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Thiago Parente Lima
Avalia¸c˜ao de sistemas de digitaliza¸c˜ao de
filmes radiogr´aficos de baixo custo e
processamento de imagens atrav´es de
software dedicado
Recife
2008
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Thiago Parente Lima
Avalia¸c˜ao de sistemas de digitaliza¸c˜ao de
filmes radiogr´aficos de baixo custo e
processamento de imagens atrav´es de
software dedicado
Monografia submetida a coordena¸c˜ao do
curso de Especializa¸c˜ao em Engenharia de
Tubula¸c˜oes da Universidade Federal de Per-
nambuco, em cumprimento `as exigˆencias
para obten¸c˜ao do t´ıtulo de Especialista em
Engenharia de Tubula¸c˜oes.
Orientador:
Prof. Dr. Armando Hideki Shinohara
Universidade Federal de Pernambuco
Recife
2008
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Monografia sob o t´ıtulo ”Avalia¸c˜ao de sistemas de digitaliza¸c˜ao de filmes radiogr´aficos
de baixo custo e processamento de imagens atrav´es de software dedicado”, defendida por
Thiago Parente Lima em 29 de setembro de 2008, em Recife, Pernambuco, para a banca
examinadora constitu´ıda pelos professores:
Prof. Dr. Armando Hideki Shinohara
Universidade Federal da Pernambuco
Orientador
Prof.
a
Dr.
a
Juliana de Almeida Yanaguizawa de Carvalho
Universidade Federal da Pernambuco
Examinadora
Agradecimentos
`
A minha fam´ılia pelo apoio de sempre.
Ao professor Armando H. Shinohara pela orienta¸c˜ao, disponibilidade e confian¸ca.
`
A Fl´avia Brasileiro e aos professores Uwe Zscherpel e Hannelore Wessel pelas cola-
bora¸c˜oes essenciais durante a realiza¸c˜ao deste trabalho.
Aos colegas de curso pelo companheirismo e por tornarem as aulas acima de tudo
divertidas.
”Nada ocorre contra a natureza, exceto o imposs´ıvel que nunca ocorre.”
Galileu Galilei (1564-1642), Di´alogo sobre duas novas ciˆencias.
Resumo
A radiografia digital ainda ´e pouco utilizada pela ind´ustria do pa´ıs, sendo encontrada
com maior freq¨uˆencia na ´area m´edica, por´em, a evolu¸c˜ao da tecnologia est´a tornando esta
t´ecnica cada vez mais acess´ıvel `a ind´ustria. Dentro da radiografia digital se encontra a
t´ecnica de digitaliza¸c˜ao de radiografias que utiliza scanners ou cˆameras para transformar
imagens de filmes radiogr´aficos obtidas pelo m´etodo convencional em imagens digitais.
A digitaliza¸c˜ao de radiografias pode ser utilizada para inspe¸c˜ao, arquivamento e trans-
miss˜ao remota de dados. Uma avalia¸c˜ao de sistemas de digitaliza¸c˜ao CCD por matriz
(cˆamera Nikon D70) e por linha (scanner Epson Perfection 4990 PRO) de baixo custo e
o processamento de imagens atrav´es de software dedicado foi realizado a partir de radio-
grafias digitalizadas de uni˜oes soldadas de tubula¸c˜oes. O sistema composto pela cˆamera
apresentou resolu¸c˜ao mais baixa e perda da qualidade de imagem nas extremidades da
radiografia, necessitando de otimiza¸c˜ao com rela¸c˜ao `a ilumina¸c˜ao da radiografia durante
o processo de digitaliza¸c˜ao. J´a as imagens obtidas pelo scanner apresentaram boa re-
solu¸c˜ao em toda a extens˜ao da radiografia. Ambos os sistemas foram capazes de detectar
as falhas contidas nos corpos de prova e aliados ao software de processamento de imagens
mostraram ser uma ferramenta poderosa na inspe¸c˜ao de imagens radiogr´aficas.
Palavras-chave: Radiografia digital, digitaliza¸c˜ao de radiografias.
Lista de Figuras
1 Esquema dos elementos que comp˜oem um sistema de radiografia indus-
trial (Fonte: Greene et al. (1989)) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 17
2 Espectro eletromagn´etico (Fonte: Mix (2005)) . . . . . . . . . . . . . . p. 18
3 Espectro eletromagn´etico (Fonte: Greene et al. (1989)) . . . . . . . . . p. 18
4 Estrutura de um filme radiogr´afico (Fonte: Andreucci (2008)) . . . . . p. 20
5 Diferen¸cas de densidade (∆D) correspondentes a uma mesma varia¸c˜ao
de exposi¸c˜ao relativa (∆logE = 0, 08) (Fonte: Greene et al. (1989)) . . p. 21
6 Esquema mostrando os trˆes tipos de radia¸c˜ao espalhada (Fonte: Greene
et al. (1989)) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 26
7 Imagem radiogr´afica com alto contraste e baixa defini¸c˜ao (a) e baixo
contraste e alta defini¸c˜ao (b) (Fonte: Greene et al. (1989)) . . . . . . . p. 26
8 Esquema mostrando a forma¸c˜ao de penumbra devido a (a)distancia objeto-
filme (b)tamanho da fonte emissora (Fonte: Greene et al. (1989)) . . . p. 27
9 Uso de um IQI de fio em uma junta soldada de tubula¸c˜ao (Fonte: An-
dreucci (2008)) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 28
10 IQI’s de furo (Fonte: Andreucci (2008)) . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 28
11 Rela¸c˜ao entre o n´umero de bits e os tons de cinza (Fonte: Oliveira (2007)) p. 29
12 Histogramas de imagens com baixo (a) e alto (b) contraste (Fonte: Gon-
zalez e Woods (2002)) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 30
13 Perfis tra¸cados sobre um cord˜ao de solda (Fonte: Ewert (2007)) . . . . p. 31
14 Poroside em junta soldada detectada atrav´es de ensaio de raios X (Fonte:
Greene et al. (1989)) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 34
15 Junta soldada com inclus˜ao de esc´oria detectada atrav´es de ensaio de
raios X (Fonte: Greene et al. (1989)) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 35
16 Falta de fus˜ao em junta soldada detectada atrav´es de ensaio de raios X
(Fonte: Greene et al. (1989)) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 35
17 Falta de penetra¸c˜ao em junta soldada detectada atrav´es de ensaio de
raios X (Fonte: Greene et al. (1989)) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 35
18 Cˆamera Nikon D70 e Scanner Epson Perfection 4990 PRO (Fonte: Nikon
(2004) e EPSON (2005)) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 39
19 Radiografia do corpo de prova CP2 obtida atrav´es do sistema Nikon D70
mostrando a perda de resolu¸c˜ao espacial nas etremidades da imagem . p. 41
20 Radiografias dos IQI’s do corpo de prova CP1 digitlizadas pelo sitema
Nikon D70 (a) e pelo sistema Epson Perfection 4990 PRO (b) . . . . . p. 42
21 Radiografia do corpo de prova CP2 digitalizada pelo sistema Nikon D70 p. 42
22 Radiografia do corpo de prova CP2 digitalizada pelo sistema Nikon D70
ap´os aplica¸c˜ao de filtro low-pass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 43
23 Radiografia do corpo de prova CP2 digitalizada pelo sistema Epson Per-
fection 4990 PRO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 43
24 Radiografia do corpo de prova CP2 digitalizada pelo sistema Epson Per-
fection 4990 PRO ap´os aplica¸c˜ao de filtro low-pass e ajuste no histograma p. 44
25 Perfil tra¸cado longitudinalmente no cord˜ao de solda . . . . . . . . . . . p. 44
26 Perfil tra¸cado longitudinalmente no cord˜ao de solda mostrando a medi¸c˜ao
de uma descontinuidade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 44
27 Radiografia de referˆencia (Fonte: prEN 14096-1 (2002)) . . . . . . . . . p. 49
Lista de Tabelas
1 T´ıpicos HVL’s do a¸co para valores comuns de energia (Fonte: ASTM E
94 (2004)) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 19
2 Valores limites para G, G/σ
D
e σ
D
(Fonte: ASTM E 1815 (2001)) . . . p. 22
3 Princ´ıpios de digitaliza¸c˜ao para diferentes sistemas (Fonte: Zscherpel
(2000)) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 24
4 M´ınima faixa de densidade para um sistema de digitaliza¸c˜ao com um
m´ınimo valor de sensibilidade de densidade de contraste (Fonte: prEN
14096-2 (2002)) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 33
5 M´ınima resolu¸c˜ao espacial para sistemas de digitaliza¸c˜ao (Fonte: prEN
14096-2 (2002)) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 33
6 Descri¸c˜ao dos corpos de prova radiografados . . . . . . . . . . . . . . . p. 37
Conte´udo
1 Introdu¸c˜ao p. 11
2 Revis˜ao da literatura p. 15
2.1 Breve hist´orico da radiografia industrial . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 15
2.2 Princ´ıpios da radiografia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 16
2.2.1 Tubos de raios X . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 16
2.2.2 Filme radiogr´afico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 19
2.2.2.1 Caracter´ısticas do filme radiogr´afico . . . . . . . . . . p. 19
Densidade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 19
Velocidade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 20
Curva caracter´ıstica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 21
2.2.2.2 Classifica¸c˜ao dos filmes radiogr´aficos segundo a norma
ASTM E 1815 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 21
2.3 Uso da radiografia em ensaios n˜ao destrutivos . . . . . . . . . . . . . . p. 22
2.4 Processos de digitaliza¸c˜ao de radiografias . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 24
2.4.1 Cˆameras Charge-Coupled Device (CCD) . . . . . . . . . . . . . p. 24
2.4.2 Scanners CCD de linha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 24
2.4.3 Scanners a laser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 25
2.5 Imagem radiogr´afica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 25
2.5.1 Indicadores de qualidade de imagem . . . . . . . . . . . . . . . p. 27
2.5.1.1 IQI de fio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 28
2.5.1.2 IQI de furo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 28
2.5.2 Imagem radiogr´afica digital . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 29
2.6 Classifica¸c˜ao de sistemas de digitaliza¸c˜ao segundo a norma prEN 14096-2 p. 31
2.7 Descontinuidades em juntas soldadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 33
2.7.1 Descontinuidades relacionadas ao projeto da junta . . . . . . . . p. 34
2.7.2 Descontinuidades relacionadas ao processo de soldagem . . . . . p. 34
2.7.3 Descontinuidades relacionadas `a metalurgia da soldagem . . . . p. 36
3 Materiais e m´etodos p. 37
3.1 Corpos de prova . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 37
3.2 Sistemas de digitaliza¸c˜ao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 37
3.2.1 Sistema de digitaliza¸c˜ao por matriz . . . . . . . . . . . . . . . . p. 37
3.2.2 Sistema de digitaliza¸c˜ao por linha . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 38
3.3 Software de processamento de imagem . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 38
4 Resultados e discuss˜oes p. 40
4.1 Perda da resolu¸c˜ao espacial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 40
4.2 Visualiza¸c˜ao dos IQI’s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 40
4.3 Detec¸c˜ao de descontinuidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 41
4.4 Medi¸c˜ao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 42
5 Conclus˜oes p. 45
5.1 Sugest˜oes para trabalhos futuros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p. 45
Referˆencias p. 46
Anexo A -- Radiografia de referˆencia p. 49
11
1 Introdu¸c˜ao
A radiografia digital ´e uma t´ecnica nova, ainda pouco utilizada no pa´ıs, sendo encon-
trada com maior frequˆencia apenas na ´area m´edica. Existem duas formas de aquisi¸c˜ao
de imagens na radiografia digital: a direta e a indireta. Na aquisi¸c˜ao direta (Direct Ra-
diography (DR)), s˜ao utilizados os flat panels, onde a imagem capturada ´e diretamente
transferida para o computador sem passar por nenhum est´agio intermedi´ario. Na aquisi¸c˜ao
indireta est˜ao inclu´ıdas a radiografia computadorizada (computed radiography (CR)), que
utiliza placas de f´osforo (image plates) para a captura da imagem e scanners para trans-
form´a-las em imagens digitais e tamb´em a digitaliza¸c˜ao de radiografias que transforma
imagens de filmes convencionais em imagens digitais utilizando diferentes sistemas (PA-
TEL, 2005).
