Atlas comparativo de defeitos de soldagem e imagens de ensaios não destrutivos

A representação de defeitos de soldagem em filmes radioscópicos é fundamental para a avaliação da qualidade da soldagem. Diversos defeitos comuns de soldagem apresentam características de imagem distintas e especificações padrão correspondentes nos filmes.

Existem 18 defeitos típicos, incluindo soldas irregulares, fusão incompleta na raiz, reforço insuficiente, cordão de solda na raiz, mordedura externa, mordedura interna, depressão na raiz, perfuração, inclusão isolada de escória, inclusão linear de escória, fusão incompleta interna, fusão incompleta na face interna, porosidade, porosidade em cadeia, inclusão no cordão, trinca transversal, trinca na linha central e trinca na raiz.

Ao dominar sistematicamente as características da imagem e os padrões relevantes de vários defeitos, é possível interpretar com precisão as películas de solda e fornecer uma base confiável para a avaliação da qualidade da soldagem. Em aplicações práticas, uma análise abrangente deve ser realizada em conjunto com as condições específicas do processo e as propriedades do material. A seguir, serão apresentadas sistematicamente as características da imagem da película, os padrões relevantes e os métodos de interpretação de vários defeitos de soldagem.

Características de imagem de defeitos comuns de soldagem em filmes

1.Porosidade

Características morfológicas: Aparecem como manchas pretas redondas ou elípticas na película, com maior intensidade de preto no centro e redução gradual em direção às bordas, e formato regular.

Classificação: Pode ser dividida em porosidade isolada e porosidade em cadeia; a porosidade em cadeia está distribuída em aglomerados.

Porosidade esférica: Manchas pretas redondas ou elípticas com alta intensidade de preto no centro, bordas que desaparecem gradualmente e contornos nítidos. Podem ser classificadas em isoladas, densas, em cadeia e com porosidade superficial.

Porosidade da faixa: Paralela ao eixo da solda, com coloração preta uniforme e clara, ponto inicial arredondado e extremidade afilada.

Porosidade acicular oblíqua: Imagens semelhantes a minhocas, com uma extremidade arredondada e outra pontiaguda, de cor preta clara e uniforme.

Desempenho típico: A porosidade simples apresenta bordas rasas e suaves com contornos regulares e nítidos; a porosidade densa distribui-se em aglomerados.

Pontos de identificação:

• A porosidade simples apresenta contornos suaves e nítidos;
• A porosidade densa está agrupada;
• A porosidade da cadeia está disposta ao longo do eixo da solda.

2. Crack

Características morfológicas: Aparecem como linhas pretas finas na película, com contornos distintos, extremidades afiladas e meio ligeiramente mais espesso.

Desempenho específico: Linhas pretas finas, ligeiramente serrilhadas e onduladas, com extremidades afiladas, a cor preta desvanecendo-se gradualmente até desaparecer, formando uma linha reta fina com contornos distintos, frequentemente afilando-se em ambas as extremidades e ligeiramente mais larga no meio, podendo conter fissuras radioativas ramificadas com uma tonalidade preta clara.

Pontos de identificação:

•  Presente em linhas curvas ou retas.
•  Pode ser acompanhado por extensão filamentosa da sombra.
• Os mais nocivos são todos filmes de Grau IV.

Trinca transversal:

Rachadura na linha central:

Rachadura na raiz:

3. Inclusão de escória

Características morfológicas: Aparecem na película como formas pontilhadas ou em forma de listras de vários formatos.

Desempenho específico: As imagens no filme são manchas pretas, faixas pretas ou blocos pretos com formas irregulares, variações irregulares de tonalidade preta, contornos irregulares e alguns com bordas e cantos. Podem ocorrer em qualquer ponto da solda, e a direção de propagação das inclusões de escória em forma de faixa é geralmente paralela à solda.

Inclusão de escória em forma de ponto: Cor preta uniforme, com limites irregulares, bordas e cantos definidos.

Inclusão de escória em tiras: Escurecimento irregular, geralmente em forma de faixa espessa com largura variável.

Pontos de identificação:

• Inclusões de escória não metálicas aparecem como manchas escuras.
• Inclusões de escória metálica (como inclusões de tungstênio) aparecem como pontos brilhantes.
• As inclusões de escória em tiras apresentam largura inconsistente e coloração preta irregular.

4. Inclusão de tungstênio: Imagens brancas em forma de blocos com contornos nítidos.

 5. Fusão Incompleta

Classificação: Fusão incompleta do bisel e fusão incompleta da camada intermediária.

Características da fusão incompleta do bisel:

As imagens típicas são linhas pretas contínuas ou descontínuas, com contornos nítidos e retos e maior intensidade de preto no lado próximo ao metal base.

