Dia Internacional da Radiologia: como os raios X inspecionam soldas e peças na indústria

Em 8 de novembro de 1895, no laboratório da Universidade de Würzburg, na Alemanha, o físico Wilhelm Conrad Röntgen percebeu que uma radiação invisível, emitida por um tubo de raios catódicos, atravessava papel e madeira e sensibilizava uma tela fluorescente. Chamou-a de raios X. A descoberta rendeu a ele o primeiro Nobel de Física, em 1901, e a data virou o Dia Internacional da Radiologia, celebrado desde 2012 por iniciativa conjunta da Sociedade Europeia de Radiologia (ESR), da Sociedade Radiológica da América do Norte (RSNA) e do Colégio Americano de Radiologia (ACR).

A data lembra sobretudo a medicina, mas a mesma física sustenta uma das ferramentas mais importantes do controle de qualidade industrial. A radiografia industrial permite enxergar o interior de soldas, fundidos e componentes sem cortá-los, e atualmente divide espaço com a tomografia computadorizada, que reconstrói peças inteiras em três dimensões.

Como funciona a radiografia industrial

O princípio é o da atenuação. A radiação atravessa a peça e perde intensidade de acordo com a espessura e a densidade do material. Do outro lado, um filme ou detector registra o que passou. Um vazio interno, como um poro, deixa passar mais radiação e aparece mais escuro na imagem convencional; uma inclusão mais densa aparece mais clara.

Duas famílias de fontes são usadas:

• Tubos de raios X, que só emitem radiação quando energizados. Dominam as cabines de inspeção em fábrica e as aplicações em peças de espessura pequena e média.
• Fontes de radiação gama, com isótopos como irídio-192, selênio-75 e cobalto-60. Não precisam de energia elétrica, o que as torna comuns em campo, em dutos, vasos de pressão e estruturas, mas emitem continuamente e exigem blindagem e controle rigorosos.

Do filme ao detector digital

Por muitas décadas, o filme radiográfico foi o padrão. Ele ainda é usado, mas perdeu espaço para duas técnicas digitais:

• Radiografia computadorizada, com placas de fósforo reutilizáveis lidas por escâner.
• Radiografia digital direta, com detectores de painel plano que entregam a imagem em segundos.

A imagem digital elimina a revelação química, facilita o arquivamento e permite ferramentas de medição e realce na tela. Em linhas de produção, torna viável a inspeção automatizada.

Inspeção de soldas

A radiografia é um dos ensaios não destrutivos mais tradicionais para juntas soldadas. Ela revela descontinuidades volumétricas com clareza:

• porosidade e poros alinhados;
• inclusões de escória e de tungstênio;
• falta de penetração na raiz;
• falta de fusão, em muitas orientações;
• trincas, quando o plano da trinca está próximo da direção do feixe.

A última ressalva é importante. Trincas finas e planas, perpendiculares ao feixe, podem passar despercebidas. Por isso a radiografia costuma ser combinada com o ultrassom, que é mais sensível a descontinuidades planas, conforme o código de construção do equipamento exigir.

A qualidade da imagem é verificada com indicadores de qualidade de imagem, peças padronizadas com fios ou furos de diâmetros conhecidos colocadas sobre a junta. Se o menor fio exigido aparece na imagem, a sensibilidade está adequada. Normas internacionais, como as da série ISO 17636 para radiografia de soldas, e códigos de projeto definem técnica, sensibilidade e critérios de aceitação.

Da exposição ao laudo

Uma inspeção radiográfica de solda segue um roteiro previsível. Primeiro vem o procedimento qualificado, que define fonte, distância, tempo de exposição, tipo de filme ou detector e posição dos indicadores de qualidade de imagem. Depois, cada junta é identificada com marcadores de chumbo que aparecem na imagem, para que não haja dúvida sobre qual trecho foi examinado. Feita a exposição, o inspetor confere se a imagem atende aos requisitos de densidade ou de relação sinal-ruído e de sensibilidade antes de avaliar qualquer indicação.