Como mencionado, a radiografia industrial por image plate ou flat panel ainda ´e
pouco difundida no Brasil, cabendo ainda `a radiografia convencional a grande maioria dos
ensaios n˜ao destrutivos na ind´ustria. Nesse quadro a digitaliza¸c˜ao de filmes radiogr´aficos
abre uma s´erie de possibilidades para a t´ecnica convencional possibilitando desde uma
inspe¸c˜ao mais apurada atrav´es do processamento digital de imagens at´e a constru¸c˜ao de
softwares para a detec¸c˜ao autom´atica de defeitos.
O desenvolvimento dessa t´ecnica come¸cou em meados da d´ecada de noventa. O sur-
gimento de equipamentos de digitaliza¸c˜ao voltados para a radiografia industrial possi-
bilitou uma s´erie de estudos na ´area envolvendo a melhoria da qualidade de imagem
para a inspe¸c˜ao visual, transmiss˜ao remota e arquivamento de imagens e a constru¸c˜ao de
algoritmos para a detec¸c˜ao autom´atica de defeitos em pe¸cas.
Wessel, Nockemann e Tillack (1994) confrontaram resultados de inspe¸c˜oes conven-
cionais feitas com o aux´ılio de negatosc´opios e inspe¸c˜oes feitas a partir de radiografias
digitalizadas utilizando algoritmos para o processamento de imagens. Foram analisadas
mais de 120 radiografias contendo cerca de 1000 defeitos de diferentes tipos. Os resultados
mostraram que n˜ao houve perda na detec¸c˜ao de defeitos atrav´es das imagens digitalizadas.
1 Introdu¸c˜ao 12
No estudo foi utilizado um scanner com resolu¸c˜ao espacial inferior a 80µm e baixo n´ıvel
de ru´ıdo.
Zscherpel et al. (1995) estudaram as vantagens da digitaliza¸c˜ao de filmes na detec¸c˜ao
de trincas provocadas por fadiga em a¸cos austen´ıticos. A distin¸c˜ao das trincas longitudi-
nais provocadas por fadiga das descontinuidades causadas pelo procedimento de soldagem
torna a inspe¸c˜ao desses a¸cos bastante problem´atica. Com a aplica¸c˜ao de filtros, os autores
conseguiram suprimir os ru´ıdos indesej´aveis da imagem e melhorar o contraste no defeito
do corpo de prova estudado.
Com o surgimento de equipamentos mais eficientes, o acesso a tecnologia da digita-
liza¸c˜ao de filmes tornou-se mais amplo em pa´ıses desenvolvidos. Surgiu ent˜ao a necessi-
dade do estabelecimento de padr˜oes para esta t´ecnica. Em 1997 a American Society for
Testing and Materials (ASTM) publicou a norma ASTM E 1936, que criou uma radiogra-
fia de referˆencia (ver anexo) para a quantifica¸c˜ao de parˆametros de qualidade de imagem
produzidos por sistemas de digitaliza¸c˜ao.
Just et al. (1998) avaliaram, atrav´es do tratamento de imagem, a interpreta¸c˜ao de
radiografias digitalizadas. Na ind´ustria nuclear, testes utilizando raios-x s˜ao utilizados
para a detec¸c˜ao de trincas na superf´ıcie interna das soldas em tubos de a¸co inoxid´avel
austen´ıtico. Os exames convencionais nesse tipo de solda frequentemente revelam suspei-
tas de trincas, assim a solda tem que ser removida para a inspe¸c˜ao por l´ıquido penetrante.
Foi verificado que em apenas 25% dos casos havia realmente a necessidade de se retirar a
solda. As radiografias onde havia suspeitas de trincas foram digitalizadas em um scanner
CCD com uma resolu¸c˜ao de 12bit e os resultados foram comparados com os obtidos pelo
ensaio destrutivo. O estudo mostrou que parˆametros como a sensibilidade de densidade
de contraste deveriam ser otimizados para que as imagens digitais alcancem um melhor
resultado na detec¸c˜ao desses tipos de falhas.
Zscherpel, Bellon e Nimtz (1998) estudaram a aplicabilidade da digitaliza¸c˜ao de ra-
diografias na determina¸c˜ao da espessura de parede de tubos. Os autores mostraram que
esta t´ecnica ´e poss´ıvel atrav´es da medi¸c˜ao da varia¸c˜ao de densidade na imagem. Esta deve
ser feita ap´os a calibra¸c˜ao do software de processamento a partir de um IQI apropriado.
Os resultados foram confrontados com medidas feitas atrav´es de inspe¸c˜ao por ultrassom
e mostraram uma boa concordˆancia.
Em 2003 o European Committee for Standardization (CEN) publicou a norma EN
14096-1 que, da mesma forma que a norma ASTM E 1936, estabeleceu parˆametros quan-
titativos de qualidade de imagem na digitaliza¸c˜ao de filmes, e a EN 14096-2 que apresentou
1 Introdu¸c˜ao 13
uma classifica¸c˜ao dos sistemas de digitaliza¸c˜ao com base nesses parˆametros.
Nacereddine et al. (2005) utilizaram o processamento de imagens para desenvolver um
algoritmo para detec¸c˜ao autom´atica de defeitos em radiografias de soldas. As imagens
foram digitalizadas atrav´es de um scanner AGFA Arcus II (800dpi, 256 n´ıveis de cinza)
e depois passaram por um pr´e-processamento atrav´es da aplica¸c˜ao de filtros para reduzir
seu n´ıvel de ru´ıdo e melhorar o contraste. Em seguida foi feita a segmenta¸c˜ao da imagem
com a extra¸c˜ao dos poss´ıveis defeitos. A partir dos resultados obtidos o autor propˆos
uma sequˆencia de opera¸c˜oes de processamento que devem ser aplicadas em radiografias
de soldas.
Ainda no campo de detec¸c˜ao autom´atica de defeitos, Schneider (2005) desenvolveu
uma metodologia para segmentar e levantar caracter´ısticas de defeitos em imagens digi-
talizadas. O m´etodo foi testado na inspe¸c˜ao de cord˜oes de solda e paredes de tubos. A
an´alise das imagens gerou um total de 202 poss´ıveis ocorrˆencias de defeitos. A partir da
an´alise visual dessas ocorrˆencias, o ator pode concluir que 54,95% eram de fato defeitos e
45,05% eram falsos alarmes ou situa¸c˜oes onde ocorreram agrupamento ou perda de parte
do defeito.
Taheri et al. (2006) desenvolveram um algoritmo para a visualiza¸c˜ao 3D de ´areas
atacadas por corros˜ao em tubos de a¸co a partir de radiografias digitalizadas utilizando
um scanner CCD (com densidade ´otica de at´e 4,2). O algoritmo foi aplicado na imagem
para melhorar o contraste e eliminar ru´ıdos nas regi˜oes de interesse. Em seguida foi feita
a constru¸c˜ao da imagem 3D atrav´es de equa¸c˜oes que relacionam densidade ´otica, tempo
de exposi¸c˜ao, diˆametro do tubo e distˆancia da fonte.
No contexto mostrado acima, este trabalho tem como objetivo fazer uma avalia¸c˜ao de
dois sistemas de digitaliza¸c˜ao de radiografias utilizando um software de processamento de
imagem. Radiografias de juntas soldadas em tubula¸c˜oes foram obtidas atrav´es do m´etodo
convencional, digitalizadas e comparadas atrav´es das ferramentas dispon´ıveis no software.
No cap´ıtulo 2 ser´a feita uma revis˜ao dos princ´ıpios b´asicos da radiografia presentes
na literatura bem como uma discuss˜ao sobre os elementos necess´arios para um ensaio por
raios X. Neste cap´ıtulo tamb´em ser˜ao abordados os conceitos de qualidade de imagem de
filme e imagem digital. Ao final ser˜ao apresentados os principais m´etodos de digitaliza¸c˜ao
de radiografias.
