A finalidade da inspeção ultrassônica de trilhos é a prevenção contra a ocorrência de trincas e fraturas.
A inspeção ultrassônica é utilizada para a detecção de defeitos internos aos trilhos.
As trincas e fraturas resultam, basicamente, da associação de dois fatores: as tensões contidas no material e os
concentradores de tensão (descontinuidades no material – internas ou superficiais).
DESCONTINUIDADES INTERNAS E SUPERFICIAIS AOS TRILHOS E SOLDAS
Descontinuidades superficiais mais comuns: irregularidades no
reforço das soldas e defeitos na superfície de contato roda-trilho.
Descontinuidades internas mais comuns: defeitos de laminação, trincas de origem térmica, falta de
fusão, bolhas, inclusões, segregações e póros.
As descontinuidades internas aos trilhos e soldas são originadas em seus processos de fabricação
(laminação e soldagem dos trilhos).
DESCONTINUIDADES INTERNAS E SUPERFICIAIS
As descontinuidades superficiais podem, também, dar origem a descontinuidades internas quando a partir delas ocorre a nucleação e a propagação de trinca (seccionamento parcial), da superfície para o interior do material que, depois, pode
A descontinuidade passa a ser classificada como defeito a partir do momento que compromete a função da peça e o
desempenho previsto para o equipamento / sistema do qual ela faça parte.
DESCONTINUIDADES x DEFEITOS
As funções básicas do trilho são: sustentar e direcionar as rodas dos trens que trafegam sobre eles. Portanto, os defeitos nos
trilhos e suas soldas consistem, basicamente, em todas as descontinuidades que, submetidas às tensões inerentes à via permanente, sejam passíveis de induzir à propagação de trincas e fraturas, que podem provocar a perda do contato roda-trilho e, consequentemente, o descarrilamento do trem.
A interrupção parcial ou a falta de continuidade em uma peça é chamada de descontinuidade.
TENSÕES INERENTES À VIA PERMANENTE
O carregamento proveniente do contato roda-trilho, nas diversas condições de velocidade, aceleração e frenagem, transfere
forças longitudinais, verticais e laterais para o trilho, submetendo-o a tensões combinadas de
TENSÕES INERENTES À VIA PERMANENTE
As movimentações na
infraestrutura da via permanente, as alterações de geometria de via
e as condições de assentamento ou fixações inadequadas
submetem o trilho a tensões
adicionais. As irregularidades geométricas das
rodas dos trens e o tráfego em vias desconsolidadas, ou sobre trilhos
que apresentam desgastes e irregularidades superficiais
acentuados, provocam vibrações e impactos de roda, gerando mais
TENSÕES ASSOCIADAS AOS TRILHOS E SOLDAS
Os processos de laminação e soldagem dos trilhos geram tensões residuais de origem térmica e mecânica que são acrescentadas à
Quando as tensões concentradas nos defeitos pré-existentes excedem a energia de coesão do material (tensão de ruptura), provocam a nucleação das trincas, sucedida por propagações estáveis e/ou instáveis, no processo de fratura do material.
CONCENTRAÇÃO DE TENSÕES E PROPAGAÇÃO DE TRINCA
Estima-se que o estágio de propagação estável da trinca corresponda à maior parte da vida útil remanescente de um material submetido a solicitações cíclicas, tal como o trilho.
Porém, o estágio de propagação instável da trinca é motivo de grande preocupação devido à sua maior velocidade de
Melhoria nos processos de manutenção
(soldagem, esmerilhamento, troca / socaria de lastro, troca / ajuste dos conjuntos de fixação dos trilhos, correção
geométrica da via e compactação / socaria dos dormentes desconsolidados).
AÇÕES DE PREVENÇÃO CONTRA A OCORRÊNCIA DE TRINCAS E FRATURAS
Localização, cadastramento e priorização de troca de trilhos que apresentem um grau inaceitável de fragilidade;
Melhoria da qualidade dos materiais (trilhos, componentes de AMV's, solda aluminotérmica, solda de recuperação
Inspeção ultrassônica manual de trilhos para
acompanhamento periódico da condição dos trilhos e soldas que contém descontinuidades conhecidas e que permanecem instalados nas vias operacionais. As periodicidades devem ser compatíveis com os graus de severidade específicos das descontinuidades contidas em cada um dos itens controlados.
AÇÕES DE CONTROLE – MANUTENÇÃO PREDITIVA OU MANUTENÇÃO SOB CONDIÇÃO
Inspeção ultrassônica dinâmica (veicular) de trilhos, com
periodicidade adequada às particularidades de cada sistema metroferroviário.
Adequada qualificação profissional das equipes técnicas envolvidas com a inspeção ultrassônica.
Procedimentos Técnicos definindo as condições, parâmetros e critérios que garantam a confiabilidade das inspeções.
Equipamentos confiáveis, devidamente calibrados e adequados às particularidades de cada sistema
metroferroviário.