Só então as indicações são interpretadas, classificadas e comparadas com o critério de aceitação do código aplicável. O laudo registra a junta, a técnica, as indicações encontradas e a decisão: aprovada, reprovada ou a reparar. Juntas reparadas voltam a ser radiografadas. Esse encadeamento é o que dá valor legal e técnico ao ensaio, e é também o que se automatiza quando a inspeção passa a ser feita em linha.

Fundidos, componentes e a tomografia industrial

Em peças fundidas, sobretudo de alumínio para o setor automotivo, a radiografia procura porosidade, rechupes e inclusões em regiões críticas. Em muitas fundições, a inspeção é feita em cabines automatizadas: um manipulador ou robô posiciona a peça em ângulos programados, o detector captura as imagens e um software de reconhecimento automático de defeitos classifica a peça como aprovada ou reprovada, sem depender da avaliação visual de cada imagem.

A tomografia computadorizada industrial vai além. A peça gira diante do feixe, centenas de projeções são capturadas e o software reconstrói um volume tridimensional. Com ele é possível:

• localizar e medir poros em três dimensões;
• fazer metrologia de geometrias internas inacessíveis a apalpadores;
• comparar a peça real com o modelo CAD;
• inspecionar montagens, conectores e peças de manufatura aditiva.

A tomografia é mais lenta e cara que a radiografia, e costuma ser usada em desenvolvimento de produto, validação de processo e amostragem, enquanto a radiografia digital cuida da inspeção de rotina.

Outras aplicações na indústria

• Eletrônica: inspeção de soldas de componentes cujos terminais ficam escondidos sob o encapsulamento.
• Alimentos e embalagens: equipamentos de raios X em linha detectam contaminantes como vidro, metal e pedra, e verificam nível de enchimento.
• Aeronáutica e energia: componentes de turbinas, pás e estruturas compostas.
• Manutenção: medição de espessura e corrosão em tubulações isoladas, sem remover o isolamento.

Segurança radiológica

A radiação ionizante não é percebida pelos sentidos, e o controle da exposição se apoia em três princípios clássicos: tempo de exposição mínimo, distância máxima da fonte e blindagem adequada entre a fonte e as pessoas.

No Brasil, o uso de fontes de radiação na indústria é regulado pela Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN). A norma CNEN NN 6.04 estabelece requisitos de segurança e proteção radiológica para serviços de radiografia industrial, incluindo plano de proteção radiológica, supervisor de proteção radiológica e procedimentos para trabalhos em áreas ocupadas. Na prática, isso se traduz em:

• instalações licenciadas e equipamentos controlados;
• operadores com a qualificação exigida pela CNEN;
• monitoração individual por dosímetros e monitores de área;
• isolamento e sinalização da área durante ensaios em campo;
• plano de emergência, especialmente para fontes gama.

Nas cabines automatizadas de raios X, a segurança passa também pela automação. Portas com intertravamento desligam a emissão quando abertas, sinalizadores luminosos indicam tubo energizado e a lógica de controle impede o início da exposição sem as condições de segurança satisfeitas. Esses circuitos devem ser projetados e testados com o mesmo rigor aplicado às funções de segurança de máquinas.

Qualificação de pessoal

Laudos radiográficos exigem profissionais certificados. A certificação de inspetores de ensaios não destrutivos segue esquemas baseados na norma ISO 9712, e no Brasil a Abendi mantém o sistema nacional de qualificação e certificação em ensaios não destrutivos. A certificação em radiografia é independente da habilitação para operar fontes, que segue as regras da CNEN.

O que olhar ao contratar ou implantar

• Técnica adequada à espessura e ao material: raios X, gama ou tomografia.
• Norma e critério de aceitação definidos antes do ensaio.
• Inspetores certificados e operadores habilitados.
• Licenciamento da instalação ou do serviço junto à CNEN.
• Registro e arquivamento das imagens com rastreabilidade à peça ou à junta.
• Em sistemas automatizados, validação do reconhecimento automático de defeitos com amostras conhecidas.

A efeméride de 8 de novembro homenageia uma descoberta de mais de 130 anos que continua a mudar a forma de olhar para dentro das coisas. Na indústria, olhar para dentro é o que separa uma solda confiável de uma falha em serviço.