O cap´ıtulo 3 apresentar´a a descri¸c˜ao da metodologia aplicada no processamento das
imagens para a avalia¸c˜ao dos dois sistemas em estudo. O cap´ıtulo tamb´em trar´a a des-
1 Introdu¸c˜ao 14
cri¸c˜ao dos materiais utilizados no trabalho.
No cap´ıtulo 4 ser˜ao mostrados os resultados obtidos a partir da aplica¸c˜ao dos m´etodos
escolhidos e ser´a feita uma discuss˜ao a respeito dos dois sistemas estudados. Por fim, o
cap´ıtulo 5 trar´a as conclus˜oes do estudo e as proposi¸c˜oes para trabalhos futuros.
15
2 Revis˜ao da literatura
Segundo a ASTM em ASTM E 1316 (2004), a radiografia ´e uma imagem vis´ıvel,
permanente, gravada em um meio, produzida por uma radia¸c˜ao penetrante que tenha
atravessado a pe¸ca a ser testada. Essa defini¸c˜ao engloba a radia¸c˜ao proveniente de v´arias
fontes como a de raios X e raios-γ, bem como diversos meios de grava¸c˜ao. Entretanto,
para os fins deste trabalho, exceto quando for explicitado o contr´ario, o termo radiografia
ser´a usado para descrever apenas a t´ecnica que utiliza os raios X como fonte e o filme
radiogr´afico como meio de grava¸c˜ao.
2.1 Breve hist´orico da radiografia industrial
A radiografia, de uma maneira geral, come¸cou no final do s´eculo XIX, em 1895,
com a descoberta dos raios X por Wilhelm Conrad R¨ontgen (1845-1923) na Alemanha.
Apenas seis meses ap´os a descoberta de R¨ontgen, os raios X j´a estavam sendo utilizados
por m´edicos nos campos de batalha para localizar balas dentro dos corpos dos feridos.
At´e 1913, a radiografia industrial ainda n˜ao era poss´ıvel visto que os tubos de raios X
utilizados na ´epoca quebravam devido `as altas voltagens necess´arias para que a radia¸c˜ao
penetrasse satisfatoriamente nos materiais utilizados na ind´ustria. Entretanto, com o
desenvolvimento de tubos de raios X de alto v´acuo por William David Coolidge (1873-
1975), tornou-se poss´ıvel a utiliza¸c˜ao de altas voltagens (at´e 100.000V ) na radiografia
(NDT, 2008)
Novas fontes de raios X continuaram a ser desenvolvidas at´e que em 1927 os primeiros
aparelhos de radiografia industrial come¸caram a ser comercializados tornando a t´ecnica
poss´ıvel em larga escala. Em 1930 a American Society of Mechanical Engineers (ASME)
aceitou o uso de radiografia na inspe¸c˜ao de soldas em geradores de vapor, o que abriu
as portas para a aceita¸c˜ao do uso da radiografia na ind´ustria (a General Electric, em
1931, j´a desenvolvia fontes de raios X de at´e 1.000.000V ). Esse uso tornou-se bastante
importante durante a Segunda Guerra Mundial na inspe¸c˜ao de navios, submarinos e
2.2 Princ´ıpios da radiografia 16
aeronaves. Estima-se que em 1954, na Alemanha ocidental, cerca de 50% de todas as
soldas em constru¸c˜oes met´alicas eram inspecionadas por raios X (SILVA; MERY, 2007).
Hoje a t´ecnica de radiografia industrial ´e largamente utilizada como m´etodo de inspe¸c˜ao
nas ind´ustrias de petr´oleo, qu´ımica, nuclear, naval e aeron´autica, entre outras. Apesar
da tecnologia ter se desenvolvido bastante nos ´ultimos 100 anos, hoje se utilizam fon-
tes menores, mais potentes e confi´aveis e filmes que produzem uma imagem radiogr´afica
de qualidade superior, a t´ecnica de inspe¸c˜ao em si mudou muito pouco. A maioria das
inspe¸c˜oes por raios X ainda continua dependendo de avalia¸c˜oes subjetivas do homem
para o seu sucesso. Entretanto, a expectativa atual ´e de que uma grande mudan¸ca na
radiografia industrial est´a por vir nos pr´oximos anos. O desenvolvimento da radiografia
digital (computed radiography (CR)) far´a com que os computadores comecem a ter um
papel cada vez mais importante nas inspe¸c˜oes, resultando em avalia¸c˜oes mais eficientes e
resultados mais confi´aveis.
2.2 Princ´ıpios da radiografia
A radiografia ´e composta por trˆes elementos b´asicos: uma fonte, onde s˜ao gerados os
raios X, um corpo de prova ou qualquer objeto que se queira inspecionar, e um material
sens´ıvel a radia¸c˜ao (geralmente o filme radiogr´afico), aonde ir´a se formar a imagem.
A figura 1 mostra esquematicamente esses trˆes elementos. A radia¸c˜ao emitida pela
fonte quando encontra o corpo de prova ´e parcialmente absorvida. Devido varia¸c˜ao de
densidade, composi¸c˜ao ou espessura do material, essa radia¸c˜ao pode ser absorvida em
maior ou menor grau. Parte da radia¸c˜ao que atravessa o corpo de prova poder´a ser detec-
tada por um meio sens´ıvel que vai gerar uma imagem onde estar´a impressa as poss´ıveis
imperfei¸c˜oes presentes no corpo de prova. Esta se¸c˜ao far´a uma breve discuss˜ao a respeito
dos elementos b´asicos necess´arios `a radiografia industrial.
2.2.1 Tubos de raios X
Os raios X s˜ao uma radia¸c˜ao eletromagn´etica assim como a luz vis´ıvel. A principal
caracter´ıstica que a difere da luz vis´ıvel ´e seu comprimento de onda inferior.
´
E por essa
condi¸c˜ao que os raios X conseguem penetrar nos mais diversos tipos de material, da´ı
essa radia¸c˜ao ser chamada de ”radia¸c˜ao penetrante”. A figura 2 mostra a localiza¸c˜ao dos
raios X e de outros tipos de radia¸c˜ao com rela¸c˜ao aos seus comprimentos de onda [m],
freq¨uˆencia [Hz] e energia de f´oton [eV ] no espectro eletromagn´etico.
2.2 Princ´ıpios da radiografia 17
Figura 1: Esquema dos elementos que comp˜oem um sistema de radiografia industrial
(Fonte: Greene et al. (1989))
Tubos de raios X s˜ao dispositivos eletrˆonicos que convertem energia el´etrica em raios
X, estes s˜ao compostos basicamente por uma cˆamara evacuada que contem um filamento
(o c´atodo) e um alvo (o ˆanodo). O tubo ´e alimentado por uma baixa tens˜ao que gera
a corrente el´etrica necess´aria para aquecer o filamento e torn´a-lo incandescente. Essa
incandescˆencia gera uma nuvem de el´etrons que ´e acelerada at´e o ˆanodo por uma alta
diferen¸ca de potencial aplicada entre o c´atodo e o ˆanodo.
Quando o feixe de el´etrons colide com o alvo (ˆanodo), dois tipos de raios X s˜ao
produzidos. O primeiro tipo ´e gerado quando os el´etrons sofrem uma r´apida desacelera¸c˜ao
durante a sua colis˜ao com os n´ucleos dos ´atomos do alvo. Este fenˆomeno gera raios X de
v´arios comprimentos de onda e s˜ao referidos como radia¸c˜ao de bremsstrahlung (do alem˜ao
”bremsen”frear e ”strahlung”radia¸c˜ao). O segundo tipo ocorre quando a colis˜ao de um
el´etron com o um ´atomo do alvo provoca um rearranjo na ´orbita eletrˆonica desse ´atomo,
nesse caso a radia¸c˜ao produzida (raios X) tem um comprimento de onda e energia de f´oton
espec´ıfica em fun¸c˜ao do el´etron que foi deslocado. Este segundo tipo, possui, geralmente,
uma intensidade maior que os da radia¸c˜ao de bremsstrahlung (GREENE et al., 1989). A
figura 3 mostra o esquema t´ıpico de uma fonte de raios X.
No processo de colis˜ao do feixe de el´etrons, parte da energia ´e transformada em calor.
Isso faz com que se criem s´erias restri¸c˜oes quanto aos materiais utilizados tanto no c´atodo
quanto no ˆanodo, al´em de se fazer necess´ario um sistema de refrigera¸c˜ao. As caracter´ısticas
do equipamento de raios X s˜ao definidas principalmente pela sua corrente e tens˜ao el´etrica
m´axima e tamanho do ponto focal. A tens˜ao se refere `a diferen¸ca de potencial entre o
2.2 Princ´ıpios da radiografia 18
Figura 2: Espectro eletromagn´etico (Fonte: Mix (2005))
Figura 3: Espectro eletromagn´etico (Fonte: Greene et al. (1989))
c´atodo e o ˆanodo e ´e medida em kV , j´a a corrente do tubo ´e expressa em mA (ANDREUCCI,
2008).
Quanto `a tens˜ao, Mix (2005), classifica as fontes de raios X como:
• Sistemas de alta resolu¸c˜ao (30 − 150kV );
• Unidades industriais (40 − 400kV );
• Sistemas de alta energia (> 400kV ).
A tabela 1 mostra o half-value layer (HVL) para o a¸co referente aos n´ıveis de energias de
fontes mais comuns. O HVL ´e a espessura m´ınima requerida de um determinado material
para reduzir a intensidade de uma radia¸c˜ao incidente at´e a metade de seu valor original.
