4 - Raios X e Raios Gama

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ENSAIOS 
MECÂNICOS
Cláudia Luisa Mendes
 
Raios X e raios Gama
Objetivos de aprendizagem
Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados:
 � Descrever a aplicação dos raios X e dos raios Gama em ensaios não 
destrutivos.
 � Identificar fótons e faixas de energia para os raios X e para os raios 
Gama.
 � Reconhecer aplicações práticas de ensaios não destrutivos empre-
gando raios X e raios Gama.
Introdução
Os ensaios de raios X e raios Gama, conhecidos como radiografia, são 
utilizados para a inspeção não destrutiva de componentes, a fim de 
comprovar a qualidade de peças e verificar sua conformidade com as 
normas de fabricação e serviços.
Nesse capítulo, você vai compreender a utilização dos raios X e Gama 
em ensaios não destrutivos; vai entender o que são fótons e faixas de 
energia para esses raios; e vai conhecer suas aplicações práticas em en-
saios não destrutivos.
Aplicação dos raios X e Gama em ensaios 
não destrutivos
Os raios X foram descobertos pelo físico W. C. Roentgen, em 1895, dando 
início aos estudos sobre a emissão de partículas de corpos radioativos, ob-
servando suas propriedades e interpretando resultados. Ainda nessa época, 
os cientistas Pierre e Marie Curie se destacaram pela proposição do termo 
“radioatividade” para identificar este fenômeno e, ainda, pela descoberta de 
dois elementos químicos radioativos, o polônio e o rádio. 
No começo do século XX, Rutherford formulou hipóteses sobre as emissões 
radioativas e apresentou um modelo atômico, até hoje inalterado. 
Segundo Andreucci (2017), a designação “radiação penetrante” surgiu 
para identificar a propriedade de atravessar materiais opacos à luz visível, 
característica de certas formas de energia radiante. Podem-se distinguir dois 
tipos de radiação penetrante usados em radiografia industrial: os raios X e 
os raios Gama. Ambos têm um comprimento de onda extremamente curto, o 
que lhes permite atravessar materiais que absorvem ou refletem a luz visível.
De acordo com Andreucci (2017), a radiografia é uma técnica que aproveita 
a absorção diferenciada da radiação penetrante em uma peça que está sendo 
inspecionada. Devido a diferenças nas características de absorção, causadas por 
variações na composição do material, cada região da peça absorverá diferentes 
quantidades de radiação penetrante. Essas diferenças são detectadas através 
de sua gravação em um filme fotográfico, indicando a eventual existência de 
falhas internas no material.
A radiografia industrial é capaz de detectar defeitos volumétricos com bas-
tante sensibilidade. A eficácia na detecção de defeitos com pequena espessura, 
em planos perpendiculares ao feixe, como trincas, por exemplo, depende da 
técnica empregada no ensaio. A Figura 1 apresenta o ensaio por radiografia. 
Defeitos volumétricos são defeitos tridimensionais, como vazios, inclusões e mudança 
de massa específica (causadas por variações na composição do material). 
Figura 1. Técnica geral de ensaio por radiografia na indústria. 
Fonte: Adaptada de Andreucci (2017, p. 7).
Fonte
Material
Radiação
Filme
Descontinuidade
Raios X e raios Gama2
Segundo Garcia, Spim e Santos (2008), os ensaios radiográficos são uti-
lizados com três propósitos: investigação; inspeção de rotina; controle de 
qualidade, tanto no produto final como nas etapas intermediárias de um 
processo de fabricação. Entre as várias aplicações da radiografia na indústria, 
podem ser listadas quatro categorias distintas:
 � produtos fundidos — investigação de defeitos como contração, poro-
sidade, locais de não penetração de metal, inclusões, etc.; 
 � produtos soldados — investigação de vasos de pressão, tubulações, 
contêineres, entre outros, com o objetivo de determinar problemas como 
a porosidade causada por gases, o aprisionamento de escória, a falta de 
fusão ou a penetração incompleta do metal de adição, etc.;
 � produtos moldados ou extrudados — avaliação de borrachas, plásticos 
ou polímeros e sólidos cristalinos, com o objetivo de investigar bolhas, 
contrações, trincas, materiais estranhos no processo, etc.;
 � microrradiografia — fortemente utilizada em estudos de microdefeitos 
ou heterogeneidades, como segregação em ligas, estruturas dendríticas, 
microcontrações, etc.
