Durante testes não destrutivos de rotina em componentes de anéis, uma empresa observou formas de onda anormais durante a inspeção. A forma de onda relacionada ao defeito é mostrada na Figura 1, que foi comparada com formas de onda de defeitos de trinca padrão comumente encontradas em inspeções diárias (Figura 2). A análise comparativa revelou diferenças significativas: a forma de onda da trinca exibiu um padrão de pico único, enquanto o defeito real apresentou um padrão de pico duplo, indicando uma variação substancial. Para identificar a natureza desse tipo específico de defeito, os esforços iniciais se concentraram em determinar sua localização aproximada. Dado o pequeno tamanho do defeito, os métodos convencionais de serragem poderiam comprometer sua morfologia e características originais; portanto, o corte com fio foi empregado para garantir uma amostragem precisa no local do defeito. Para estabelecer uma correlação entre a forma de onda da inspeção e as características do defeito, a amostra foi dissecada para obtenção de espécimes metalográficos, seguida por ataque ácido de baixa potência, exame metalográfico e análise por espectroscopia de microscopia eletrônica de varredura. Este estudo visa principalmente analisar tais formas de onda de inspeção para fornecer uma base teórica para processos subsequentes de identificação de defeitos.

1. Conteúdo da Inspeção

O corte linear foi realizado na localização aproximada do defeito para obter amostras metalográficas e lavadas com ácido em baixa magnificação, as quais foram então submetidas a processamento apropriado, seguido de exame macroscópico em baixa magnificação, análise microscópica e avaliação de microáreas.

1.1 Exame de baixa potência

As amostras defeituosas foram lixadas e, em seguida, submetidas a ataque térmico em uma solução aquosa de ácido clorídrico industrial na proporção de 1:1. A microestrutura observada em baixa magnificação após a lavagem ácida é mostrada na Figura 3; a inspeção visual não revelou defeitos de segregação macroscópicos significativos na superfície tratada com ácido.

1.2 Inspeção Metalográfica

As amostras metalográficas defeituosas foram lixadas até que a superfície ficasse livre de riscos e, em seguida, examinadas em um microscópio metalográfico. A análise das micrografias revelou que os defeitos consistiam principalmente em inclusões em forma de cadeia com aproximadamente 0,99 mm de comprimento (Figura 4), que são inclusões em cadeia à base de óxido de alumínio. Essas inclusões comprometem severamente as propriedades mecânicas do componente anelar; durante o uso, elas induzem concentração de tensão no local afetado, levando ao início de trincas e à fratura. Portanto, tais inclusões são estritamente proibidas. Os resultados da classificação das inclusões são apresentados na Tabela 1, com critérios de classificação em conformidade com a norma GB/T 10561-2005. Os espécimes metalográficos foram atacados com uma solução de ácido nítrico a 4% em álcool; tanto a microestrutura próxima às inclusões quanto as áreas sem inclusões apresentaram características idênticas — bainita mais perlita fina — sem estruturas de grãos grosseiros observadas nos locais dos defeitos (Figura 5).

1.3 Exame por Microscopia Eletrônica de Varredura

A análise microestrutural e a análise semiquantitativa da composição elementar das amostras metalográficas defeituosas, utilizando microscopia eletrônica de varredura, revelaram que as inclusões eram compostas principalmente por óxidos de cálcio e alumínio, conforme mostrado na Figura 6. Esses óxidos originaram-se principalmente de desoxidantes de alumínio e agentes de tratamento com cálcio introduzidos durante os processos de refino e desoxidação do aço. Portanto, o controle rigoroso do processo de refino é essencial para prevenir a ocorrência de tais inclusões excessivas, e medidas adicionais de controle de qualidade devem ser implementadas.

A frequência de inspeção e teste de qualidade é implementada para evitar que produtos fora dos padrões, que excedam os limites especificados, saiam da fábrica.

2. Discussão dos Resultados

Com base na análise supracitada, conclui-se que a ocorrência desse tipo de forma de onda se deve a defeitos de inclusão que se assemelham a trincas. Ao comparar essas formas de onda com aquelas associadas a defeitos de trinca, é possível identificar espectros de forma de onda distintos correspondentes a diferentes tipos de defeitos. O exame da forma de onda específica de detecção de falhas para este componente em anel revela que, quando o pico de reflexão exibe um padrão único, nítido e em forma de folha, sem variações semelhantes a grama, os defeitos refletidos consistem principalmente em trincas, inclusões não metálicas, vazios e microtrincas finas. Como a interface de reflexão das inclusões não metálicas é relativamente simples, as características da forma de onda situam-se entre as de picos distintos, nítidos e intensos e as de picos opacos, lentos e planos. Um pico nítido pronunciado ocorre quando a interface entre a inclusão e o metal é lisa ou não viscosa; inversamente, um pico atenuado e lento aparece quando a interface tem formato irregular ou é altamente viscosa em relação ao metal.

Os resultados da inspeção indicam que as inclusões não metálicas são de aluminato de cálcio, classificadas como inclusões endógenas fortemente integradas à matriz metálica. Embora suas formas de onda sejam relativamente nítidas e semelhantes às de microfissuras, essas inclusões apresentam absorção significativa de energia acústica; consequentemente, seus valores de pico são menores do que os observados em formas de onda de fissuras de aços similares, e seu equivalente de detecção de falhas (Φ2,4) é maior do que o de fissuras (Φ0,7). A área defeituosa apresenta microestrutura normal, sem grãos grosseiros, portanto, nenhuma forma de onda semelhante a grama foi detectada.

3 Conclusão

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