2.2 Princ´ıpios da radiografia 19
Tabela 1: T´ıpicos HVL’s do a¸co para valores comuns de energia (Fonte: ASTM E 94
(2004))
Energia Espessura [mm]
120kV 2,5
150kV 3,6
200kV 5,1
250kV 6,4
400kV (Ir 192) 8,9
1MV 14,5
2MV (Co 60) 20,3
4MV 25,4
6MV 29,2
10MV 31,8
16MV 33,0
2.2.2 Filme radiogr´afico
Filme radiogr´afico ´e um dispositivo capaz de converter radia¸c˜ao absorvida em uma
imagem vis´ıvel (ASTM E 1316, 2004). Ele ´e composto por uma camada muito fina contendo
min´usculos cristais de brometo de prata chamada de emuls˜ao. Esta emuls˜ao ´e colocada
sobre um suporte, em ambos os lados, feito geralmente de um derivado da celulose de cor
levemente azulada chamado de base. A imagem no filme ´e formada quando a radia¸c˜ao
atinge os cristais de brometo de prata tornando-os suscet´ıveis a reagir com um produto
qu´ımico chamado revelador. Essa rea¸c˜ao gera prata met´alica negra. As ´areas mais atin-
gidas pela radia¸c˜ao v˜ao gerar mais gr˜aos negros ap´os a revela¸c˜ao, dessa forma, ao final
do processo o filme apresentar´a ´areas escuras e claras compondo a imagem do objeto ra-
diografado (ANDREUCCI, 2008). A figura 4 mostra um esquema da estrutura de um filme
radiogr´afico.
2.2.2.1 Caracter´ısticas do filme radiogr´afico
A escolha do tipo de filme e do tempo de exposi¸c˜ao s˜ao dois dos principais fatores que
ir˜ao influenciar na qualidade final da imagem radiogr´afica. Esses dois parˆametros est˜ao
relacionados entre si na medida em que caracter´ısticas do filme tais como densidade,
velocidade, granula¸c˜ao e curva caracter´ıstica v˜ao determinar o tempo ideal de exposi¸c˜ao.
Densidade A densidade ´e uma grandeza que fornece o grau de enegrecimento de um
filme quando luz ´e transmitida. A densidade de um filme pode ser medida atrav´es de
2.2 Princ´ıpios da radiografia 20
Figura 4: Estrutura de um filme radiogr´afico (Fonte: Andreucci (2008))
um aparelho chamado densitˆometro e ´e definida, de acordo com a norma ASTM E 1316
(2004), pela equa¸c˜ao 2.1:
D = log (I
0
/I) ou D = log (I
0
/R) (2.1)
Onde D ´e a densidade, I
0
´e a intensidade da luz incidente no filme, I ´e a intensidade
da luz transmitida e R ´e a intensidade da luz refletida. Para um filme de densidade 2,
apenas 1/100 da intensidade da luz incidente ´e transmitida. Devido a isto s˜ao necess´arias
luzes de alta intensidade para a visualiza¸c˜ao dessas imagens durante a inspe¸c˜ao visual e
tamb´em nos processos de digitaliza¸c˜ao.
Velocidade A velocidade de um filme ´e determinada pelo tempo de exposi¸c˜ao (normal-
mente expressa em miliamp´ere-segundo ou milicurie-hora) necess´ario para que este atinja
uma determinada densidade. Ou seja, quanto maior a exposi¸c˜ao de um filme maior den-
sidade ele atinge. Dois filmes de diferentes velocidades submetidos a mesma exposi¸c˜ao
atingir˜ao diferentes densidades. Um filme r´apido requer uma menor exposi¸c˜ao para atingir
um determinado n´ıvel de densidade do que um filme mais lento.
A velocidade ´e uma caracter´ıstica espec´ıfica de cada filme e depende de sua granula¸c˜ao.
Como dito anteriormente uma das camadas do filme, a emuls˜ao, ´e formada por cristais
min´usculos de brometo de prata. O tamanho desses cristais determinar´a a velocidade
do filme, sendo que filmes r´apidos possuem cristais maiores que os filmes lentos. Por´em,
cristais maiores produzir˜ao uma imagem mais grosseira, ou seja, quanto maior a velocidade
do filme pior ser´a a qualidade de sua imagem. A velocidade ´e muito importante na ´area
m´edica onde o tempo de exposi¸c˜ao do paciente a radia¸c˜ao deve ser o menor poss´ıvel.
2.2 Princ´ıpios da radiografia 21
Curva caracter´ıstica A rela¸c˜ao entre a exposi¸c˜ao a qual um filme ´e submetido e a densi-
dade na qual ele atinge ´e representada numa curva conhecida como curva caracter´ıstica
do filme, ou curva H e D ou curva D − logE. Essa curva ´e gerada submetendo um filme
a exposi¸c˜oes conhecidas e depois medindo-se as densidades alcan¸cadas. Em seguida os
resultados s˜ao plotados em um gr´afico da densidade versus a exposi¸c˜ao relativa. Atrav´es
das curvas caracter´ısticas de filmes diferentes pode ser feita uma compara¸c˜ao entre as
velocidades e o gradiente de cada filme. O gradiente ´e dado pela inclina¸c˜ao da curva
caracter´ıstica a certa densidade. Quanto maior for a inclina¸c˜ao da curva, maior ser´a a
diferen¸ca de densidade para uma pequena varia¸c˜ao na exposi¸c˜ao (GREENE et al., 1989).
A figura 5 mostra uma curva t´ıpica de um filme radiogr´afico industrial. Pode-se
observar que o gradiente nessa curva ´e mais alto para altas densidades. Isso vai permitir
uma melhor resolu¸c˜ao na imagem onde as diferen¸cas de absor¸c˜ao forem pequenas.
Figura 5: Diferen¸cas de densidade (∆D) correspondentes a uma mesma varia¸c˜ao de ex-
posi¸c˜ao relativa (∆logE = 0, 08) (Fonte: Greene et al. (1989))
2.2.2.2 Classifica¸c˜ao dos filmes radiogr´aficos segundo a norma ASTM E 1815
A norma ASTM E 1815 (2001) utiliza trˆes parˆametros para a classifica¸c˜ao de filmes
radiogr´aficos, a saber:
• Granula¸c˜ao (σ
D
):
´
E uma medida objetiva das varia¸c˜oes locais de densidade. Tais
varia¸c˜oes produzem a sensa¸c˜ao de imagem granulosa, com varia¸c˜oes em locais de
mesma densidade. A granula¸c˜ao deve ser medida para densidades D = 2, acima
da densidade de fundo (D
0
), que ´e a densidade pr´opria do filme sem que ele tenha
sofrido alguma exposi¸c˜ao.
2.3 Uso da radiografia em ensaios n˜ao destrutivos 22
• Gradiente (G): O gradiente ´e dado pela inclina¸c˜ao da curva caracter´ıstica para uma
certa densidade, a norma determina que esse valor seja obtido para as densidades
D = 2 e D = 4 acima da densidade de fundo.
• Raz˜ao entre o gradiente e a granularidade (G/σ
D
): este valor tamb´em ´e medido
para uma densidade D = 2 acima de densidade de fundo.
A tabela 2 mostra os valores m´ınimos determinados pela norma para os trˆes parˆametros
mostrados acima e as diferentes classes de filmes radiogr´aficos. Todos valores devem ser
obtidos a uma tens˜ao na fonte de 220kV.
Tabela 2: Valores limites para G, G/σ
D
e σ
D
(Fonte: ASTM E 1815 (2001))
Classes Gradiente m´ınimo (G) M´ınimo G/σ
D
M´axima σ
D
ASTM D = 2 D = 4 D = 2 D = 2
Special 4,5 7,5 300 0,018
I 4,1 6,8 150 0,028
II 3,8 6,4 120 0,032
III 3,5 5,0 100 0,039
W-A 3,8 5,0 135 0,027
W-B 3,5 5,0 110 0,032
W-C < 3, 5 < 5, 0 80 0,039
As classes Special, I, II e III s˜ao geralmente filmes com uma tecnologia de alto contraste
onde a granula¸c˜ao aumenta com a velocidade do filme e o gradiente ´e m´aximo para os
filmes mais lentos. A melhor qualidade de imagem ´e fornecida pelos filmes mais lentos
atrav´es de uma combina¸c˜ao de baixa granula¸c˜ao e alto gradiente, ou seja, uma alta raz˜ao
gradiente granula¸c˜ao. As classes W-A e W-B, s˜ao filmes de tecnologia intermedi´aria com
qualidade de imagem igual ou superior aos filmes da classe III. J´a os filmes da classe W-C
possuem uma qualidade de imagem inferior aos da classe III e s˜ao considerados de baixo
contraste.
2.3 Uso da radiografia em ensaios n˜ao destrutivos
A radiografia ´e utilizada para detectar varia¸c˜oes na espessura ou na densidade de certo
material comparado a sua redondeza. A melhor identifica¸c˜ao dessas varia¸c˜oes acontece
quando estas est˜ao numa dire¸c˜ao paralela aos raios que incidem sobre a pe¸ca, ou seja,
alguns tipos de descontinuidades planas, como trincas, por exemplo, podem levar a erros
2.3 Uso da radiografia em ensaios n˜ao destrutivos 23
de inspe¸c˜ao dependendo da dire¸c˜ao em que ela se propaga. Para que isso n˜ao ocorra,
muitas vezes ´e preciso que uma pe¸ca seja radiografada em diferentes posi¸c˜oes.
Em geral, a t´ecnica de radiografia industrial ´e utilizada pra a localiza¸c˜ao de descon-
tinuidades localizadas internamente na pe¸ca, por´em isso n˜ao ´e uma limita¸c˜ao do m´etodo.
Seu uso tamb´em ´e mais eficiente na identifica¸c˜ao de defeitos n˜ao planares. As principais
vantagens dessa t´ecnica de ensaio n˜ao destrutivo comparadas com os demais s˜ao (GREENE
et al., 1989):
• Capacidade em detectar falhas internas;
• Capacidade de identificar varia¸c˜oes na composi¸c˜ao do material;
• Produzir um registro permanente do ensaio realizado.
A radiografia pode ser utilizada em pe¸cas produzidas por diversos processos de fa-
brica¸c˜ao (fundidas, forjadas, laminadas) e em uma vasta gama de materiais ferrosos e n˜ao
ferrosos assim como tamb´em em materiais n˜ao met´alicos ou comp´ositos (TARPANI et al.,
2007).
Quando comparado com outros m´etodos de ensaios n˜ao destrutivos, a radiografia
possui algumas limita¸c˜oes.