As principais vantagens dos ensaios radiográficos são: 
 � alta sensibilidade de inspeção; 
 � facilidade de interpretação da imagem; 
 � exatidão dimensional da imagem resultante;
 � resultado permanente.
Garcia, Spim e Santos (2008), oferece uma visão das vantagens e desvanta-
gens do ensaio por raios Gama em relação ao ensaio por raios X, apresentada 
no Quadro 1.
Vantagens dos raios Gama em relação aos raios X
O equipamento de raios Gama é relativamente pequeno e de fácil transporte
Em razão do menor comprimento de onda dos raios Gama, sua penetração 
é maior, permitindo o ensaio em objetos de maior espessura
Quadro 1. Vantagens e desvantagens dos raios Gama
(Continua)
3Raios X e raios Gama
Fonte: Adaptado de Garcia, Spim e Santos (2008).
Quadro 1. Vantagens e desvantagens dos raios Gama
Vantagens dos raios Gama em relação aos raios X
O custo do equipamento é relativamente baixo
O funcionamento do equipamento independe de 
energia elétrica e de água para refrigeração
Permitem ensaios em objetos de espessura variável, sem perda de qualidade
Desvantagens dos raios Gama em relação aos raios X
Devido à emissão de raios de menor intensidade, o ensaio 
com raios Gama demanda maior tempo de exposição
Suas fontes radioativas têm meia-vida relativamente 
curtas, impondo substituição frequente
Exigem proteção adicional para o operador, além da 
utilização de cabines protetoras, devido à constante emissão 
de radiação na utilização de isótopos radioativos
(Continuação)
Meia-vida é o tempo necessário para que o número de átomos de um material 
radioativo se reduza à metade.
Energia de raios X e raios Gama
Segundo Andreucci (2017), a natureza dos raios X e dos raios Gama é seme-
lhante à da luz. No âmbito dos ensaios não destrutivos, podem ser citadas seis 
propriedades de particular importância das radiações penetrantes, que são:
 � deslocam-se em linha reta;
 � atravessam materiais opacos à luz, sendo parcialmente absorvidos por 
esses materiais;
Raios X e raios Gama4
 � geram impressão de imagens em películas fotográficas;
 � provocam o fenômeno da fluorescência;
 � provocam efeitos genéticos;
 � provocam ionização de gases.
Raios X
Segundo Andreucci (2017), as radiações X são emitidas das camadas eletrô-
nicas dos átomos. Essas emissões ocorrem de forma ordenada, possuindo um 
padrão, que chamamos de “espectro de emissão”. Quando destinados ao uso 
industrial, esses raios são gerados numa ampola de vidro, denominada tubo 
de Coolidge, que possui duas partes distintas: o cátodo e ânodo.
O cátodo (eletrodo negativo) é formado basicamente de um filamento de 
tungstênio. Quando aquecido pela passagem da corrente elétrica, emite elétrons 
em alta velocidade, que são focalizados e atraídos pelo ânodo (eletrodo positivo) 
formado por um dispositivo também de tungstênio. A atração se deve à alta 
diferença de potencial gerada entre eles. Nessa interação com os átomos de 
tungstênio, ocorre a desaceleração repentina dos elétrons, que transforma a 
energia cinética adquirida em raios X. 
Segundo Garcia, Spim e Santos (2008), nesse processo, somente um por 
cento da energia resultante do impacto da corrente de elétrons com o disco 
é emitido na forma de raios X. O restante da energia é liberada na forma de 
calor. Por isso, é necessário um sistema de refrigeração eficiente, que evite a 
fusão do metal e a consequente destruição do tubo. 
O esquema da geração de raios X em ensaio mecânico é mostrado pela Figura 2.
Figura 2. Esquema de tubo de raios X industrial. 