Os contornos das imagens de fusão incompleta perto do centro da solda podem ser regulares ou irregulares, apresentando defeitos em blocos serrilhados. Sua posição no filme corresponde à posição de projeção da raiz da solda.

Classificação e características:

Fusão incompleta da raiz: Linhas pretas contínuas ou descontínuas, com contornos nítidos e retos e maior intensidade de preto no lado próximo ao metal base.

Fusão incompleta da parede lateral do chanfro: Linhas pretas com largura inconsistente e tonalidade preta irregular, contorno nítido de um lado e irregular do outro.

Fusão incompleta entre camadas: Sombras em forma de blocos, com baixa intensidade de preto e formas irregulares.

Características da fusão incompleta entre camadas: Distribuição predominantemente escamosa entre as camadas de metal de solda, com sombras rasas, coloração preta irregular, linhas mais largas e extremidades quebradas irregulares.

6. Penetração incompleta

Classificação: Penetração incompleta na raiz, penetração incompleta no meio e penetração incompleta sem bisel.

Características da penetração incompleta da raiz: Localizada no meio da solda, aparece como uma linha preta reta, contínua ou descontínua, em forma de faixa ou banda, com largura dependendo da folga da junta. A sombra tem uniformidade.

escuridão e contornos nítidos.

Pontos de identificação:

• Largura compatível com a folga da face da raiz do bisel.
• Geralmente localizado no meio da solda.
• Pode penetrar toda a película.

Penetração incompleta da raiz:

Penetração incompleta na região média:

7. Soldas irregulares

Os dois lados da solda estão desiguais e tortos.

• A imagem do filme está claramente dividida em duas partes, uma com exposição forte e outra com exposição fraca.

• A junta soldada apresenta desvio, e a raiz da solda está insuficientemente preenchida com metal. A imagem do filme está claramente dividida em duas partes com exposição forte e fraca. Há uma linha preta opaca ao longo da fronteira entre as duas áreas de exposição.

8. Reforço insuficiente

A superfície da solda apresenta deformações ou cavidades, e a imagem do filme mostra que a densidade de exposição de toda a seção da solda é mais escura do que a da parte soldada.

9. Cordão de solda de raiz

Excesso de metal de solda na raiz da solda. No centro da imagem, há uma área mais brilhante que se estende ao longo do caminho da solda, ou pontos redondos individuais.

10. Undercut externo e undercut interno

• A imagem da solda apresenta sombras pretas irregulares. Sua densidade de exposição deve ser mais escura do que a da parte soldada.

•  No centro da imagem da solda, ao longo da borda da raiz do caminho da solda, existem sombras pretas irregulares, longas e estreitas.

11. Depressão da raiz

12.Queimadura

Análise comparativa de defeitos facilmente confundidos

Avaliação de defeitos em especificações padrão

Sistema padrão GB: A norma nacional chinesa GB/T 3323-2019 é dividida em quatro graus: I, II, III e IV. Ela se aplica à inspeção de soldas de aço, níquel, titânio e outros materiais, e está acelerando o alinhamento com

padrões internacionais.

NB/T 47013.2-2015: Especifica as classes técnicas (A, AB, B) para ensaios radiográficos de equipamentos sob pressão; esclarece os requisitos de ensaio para diferentes faixas de materiais e espessuras; classifica e avalia sistematicamente a qualidade dos defeitos em juntas soldadas.

Sistema de normas ISO: Formuladas pela Organização Internacional de Normalização (ISO), representam especificações gerais internacionais. As versões mais recentes são a ISO 17636-1:2022 e a ISO 5817:2023, aplicáveis ​​a

Inspeção de juntas soldadas por fusão de materiais metálicos, adotando três graus de qualidade: B, C e D.

ASME BPVC Seção V: Apresenta métodos de inspeção ultrassônica para soldas; inclui requisitos para blocos de teste de calibração e blocos de teste de comparação de sensibilidade; detalha os métodos para medir o comprimento e a altura dos sinais de defeito.

Sistema de Normas ASTM: As normas da Sociedade Americana para Testes e Materiais (ASTM), com a ASTM E94/E94M como base, adotam a avaliação de Graus I a IV. Elas enfatizam a praticidade e a flexibilidade, permitindo que alguns defeitos que excedam os limites padrão sejam aceitos por meio de avaliação de engenharia, e fornecem diretrizes padrão para inspeção radioscópica, incluindo métodos de identificação e avaliação de defeitos.

Sistema de normas EN: As normas europeias adotam as EN1090 e ISO3834 como estrutura principal, implementando um sistema de certificação CE obrigatório e classificando as estruturas de aço em quatro graus: EXC1 a EXC4.

Sistema padrão JIS: As normas industriais japonesas são conhecidas pelo seu rigor. A JIS Z3104 atribui especial importância à avaliação do desempenho à fadiga de juntas soldadas, geralmente com um fator de segurança 20-30% superior ao recomendado.

padrões internacionais.