´
E uma t´ecnica bastante custosa, sendo necess´ario um alto
investimento na compra de equipamentos e montagem do laborat´orio que tamb´em neces-
sita de certo espa¸co f´ısico. O custo operacional da radiografia tamb´em ´e alto, chegando a
ser 60% do custo total da inspe¸c˜ao. E mesmo ap´os essa etapa, h´a ainda o custo relativo
ao armazenamento dos filmes radiogr´aficos. Fontes port´ateis de raios X tamb´em pos-
suem certa limita¸c˜ao na inspe¸c˜ao de materiais mais densos que necessitam de um maior
tempo de exposi¸c˜ao e de fontes de alta energia. Esses tipos de fontes s˜ao consideradas de
baixa-energia, com uma tens˜ao por volta de 300kV (GREENE et al., 1989).
Como ditos anteriormente, certos tipos de falhas s˜ao de dif´ıcil detec¸c˜ao atrav´es do uso
da radiografia industrial, sendo necess´ario em algumas vezes a exposi¸c˜ao da mesma pe¸ca
em v´arios ˆangulos. H´a ainda o problema inerente a radia¸c˜ao e os males que ela provoca a
sa´ude humana. Uma inspe¸c˜ao de raios X deve ser feita numa ´area que precisa ser isolada
e o controle na seguran¸ca do local deve ser alt´ıssimo. Tudo isso acabada encarecendo seu
custo operacional.
2.4 Processos de digitaliza¸c˜ao de radiografias 24
2.4 Processos de digitaliza¸c˜ao de radiografias
A digitaliza¸c˜ao de radiografias ´e o processo no qual se busca transformar a imagem
do filme radiogr´afico numa imagem digital. A digitaliza¸c˜ao de radiografias acrescenta
uma s´erie de novas possibilidades para o ensaio radiogr´afico convencional tais como: ar-
quivamento digital, produ¸c˜ao de cat´alogos de referˆencia digitais, transferˆencia remota de
resultados, tratamento de imagem permitindo um aperfei¸coamento na inspe¸c˜ao de radio-
grafias e tamb´em o desenvolvimento de t´ecnicas de inspe¸c˜ao autom´aticas.
Existem diferentes tipos de sistemas de digitaliza¸c˜ao que diferem um do outro pelo
seu princ´ıpio de funcionamento. Zscherpel (2000) classifica estes sistemas em trˆes tipos
dependendo da dimens˜ao do menor objeto capturado pelo sensor, a saber:
Tabela 3: Princ´ıpios de digitaliza¸c˜ao para diferentes sistemas (Fonte: Zscherpel (2000))
Princ´ıpio de digitaliza¸c˜ao Sistema
Ponto a ponto Scanners a laser
Linha Scanners CCD de linha
Matriz Cˆameras CCD
2.4.1 Cˆameras Charge-Coupled Device (CCD)
Numa digitaliza¸c˜ao feita utilizando-se uma cˆamera CCD, o filme ´e colocado sobre uma
luz e ´e fotografado. Neste processo a energia dos f´otons capturados pelo sensor da cˆamera
´e convertida em uma matriz de sinais el´etricos, cada sinal corresponder´a a um pixel e suas
intensidades determinar˜ao o n´ıvel de cinza de cada um. Uma caracter´ıstica importante
desse sistema ´e a ausˆencia de partes m´oveis, n˜ao h´a movimento relativo do filme durante
a digitaliza¸c˜ao.
2.4.2 Scanners CCD de linha
Este sistema se assemelha bastante aos scanners dom´esticos. Nele o sensor CCD ´e
uma barra de passa sob o filme enquanto este ´e iluminado, ou seja, a captura ´e feita linha
por linha formando uma imagem digital.
2.5 Imagem radiogr´afica 25
2.4.3 Scanners a laser
Nos scanners que utilizam laser, o feixe ´e lan¸cado contra o filme. As movimenta¸c˜oes
do feixe e do filme variam dependendo do fabricante de cada sistema. A principal diferen¸ca
desse tipo de scannner ´e que ele faz a captura da luz difusa que atravessa o filme, enquanto
este ´e iluminado por uma luz focada. Nos outros m´etodos o filme ´e iluminado por uma
luz difusa.
2.5 Imagem radiogr´afica
Segundo ASTM E 94 (2004), a qualidade de uma imagem radiogr´afica ´e um termo
qualitativo usado para descrever a capacidade de a radiografia mostrar defeitos presentes
numa ´area inspecionada. Existem v´arios parˆametros na imagem radiogr´afica que podem
fornecer informa¸c˜oes sobre sua qualidade, esses parˆametros est˜ao inter-relacionados por
diversos fatores que ser˜ao discutidos abaixo:
Contraste radiogr´afico: O contraste radiogr´afico ´e a diferen¸ca de densidade medida
entre duas ´areas da imagem de um filme radiogr´afico. O n´ıvel de contraste em uma
radiografia ´e afetado principalmente pelo contraste do sujeito e do filme.
Constraste do sujeito:
´
E a diferen¸ca na radia¸c˜ao transmitida pelas v´arias partes da
pe¸ca inspecionada. A radia¸c˜ao ap´os penetrar na pe¸ca emerge com uma distribui¸c˜ao
de energia diferente da que entrou o que vai provocar na imagem do filme uma va-
ria¸c˜ao de densidade (partes mais claras ou escuras). O contraste do sujeito depende
do material da pe¸ca, da energia de radia¸c˜ao utilizada (composi¸c˜ao do espectro) e
sua intensidade e da radia¸c˜ao espalhada (ASTM E 94, 2004).
Para que se entenda melhor o contraste do sujeito, vale a pena discutir tamb´em, sobre
a radia¸c˜ao espalhada. A radia¸c˜ao espalhada s˜ao radia¸c˜oes de baixa energia que emergem
de superf´ıcies atingidas pelo feixe originado na fonte emissora. Esse espalhamento pode
ocorrer de trˆes formas diferentes como mostra a figura 6. Quando essa radia¸c˜ao de baixa
energia atinge o filme ela deixa a sua impress˜ao causando a diminui¸c˜ao no contraste da
imagem final.
Contraste do filme: O contraste do filme pode ser percebido pela inclina¸c˜ao da curva
caracter´ıstica do filme. Esse tipo de contraste ´e uma caracter´ıstica do filme e de-
pende tamb´em do modo no qual o filme foi revelado e da sua densidade.
2.5 Imagem radiogr´afica 26
Figura 6: Esquema mostrando os trˆes tipos de radia¸c˜ao espalhada (Fonte: Greene et al.
(1989))
Defini¸c˜ao radiogr´afica: A defini¸c˜ao radiogr´afica esta relacionada com a resolu¸c˜ao da
imagem. A figura 7 mostra um exemplo de imagem com alto contraste e baixa
defini¸c˜ao e a situa¸c˜ao inversa, baixo contraste com alta resolu¸c˜ao. Naturalmente ´e
poss´ıvel existir imagens com alto contraste e defini¸c˜ao, assim como o inverso.
Figura 7: Imagem radiogr´afica com alto contraste e baixa defini¸c˜ao (a) e baixo contraste
e alta defini¸c˜ao (b) (Fonte: Greene et al. (1989))
Penumbra do filme: A penumbra do filme est´a relacionada n˜ao s´o com a granula¸c˜ao do
filme e o processo de revela¸c˜ao, mas tamb´em com aspectos como o da qualidade da
radia¸c˜ao utilizada (comprimento de onda, etc). Quando um quantum de radia¸c˜ao
atinge um cristal do filme, outros cristais na redondeza tamb´em s˜ao sensibilizados
absorvendo uma parte dessa radia¸c˜ao. Assim no final do processo, o que era pra se
tornar apenas um ponto na imagem se torna um pequeno disco.
Penumbra geom´etrica: A radiografia ´e uma imagem em duas dimens˜oes de um objeto
de trˆes dimens˜oes, naturalmente esse processo ir´a gerar distor¸c˜oes que v˜ao dife-
renciar a imagem do objeto real. A penumbra geom´etrica esta relacionada com
os parˆametros geom´etricos da exposi¸c˜ao tais como, distˆancia fonte-filme, distˆancia
2.5 Imagem radiogr´afica 27
objeto-filme e tamanho da fonte emissora. A figura 8 mostra como alguns desses
parˆametros podem afetar a qualidade final da imagem.
Figura 8: Esquema mostrando a forma¸c˜ao de penumbra devido a (a)distancia objeto-filme
(b)tamanho da fonte emissora (Fonte: Greene et al. (1989))
Os problemas produzidos pela forma¸c˜ao da penumbra geom´etrica n˜ao podem ser total-
mente eliminados, por´em, alguns fatores devem ser considerados para reduzir seus efeitos
tais como: o diˆametro da fonte deve ser o menor poss´ıvel, o plano do objeto e do filme
devem estar paralelos, o feixe de radia¸c˜ao deve atingir o filme perpendicularmente (ou o
mais pr´oximo poss´ıvel). Geralmente, para se ter controle sobre a penumbra geom´etrica,
as normas recomendam a inspe¸c˜ao apenas de pe¸cas com geometrias simples (ANDREUCCI,
2008).
2.5.1 Indicadores de qualidade de imagem
Para se fazer uma an´alise quantitativa da qualidade da imagem radiografada s˜ao uti-
lizados os indicadores de qualidade de imagem (IQI’s). Os IQI’s s˜ao pequenas pe¸cas de
geometria simples que contˆem uma s´erie de detalhes (furos, fios, degraus) padronizados
com pequenas varia¸c˜oes dimensionais. Antes do processo de exposi¸c˜ao eles s˜ao posicio-
nados pr´oximos a pe¸ca a ser radiografada. A resolu¸c˜ao desses detalhes posteriormente
no filme radiogr´afico vai permitir ao inspetor quantificar o n´ıvel de qualidade da imagem
formada.
