da impressão na barra padrão
d 2 = diâmetro da impressão no material testado
É recomendado que a barra padrão tenha dureza próxima a do material testado e
que o diâmetro da impressão não ultrapasse 4 mm.
O método portátil não possui a mesma precisão do método convencional, porem é
satisfatório na verificação de dureza de juntas soldadas após o tratamento térmico.
Os testes de metais com o emprego de durômetros portáteis são normalizados pela
ASTM E 110.
Exemplos de durômetros de alguns portáteis:
Durômetro tipo Poldi
Apropriado para ensaios em Brinell em peças, devido a seu tamanho reduzido e de
fácil transporte e de fácil operação, dispensa qualquer tipo de manutenção.
Utilizando para medições em peças fundidas ou usinadas.
Acompanhado dos seguintes acessórios:





Barra padrão 12x12x150 mm, definir dureza
Lupa ampliação de 10x
Tabela de comparação ex; ( alumínio, aço, latão, bronze e cobre)
Estojo
SKL-ED 22-79, SH 36-106, BRH 112-739, HRC 20-68, HEB 64-100, KZ 38258

36. APOSTILA IV
Medidor de dureza tipo Esclerográfo
Aparelho para uma medição rápida, independente do local com dano quase
imperceptível a superfície.
Destacando-se pela sua construção pequena e robusta, sendo por esta razão
adequada como um aparelho medidor de bolso.
Medidor de dureza para chapa modelo MP-4075
Medição não destrutiva em aço temperado, aço sem tratamento e ferro fundido
cinzento e modular.
Leitura direta no relógio HRC 20 a 68, HB 100 a 400, HV 100 a 1000.
Leitura em chapas de 07 a 6 mm, tubos, peças planas.
Acessórios:




Estojo,
Chave de ajuste,
Padrão de dureza
Disponíveis em 3 modelos

37. APOSTILA IV
MÉTODO DE DUREZA ROCKWELL
O ensaio Rockwell, representado pelo símbolo HR ( Hardness Rockwell), é hoje o
processo mais utilizado no mundo inteiro, devido à rapidez e à facilidade de
execução, isenção de erros humanos, facilidade em detectar pequenas diferenças
de durezas e pequeno tamanho da impressão.
Neste método, a carga do ensaio é aplicada em etapas, ou seja, primeiro se aplica
uma pré-carga, para garantir um contato firme entre o penetrador e o material
ensaiado, e depois se aplica a carga do ensaio propriamente dita.
A leitura do grau de dureza é feita diretamente num mostrador acoplado à máquina
de ensaio, de acordo com uma escala predeterminada, adequada à faixa de dureza
do material.
Os penetradores utilizados na máquina de ensaio de dureza Rockwell são do tipo
esférico (esfera de aço temperado) ou cônico (cone de diamante com 120º de
conicidade).
Quando se utiliza o penetrador cônico de diamante, deve-se fazer a leitura do
resultado na escala externa do mostrador, de cor preta. Ao se usar o penetrador
esférico, faz-se a leitura do resultado na escala vermelha.
Nos equipamentos com mostrador digital, uma vez fixada à escala a ser usada, o
valor é dado diretamente na escala determinada.

38. APOSTILA IV
ETAPAS DO PROCESSO
O valor indicado na escala do mostrador é o valor da dureza Rockwell.
Este valor corresponde à profundidade alcançada pelo penetrador, subtraídas a
recuperação elástica do material, após a retirada da carga maior, e a profundidade
decorrente da aplicação da pré-carga.
Em outras palavras: a profundidade da impressão produzida pela carga maior é à
base de medida do ensaio Rockwell. Veja a seguir a representação esquemática da
profundidade produzida por um penetrador cônico de diamante.

39. APOSTILA IV
As escalas de dureza Rockwell foram determinadas em função do tipo de penetrador
e do valor da carga maior.
Nos ensaios de dureza Rockwell normal utiliza-se uma pré-carga de 10 kgf e a carga
maior pode ser de 60, 100 ou 150 kgf.
Nos ensaios de dureza Rockwell superficial a pré-carga é de 3 kgf e a carga maior
pode ser de 15, 30 ou 45 kgf.
Os quadros a seguir, mostram as escalas mais utilizadas nos processos industriais.

40. APOSTILA IV
REPRESENTAÇÃO DA DUREZA ROCKWELL
O número de dureza Rockwell deve ser seguido pelo símbolo HR, com um sufixo
que indique a escala utilizada.
Veja, por exemplo, a interpretação do resultado 64HRC:



64 é o valor de dureza obtido no ensaio;
HR indica que se trata de ensaio de dureza Rockwell;
A última letra, no exemplo C, indica qual a escala empregada.
PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO
A profundidade que o penetrador vai atingir durante o ensaio é importante para
definir a espessura mínima do corpo de prova.
Entretanto, não há meios de medir a profundidade exata atingida pelo penetrador no
ensaio de dureza Rockwell, a medida aproximada desta profundidade (P), obtida a
partir do valor de dureza indicado na escala da máquina de ensaio, pode ser
calculada utilizando as fórmulas a seguir:
Penetrador
HR
Formula
Normal
0,002 x ( 100 – HR )
Diamante
Superficial
0,001 x ( 100 – HR )
Normal
0,002 x ( 130 – HR )
Esférico
Superficial
0,001 x ( 100 – HR )
Para obter a espessura mínima em milímetros da peça a ser testada, multiplica-se
por 10 o valor, obtido na tabela acima pela aplicação da formula.

41. APOSTILA IV
PREPARAÇÃO PARA O ENSAIO
Alguns cuidados devem ser observados a fim de garantir resultados satisfatórios.





Deve-se verificar a peça e a mesa de apoio do durômetro se estão limpas e
bem assentadas uma sob a outra.
Certificar-se de que o penetrador quando montado mantenha um
perpendicularismo em relação à peça que esta sendo testada, com desvio
Maximo de 7º.
A força deve ser aplicada sem impacto e vibrações o que nos aparelhos é
conseguido por um amortecedor hidráulico
A aplicação da força da força deve durar de 6 a 10 segundos e nos metais
macios pode ser prolongada ate 30 segundos quando o ponteiro devera ficar
imóvel.
O primeiro teste serve para assentar corretamente o penetrador, portanto não
se deve considerar o resultado do mesmo.
Ao se fazer uma medição de dureza em um material desconhecido, seleciona-se a
escala Rockwell A, pois a mesma é utilizada para fins seletivos. A partir do resultado
obtido, determina-se qual escala deverá ser realizado o teste.
Ao se realizar o teste em peças cilíndricas, é preciso fazer correções, adicionando
determinados valores aos obtidos através da leitura do mostrador.
TABELA DE CORREÇÃO DEVIDO A CURVATURA DO CORPO DE PROVA
Diâmetro do corpo de prova cilíndrico
LEITURA DO
MOSTRADOR
6,4
mm
20
25
30
35
40
45
Correções a serem adicionadas aos valores Rockwell A,C,D
6,0
4,5
3,5
2,5
2,0
1,5
1,5
1,0
1,0
5,5
4,0
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
1,0
1,0
5,0
3,5
2,5
2,0
1,5
1,5
1,0
1,0
0,5
4,0
3,0
2,0
1,5
1,5
1,0
1,0
0,5
0,5
3,5
2,5
2,0
1,5
1,0
1,0
1,0
0,5
0,5
3,0
2,0
1,5
1,0
1,0
1,0
0,5
0,5
0,5
50
55
60
65
2,5
2,0
1,5
1,5
2,0
1,5
1,0
1,0
1,5
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
0,5
0,5
1,0
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0
0
0,5
0
0
0
70
75
80
85
90
1,0
1,0
0,5
0,5
0,5
1,0
0,5
0,5
0,5
0
0,5
0,5
0,5
0,5
0
0,5
0,5
0,5
0
0
0,5
0,5
0,5
0
0
0,5
0,5
0
0
0
0,5
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
10
mm
13
mm
16
mm
WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM
19
mm
22
mm
25
mm
32
mm
38
mm
Página 41