Classificação de defeitos e graus de aceitação:

Requisitos de qualidade e sensibilidade da imagem

Comparação de valores admissíveis para detecção de trincas

Padrões de Classificação de Defeitos

• A norma GB/T 3323-2019 especifica o método de ensaio radiográfico e o padrão de classificação de qualidade para juntas soldadas por fusão de metal.

Grau I: Não são permitidas fusões incompletas ou fissuras;

Grau II: Comprimento de fusão incompleto ≤3mm;

Grau III: Comprimento de fusão incompleto ≤5mm;

Grau IV: Qualquer fusão incompleta é considerada inaceitável.

• Padrão ISO 10675-1

Esta norma especifica os graus de aceitação para ensaios radiográficos não destrutivos de soldas, aplicáveis ​​a juntas soldadas de aço, níquel, titânio e suas ligas. A norma fornece exemplos de proporção de área de defeito e métodos de cálculo para áreas de defeito cumulativas aceitáveis.

Diferenças nas características de defeitos de diferentes materiais

• Soldas de aço carbono: A porosidade é predominantemente circular e regular; as imagens de fusão incompleta apresentam contraste de preto evidente; as fissuras são, em sua maioria, retas.
• Soldas de aço inoxidável: A porosidade pode ser mais fina e densa; imagens de fusão incompleta podem ficar mais borradas; as fissuras podem apresentar mais ramificações; devido ao elevado coeficiente de expansão linear do aço inoxidável (cerca de 1.5 vezes o do aço carbono), é mais provável que ocorram fissuras por tensão durante o resfriamento.
•  Soldagem de liga de alumínio:
  • Características da porosidade: contornos de borda pouco nítidos, pontos redondos regulares ou sombras negras em forma de crisálida, com maior intensidade de preto no centro e menor nas bordas. A porosidade na soldagem automática é maior do que na soldagem manual, apresentando formato redondo ou oval com bordas bem definidas.
  • Formas especiais: Podem apresentar distribuição em espinha de peixe (porosidade de CO₂) ou em forma de girino (porosidade de H₂).

Sugestões de aplicação prática

Habilidades de avaliação de filmes:

Primeiramente, confirme as marcas da película e os quatro indicadores básicos; inicie a observação a partir da linha de fusão; preste atenção à posição e às características de distribuição dos defeitos.

Habilidades de interpretação de defeitos:

• Observe as mudanças na tonalidade da escuridão: A porosidade apresenta alta intensidade de preto no centro e bordas desvanecidas; a fusão incompleta apresenta maior intensidade de preto em um dos lados; a inclusão de escória apresenta intensidade de preto irregular.
• Analisar as características do contorno: A penetração incompleta é nítida em ambos os lados; as fissuras são serrilhadas; as inclusões de escória têm arestas e cantos.
• Julgamento de posição: Os defeitos na raiz estão no meio da solda; a fusão incompleta do bisel está na posição 1/2; a fusão incompleta entre camadas tem posições incertas.
• Identificação falsa de defeitos: Os cristais reveladores aparecem como manchas em forma de estrela; arranhões na tela, quando intensificados, causam listras paralelas que não reaparecem em exposições repetidas.

Mal-entendidos comuns:

• Confusão entre penetração incompleta e fusão incompleta;
• julgamento errôneo de defeitos superficiais e defeitos internos;
• Distinção entre defeitos falsos (como arranhões na placa de circuito impresso) e defeitos reais.

 Tendências Futuras de Desenvolvimento da Radiografia de Defeitos de Soldagem

Tecnologia de Teste: A inteligência artificial e o aprendizado profundo estão transformando completamente a tecnologia tradicional de testes radiográficos e se tornando a principal força motriz para o desenvolvimento futuro. Sistemas automáticos de reconhecimento de defeitos de soldagem baseados em aprendizado profundo já alcançaram aplicações de nível industrial, com importantes avanços tecnológicos, incluindo:

Otimização dos algoritmos da série YOLO: O modelo YOLOv7 aprimorado atinge 56.8% de mAP no conjunto de dados COCO com uma velocidade de detecção de 45 FPS; o YOLOv5 atinge uma precisão média de reconhecimento de 94.9% para imagens individuais na detecção de defeitos de soldagem, com um tempo de processamento de apenas 19.58 ms, atendendo aos requisitos de tempo real.

Aplicação da rede U-Net++: O coeficiente Dice atinge 0.94 na segmentação de imagens de raios X de solda, e a estratégia de aprendizado por transferência melhora a precisão do treinamento com amostras pequenas (<500 imagens) para 85%.