FATORES ESSENCIAIS PARA GARANTIR A EFICÁCIA DE UMA SISTEMÁTICA DE INSPEÇÃO ULTRASSÔNICA
Sistema de gerenciamento das inspeções executadas,
proporcionando a rastreabilidade e as tomadas de decisão referentes aos trilhos e juntas soldadas que contenham
descontinuidades internas e que permaneçam instalados, em condições operacionais.
Qualificação para definição das técnicas de END aplicáveis, elaboração de procedimentos e definição das condições de ensaio: Nível 3.
QUALIFICAÇÃO E CERTIFICAÇÃO PESSOAL
EM ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS PELA ABENDI –
Associação Brasileira de Ensaios Não Destrutivos e Inspeção
SNQC END – Sistema Nacional de Qualificação e Certificação em Ensaios Não Destrutivos.
Inspeção ultrassônica dinâmica (veicular) visando à detecção e a localização de descontinuidades em trilhos e soldas.
Cadastramento dos itens que contêm descontinuidades
internas, mantidas em vias operacionais, formando uma base de dados que possibilite o acompanhamento do desempenho e a priorização das substituições dos trilhos e soldas cujas descontinuidades evoluam para a condição de defeitos.
Inspeção ultrassônica manual visando ao completo dimensionamento, detalhamento e caracterização das descontinuidades previamente detectadas.
ETAPAS DE UMA SISTEMÁTICA COMPLETA DE INSPEÇÃO ULTRASSÔNICA DE TRILHOS
A inspeção ultrassônica dinâmica (veicular) deve ser realizada em toda a extensão das vias operacionais abrangendo,
simultaneamente, os dois trilhos das vias inspecionadas.
As detecções dos defeitos contidos nos trilhos e soldas das vias operacionais possibilitam atuações preventivas de
substituições dos trilhos e soldas defeituosos, antes que
ocorram fraturas de trilhos e outras interferências operacionais de maior gravidade.
INSPEÇÃO ULTRASSÔNICA DINÂMICA (VEICULAR)
Essa rotina de manutenção deve propiciar inspeções confiáveis, com uma adequada produção de inspeção.
INSPEÇÃO ULTRASSÔNICA DINÂMICA (VEICULAR)
A calibração do sistema deve ser realizada por meio de blocos de
referência, contendo refletores artificiais, instalados em uma
via de testes.
Os testes devem ser executados a diferentes velocidades.
O veículo de inspeção dinâmica, deve ser dotado de um conjunto retrátil de sondas e de computadores de bordo,
para tratamento de dados em tempo real e registro das informações
possibilitando, também, outras análises posteriores.
INSPEÇÃO ULTRASSÔNICA DINÂMICA (VEICULAR)
Módulo de alta capacidade de armazenamento de informações. O veículo de inspeção ultrassônica deve dispor de tecnologia embarcada:
Módulos de geração e emissão / recepção de pulsos sônicos.
Módulo de conversão analógico / digital e filtros de sinais.
Computadores com “softwares”
especializados no processamento, análise em tempo real e
INSPEÇÃO ULTRASSÔNICA DINÂMICA (VEICULAR)
Registro de inspeção ultrassônica (dados da inspeção,acompanhados pela visualização das detecções, no modo “B-scan”).
CONFIGURAÇÃO DAS SONDAS UTILIZADAS NO VEÍCULO PLANOS TÍPICOS DE DISTRIBUIÇÃO DE DESCONTINUIDADES E DE PROPAGAÇÃO DE TRINCAS EM TRILHOS
AVALIAÇÃO DA CAPACIDADE DE DETECÇÃO DO VEÍCULO DE INSPEÇÃO ULTRASSÔNICA DINÂMICA
Bloco de referência, contendo refletores artificiais posicionados a diferentes distâncias e profundidades
GRUPO "A" GRUPO "B" GRUPO "C" GRUPO "D" GRUPO "E"
XA XB XC XD XE
8,00 mm 10,00 mm 15,00 mm 20,00 mm 25,00 mm OBS.:
DISTÂNCIAS ENTRE CENTROS DOS REFLETORES (FUROS E RANHURAS)
1) A distância entre os grupos de refletores é de 170 mm. 2) O comprimento total do corpo de prova é de 1.828 mm.
CONDIÇÕES VERIFICADAS, SIMULTANEAMENTE, NA
AVALIAÇÃO DA CAPACIDADE DE DETECÇÃO DO VEÍCULO
Detecção de todos os refletores mais próximos entre si (grupo de refletores com a menor distância entre centros). Detecção dos refletores, compatível com o “Padrão de
Desempenho Mínimo Recomendado pela American Railway Engineering and Maintenance of Way Association (AREMA)”, para os respectivos tipos de defeitos.