42. APOSTILA IV
MÉTODO DE DUREZA ROCKWELL
A dureza Vickers se baseia na resistência que o material oferece à penetração de
uma pirâmide de diamante de base quadrada e ângulo entre faces de 136º, sob uma
determinada carga.
O valor de dureza Vickers (HV) é o quociente da carga aplicada (F) pela área de
impressão (A) deixada no corpo ensaiado.
Essa relação, expressa em linguagem matemática é a seguinte:
A máquina que faz o ensaio Vickers não fornece o valor da área de impressão da
pirâmide, mas permite obter, por meio de um microscópio acoplado, as medidas das
diagonais (d1 e d2) formadas pelos vértices opostos da base da pirâmide.
Conhecendo as medidas das diagonais, é possível calcular a área da pirâmide de
base quadrada (A), utilizando a fórmula:

43. APOSTILA IV
Voltando à fórmula para cálculo da HV, e substituindo A pela fórmula acima, temos:
A fórmula anterior, a força deve ser expressa em quilograma-força (kgf) e o “d”
corresponde à diagonal média, ou seja:
E deve ser expresso em milímetro (mm). Se a máquina der o resultado em mícron
(µ), esse valor deve ser convertido em milímetro.
REPRESENTAÇÃO DO RESULTADO DO ENSAIO
A dureza Vickers é representada pelo valor de dureza, seguido do símbolo HV e de
um número que indica o valor da carga aplicada.
A representação 440 HV 30 indica que o valor da dureza Vickers é 440 e que a
carga aplicada foi de 30 kgf.
O tempo normal de aplicação da carga varia de 10 a 15 segundos. Quando a
duração da aplicação da carga é diferente, indica-se o tempo de aplicação após a
carga. Por exemplo, na representação: 440 HV 30/20, o último número indica que a
carga foi aplicada por 20 segundos.
FORÇAS APLICADAS NO ENSAIO
Estas variam de 1 a 120 Kgf.
Praticamente o numero de dureza Vickers é constante quando o penetrador de
diamante tipo pirâmide de base quadrada e ângulo entre faces de 136º for utilizado
com forças aplicadas acima de 5 Kgf.
Com este penetrador, praticamente indeformável, e como todas as suas impressões
são semelhantes entre si não importando o seu tamanho, a dureza Vickers é
independente da força aplicada, isto é, o numero de dureza obtido é o mesmo
qualquer que seja a carga aplicada. Dessa forma as forças aplicadas podem ser
quaisquer, pois as impressões são sempre proporcionais as forças aplicadas para
um mesmo numero de materiais.contudo, são recomendadas as forças
1,2,3,4,5,10,20,30,40,60,80,100 e 120 Kgf.
Os valores de dureza HV são obtidos através de tabelas fornecidas juntamente com
as maquinas de dureza e apresentam os valores em função das diagonais (d)
medidas no microscópio da maquina e das forças aplicadas.

44. APOSTILA IV
DEFEITOS DE IMPRESSÃO
Uma impressão perfeita, no ensaio Vickers, deve apresentar os lados retos.
Entretanto, podem ocorrer defeitos de impressão, devidos ao afundamento ou à
aderência do metal em volta das faces do penetrador.
Quando ocorrem esses defeitos, embora as medidas das diagonais sejam iguais, as
áreas de impressão são diferentes.
Como o cálculo do valor de dureza Vickers utiliza a medida da média de duas
diagonais, esses erros afetam o resultado da dureza: teremos um valor de dureza
maior do que o real nos casos de afundamento e um valor de dureza menor do que
o real, nos casos de aderência.
É possível corrigir esses defeitos alterando-se o valor da carga do ensaio para mais
ou para menos, dependendo do material e do tipo de defeito apresentado.

45. APOSTILA IV
6 TESTE DE QUEDA LIVRE
É um teste para determinação das temperaturas criticas de transição de ductilidade
nula (temperatura NDT), aplicável a aços Ferríticos, com espessura ≥ 16 mm.
A temperatura NDT é a temperatura mais elevada em que uma fratura frágil pode
iniciar a partir de um pequeno entalhe metalúrgico.
Assim esse teste é aplicável a materiais que somente apresentam mudança de
comportamento dúctil para frágil (transição dúctil-frágil) com a diminuição da
temperatura.
NORMALIZAÇÃO DOS CORPOS DE PROVA


O corte deve ser executado por qualquer processo, precavendo-se contra
problemas, como super aquecimento do material durante o corte. Após o
corte o corpo de prova deve manter as mesmas características de origem do
material.
Conforme a ASTM E 208, a orientação do corpo de prova independe do
sentido de laminação, porém todos os corpos de prova especificados pelo
cliente devem ser retirados conforme a mesma orientação, e esta deve ser
anotada no relatório do teste, a menos que seja acordado de outra forma.
TIPOS DIMENSÕES E TOLERÂNCIAS
TIPO
P1
P2
P3
ESPESSURA
LARGURA
COMPRIMENTO
Dimensão Tolerância Dimensão Tolerância Dimensão Tolerância
(mm)
(mm)
(mm)
(mm)
(mm)
(mm)
25
± 2,5
90
± 2,0
360
± 10
19
± 1,0
50
± 1,0
130
± 10
16
± 0,5
50
± 1,0
130
± 10
PREPARAÇÃO DO ENTALHE
Um passe de solda deve ser depositado sobre a superfície do corpo de prova e deve
ter aproximadamente 63,5 mm de comprimento e 12,5 mm de largura.
O consumível depositado deve ser de característica frágil que junto com o metal de
base garanta um entalhe metalúrgico e de origem a formação de uma trinca.
Após a soldagem deve-se fazer um corte com serra (entalhe geométrico) transversal
ao passe de solda com a finalidade de localizar a ruptura no corpo de prova.

46. APOSTILA IV
MÉTODO DO TESTE
O teste é conduzido submetendo-se conjuntos de corpos de prova ( quatro a oito
corpos de prova por conjunto) de um determinado material a um dispositivo de
impacto em queda livre numa seqüência de temperaturas selecionadas, para
determinar a máxima temperatura na qual o corpo de prova romperá.
Uma serie de corpos de prova são testados a diferentes temperaturas após a
uniformização da temperatura em banho apropriado. O tempo mínimo de imersão
dos corpos de prova, após a homogeneização da temperatura, deve ser de 45 a 60
minutos, dependendo da natureza do banho.
O apoio inferior para o corpo de prova impede que o mesmo seja solicitado acima do
limite de escoamento do material, isto é, o corpo de prova é flexionado pelo
dispositivo de impacto (martelo) até um limite de deformação, determinado pelo
apoio inferior que solicita do material apenas a zona elástica.
DISPOSITIVO DE IMPACTO
Deve ser de construção rígida para assegurar a uniformidade no impacto contra o
corpo de prova, ter a superfície de contato com o corpo de prova, com um raio de 25
mm e de dureza maior que 50 HRC, e seu peso ser de 23 a 136 Kg.
AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS.
O teste avalia a capacidade de um aço resistir a esforços na zona elástica, na
presença de uma pequena descontinuidade. Após o teste, os corpos de prova
devem ser examinados e a avaliação dos resultados utiliza as terminologias
“quebrado”, “não quebrado” e “não testado” conforme segue:

47. APOSTILA IV
QUEBRADO
O corpo de prova é considerado quebrado se, rompendo, ao atingir apenas uma das
duas bordas da superfície de tração (lado da solda); não necessária a completa
separação do corpo de prova no seu lado de compressão para que seja considerado
como quebrado.
Corpo de prova “quebrado”
NÃO QUEBRADO
O corpo de prova desenvolve uma trinca visível a partir do entalhe feito no cordão de
solda, sem, contudo atingir nenhuma das bordas da superfície de tração.
Corpo de prova “não quebrado”
NÃO TESTADO
Quando após o teste a trinca não for visível ou o corpo de prova não for flexionado o
suficiente ate atingir o apoio inferior.
O critério de aceitação considera satisfatório quando o corpo de prova apresentar a
condição de “não quebrado” após o teste.
È considerado insatisfatório quando o corpo de prova apresenta a condição de
“quebrado”, pois indica que a temperatura NDT do material testado é superior a
temperatura do teste.
NORMATIZAÇÃO DO MÉTODO
Para determinação da temperatura NDT de aços ferríticos é conforme o método
ASTM E 208