Cátodo
Feixe de elétrons
Tubo de vácuoÂnodo
Raio X
Filamento de 
tungstênio
G P
5Raios X e raios Gama
Energia dos raios X
Segundo Andreucci (2017), o caso mais simples de geração de raios X ocorrequando um elétron se choca diretamente com o núcleo de um átomo do alvo. 
A energia adquirida pelo elétron, no campo elétrico entre o cátodo e o ânodo, 
é dada pela seguinte relação:
E = 1
2
m ∙ v2 = e ∙ V (1)
Em que:
E = a energia em Joule;
V = a diferença de potencial aplicada entre o cátodo e o ânodo;
m = a massa do elétron; 
v = velocidade do elétron quando atinge o alvo (ânodo);
e = a carga do elétron, que possui valor igual a 1,6 × 10–19 Coulomb. 
O comprimento de onda depende da tensão aplicada ao tubo. Assim, quando 
se aumenta a tensão no tubo, cria-se radiação com menor comprimento de 
onda, ou seja, radiação de maior energia.
Os raios X de alta energia, geralmente produzidos com tensão superior 
a 120 kV, são chamados de raios X “duros”. Os raios X gerados com tensão 
inferior a 50 kV são chamados de raios X “moles”.
Segundo Andreucci (2017), o conceito de intensidade de radiação se refere 
à “quantidade” de raios X produzidos, ou, de forma mais precisa, ao número 
de “fótons” produzidos.
Fótons são as partículas que compõem a luz. Segundo Einstein, um fóton 
possui uma quantidade fixa de energia, calculada pela seguinte equação:
E = H ∙ f
Em que:
E = a energia do fóton;
f = a frequência da radiação eletromagnética;
h = a constante de Planck, igual a 6,624 × 10– 34 Joules x segundo.
Tipicamente a energia dos raios X está na faixa entre 100 eV até 100 keV.
Raios X e raios Gama6
Raios Gama 
Segundo Garcia, Spim e Santos (2008), em razão dos diversos tipos de reações 
internas ao núcleo, os átomos radioativos podem emitir três tipos diferentes 
de radiação, como segue:
 � partículas Alfa (α);
 � partículas Beta (β);
 � partículas Gama (γ).
As partículas “Alfa” são núcleo atômico de Hélio, constituídas de dois 
nêutrons e dois prótons cada uma. Possuem pouca penetração devido ao seu 
alto peso e tamanho, e são facilmente absorvidas em poucos centímetros de ar. 
As partículas “Beta” são constituídas por elétrons, ou seja, têm carga 
elétrica negativa e possuem velocidades próximas da luz. Possuem um poder 
de penetração bastante superior ao das partículas Alfa mas seu alcance ainda 
é reduzido, podendo ser absorvidas por alguns centímetros de acrílico ou 
plásticos. 
As partículas “Gama” são de natureza eletromagnética semelhante à dos 
raios X e possuem grande poder de penetração. Pelo fato de possuírem inten-
sidades diferentes, é possível separar as radiações quando utilizado o campo 
eletromagnético, como mostra a Figura 3.
Figura 3. Esquema de separação das radiações. 
Blindagem de chumbo
Fonte
Raios Alfa
Raios Gama
Raios Beta
Filme 
fotográ�co
7Raios X e raios Gama
Energia dos raios Gama
O poder de penetração das radiações eletromagnéticas, raios X e raios Gama, 
corresponde ao comprimento de onda, ou seja, à energia que contém. Outra 
grandeza relativa às ondas eletromagnéticas é a frequência. Podemos converter 
a energia em comprimento de onda ou em frequência. A equação que relaciona 
a energia com o comprimento de onda para os ensaios de raios Gama é a 
equação de Planck:
E = h ∙ c
λ (2)
Em que:
E = a energia em Joule;
h = a constante de Planck, com valor igual a 6,624 × 10– 34 J.s;
c = a velocidade da luz, igual a 3 × 108 metros/segundo;
λ = o comprimento de onda em metros.
A energia dos raios gama está acima de 0,1 MeV.