Os IQI’s s˜ao fabricados de acordo com normas espec´ıficas. A utiliza¸c˜ao de um deter-
minado tipo de IQI depender´a do tipo de pe¸ca a ser radiografada, sua geometria, presen¸ca
de solda ou n˜ao, etc. Abaixo s˜ao mostrados os tipos mais comuns de IQI’s.
2.5 Imagem radiogr´afica 28
2.5.1.1 IQI de fio
O IQI de fio consiste em uma placa com um grupo de fios de diferentes de diˆametros
arranjados em ordem crescente onde cada fio possui um n´umero de identifica¸c˜ao. Os
IQI’s de fio devem ser fabricados a partir de grupos de materiais e dimens˜oes dos fios
especificados em norma. A figura 9 mostra um IQI de fio fabricado de acordo com a norma
ASTM E 747 (2004) sendo utilizado na inspe¸c˜ao de uma junta soldada de uma tubula¸c˜ao.
O IQI da figura possui uma identifica¸c˜ao alfa-num´erica (1C 16) onde o algarismo 1 significa
Figura 9: Uso de um IQI de fio em uma junta soldada de tubula¸c˜ao (Fonte: Andreucci
(2008))
o grupo de materiais no qual o indicador foi fabricado, a letra C, o set do conjunto de
diˆametros dos fios e o algarismo 16 corresponde ao n´umero de identifica¸c˜ao do maior
diˆametro contido no IQI (2,5mm para este caso).
2.5.1.2 IQI de furo
O IQI de furo ´e uma placa circular ou retangular contendo uma pequena s´erie de furos
de diˆametros diferentes. De maneira an´aloga ao IQI de fios, a resolu¸c˜ao do menor furo
permitir´a a quantifica¸c˜ao da qualidade da imagem radiogr´afica. A figura 10 mostra um
IQI de furo fabricado de acordo com a norma ASTM E 1025 (1998).
Figura 10: IQI’s de furo (Fonte: Andreucci (2008))
2.5 Imagem radiogr´afica 29
2.5.2 Imagem radiogr´afica digital
Segundo Gonzalez e Woods (2002) uma imagem ´e uma fun¸c˜ao bidimensional, f (x, y),
onde x e y s˜ao coordenadas espaciais e a amplitude f ´e chamada de intensidade (ou n´ıvel
de cinza para imagens monocrom´aticas como as produzidas por raios X, por exemplo).
Quando x, y e f apresentam valores finitos e discretos a imagem pode ser chamada de
imagem digital. Ou seja, a imagem digital ´e composta por um n´umero finito e de elementos
com posi¸c˜oes e valores definidos. Cada um desses elementos ´e chamado de pixel (picture
elements).
Numa imagem digital o n´umero de tons de cinza que a imagem pode conter ´e dado pelo
n´umero de bits (b) da mesma. Um bit ´e a menor unidade de ”informa¸c˜ao”computacional
armazen´avel, podendo assumir apenas o valor de 0 ou 1. Assim, uma imagem de 1b, por
exemplo, teria capacidade de armazenar apenas duas informa¸c˜oes, ou seja, dois tons de
cinza. A rela¸c˜ao entre bits e tons de cinza pode ser representada por uma potˆencia de
dois como mostra a equa¸c˜ao 2.2:
N
tons de cinza
= 2
n
o
de bits
(2.2)
Dessa forma, quanto maior o n´umero de bits maior o n´umero de tons de cinza da
imagem, possibilitando assim um maior contraste, por´em, vale lembrar que o n´umero de
bits n˜ao ´e condi¸c˜ao suficiente para um bom contraste de imagem, que depende tamb´em de
outras vari´aveis. A figura 11 exemplifica a rela¸c˜ao entre n´umero de bits e tons de cinza.
Figura 11: Rela¸c˜ao entre o n´umero de bits e os tons de cinza (Fonte: Oliveira (2007))
Durante a an´alise de uma imagem digital, algumas ferramentas s˜ao essenciais para a
2.5 Imagem radiogr´afica 30
avalia¸c˜ao de sua qualidade, s˜ao elas:
Histograma: De uma maneira mais formal, a defini¸c˜ao de histograma ´e dada por Gon-
zalez e Woods (2002) como sendo uma fun¸c˜ao discreta h(r
k
) = n
k
, onde r
k
´e o
k-´esimo n´ıvel de cinza e n
k
´e o n´umero de pixels na imagem que possuem este va-
lor de n´ıvel de cinza. Esta fun¸c˜ao pode ser normalizada dividindo cada um desses
valores pelo n´umero total de pixels, resultando em p(r
k
) = n
k
/n. Assim, atrav´es da
simples avalia¸c˜ao de uma imagem pelo histograma, j´a ´e poss´ıvel concluir se esta ´e
muito clara, escura ou possui um alto ou baixo contraste. Uma imagem com alto
contraste possui uma distribui¸c˜ao homogˆenea de todos os n´ıveis de cinza entre os
pixels, j´a uma imagem clara, escura ou com baixo contraste apresenta uma concen-
tra¸c˜ao excessiva de pixels em uma pequena regi˜ao de n´ıveis de cinza. A figura 12
mostra alguns exemplos de imagens e seus respectivos histogramas.
Figura 12: Histogramas de imagens com baixo (a) e alto (b) contraste (Fonte: Gonzalez
e Woods (2002))
Perfil: Outra ferramenta bastante utilizada durante a an´alise de imagens digitais ´e o
perfil, essa ferramenta mostra os valores dos pixels contidos em uma linha qualquer
tra¸cada numa imagem. A figura 13 mostra o perfil de uma linha tra¸cada um cord˜ao
de solda.
2.6 Classifica¸c˜ao de sistemas de digitaliza¸c˜ao segundo a norma prEN 14096-2 31
Figura 13: Perfis tra¸cados sobre um cord˜ao de solda (Fonte: Ewert (2007))
2.6 Classifica¸c˜ao de sistemas de digitaliza¸c˜ao segundo a norma
prEN 14096-2
Um sistema de digitaliza¸c˜ao de imagens radiogr´aficas ´e um sistema capaz de detectar
uma pequena ´area de um filme radiogr´afico atrav´es de um sensor ´otico transmitindo-a por
meio de um sinal el´etrico e em seguida transformando esse sinal em um valor num´erico
(o pixel).
Para a classifica¸c˜ao desses sistemas de digitaliza¸c˜ao ´e utilizada um radiografia de
referˆencia (RF) (ver anexo) que deve ser digitalizada e em seguida analisada quantitati-
vamente segundo alguns parˆametros estabelecidos por norma. A mesma RF ´e tamb´em
utilizada pelas normas ASTM E 1936-03 e ASME Section V, Article 2, Mandatory Ap-
pendix VI.
Como se pode ver na figura, a RF possui cinco tipos de padr˜oes de teste nos quais ser˜ao
levantados os parˆametros b´asicos relativos ao sistema de digitaliza¸c˜ao. Esses padr˜oes s˜ao
posicionados sobre uma densidade de fundo, D = 3, divididos em trˆes ´areas de modo a
acomodar sistemas de diferentes tamanhos. Dessa forma a RF pode ser cortada mantendo
ainda todos os tipos de padr˜oes. Para a classifica¸c˜ao segundo a prEN 14096-2 (2002)
alguns parˆametros b´asicos do sistema devem ser determinados, s˜ao eles:
Tamanho do pixel : O tamanho do pixel ´e determinado atrav´es da divis˜ao de um com-
primento real conhecido na RF pelo n´umero de pixels contidos nessa distˆancia. A
RF cont´em linhas com 1pol de comprimento que permitem a determina¸c˜ao desse
parˆametro.
2.6 Classifica¸c˜ao de sistemas de digitaliza¸c˜ao segundo a norma prEN 14096-2 32
Faixa de densidade (D
R
):
´
E a faixa de densidade a qual o sistema consegue resolver.
A RF cont´em 13 blocos com densidade variando de 0,5 a 4,5. O limite da faixa de
densidade ´e alcan¸cado quando n˜ao ´e mais poss´ıvel se distinguir dois blocos com uma
diferen¸ca de densidade de 0,02 entre eles.
Resolu¸c˜ao digital: N´umero de bits na qual a imagem digital foi gerada.
Sensibilidade de densidade de contraste (∆D
CS
): esse parˆametro ´e obtido atrav´es
do desvio padr˜ao de 225 valores de pixel (um quadrado de 15x15 pixel ) sobre cada
um dos 13 blocos de densidades conhecidas citados anteriormente.
Resolu¸c˜ao espacial: A resolu¸c˜ao espacial de uma imagem radiogr´afica digital ´e a menor
distˆancia discern´ıvel entre dois pontos da imagem. Diversos fatores contribuem
para a perda de resolu¸c˜ao espacial de uma imagem, a natureza f´ısica do material,
parˆametros da exposi¸c˜ao aos raios X, a geometria do feixe e o tamanho real do
pixel, s˜ao alguns deles (BERTHEL et al., 2007). Esse parˆametro tem como unidade de
medida o n´umero de pares de linhas resolv´ıveis por mil´ımetro e seu levantamento ´e
obtido a partir do padr˜ao de resolu¸c˜ao espacial na RF.
Ap´os o levantamento dos parˆametros descritos acima deve-se aplicar os limites esta-
belecidos por norma para a devida classifica¸c˜ao do sistema de digitaliza¸c˜ao. Existem trˆes
classes de sistemas de digitaliza¸c˜ao a saber:
Classe DS: Sistemas que permitem um processo de digitaliza¸c˜ao com redu¸c˜ao insigni-
ficante da taxa de sinal/ru´ıdo e da resolu¸c˜ao espacial. Esses sistemas podem ser
utilizados para an´alise e arquivamento de radiografias.
Classe DB: Sistemas que ainda causam certa redu¸c˜ao na qualidade da imagem. Radi-
ografias digitalizadas por esses sistemas servem para an´alise, por´em, o filme radi-
ogr´afico original deve ser arquivado.
Classe DA: Sistemas que provocam certa perda de qualidade na imagem e tamb´em uma
redu¸c˜ao na resolu¸c˜ao espacial, estes possuem o mesmo campo de aplica¸c˜ao dos da
classe DB.