48. APOSTILA IV
MAQUINA DE TESTE
Consiste de:




Guias verticais
Dispositivo de impacto para queda livre
Dispositivo de apoio para o corpo de
prova com dimensões normalizadas
Dispositivo de içamento e posicionamento
do martelo

49. APOSTILA IV
7 TESTE DE IMPACTO
Esse teste permite estudar os efeitos das cargas dinâmicas. Este ensaio é usado
para medir a tendência de um metal de se comportar de maneira frágil.
O choque ou impacto representa um esforço de natureza dinâmica, porque a carga é
aplicada repentina e bruscamente.
No impacto, não é só a força aplicada que conta. Outro fator é a velocidade de
aplicação da força. Força associada com velocidade traduz-se em energia.
O ensaio de impacto consiste em medir a quantidade de energia absorvida por uma
amostra do material, quando submetida à ação de um esforço de choque de valor
conhecido.
O método mais comum para ensaiar metais é o do golpe, desferido por um peso em
oscilação.
O pêndulo é levado a certa posição, onde adquire uma energia inicial. Ao cair, ele
encontra no seu percurso o corpo de prova, que se rompe.
A sua trajetória continua até certa altura, que corresponde à posição final, onde o
pêndulo apresenta uma energia final.
A diferença entre as energias inicial e final corresponde à energia absorvida pelo
material.
De acordo com o Sistema Internacional de Unidades (SI), a unidade de energia
adotada é o joule. Em máquinas mais antigas, a unidade de energia pode ser dada
em kgf./m, kgf./cm ou kgf./ mm.
A máquina é dotada de uma escala, que indica a posição do pêndulo, e é calibrada
de modo a indicar a energia potencial.
A fórmula para o cálculo da energia potencial (Ep) é:
Ep =m x g x h, onde:
m = massa
g = aceleração da gravidade
h = altura

50. APOSTILA IV
No ensaio de impacto, a massa do martelo e a aceleração da gravidade são
conhecidas. A altura inicial também é conhecida. A única variável desconhecida é a
altura final, que é obtida pelo ensaio.
O mostrador da máquina simplesmente registra a diferença entre a altura inicial e a
altura final, após o rompimento do corpo de prova, numa escala relacionada com a
unidade de medida de energia adotada.
CORPOS DE PROVA
Nos ensaios de impacto, utilizam-se duas classes de corpos de prova com entalhe: o
Charpy e o Izod. Geralmente apresentam seção quadrada de 10 mm de lado e um
comprimento de 55 mm com entalhes no centro deste comprimento.
Há um tipo especial para ferros fundidos e ligas não ferrosas fundidas sob pressão.
Esses corpos de prova seguem especificações de normas internacionais, baseadas
na norma americana E-23 da ASTM.
Os corpos de prova Charpy compreendem três subtipos (A, B e C), de acordo com a
forma do entalhe.
A figura a seguir mostra as formas e dimensões desses três tipos de corpos de
prova e dos respectivos entalhes.
As diferentes formas de entalhe são necessárias para assegurar que haja ruptura
do corpo de prova, mesmo nos materiais mais dúcteis.
Quando a queda do martelo não provoca a ruptura do corpo de prova, o ensaio deve
ser repetido com outro tipo de corpo de prova, que apresente entalhe mais severo,
de modo a garantir a ruptura. Dos três tipos apresentados, o C é o que apresenta
maior área de entalhe, ou seja, o entalhe mais severo.

51. APOSTILA IV
O corpo de prova Izod tem a mesma forma de entalhe do Charpy tipo A, localizada
em posição diferente (não centralizada).
O corpo de prova Charpy é apoiado na máquina e o Izod é engastado, o que justifica
seu maior comprimento.
Corpos de prova de ferro fundido e ligas não ferrosas fundidas sob pressão não
apresentam entalhe.
Outra diferença importante entre o ensaio Charpy e o Izod é que no Charpy o golpe
é desferido na face oposta ao entalhe e no Izod é desferido no mesmo lado do
entalhe.
As dimensões do corpo de prova, a forma e o tamanho do entalhe usado
determinam um dado estado de tensões que não se distribuem de modo uniforme
por todo o corpo de prova, no ensaio. Por isso, esse ensaio não fornece um valor
quantitativo da tenacidade do metal.

52. APOSTILA IV
RETIRADA DOS CORPOS DE PROVA
É feita atendendo aos requisitos da norma ou código aplicável.
A orientação do corpo de prova e a direção do entalhe aterão significativamente os
resultados obtidos no teste.
A energia medida é um valor relativo e serve apenas para comparar resultados
obtidos nas mesmas condições de ensaio. Isso explica por que os resultados desse
ensaio não têm aplicação nos cálculos de projetos de engenharia.
Mesmo tomando-se todos os cuidados para controlar a realização do ensaio, os
resultados obtidos com vários corpos de prova de um mesmo metal são bastante
diversos. Para chegar a conclusões confiáveis a respeito do material ensaiado, é
recomendável fazer o ensaio em pelo menos três corpos de prova.
Tudo o que foi dito até agora sobre o ensaio de impacto pressupõe sua realização à
temperatura ambiente. Em condições de temperatura diversas da temperatura
ambiente, os resultados deste ensaio variam sensivelmente.
A temperatura, especificamente a baixa temperatura, é um fator de extrema
importância no comportamento frágil dos metais.
TEMPERATURA DE TRANSIÇÃO
Ao ensaiar os metais ao impacto, verificou-se que há uma faixa de temperatura
relativamente pequena na qual a energia absorvida pelo corpo de prova cai
apreciavelmente. Esta faixa é denominada temperatura de transição.
A temperatura de transição é aquela em que ocorre uma mudança no caráter da
ruptura do material, passando de dúctil a frágil ou vice-versa.
Como esta passagem, na maioria dos casos, não é repentina é usual definir- se uma
faixa de temperatura de transição.
A faixa de temperatura de transição compreende o intervalo de temperatura em que
a fratura se apresenta com 70% de aspecto frágil (cristalina) e 30% de aspecto dúctil
(fibrosa) e 70% de aspecto dúctil e 30% de aspecto frágil.
O tamanho dessa faixa varia conforme o metal. Às vezes, a queda é muito
repentina, como no exemplo anterior.

53. APOSTILA IV
A definição dessa faixa é importante porque só podemos utilizar um material numa
faixa de temperatura em que não se manifeste a mudança brusca do caráter da
ruptura.
Os metais que têm estrutura cristalina CFC, como o cobre, alumínio, níquel, aço
inoxidável austenítico etc., não apresentam temperatura de transição, ou seja, os
valores de impacto não são influenciados pela temperatura.
Por isso esses materiais são indicados para trabalhos em baixíssimas temperaturas,
como tanques criogênicos, por exemplo.
Submetidos ao ensaio de impacto, esses corpos apresentaram três curvas diferentes, como
mostra o gráfico a seguir.
No corpo de prova A, o entalhe está transversal às fibras do material. Por isso, a
curva correspondente, no gráfico anterior, mostra que este foi o corpo de prova que
apresentou a maior quantidade de energia absorvida.
No corpo de prova C, o entalhe está no sentido da fibra, o que favorece o
cisalhamento. Por isso, a absorção de energia é a pior possível.
O corpo de prova B também tem entalhe transversal. Só que, neste caso, o entalhe
atravessa o núcleo da chapa, cortando todas as fibras transversalmente.
A curva correspondente encontra-se numa situação intermediária, em comparação
com as outras duas. Essa relação entre as curvas permanece constante, qualquer
que seja a temperatura do ensaio.
RESFRIAMENTO DO CORPO DE PROVA
Os corpos de prova retirados para ensaio de impacto devem ser resfriados, até que
se atinja a temperatura desejada para o ensaio.
As técnicas de resfriamento são determinadas em normas técnicas específicas. Um
modo de obter o resfriamento consiste em mergulhar o corpo de prova num tanque
contendo nitrogênio líquido, por aproximadamente 15 minutos. Este é o tempo
necessário para homogeneizar a temperatura em todo o corpo de prova.
Outra forma de obter o resfriamento é por meio de uma mistura de álcool e gelo
seco, que permite atingir temperaturas de até 70ºC negativos.
O tempo máximo para romper o corpo de prova após o resfriamento é de 5
segundos. Devido à grande dispersão dos resultados dos ensaios, principalmente
próximo à temperatura de transição, gerada pela dificuldade de obter corpos de
prova rigorosamente iguais e pela falta de homogeneidade dos materiais, o ensaio
de impacto comum não oferece resultados aplicáveis a projetos de engenharia
estrutural. Para responder a essas necessidades práticas, foram desenvolvidos
outros tipos de ensaio de impacto e outros equipamentos.