Atendimento às condições, anteriormente citadas, à máxima velocidade de teste. A sequência crescente de velocidades para as quais o veículo de inspeção confirma a detecção dos refletores, corresponde à sequência crescente de
A inspeção ultrassônica manual destina-se à realização de:
Acompanhamento periódico da condição dos trilhos e soldas que contém descontinuidades conhecidas e que permanecem instalados nas vias operacionais. As periodicidades devem ser compatíveis com os graus de severidade específicos das descontinuidades contidas em cada um dos itens controlados. Completo dimensionamento, detalhamento e caracterização das descontinuidades previamente detectadas por meio da inspeção ultrassônica dinâmica (veicular).
INSPEÇÃO ULTRASSÔNICA MANUAL
Controle de qualidade das soldas recém-executadas (soldas novas).
Os Procedimentos Técnicos de inspeção ultrassônica manual devem detalhar as etapas de inspeção do boleto, da alma e do patim dos trilhos e soldas. Devem abranger as seguintes etapas:
Preparação das superfícies dos trilhos e soldas, para a varredura com os transdutores de ultrassom.
Aferição e calibração dos equipamentos (aparelhos de ultrassom, transdutores e respectivos cabos de conexão).
ETAPAS DA INSPEÇÃO ULTRASSÔNICA MANUAL
Execução da inspeção ultrassônica utilizando métodos /
técnicas de exploração adequadas às peculiaridades de cada trilho / solda inspecionado.
Dimensionamento, detalhamento e caracterização das descontinuidades.
EXECUÇÃO DA INSPEÇÃO ULTRASSÔNICA MANUAL
A inspeção ultrassônica manual deve abranger etapas específicas para a exploração do boleto, da alma e do patim do trilho, utilizando aparelho
As informações provenientes dos relatórios de inspeção
ultrassônica devem ser cadastradas em um banco de dados.
GERENCIAMENTO DAS INSPEÇÕES ULTRASSÔNICAS
O programa de gerenciamento do banco de dados deve conter um algoritmo que associe os diversos parâmetros das
inspeções: data da inspeção, localização do trilho / solda, área e extensão da descontinuidade, nível de resposta e o aumento do grau de severidade das descontinuidades acompanhadas,
decorrentes de eventual nucleação e propagação de trincas. Isso possibilita associar os diferentes parâmetros, com seus pesos e pontuações, visando à classificação dos graus de
severidade e à priorização das substituições ou reinspeções dos trilhos / soldas em menores intervalos de tempo.
A adequada definição dos parâmetros e critérios da inspeção ultrassônica depende de sua correlação com as características mecânicas / metalúrgicas efetivas dos defeitos detectados nos trilhos e soldas.
PARÂMETROS E CRITÉRIOS DA INSPEÇÃO ULTRASSÔNICA
Consiste em uma condição essencial para o controle e garantia de qualidade dos trilhos / soldas que compõem as vias
permanentes das linhas metroferroviárias, visando à
preservação da integridade, segurança e confiabilidade dos Sistemas de Transporte sobre Trilhos.
Os critérios de classificação dos defeitos e de aceitação / rejeição baseiam-se nos graus de severidade dos defeitos avaliados a partir de conceitos da mecânica, metalurgia,
particularidades do Sistema Via permanente, interação trem-via; e históricos de ocorrências de trincas / fraturas de trilhos.
CRITÉRIOS DE CLASSIFICAÇÃO DOS DEFEITOS E CRITÉRIOS DE ACEITAÇÃO / REJEIÇÃO
Os graus de severidade dos defeitos resultam, basicamente, de: Fatores de propagação de trincas associados com as
categorias dos defeitos e suas formas, tamanhos e posições. Tipos de esforços / tensões predominantes, associados com as suas posições no trilho (boleto, alma ou patim).
Características metalúrgicas (tipos de estruturas, tamanhos de grãos, graus de pureza e presença de impurezas / inclusões.
DISCUSSÃO DOS RESULTADOS
Descontinuidades com dimensões situadas entre 15 e 200mm² detectadas, caracterizadas, cadastradas e acompanhadas por meio de reinspeções ultrassônicas, contidas em trilhos e soldas que foram mantidos em condições operacionais, evoluíram à condição de defeitos em períodos não inferiores a três meses. Os parâmetros e critérios definidos tem subsidiado as atuações de manutenção preventiva da Via Permanente, possibilitado a prevenção contra ao ocorrência de trincas e fraturas.
Melhorias contínuas podem vir a ser implementadas a partir do prosseguimento das pesquisas, análises e aplicação de
conhecimentos específicos de metalurgia física e mecânica de fraturas.
ELABORADO POR:
MÁRCIO SATOSHI TORII
TÉCNICO DE SISTEMAS METROVIÁRIOS ESPECIALIZADO
GMT / MTT / EPV
mtorii@metrosp.com.br
ELABORADO POR:
MÁRCIO SATOSHI TORII
TÉCNICO DE SISTEMAS METROVIÁRIOS ESPECIALIZADO
GMT / MTT / EPV