Novas tecnologias de detecção promovem capacidades de detecção para quebrar

Foram feitos progressos significativos em sistemas industriais de tomografia computadorizada (TC) com imagens em tempo real:

A resolução espacial atinge (3.8+L/100) μm e a tensão máxima do tubo da fonte de raios X de microfoco é de 300 kV. A velocidade de detecção é 300% maior do que a do método tradicional com filme, e permite capturar a trajetória de distorção por tensão térmica durante a soldagem em tempo real.

Algoritmos integrados de IA realizam a classificação automática de defeitos, com uma taxa de detecção superior a 95% para defeitos volumétricos, como porosidade e inclusão de escória.

Avanços na miniaturização e na tecnologia de baixa dosagem:

A fonte de raios X micro-onduladora integrada em chip, desenvolvida pela Academia Chinesa de Ciências, possui um período equivalente a 50 nanômetros, possibilitando raios X colimados em nível de quiloeletronvolts.

A tecnologia de raios gama de micro-radiação reduz a distância de segurança para menos de 1 metro, sendo adequada para a inspeção de soldas em tubos de paredes finas com espessura de parede ≤15mm.

O primeiro chip do mundo para detecção de dose de radiação nuclear X/Y tem apenas o tamanho de um botão, com uma faixa de temperatura operacional de -20℃ a 50℃.

A integração de testes não destrutivos multimodais tornou-se um consenso na indústria:

Integre múltiplas tecnologias de END (Ensaios Não Destrutivos) em um único dispositivo e melhore a precisão por meio de uma análise abrangente dos resultados.

A plataforma que integra perfilômetro 3D e câmera termográfica, desenvolvida por empresas fabricantes de veículos ferroviários, alcança uma taxa de detecção de 99.2% para defeitos em soldas de truques de trens de alta velocidade.

Duas abordagens técnicas, a fusão em nível de características e a fusão em nível de decisão, desenvolvem-se em paralelo, buscando um equilíbrio entre a abrangência da detecção e a eficiência computacional.

A norma ISO 9712:2025 reforça a certificação de qualificação de pessoal, exigindo que o pessoal de Nível 2 seja capaz de realizar operações de detecção de forma independente e elaborar relatórios.

A norma GB/T 3323-2019 estipula que a sensibilidade de detecção radiográfica deve atingir 2%, e a norma ISO 17636-1:2022 exige que a faixa de frequência da sonda ultrassônica seja de 1 a 10 MHz.

GBZ 115-2023 Norma de proteção contra radiação para dispositivos de radiação de baixa energia Atualiza os requisitos de proteção radiológica, mantendo-se o limite anual de dose efetiva para o público em 1 mSv.

• Gargalos técnicos existentes:

Adaptabilidade inadequada a condições de trabalho complexas: temperaturas acima de 500 °C causam falha do sensor, e a diferença de impedância acústica das juntas aço/alumínio chega a ser 3 vezes maior.

Falta de anotação de dados: Mais de 70% dos dados em locais industriais não estão anotados, e o erro de registro espaço-temporal de dados de múltiplas fontes excede 0.1 mm.

Requisito de tempo real: O sistema precisa atender a um atraso inferior a 200 ms, e os algoritmos existentes ainda enfrentam dificuldades de implantação em dispositivos de borda.

• Campos de Exploração de Fronteira:

Detecção baseada em gêmeos digitais: a construção de modelos virtuais de solda pode melhorar a precisão da previsão em 30%.

Tecnologia de sensoriamento quântico: aplicada à detecção precoce de microfissuras, rompendo com os limites físicos tradicionais.

Engenharia genômica de materiais: prevendo o desempenho de materiais de soldagem por meio de IA e otimizando parâmetros de processo.

Resumo de defeitos de soldagem e imagens de ensaios não destrutivos

Resumindo, para defeitos de soldagem e imagens de ensaios não destrutivos, é necessário lembrar as características dos 5 defeitos mais comuns presentes nas imagens, o que ajuda a avaliar com precisão o tipo e o tamanho dos defeitos.

Porosidade: Sombras pretas redondas/elípticas com alta intensidade de preto no centro e bordas que desaparecem gradualmente; a porosidade na soldagem automática está distribuída principalmente no centro da solda.

Inclusão de escória: Sombras negras irregulares com contornos distintos; inclusões de escória metálica aparecem como pontos brilhantes e inclusões de escória não metálica aparecem como pontos escuros.

Penetração incompleta: Linhas pretas finas e retas, nítidas em ambos os lados, fixadas na raiz da solda, com largura correspondente à folga da face da raiz.

Fusão incompleta: Dividido em três tipos – raiz (linha preta nítida de um lado só), chanfro (linha preta em forma de crescente), camada intermediária (sombra preta clara irregular).

Racha: Linhas pretas finas e serrilhadas, mais largas no meio e afilando-se em ambas as extremidades, são extremamente nocivas.