54. APOSTILA IV
8 TESTE MACROGRÁFICO
Consiste no exame do aspecto de uma superfície plana de uma peça ou corpo de
prova, preparado adequadamente por lixamento. Aplica-se um produto químico
denominado reativo, que reage com a superfície lixada revelando detalhes
macrográficos de sua estrutura.
O exame é realizado a olho nu ou com ampliação de ate 10 vezes com o auxilio de
uma lupa.
O termo macrografia designa também documentos gerados como fotografias,
impressões e outros.
Para ampliações maiores designa-se micrografia, pois são em geral utilizados
microscópios.
APLICAÇÕES



Verificar se o produto de fabricação é forjado, fundido ou laminado, e a
homogeneidade ou heterogeneidade da estrutura.
Verificar se há descontinuidades inerentes no produto como porosidades e
segregações.
Verificar se o produto foi soldado, revelando as varias zonas existentes de
uma junta soldada como numero de passes, tipo de chanfro e se houve
goivagem.
As heterogeneidades podem ser:



Cristalinas: devido à forma de solidificação, crescimento de grão e
velocidade de resfriamento.
Químicas: devido à segregação de impurezas, inclusões ou constituintes que
podem ser desejáveis quando produzidos intencionalmente, como na
carbonetação, nitretação, entre outros, ou indesejáveis quando ocorrem
devido ao descontrole da atmosfera dos fornos, resultando na oxidação e
descarbonetação dos aços, ou da falta de pureza do material na fundição,
como a segregação de enxofre (S) e de fósforo (P).
Mecânicas: devido as tensões introduzidas no material pelo trabalho a frio.
Macro estrutura
A heterogeneidade da superfície sob a ação de um reativo pode apresentar
aspectos de origem:



Cristalinas: como granulação grosseira, profundidade de têmpera, zona
afetada termicamente (ZAC).
Químicas: como profundidade de carbonetação, zonas descarbonetadas,
segregação, inclusões não metálicas e de sulfetos;
Mecânicas: como regiões encruadas são evidenciadas devido a dissolução
seletiva, ou da coloração seletiva do ataque ou da disposição seletiva dos
produtos das reações. Põe e m evidencia, por corrosão, descontinuidades
imperceptíveis a olho nu, como trincas, poros, entre outros.
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Página 54

55. APOSTILA IV
É possível obter uma boa textura com ataques rápidos e superficiais, embora, as
vezes, seja necessário utilizar ataques lentos e profundos, como em texturas
fibrosas.
Existem texturas que são mais facilmente visualizadas quando se faz um segundo
lixamento seguido de um novo ataque rápido ou não, como no caso de texturas
fibrosas dendríticas, união por fusão, segregação e poros.
Para texturas encruadas, brutas de fusão, profundidade de carbonetação,
granulação grosseira profundidade de têmpera, regiões ricas em carbono ou fósforo
e regiões afetadas termicamente um novo lixamento faz a textura desaparecer por
parcial ou totalmente.
A reflexão da luz causa imagens diferentes ao olho do observador, nas zonas
brilhantes (A) as imagens são claras; nas zonas corroídas (B) e nas zonas de
descontinuidades (D) as imagens são escuras; nas regiões recobertas por produtos
das reações (C) as imagens são foscas.
PREPARAÇÃO PARA O TESTE





Prever qual o tipo de estrutura procurada e as possíveis descontinuidades.
Realizar um exame visual na peça antes do corte, identificando as regiões
com vestígios de solda, azulamento por aquecimento e descontinuidades
inerentes ao processo de fabricação.
Escolher o local para o teste ou para retirada de corpos de prova definindo a
posição de corte.
Escolher o processo para a retirada dos corpos de prova.
Desenhar ou fotografar a peça antes da retirada dos corpos de prova.
Após a escolha do local a ser cortado, é necessário definir se o corte da seção será
transversal ou longitudinal ao eixo da peça.
SEÇÃO TRANSVERSAL
Perpendicular ao eixo longitudinal da peça, e tem o objetivo de em uma junta
soldada, verificar o numero de passes, zona de ligação, zona afetada termicamente
e as descontinuidades provenientes de cada processo de soldagem.




Quando é preciso determinar se a seção é inteiramente homogênea ou não.
A forma e a intensidade da segregação.
Profundidade dos tratamentos superficiais.
Tipo de material, como: aço, ferro fundido etc.

56. APOSTILA IV
SEÇÃO LONGITUDINAL
Paralela ao eixo principal da peça, tem o objetivo de verificar em uma peça o
processo de fabricação, de fundição, forjamento ou laminação.
A extensão das descontinuidades de tratamentos térmicos superficiais.
Processo de fabricação de parafusos, se usinados ou forjados.
PREPARAÇÃO DA SUPERFÍCIE
Obtêm- se em duas etapas: corte ou desgaste e polimento.
CORTE
O corpo de prova deve ser cortado com serra ou com cortador de disco abrasivo;
caso esse método não possa ser aplicado, recorre-se ao desbaste da superfície
utilizando um esmeril ou plainadeira para atingir a superfície requerida, completando
a operação com uma lima fina ou lixadeira mecânica. Para todos esses processos
deve-se evitar o encruamento superficial, e também o aquecimento acima de 100ºC,
principalmente em peças temperadas, para evitar a distorção na interpretação do
teste.
Antes de iniciar o lixamento, deve-se fazer uma lavagem com água corrente e
enxugar a superfície para evitar que partículas abrasivas mais grossas sejam
levadas a essa etapa, também é necessário uma limpeza especial, com a finalidade
de retirar o óleo ou graxa da superfície preparada.
Devem-se eliminar os cantos vivos para não causar acidentes ao operador e para
não danificar as lixas.
LIXAMENTO
É iniciado sobre lixa em direção perpendicular aos riscos da lima ou da lixa grossas
já utilizadas, removendo completamente estes riscos. O trabalho deve ser executado
com lixas de granulação crescente, conforme alguns fabricantes: 120, 280, 320, 400,
600.
O lixamento é geralmente feito atritando a superfície sobre a lixa mas, quando a
peça é grande a lixa deve ser passada na mesma com o auxilio de uma régua.
Não se pratica o polimento muito elevado, pois dificultará o ataque e a fotografia,
facilitando assim a execução do teste.
LAVAGEM E SECAGEM
A lavagem é feita submetendo a superfície a água corrente e a fricção com trapo.
A secagem é feita com a aplicação de álcool e trapo embebido em álcool sobre a
superfície, seguido de um jato de ar de preferência quente. Observar para não tocar
com os dedos a superfície seca.
Cuidar para não deixar água retida nas descontinuidades para não mascarar o
exame.
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Página 56

57. APOSTILA IV
ATAQUE DA SUPERFÍCIE
POR IMERSÃO
O reativo é colocado num recipiente e o corpo de prova é imerso sem encostar-se a
seu fundo.
Deve-se agitar o corpo de prova ou o reagente para homogeneizar o reativo e
principalmente para eliminar as bolhas arrastadas mecanicamente ou formada pelas
reações químicas, pois podem impedir o ataque localizado.
POR APLICAÇÃO
É realizado com o auxilio de um pincel ou chumaço de algodão fixado em uma
pinça. Deve-se tomar cuidado com a composição química do suporte, pois se o
reativo for ácido e o ataque lento, existe o risco de haver deposito de materiais
estranhos na superfície preparada, por eletrolise.
Os reativos atuam sobre as heterogeneidades por dissolução, coloração e
deposição de compostos das reações, sobre as descontinuidades por corrosão.
O ataque em relação ao tempo de duração pode ser:





Rápido: com duração de segundos ou até poucos minutos.
Lento: com duração de vários minutos, horas ou dias.
Profundo e superficial
Frio: a temperatura ambiente.
Quente: acima da temperatura ambiente
Durante o ataque a superfície deve ser observada constantemente até obter-se uma
textura nítida e com todos os detalhes para o correto resultado do teste.
O tempo de ataque depende da temperatura, da composição química do corpo de
prova e do reativo utilizado, assim, tempo insuficiente implicará em textura fraca,
pouco visível e sem detalhes, e tempo em excesso dará textura ofuscada e alterada.
Normalmente executa-se o teste a temperatura ambiente, porem, quando se deseja
ataques profundos, como em textura fibrosa, ou dendrítrica, a temperatura pode ser
até 100ºC.
REATIVOS OU SOLUÇÕES DE ATAQUE
São soluções ácidas, alcalinas ou substancias complexas dissolvidas em solvente
adequado, principalmente álcool e água.
O reativo é escolhido conforme o material utilizado, textura e os detalhes a serem
verificados. Deve ser estável, composição simples, nem toxico, nem venenoso.
REATIVOS APLICADOS
ÁCIDO CLORÍDRICO OU ÁCIDO MURIÁTICO
Composição:


Ácido clorídrico (concentrado) HCL
Água
50 ml
50 ml
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58. APOSTILA IV
A solução deve permanecer ou estar próxima da temperatura de ebulição durante o
ataque.
O corpo de prova deve ser imerso na solução por tempo suficiente ate revelar todas
as descontinuidades que possam existir na superfície de ataque.
REVELAÇÃO
Identifica heterogeneidades como segregação, regiões encruadas, regiões afetadas
termicamente, depósitos de soldas, profundidade de tempera entre outros.
REATIVO DE IODO
Composição:



Iodo sublimado
Iodeto de potássio
Água
10 g
20 g
100 ml
Utilizado a temperatura ambiente, esfregando um chumaço de algodão, embebido
na solução, aplicado na superfície em teste , ate que se obtenha uma clara definição
da macro estrutura.
REVELAÇÃO
Identifica heterogeneidade como segregação, regiões encruadas, regiões afetadas
termicamente, depósitos de soldas, profundidade de temperas, entre outros.
Identifica descontinuidades como trincas, porosidades, inclusões, entre outros.
As imagens podem ser obtidas das seguintes formas:

Só aparecem com o simples ataque da superfície e que desaparecem quase
por completo com um leve repolimento posterior.
Exemplos: alterações locais ou parciais de origem térmica como temperas
zonas afetadas termicamente em juntas soldadas, partes cementadas, entre
outros.

59. APOSTILA IV

Só se revelam melhor ou só aparecem após um leve repolimento da
superfície atacada, com as imagens adquirindo maior contraste se o
repolimento for seguido de um ataque de breve duração.
Exemplos: segregação bolhas texturas fibrosas entre outros.
Macrografias (solda profundidade de tempera trincas)
Macrografias mostrando a segregação em duas amostras de materiais