As tabelas 4 e 5 mostram os limites para a faixa de densidade com um m´ınimo valor
de sensibilidade de densidade de contraste e de resolu¸c˜ao espacial para diferentes n´ıveis
de energia, bem como as respectivas classifica¸c˜oes dos sistemas.
2.7 Descontinuidades em juntas soldadas 33
Tabela 4: M´ınima faixa de densidade para um sistema de digitaliza¸c˜ao com um m´ınimo
valor de sensibilidade de densidade de contraste (Fonte: prEN 14096-2 (2002))
Parˆametro Classe DS Classe DB Classe DA
Faixa de densidade (D
R
) 0,5 a 4,5 0,5 a 4,0 0,5 a 3,5
Resolu¸c˜ao digital [bit] ≥12 ≥10 ≥10
Sens. de densidade de contraste (∆D
CS
) ≤0,02 ≤0,02 ≤0,02
Tabela 5: M´ınima resolu¸c˜ao espacial para sistemas de digitaliza¸c˜ao (Fonte: prEN 14096-2
(2002))
Classe DS Classe DB Classe DA
keV Pixel size MTF 20% Pixel size MTF 20% Pixel size MTF 20%
[µm] [lp/mm] [µm] [lp/mm] [µm] [lp/mm]
≤100 15 16,7 50 5 70 3,6
>100 a 200 30 8,3 70 3,6 85 3
>200 a 450 60 4,2 85 3 100 2,5
Se-75, Yb-169
Ir-192 100 2,5 125 2 150 1,7
Co-60, >1MeV 200 1,25 250 1 250 1
2.7 Descontinuidades em juntas soldadas
Descontinuidade ´e a falta de homogeneidade de caracter´ısticas f´ısicas, mecˆanicas ou
metal´urgicas do material ou da solda (MODENESI, 2001). H´a diversos tipos de desconti-
nuidades caracter´ısticos de cada processo de soldagem. Durante a avalia¸c˜ao de uma junta
soldada cabe ao inspetor verificar se as descontinuidades encontradas ser˜ao suficientes ou
n˜ao para tornar aquela junta defeituosa. Para isso existe uma s´erie de normas e pro-
cedimentos padronizados (ou o pr´oprio contrato dependendo da ocasi˜ao) que devem ser
consultados.
Segundo Greene et al. (1989), as descontinuidades encontradas em juntas soldadas
podem ser divididas em trˆes classes:
• Descontinuidades relacionadas ao projeto da junta;
• Descontinuidades relacionadas ao processo de soldagem;
• Descontinuidades relacionadas a metalurgia da soldagem.
Nesta se¸c˜ao ser˜ao apresentados alguns dos principais tipos de descontinuidades en-
contradas em juntas soldadas.
2.7 Descontinuidades em juntas soldadas 34
2.7.1 Descontinuidades relacionadas ao projeto da junta
S˜ao descontinuidades que ocorrem quando h´a uma escolha mal feita da parte dimen-
sional da junta que propicie distor¸c˜oes ou diminui¸c˜ao da resistˆencia mecˆanica da junta
ap´os o procedimento de soldagem.
2.7.2 Descontinuidades relacionadas ao processo de soldagem
Porosidade: A porosidade est´a relacionada aos gases formados durante o processo de
soldagem, geralmente o mon´oxido de carbono ou o hidrogˆenio e pode ocorrer na su-
perf´ıcie ou logo abaixo no cord˜ao de solda. Os gases quando aprisionados no cord˜ao
de solda ap´os a sua solidifica¸c˜ao formam pequenos poros que podem vir a compro-
meter as propriedades mecˆanicas da junta. A figura 14 mostra uma junta onde h´a a
presen¸ca de porosidade. Os poros podem aparecer uniformemente distribu´ıdos pelo
Figura 14: Poroside em junta soldada detectada atrav´es de ensaio de raios X (Fonte:
Greene et al. (1989))
cord˜ao ou agrupados isoladamente. Eles se caracterizam pelo formato esf´erico ou
alongado.
Inclus˜ao de esc´oria: Processos de soldagem que utilizam fluxo para a prote¸c˜ao da po¸ca
de fus˜ao podem apresentar esse tipo de descontinuidade quando part´ıculas desse
material ficam aprisionadas no cord˜ao entre os passes de solda ou entre a solda e o
metal de base. Cord˜oes de solda irregulares ou ˆangulos de chanfro muito fechados
podem dificultar a limpeza do cord˜ao causando este tipo de descontinuidade. A
figura 15 mostra uma junta soldada com inclus˜ao de esc´oria.
Falta de fus˜ao: A falta de fus˜ao ocorre quando n˜ao h´a uma uni˜ao completa por fus˜ao
entre o metal de base e o cord˜ao de solda. As causas dessa descontinuidade s˜ao
a baixa energia de soldagem, erros de dimensionamento da junta ou manipula¸c˜ao
incorreta do eletrodo. A falta de fus˜ao ´e mostrada na figura 16.
2.7 Descontinuidades em juntas soldadas 35
Figura 15: Junta soldada com inclus˜ao de esc´oria detectada atrav´es de ensaio de raios X
(Fonte: Greene et al. (1989))
Figura 16: Falta de fus˜ao em junta soldada detectada atrav´es de ensaio de raios X (Fonte:
Greene et al. (1989))
Falta de penetra¸c˜ao: A falta de penetra¸c˜ao ocorre quando n˜ao se consegue preencher
totalmente a raiz da junta. Essa descontinuidade pode ser causada tanto por falha
do operador durante a soldagem como por uma escolha errada do ˆangulo de chanfro
ou abertura da raiz ou baixa energia de soldagem. A figura 17 mostra uma junta
onde ocorreu falta de penetra¸c˜ao.
Figura 17: Falta de penetra¸c˜ao em junta soldada detectada atrav´es de ensaio de raios X
(Fonte: Greene et al. (1989))
2.7 Descontinuidades em juntas soldadas 36
2.7.3 Descontinuidades relacionadas `a metalurgia da soldagem
Trincas de solidifica¸c˜ao: As trincas de solidifica¸c˜ao ocorrem quando frentes de solidi-
fica¸c˜ao de lados opostos se encontram no centro do cord˜ao de solda formando ali
uma regi˜ao fraca formada por impurezas e outras substˆancias de baixo ponto de
fus˜ao. Uma trinca longitudinal no centro do cord˜ao de solda ´e uma caracter´ıstica
da trinca de solidifica¸c˜ao.
Fissura a frio (fissura¸c˜ao pelo hidrogˆenio): Esse tipo de trinca ocorre na zona ter-
micamente afetada (ZTA), devido a presen¸ca de hidrogˆenio dissolvido em uma mi-
croestrutura temperada. O hidrogˆenio ´e introduzido na po¸ca de fus˜ao a partir da
umidade, da utiliza¸c˜ao de fluxos que apresentam deposi¸c˜ao desse elemento ou atrav´es
do pr´oprio metal de base. O hidrogˆenio introduzido, ent˜ao, se difunde para a zona
termicamente afetada formada ainda por austenita, o resfriamento dessa regi˜ao di-
ficulta a difus˜ao do hidrogˆenio que fica aprisionado. J´a em baixas temperaturas,
quando h´a forma¸c˜ao de estrutura martens´ıtica, a presen¸ca do hidrogˆenio aliada `as
tens˜oes, gera a trinca a frio. Em a¸cos n˜ao temper´aveis n˜ao h´a a forma¸c˜ao de uma
microestrutura temperada e essas tens˜oes podem ser absorvidas pela sua estrutura
d´uctil, n˜ao havendo, assim, trincas a frio.
37
3 Materiais e m´etodos
Neste cap´ıtulo ser˜ao apresentados os equipamentos utilizados durante a elabora¸c˜ao
desse estudo, assim como a metodologia aplicada tomando como base os fundamentos
te´oricos apresentados anteriormente.
3.1 Corpos de prova
Radiografias de duas uni˜oes soldadas de tubula¸c˜oes foram utilizadas neste estudo.
Abaixo s˜ao mostradas as caracter´ısticas dos corpos de prova radiografados:
Tabela 6: Descri¸c˜ao dos corpos de prova radiografados
CP1 CP2
Material A¸co carbono A¸co carbono
Diˆametro [mm] 89 (3”) 168 (6”)
Espesura [mm] 5,5 7,1
3.2 Sistemas de digitaliza¸c˜ao
Para a avalia¸c˜ao da qualidade de imagem foram utilizados dois sistemas de digita-
liza¸c˜ao de imagens existentes no mercado. O primeiro sistema utiliza o princ´ıpio de
digitaliza¸c˜ao por matriz e o segundo a digitaliza¸c˜ao por linha, ambos com um sensor
CCD. Uma descri¸c˜ao mais detalhada de ambos ´e mostrada abaixo.
3.2.1 Sistema de digitaliza¸c˜ao por matriz
Este sistema utilza uma cˆamera Nikon D70 (figura 18) com o aux´ılio de um nega-
tosc´opio. A digitaliza¸c˜ao ´e feita posicionando o filme radiogr´afico sobre o negatosc´opio
3.3 Software de processamento de imagem 38
e fotografando-o. Em seguida as imagens s˜ao transmitidas para o computador onde po-
dem ser processadas atrav´es de um software adequado. Abaixo s˜ao mostradas algumas
caracter´ısticas do equipamento utilizado.
• Tipo de cˆamera: Single-lens reflex digital camera
• Pixels efetivos: 6,1 milh˜oes
• Sensor de imagem: Nikon DX Format RGB CCD, 23,7x15,6mm
• Tamanho da imagem: 3.008x2.000px
• Sistema de armazenagem: Compressed NEF (RAW)- 12-bit lossless compression,
JPEG- JPEG baseline-compliant
3.2.2 Sistema de digitaliza¸c˜ao por linha
Este sistema utiliza o scanner Epson Perfection 4990 PRO (figura 18), o processo
de digitaliza¸c˜ao ocorre de maneira simples posicionando o filme radiogr´afico dentro do
scanner que opera de maneira semelhante aos scanners dom´esticos comuns. Abaixo s˜ao
mostradas algumas caracter´ısticas do equipamento utilizado.