60. APOSTILA IV
REATIVO DE PERSULFATO DE AMÔNIO
Composição:
Persulfato de amônio (NH4)2S2O8
Água
10 g
100 ml
Solução usada a temperatura ambiente esfregando um chumaço de algodão,
embebido em solução, na superfície a ser atacada proporcionando um contraste
excelente.
REVELAÇÃO
Identifica soldas, segregação, texturas cristalinas e fibrosas.
REATIVO DE NITAL
Composição:
Ácido nítrico (concentrado) HNO3
Álcool etílico
5 ml
95 ml
A solução deve ser usada a temperatura ambiente.
REVELAÇÃO
Indicado para a localização da solda, segregação, trincas, profundidade de têmpera,
entre outros.
AVALIAÇÃO E REGISTROS DOS RESULTADOS
Conforme finalidade requerida por normas e ou códigos.
O código ASME seção IX requer para a qualificação de procedimentos de soldagem
de soldas em ângulo, que a macroestrutura da seção transversal, compreendida
pela zona fundida (metal de solda) e zona afetada termicamente apresentem fusão
completa e livre de trincas.
REGISTRO DOS RESULTADOS
1º Proteção da face testada do corpo de prova com uma película de verniz
transparente.
2º Macrofotografia que é a reprodução fotográfica em tamanho natural ou não.
3º Método de Baumann que é semelhante a fotografia utilize-se de papel fotográfico
para registrar a estrutura.
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61. APOSTILA IV
O método consiste em preparar o papel fotográfico através de imersão em banhos
químicos, colocando-o a seguir sobre a superfície preparada do corpo de prova. Em
seguida, o papel fotográfico é mergulhado num fixador químico e depois lavado em
água corrente. Não é um método adequado para reproduzir a macro estrutura, mas
é indicado para detectar regiões ricas em enxofre nos aços.
NORMALIZAÇÃO DO MÉTODO
Para determinação da macro estrutura e dos reativos mais adequados para vários
tipos e metais são normalizados pela ASTM E 340.
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62. APOSTILA IV
Ensaios Não
Destrutivos
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63. APOSTILA IV
9 ENSAIO VISUAL
O ensaio visual foi o primeiro método de ensaios não-destrutivo aplicado pelo
homem. É certamente o ensaio mais usado de todos, em todos os ramos da
Engenharia. A história do exame visual de objetos, pertences, metais, etc, remonta a
mais remota antiguidade.
Por este motivo, pode-se imaginar que seja o ensaio mais simples de todos;
entretanto, na moderna época em que vivemos, ensaio ainda é fundamental.
Todos os modernos métodos de ensaios não-destrutivos, não fizeram do ensaio
visual um ensaio obsoleto. Por muitos anos ainda será utilizado, dele dependendo,
como vamos ver informações de alta importância para a segurança e economia
industriais.
O ensaio visual é simples de ser aplicado, fácil de ser aprendido e, ele é um dos
mais econômicos. Entretanto, insistimos: um método de ensaio não-destrutivo não é
concorrente de outro; logo, o ensaio visual tem uma enorme área de aplicação,
porém, jamais poderemos usar apenas o ensaio visual em inspeções de peças de
responsabilidade. O ensaio visual é necessário, mas não suficiente, como qualquer
outro método. Pela sua simplicidade, ele nunca poderá deixar de ser aplicado à
inspeção.
A inspeção visual tem grande importância na condução de outros ensaios, como por
exemplo, nas radiografias das soldas, de estruturas, de componentes e órgãos de
máquinas. Cada tipo de inspeção visual necessita de um profissional com
conhecimentos práticos, treinado e qualificado através de provas.
O ensaio visual é executado por uma serie de inspeções visuais sobre as superfícies
dos objetos avaliados. Dessas inspeções visuais é gerado um laudo sobre a
aparência da superfície, formatos, dimensões e descontinuidades grosseiras sobre
as mesmas.
O cuidadoso exame visual nos fornece informação referente à necessidade de
prosseguimento dos ensaios não-destrutivos por outros métodos. De fato,
examinando-se um objeto superficialmente e constatando-se a inexistência de
defeitos superficiais, o objeto pode ser conduzido para outro tipo de inspeção.
Uma boa aparência, bom grau de acabamento, inexistência de defeitos na superfície
não autoriza ninguém a concluir sobre o bom estado do mesmo, no que diz respeito
ao seu interior.
Ao se inspecionar uma peça metálica pelo método visual e nela se constatando a
presença de uma trinca ou furo, a mesma pode ser recusada (por força de
especificações) e nenhum outro ensaio não-destrutivo deve ser mais utilizado. A
peça deve ser rejeitada.
E claro que uma peça cujo exame visual já a condenou, pode e deve ser
inspecionada por outros métodos, com o intuito de se verificar as causas do defeito,
isto poderá se traduzir em economia e avanço para a empresa no futuro.
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64. APOSTILA IV
O OLHO HUMANO
O olho humano é conhecido como um órgão pouco preciso. A visão é qualquer coisa
variável em cada um de nós e muito mais variável quando se comparam
observações visuais de um grupo de pessoas. Não estudaremos em detalhe a
formação das imagens no olho humano, mas faremos algumas observações.
Como sabemos, a visão humana, adulta, normal, envolve a percepção de luz visível,
das cores, profundidade e distância. Sabemos também que existem ilusões de ótica.
Quando se observa uma descontinuidade na superfície de um objeto, ela nos parece
maior, quando olhada de perto, e menor se olhada de longe. A formação da imagem
de um objeto no olho envolve sempre o ângulo visual, que cresce quando
aproximamos o lho do objeto.
Para o exame minucioso da superfície dos metais, aproxima-se quanto se pode o
olho da superfície metálica, Com esta providência, estamos aumentando o angulo
visual.
Entretanto, a aproximação do olho normal à superfície do metal não pode ser em
geral menor que 25 centímetros, quando termina a acomodação. Se, entretanto, se
colocar na frente do olho uma lente convergente, o ângulo visual aumenta por
razões bem conhecidas na ótica geométrica.
O menor tamanho de uma descontinuidade superficial que pode ser visível pelo olho
normal, depende de uma série de fatores, tais como:
a) limpeza da superfície
b) acabamento da superfície
c) nível de iluminação da superfície
d) maneira de iluminar a superfície
e) contraste entre a descontinuidade e o resto da superfície.
As variáveis enumeradas com (c) e (d), nós podemos sempre controlar, de modo
que um bom inspetor sempre exige "boa luz” e "posição da luz".
O tipo de luz usada também tem importante influência sobre o êxito da inspeção
visual. A luz branca natural é amplamente usada por razões óbvias, mas nos
recintos fechados das fabricas merece toda a atenção à escolha do tipo de
iluminação e a forma e disposição dos pontos luminosos.
Na inspeção em recintos fechados, a lâmpada elétrica atrás do inspetor (para não
ofuscar), produz melhores resultados do que o foco da lanterna de pilhas. Nas
inspeções visuais de peças acabadas e de alta responsabilidade é comum se usar
luz monocromática. O olho humano normal tem sensibilidade relativa variável, em
função do comprimento de onda, tendo maior sensibilidade na faixa de 5.500 a
5.600 angstroms (1Å = 10-10m = 10-1 nm)
Outro grande fator de fracasso na inspeção visual é devido à fadiga visual dos
inspetores em serviços longos, examinando os mesmos tipos de materiais. O
treinamento dos inspetores deve ser acompanhado sempre por oftalmologistas, para
exame dos inspetores em serviço, duas ou mais vezes por ano. Blocos
padronizados, chapas com defeitos (os menores), peças fundidas, forjadas e
acabadas, com mínimos defeitos, devem, às vezes, ser lançados na linha de
inspeção com o intuito de se verificar o bom desempenho dos inspetores visuais.
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65. APOSTILA IV
CLASSIFICAÇÃO DAS PRINCIPAIS TÉCNICAS DE INSPEÇÃO VISUAL
A inspeção visual é um método subjetivo executado com uso da visão auxiliada ou
não por instrumentos óticos. Como as informações obtidas dependem de uma série
de fatores complexos e de difícil qualificação, tais como, acuidade atenção,
conhecimento e interpretação dos resultados não são mensuráveis.
Uma boa inspeção visual deve ser feita antes da aplicação de qual quer método de
ensaio-não-destrutivo.
MÉTODO DIRETO
É a inspeção executada apenas com a visão desprovida de extensões auxiliares
especiais e permite identificar rapidamente defeitos de forma geométrica ou
posicionamento do objeto antes de realizar qualquer outro tipo de ensaio. Além do
mais, permite detectar defeitos, quando por exemplo um inspetor examina a
qualidade de uma solda: presença ou ausência de trincas, posição e orientação
relativa das trincas, ocorrências de porosidade superficial, etc.
Para detecção e avaliação de pequenas descontinuidades com o método de ensaio
visual direto o angulo de observação em relação à superfície a ser ensaiada não
deve ser inferior a 300, e sua distância do olho do observador ao local do ensaio não
deve ser superior a 600 mm.
.
MÉTODO REMOTO
Na inspeção visual o olho humano é auxiliado por uma série de instrumentos óticos.
Esses instrumentos desempenham funções importantes seja para compensar a
acuidade do olho humano, seja para permitir a inspeção visual em locais de difícil
acesso da peça metálica. Conjunto, parte ou componente complexo.
Deve ser assinalado que a utilização de sistema ótico suplementares deve sempre
tomar em consideração os seguintes requisitos para uma boa inspeção:
a) vasto campo de visão
b) imagem sem distorção
c) preservação das cores naturais
d) iluminação adequada
O método de ensaio visual remoto, quando empregado, deve garantir uma
capacidade de resolução igual ou maior que o ensaio visual pelo método direto.
ACESSÓRIOS UTILIZADOS







Espátula
Martelo
Imã
Máquina fotográfica
Lanterna
Binóculos
Instrumentos de medição (paquímetro, micrômetro interno/externo, gabaritos
Goniômetro, nível, trena, prumo, compassos de ponta).
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66. APOSTILA IV
FINALIDADES DO ENSAIO
O ensaio visual é aplicado no controle da qualidade, é utilizado antes e após
qualquer operação de soldagem. Antes da soldagem a inspeção visual tem por
finalidade:
a) Detectar não conformidades na geometria da junta, tais como:




Ângulo de bisel
Ângulo do chanfro
Face da raiz
Alinhamento das partes a serem soldadas
b) Detectar não conformidades superficiais do metal de base tais como:


Corrosão
Existência de elementos contaminantes (óleo, graxa, etc.)
Após a operação de soldagem, o ensaio visual tem por finalidade detectar possíveis
descontinuidades induzidas na soldagem.
Alem de suas aplicações na soldagem, o ensaio se aplica de maneira geral, na
detecção de irregularidades superficiais de vários tipos tais como: dobras de
laminação de chapas, pontos e estados de corrosão, evidencias de vazamento,
acabamento de peças usinadas ou forjadas e identificação de estado da superfície.
SEQUENCIA DO ENSAIO
Basicamente, a sequencia de cada ensaio visual se compõe de apenas duas etapas:

Preparação da superfície:

Inspeção pelo método visual previsto no procedimento qualificado, sempre
sob iluminação adequada

67. APOSTILA IV
Há, porém uma sequencia correta de execução do ensaio, que normalmente é
efetuado mais de uma vez ao longo de uma operação de soldagem, evitando no
inicio incorreções que trariam dificuldades para uma correção posterior, como por
exemplo, o ajuste incorreto de juntas.
VANTAGENS
O ensaio visual é o ensaio não destrutivo de mais baixo custo, permite detectar e
eliminar possíveis descontinuidades antes de se iniciar ou completar a soldagem de
uma junta, detecta as descontinuidades maiores e geralmente indica pontos de
prováveis descontinuidades, devem ser inspecionados por outros ensaios não
destrutivos.
Um ensaio visual bem executado proporciona uma diminuição da quantidade de
reparos de solda, e uma maior produção dos outros ensaios não destrutivos e
consequentemente diminui o custo da obra.
LIMITAÇÕES E DESVANTAGENS
O ensaio visual depende em grande parte da experiência e conhecimento por parte
do inspetor, o qual deve estar familiarizado com o projeto e os requisitos de
soldagem e é limitado a detecção de defeitos superficiais.
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68. APOSTILA IV
10 ENSAIO POR LIQUIDO PENETRANTE
INTRODUÇÃO
O ensaio por líquidos penetrantes é um método desenvolvido especialmente para a
detecção de descontinuidades essencialmente superficiais, e ainda que estejam
abertas na superfície do material.
Este método se iniciou antes da primeira guerra mundial, principalmente pela
indústria ferroviária na inspeção de eixos, porém tomou impulso quando em 1942,
nos EUA, foi desenvolvido o método de penetrantes fluorescentes. Nesta época, o
ensaio foi adotado pelas indústrias aeronáuticas, que trabalhando com ligas não
ferrosas, necessitavam um método de detecção de defeitos superficiais diferentes
do ensaio por partículas magnéticas (não aplicável a materiais não magnéticos). A
partir da segunda guerra mundial, o método foi se desenvolvendo, através da
pesquisa e o aprimoramento de novos produtos utilizados no ensaio, até seu estágio
atual.
FINALIDADE DO ENSAIO
O ensaio por líquidos penetrantes presta-se a detectar descontinuidades superficiais
e que sejam abertas na superfície, tais como trincas, poros, dobras, etc. podendo
ser aplicado em todos os materiais sólidos e que não sejam porosos ou com
superfície muito grosseira.
É muito usado em materiais não magnéticos como alumínio, magnésio, aços
inoxidáveis, austeníticos, ligas de titânio, e zircônio, além dos materiais magnéticos.
É também aplicado em cerâmica vitrificada, vidro e plásticos.
PRINCÍPIOS BÁSICOS
O método consiste em fazer penetrar na abertura da descontinuidade um líquido.
Após a remoção do excesso de líquido da superfície, faz-se sair da descontinuidade
o líquido retido através de um revelador. A imagem da descontinuidade fica então
desenhada sobre a superfície.
Podemos descrever o método em seis etapas principais no ensaio , quais sejam:
a) Preparação da superfície - Limpeza inicial
Antes de se iniciar o ensaio, a superfície deve ser limpa e seca. Não deve existir
água, óleo ou outro contaminante.
Contaminantes ou excesso de rugosidade, ferrugem, etc.Tornam o ensaio não
confiável.
Preparação e limpeza da superfície

69. APOSTILA IV
b) Aplicação do Penetrante:
Consiste na aplicação de um líquido chamado penetrante, geralmente de cor
vermelha, de tal maneira que forme um filme sobre a superfície e que por ação do
fenômeno chamado capilaridade penetre na descontinuidade. Deve ser dado certo
tempo para que a penetração se complete.
O tempo de penetração varia de acordo com o tipo de penetrante, material a ser
ensaiado, temperatura e deve estar de acordo com a norma aplicável de inspeção
do produto a ser ensaiado.
Aplicação do penetrante
c) Remoção do excesso de penetrante.
Consiste na remoção do excesso do penetrante da superfície, através de produtos
adequados, condizentes com o tipo de líquido penetrante aplicado, devendo a
superfície ficar isenta de qualquer resíduo na superfície.
Remoção do excesso da superfície
d) Revelação
Consiste na aplicação de um filme uniforme de revelador sobre a superfície. O
revelador é usualmente um pó fino (talco) branco. Pode ser aplicado seco ou em
suspensão, em algum líquido. O revelador age absorvendo o penetrante das
descontinuidades e revelando-as. Deve ser previsto um determinado tempo de
revelação para sucesso do ensaio.
Aplicação do revelador e observação da indicação

70. APOSTILA IV
e) Avaliação e Inspeção
Após a aplicação do revelador, as indicações começam a serem observadas,
através da mancha causada pela absorção do penetrante contido nas aberturas, e
que serão objetos de avaliação.
A inspeção deve ser feita sob boas condições de luminosidade, se o penetrante é do
tipo visível (cor contrastante com o revelador) ou sob luz negra, em área escurecida,
caso o penetrante seja fluorescente.
A interpretação dos resultados deve ser baseada no Código de fabricação da peça
ou norma aplicável ou ainda na especificação técnica do Cliente.
Nesta etapa deve ser preparado um relatório escrito que mostre as condições do
ensaio, tipo e identificação da peça ensaiada, resultado da inspeção e condição de
aprovação ou rejeição da peça.
Em geral a etapa de registro das indicações é bastante demorada e complexa,
quando a peça mostra muitos defeitos. Portanto, o reparo imediato das indicações
rejeitadas com posterior reteste, é mais recomendável.
Absorção do penetrante pelo revelador dentro da abertura
f) Limpeza pós ensaio
A última etapa, geralmente obrigatória, é a limpeza de todos os resíduos de
produtos, que podem prejudicar uma etapa posterior de trabalho da peça (soldagem,
usinagem, etc.).
VANTAGENS DO ENSAIO
Poderíamos dizer que a principal vantagem do método é a sua simplicidade. É fácil
de fazer de interpretar os resultados. O aprendizado é simples, requer pouco tempo
de treinamento do inspetor.
Como a indicação assemelha-se a uma fotografia do defeito, é muito fácil de avaliar
os resultados. Em contrapartida o inspetor deve estar ciente dos cuidados básicos a
serem tomados (limpeza, tempo de penetração, etc.), pois a simplicidade pode se
tornar uma faca de dois gumes.
Não há limitação para o tamanho e forma das peças a ensaiar, nem tipo de material;
por outro lado, as peças devem ser susceptíveis à limpeza e sua superfície não
pode ser muito rugosa e nem porosa. O método pode revelar descontinuidades
(trincas) extremamente finas (da ordem de 0, 001 mm de abertura ).

71. APOSTILA IV
LIMITAÇÕES DO ENSAIO
Só detecta descontinuidades abertas para a superfície, já que o penetrante tem que
entrar na descontinuidade para ser posteriormente revelado. Por esta razão, a
descontinuidade não deve estar preenchida com material estranho.
A superfície do material não pode ser porosa ou absorvente já que não haveria
possibilidade de remover totalmente o excesso de penetrante, causando
mascaramento de resultados.
A aplicação do penetrante deve ser feita numa determinada faixa de temperatura
permitida ou recomendada pelo fabricante dos produtos. Superfícies muito frias
(abaixo de 5º C ) ou muito quentes (acima de 52º C) não são recomendáveis ao
ensaio.
Algumas aplicações das peças em inspeção fazem com que a limpeza seja efetuada
da maneira mais completa possível após o ensaio (caso de maquinaria para
indústria alimentícia, material a ser soldado posteriormente, etc.). Este fato pode
tornar-se limitativo ao exame, especialmente quando esta limpeza for difícil de fazer.
WENDEL FERNANDES DA ROCHA INSTRUTOR DE SOLDAGEM
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72. APOSTILA IV
11 ENSAIO POR PARTÍCULAS MAGNÉTICAS
DESCRIÇÃO E APLICABILIDADE DO MÉTODO
O ensaio por partículas magnéticas é utilizado na localização de descontinuidades
superficiais e sub-superficiais em materiais ferromagnéticos. Pode ser aplicado tanto
em peças acabadas quanto semi-acabadas e durante as etapas de fabricação.
O processo consiste em submeter a peça, ou parte desta, a um campo magnético.
Na região magnetizada da peça, as descontinuidades existentes, ou seja, a falta de
continuidade das propriedades magnéticas do material irá causar um campo de fuga
do fluxo magnético. Com a aplicação das partículas ferromagnéticas, ocorrerá a
aglomeração destas nos campos de fuga, uma vez que serão por eles atraídas
devido ao surgimento de pólos magnéticos. A aglomeração indicará o contorno do
campo de fuga, fornecendo a visualização do formato e da extensão da extensão da
descontinuidade.
MAGNETISMO
Todos nós conhecemos os imãs e dizemos que um material ferromagnético nas
proximidades de um imã é por este atraído. O magnetismo é um fenômeno de
atração que existe entre esses materiais. Nota-se que por vezes o fenômeno pode
ser de repulsão ou de atração. Os imãs podem ser naturais, conhecidos como
“pedras-imãs” e os artificiais, fabricados a partir de aços com propriedades
magnéticas específicas para esse fim. A palavra “magnetismo” vem de Magnésia na
Turquia onde séculos atrás se observou o minério magnetita que é um imã natural.
PÓLOS MAGNÉTICOS
Quando estudamos uma barra imantada, verificamos que as características
magnéticas da barra não são iguais ao longo da mesma, porém verificamos que
ocorre uma concentração da força magnética de atração ou repulsão nas
extremidades. A estes pontos onde se manifestam a atração com maior intensidade
damos o nome de pólos magnéticos.
Se dispusermos de duas barras imantadas e colocarmos uma próxima da outra,
deixando uma fixa e a outra livre, verificaremos que ocorrerá uma força de atração
entre as barras de modo a fazer com que se unam. No entanto, se separarmos as
barras e girarmos a barra móvel 180° e novamente aproximarmos, verificaremos
que ao invés de ocorrer a atração, ocorrerá a força de repulsão, o que nos leva a
concluir que temos duas espécies de pólos. Uma que promove a atração e o outro
que promove a repulsão. Isto é, numa mesma barra os pólos não são iguais. É por
isso que se diz que pólos iguais se repelem e pólos diferentes se atraem.