• Tipo de scanner : Flatbed color image scanner
• Sensor de imagem: Epson MatrixCCD line scanner
• Resolu¸c˜ao ´otica: 4.800dpi
• Pixels efetivos: 40.800x56.160px
• Densidade ´otica: 4,0
• Numero de bits em escala de cinza: 16
3.3 Software de processamento de imagem
Para o processamento digital das imagens utilizou-se o software ISee! vers˜ao 1.7
desenvolvido pelo Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM, Berlin). O
software possui uma s´erie de filtros e ferramentas de medi¸c˜ao que permitem uma melhor
an´alise da imagem radiogr´afica facilitando a visualiza¸c˜ao de poss´ıveis descontinuidades.
3.3 Software de processamento de imagem 39
Figura 18: Cˆamera Nikon D70 e Scanner Epson Perfection 4990 PRO (Fonte: Nikon
(2004) e EPSON (2005))
Os sistemas ser˜ao avaliados de forma qualitativa a partir das imagens geradas utilizando-
se as ferramentas dispon´ıveis no software. A partir da´ı compara¸c˜oes ser˜ao feitas com
rela¸c˜ao a contraste, defini¸c˜ao, visualiza¸c˜ao de detalhes e poss´ıveis descontinuidades.
40
4 Resultados e discuss˜oes
Neste cap´ıtulo ser˜ao apresentados e discutidos os resultados obtidos neste trabalho de
acordo com a metodologia apresentada no cap´ıtulo anterior.
4.1 Perda da resolu¸c˜ao espacial
A figura 19 mostra uma radiografia do corpo de prova CP2, obtida atrav´es do sistema
Nikon D70, onde foram tra¸cados 5 perfis sobre o cord˜ao de solda. A regi˜ao central da
imagem (perfil 3) apresenta um perfil onde pode-se definir claramente a regi˜ao do cord˜ao
de solda. Por´em nas extremidades da radiografia (perfis 1, 2, 4 e 5) a imagem come¸ca
a perder sua resolu¸c˜ao espacial tornando a distin¸c˜ao da regi˜ao do cord˜ao bastante dif´ıcil
(nos perfis 1 e 2, por exemplo, n˜ao se consegue distinguir essa regi˜ao). Isto se deve ao
n´umero limitado de pixels do sensor CCD da cˆamera que s´o consegue digitalizar uma
pequena regi˜ao da radiografia com resolu¸c˜ao espacial adequada. Tal caracter´ıstica torna
estes tipos de sistema inadequados para a fun¸c˜ao de arquivamento completo de filmes.
4.2 Visualiza¸c˜ao dos IQI’s
A figura 20 (a) e (b) mostra as radiografias dos IQI’s do corpo de prova CP2 digita-
lizadas pelo sistema Nikon D70 e Epson Perfection 4990 PRO, respectivamente. O IQI
utilizado ´e do tipo IQI EN W10 FE 50 posicionado do lado voltado para o filme, cons-
tru´ıdo de acordo com a norma DIN 54109 (essa norma foi substitu´ıda em 1994 pela EN
462-1). Este IQI apresenta um conjunto de 7 fios com diˆametro variando de 0,4mm (W10)
at´e 0,1mm (W16). Na figura 20a, obtida atrav´es do sistema Nikon D70, ´e poss´ıvel a vi-
sualiza¸c˜ao completa do fio W10 (∅0,40mm) indicado pela seta e ainda uma visualiza¸c˜ao
parcial do fio W11 (∅0,33mm). J´a na figura 20b obtida pelo sistema Epson Perfection
4990 PRO pode-se resolver completamente os fios W10 e W11 como indicam as setas.
Quanto menor o diˆametro do fio visualizado, maior a sensibilidade do sistema para a
4.3 Detec¸c˜ao de descontinuidades 41
Figura 19: Radiografia do corpo de prova CP2 obtida atrav´es do sistema Nikon D70
mostrando a perda de resolu¸c˜ao espacial nas etremidades da imagem
detec¸c˜ao de pequenos detalhes. Nesse caso, o sistema composto pelo scanner apresentou
uma maior sensibilidade.
4.3 Detec¸c˜ao de descontinuidades
A figura 21 mostra a radiografia do corpo de prova CP2 digitalizada pelo sistema Nikon
D70, a ´area circulada mostra uma suspeita de falta de penetra¸c˜ao no cord˜ao de solda. Ap´os
aplica¸c˜ao de um filtro low-pass (7x7px) e um ajuste feito no histograma da imagem com o
aux´ılio do software de processamento, a descontinuidade pˆode ser ressaltada possibilitando
sua f´acil detec¸c˜ao como mostrado na figura 22. Apesar da menor sensibilidade do sistema
Nikon D70, a falta de penetrac˜ao mostrada na figura pˆode ser detectada por tratar-se de
uma descontinuidade de dimens˜oes relativamente robustas.
A figura 23 mostra a radiografia do corpo de prova CP2 digitalizada pelo sistema
Epson Perfection 4990 PRO, da mesma forma que no sistema Nikon D70, a falta de
penetra¸c˜ao pˆode ser detectada. J´a na figura 24 foi utilizado novamente o filtro low-pass
e feito um ajuste atrav´es do histograma de forma que a descontinuidade ficasse mais
aparente. Vale ressaltar que mesmo ap´os a passagem do filtro, os fios W10 e W11 ainda
4.4 Medi¸c˜ao 42
Figura 20: Radiografias dos IQI’s do corpo de prova CP1 digitlizadas pelo sitema Nikon
D70 (a) e pelo sistema Epson Perfection 4990 PRO (b)
Figura 21: Radiografia do corpo de prova CP2 digitalizada pelo sistema Nikon D70
podem ser resolvidos como indicam as setas menores.
Como foi dito, a falta de fus˜ao por se tratar de uma descontinuidade relativamente
grande, pˆode ser detectada apenas pela inspe¸c˜ao visual das radiografias. Por´em, descon-
tinuidades menores como trincas, por exemplo, podem necessitar de outras ferramentas
para que possam ser avaliadas. A figura 25 apresenta um perfil tra¸cado longitudinal-
mente no cord˜ao de solda onde ocorreu a falta de penetra¸c˜ao. O pico mostrado na figura
representa uma varia¸c˜ao de densidade nessa regi˜ao do cord˜ao.
4.4 Medi¸c˜ao
Outra possibilidade disponibilizada pelo software ´e a medi¸c˜ao de grandezas. Ap´os a
determina¸c˜ao do tamanho do pixel na imagem ´e poss´ıvel ter uma estimativa do tamanho de
4.4 Medi¸c˜ao 43
Figura 22: Radiografia do corpo de prova CP2 digitalizada pelo sistema Nikon D70 ap´os
aplica¸c˜ao de filtro low-pass
Figura 23: Radiografia do corpo de prova CP2 digitalizada pelo sistema Epson Perfection
4990 PRO
certos detalhes na imagem. No caso da falta de penetra¸c˜ao, por exemplo, essa ferramenta
´e fundamental j´a que, dependendo de seu comprimento esta pode n˜ao ser considerada um
defeito. A figura 26 mostra a utiliza¸c˜ao dessa ferramenta numa radiografia do corpo de
prova CP2 obtida pelo sistema Epson Perfection 4990 PRO com um tamanho de pixel
de 0,0318mm, o valor obtido na medi¸c˜ao foi de 1,48mm. O procedimento de medi¸c˜ao
n˜ao deve ser feito diretamente na imagem, e sim, analisando-se o perfil do detalhe a ser
medido.
4.4 Medi¸c˜ao 44
Figura 24: Radiografia do corpo de prova CP2 digitalizada pelo sistema Epson Perfection
4990 PRO ap´os aplica¸c˜ao de filtro low-pass e ajuste no histograma
Figura 25: Perfil tra¸cado longitudinalmente no cord˜ao de solda
Figura 26: Perfil tra¸cado longitudinalmente no cord˜ao de solda mostrando a medi¸c˜ao de
uma descontinuidade
45
5 Conclus˜oes
A an´alise dos dois sistemas de digitaliza¸c˜ao de radiografias mostrou que o tipo de
sensor influˆencia de maneira significativa no resultado final da imagem apesar de ter sido
poss´ıvel detec¸c˜ao de descontinuidades atrav´es de ambos os sistemas.
O sistema Nikon D70, apresentou uma resolu¸c˜ao mais baixa com rela¸c˜ao ao sistema
Epson Perfection 4990 PRO, como foi demonstrado atrav´es da resolu¸c˜ao do IQI de fio. As
imagens produzidas pelo mesmo sistema tamb´em mostraram uma perda de resolu¸c˜ao nas
extremidades, isso faz com que o seu uso n˜ao seja indicado para a fun¸c˜ao de arquivamento
de imagem. Entretanto, com uma otimiza¸c˜ao na ilumina¸c˜ao das radiografias esse sistema
poder´a apresentar resultados mais interessantes. Al´em da melhor resolu¸c˜ao apresentada,
o sistema Epson Perfection 4990 PRO conseguiu digitalizar toda ´area do filme radiogr´afico
com a mesma resolu¸c˜ao.
A utiliza¸c˜ao do software de processamento de imagens na inspe¸c˜ao de radiografias
mostrou-se ser uma ferramenta poderosa a partir da utiliza¸c˜ao de filtros de imagem e
outras ferramentas. O levantamento de parˆametros quantitativos atrav´es de perfis, histo-
gramas e a pr´opria medi¸c˜ao de detalhes torna a an´alise de radiografias mais objetiva do
que a simples an´alise visual do inspetor, por mais que este seja treinado para isto.
5.1 Sugest˜oes para trabalhos futuros
• Otimizar o sistema Nikon D70 com rela¸c˜ao a ilumina¸c˜ao das radiografias;
• Avaliar corpos de prova com uma maior variedade de defeitos possibilitando uma
melhor compara¸c˜ao entre os dois sistemas;
• Levantar parˆametros quantitativos dos dois sistemas e classific´a-los de acordo com
a norma EN 14096-2.
46
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