73. APOSTILA IV
O CAMPO MAGNÉTICO
Uma região do espaço que foi modificada pela presença de um imã, recebe a
denominação de campo magnético. O campo magnético pode ser visualizado
quando limalha de material ferromagnético é pulverizada sobre um imã. Tais
partículas se comportam como minúsculos imãs e se alinham na direção do campo
magnético, formando o que chamamos de linhas de indução ou linhas de fluxo. As
linhas de indução são sempre contínuas e mostram claramente a forma do campo
magnético.
Campo magnético produzida por uma barra imantada e visualizada por limalha de ferro
PERMEABILIDADE MAGNÉTICA
A permeabilidade magnética é definida como sendo a facilidade com que um
material pode ser magnetizado, e é representado pela letra “m“. É um número
adimensional, isto é, não possui unidade, pois é uma relação entre duas grandezas.
A permeabilidade magnética de um material é a relação entre a condutividade
magnética do material e a condutividade magnética do ar , ou ainda a relação entre
o magnetismo adquirido pelo material ( B ) pela presença de um magnetismo
externo e a força de magnetização externa ( H ).
É importante salientar que a permeabilidade magnética de um material não é
constante e depende da força externa de magnetização.
CLASSIFICAÇÃO MAGNÉTICA DOS MATERIAIS
De acordo com a permeabilidade magnética podemos classificar os materiais em
três grandes grupos:
a) Ferromagnéticos: µ > 1.
São assim definidos os materiais que são fortemente atraídos por um imã exemplo:
ferro, cobalto e quase todos os tipos de aço. São ideais para inspeção por partículas
magnéticas.
b) Paramagnéticos: µ = 1.
São os materiais que são levemente atraídos por um imã. Exemplo: platina,
alumínio, cromo, estanho, potássio. Não são recomendados para inspeção por
partículas magnéticas.

74. APOSTILA IV
c) Diamagnéticos: µ < 1.
São os materiais que são levemente repelidos por um imã. Exemplo: prata, zinco,
chumbo, cobre, mercúrio. O ensaio por partículas magnéticas não é aplicável a
estes materiais.
A permeabilidade magnética dos materiais não é constante, pois dependem da dos
valores de B e H. Porém muitos livros trazem valores da permeabilidade magnética
de vários materiais, porém esta se aplica na condição de total saturação magnética
dos mesmos. A saturação magnética é conseguida quando ao aumentarmos o
campo magnetizante H não ocorre nenhuma alteração de B.
Outras características magnéticas dos materiais são:
RETENTIVIDADE
É definida como sendo a habilidade de um material em reter uma parte do campo
magnético após a interrupção da força magnetizante.
Força Coercitiva: é a magnetização inversa que se aplicada ao material, anula o
magnetismo residual.
CAMPO DE FUGA
O desvio das linhas de força dá origem a novos pólos, provocando a dispersão das
linhas de fluxo magnético que dão origem ao “Campo de Fuga”. A figura demonstra
como as linhas de força são perturbadas pela presença de uma descontinuidade
dando origem ao campo de fuga.
Peça contendo trinca superficial dando origem ao campo magnético de fuga
No ensaio por partículas magnéticas, ao aplicarmos um pó ferromagnético,
constituído de partículas finamente divididas, as quais denominadas de pó
magnético, no local onde surgir um campo de fuga, devido à formação de um dipolo
magnético, provocará o agrupamento das partículas, ou seja, as partículas se
acumulam em todo contorno de um campo de fuga. Desta forma, poderíamos dizer
que o ensaio por partículas magnéticas é um “detector” de campos de fuga, que são
“evidenciados” pela presença de acúmulos de partículas.
Verificamos na prática que, para ocorrer um campo de fuga adequado na região das
descontinuidades, a intensidade de campo, deve atingir valores adequados e as
linhas de força devem ser o mais perpendicular possível ao plano da
descontinuidade, caso contrário não será possível o acúmulo das partículas de
forma nítida.

75. APOSTILA IV
Enfatizamos que é necessário que haja, na região inspecionada, intensidade de
campo suficiente e que as linhas de força do campo magnético estejam as mais
perpendiculares possíveis em relação ao plano formado pelo contorno da
descontinuidade para que ocorra a detecção, caso contrário, isso não será possível.
Outro aspecto interessante que podemos observar é que o campo de fuga somente
ocorre quando existe uma diferença na continuidade das características magnéticas
do material base inspecionado. Assim todas as descontinuidades a serem
detectadas como, trinca escórias, falta de fusão, porosidades, inclusões, etc. e
possui características magnéticas bem diferentes do metal base, o que atribui ao
ensaio grande sensibilidade de detecção.
Outro aspecto também é a não existência de um tamanho mínimo da
descontinuidade para que ocorra o campo de fuga, o que faz com que o método de
ensaio por partículas magnéticas seja mais eficiente dos métodos superficiais até
mesmo que o ensaio por líquidos penetrantes, para materiais ferromagnéticos.
MÉTODOS E TÉCNICAS DE MAGNETIZAÇÃO
a) Magnetização Longitudinal
É assim denominado o método de magnetização que produz um campo magnético
longitudinal da peça e fechando o circuito através do ar. Portanto, recomendamos
para a detecção de descontinuidades transversais na peça A magnetização
longitudinal é obtida por indução de campo por bobinas ou eletroímãs.
Método de magnetização longitudinal por bobina indutora
b) Magnetização Circular
Neste método, que pode ser tanto por indução quanto por passagem de corrente
elétrica através da peça, as linhas de força que formam o campo magnético circulam
através da peça em circuito fechado, não fazendo uma “ponte” através do ar. É
usada para a detecção de descontinuidades longitudinais.
Magnetização circular pela passagem da corrente elétrica por um condutor

76. APOSTILA IV
c) Magnetização Multidirecional
Também conhecida como combinada ou vetorial, é um método em que
simultaneamente são aplicados na peça dois ou mais campos magnéticos: um pelo
método longitudinal e o outro pelo método circular ou ainda campos circulares em
várias direções. É, portanto a combinação de duas técnicas que produzem um vetor
rotativo, que permite observar, de uma só vez, as descontinuidades com diversas
orientações. Algumas normas recomendam o uso de corrente trifásica retificada de
onda completa para magnetização nesta técnica.
As vantagens dessa técnica são:






Na inspeção de componentes seriados onde se reduz substancialmente o
tempo de inspeção;
Economia de partículas magnéticas;
Cada peça ou componente é manuseado apenas uma vez;
Menor possibilidade de erros por parte do inspetor, uma vez que, observamse ao mesmo tempo, tanto as descontinuidades longitudinais quanto as
transversais.
Rapidez no ensaio por partículas magnéticas
Grande produtividade
Maquina de ensaio por partículas magnéticas de uma peça fundida para indústria
hidroelétrica, usando a técnica multidirecional. (foto empresa VOITH SIEMENS).
Podemos concluir que a magnetização simultânea possibilita menor tempo de
execução trazendo como benefício maior produção. Contudo, é limitada pelo ajuste
da intensidade dos campos magnéticos que é necessário para obtenção de uma
resultante capaz de detectar adequadamente as descontinuidades nas duas
direções da peça em ensaio, descontinuidades longitudinais e transversais.
Na prática este ajuste é conseguido realizando testes com peças ou corpos de prova
contendo defeitos conhecidos. No entanto, ressaltamos que a magnetização
simultânea apresenta resultados mais confiáveis na detecção de descontinuidades
de diferentes direções. A sua desvantagem é que aumenta mais uma etapa no
ensaio.