Qual é a energia de uma radiação eletromagnética com comprimento de onda igual 
a 0,1 Angstrom?
Solução:
Sendo c = 300 000 km/s = 3 × 108 m/s e 0,1 Å = 10-11 m
E = = 1,987 × 10-14 Joule 6,624 × 10-34 · 3 × 108
10-11 
 (3)
como 1 J = 6,242 x 1012 MeV, então:
E = 0,12 MeV
Aplicações práticas de ensaios não destrutivos 
empregando raios X e raios Gama
Os ensaios não destrutivos de radiografia são muito utilizados para investigar 
a existência de descontinuidades internas em juntas de soldas e em fundidos. 
Raios X e raios Gama8
As descontinuidades são quaisquer variações na homogeneidade de uma 
peça ou material, tanto na estrutura quanto na forma. Através da análise da 
influência que a descontinuidade terá sobre a utilização do material é que se 
podem definir critérios de aceitabilidade. 
Em juntas de solda, as descontinuidades internas típicas mais investigadas 
por ensaios radiográficos são:
 � inclusões gasosas (poros);
 � inclusões de escória;
 � falta de penetração;
 � trincas;
 � falta de fusão.
Em fundidos, são:
 � inclusão de areia e dross;
 � porosidade;
 � cavidade ou rechupe;
 � trincas.
A seguir serão apresentados exemplos práticos da utilização de ensaio 
radiográficos, primeiro em juntas de solda e, em seguida, em fundidos.
Descontinuidades internas em juntas de solda
Inclusões
As inclusões são aqui entendidas como a presença de elementos indesejados. 
Em juntas soldadas, podem ser de gases (porosidade), de escória ou de escória 
em linha. 
No caso de inclusões gasosas, podem ser do tipo esférica ou cilíndrica. Na 
radiografia, aparecem em forma de pontos escuros com um contorno nítido. 
Podem surgir a partir de diversos fatores, como o tipo de eletrodo utilizado, 
a má regulagem do arco, a deficiência técnica do operador, a umidade, etc.
As inclusões de escória resultam do aprisionamento de materiais estranhos 
durante o processo de soldagem. Podem ser também do tipo linha, conhecidas 
como “Linha de Escória”. As escórias, de ambos tipos, surgem comumente 
9Raios X e raios Gama
em soldas com passes múltiplos quando a limpeza não é bem efetuada entre 
um passe e outro. 
A Figura 4 apresenta a aparência radiográfica dos diferentes tipos de 
inclusões.
Figura 4. Aparências radiográficas mostrando inclusões em juntas de solda: a) presença de 
gases (poros); b) porosidade entre o material e a solda; c) inclusões de escórias acumuladas 
em passes múltiplos.
Fonte: Adaptada de Andreucci (2017, p. 94).
a)
c)
b)
Falta de penetração
A falta de penetração se define pela ausência de material depositado na raiz 
da solda, ou seja, falta de selagem entre a solda e o material. A aparência 
radiográfica nesse caso é uma linha escura, intermitente ou contínua, no centro 
do cordão, como vista na Figura 5.
Raios X e raios Gama10
Figura 5. Aparências radiográficas detectando falta de penetração.
Fonte: Andreucci (2017, p. 95).
Trincas
Trincas são descontinuidades geradas por tensões produzidas no metal durante 
a soldagem. São mais visíveis em imagens radiográficas quando o feixe de 
radiação incide sobre a peça em posição sensivelmente paralela ao plano em 
que a trinca está contida.
As imagens radiográficas das trincas aparecem na forma de uma linha 
escura irregular. A largura da linha corresponde à intensidade da trinca. Se 
a direção do plano que contém a trinca coincide com o feixe de radiação, 
sua imagem será bem evidente. Caso contrário, a imagem perderá nitidez, 
podendo até não aparecer. 
Como as trincas são o mais grave defeito de uma solda, sua detecção 
exige atenção especial. A imagem das trincas, especialmente em filmes de 
granulação grossa, pode não ser muito clara. Por conta disso, para dirimir 
dúvidas quanto à existência de trincas na junta de soldas, é de todo aconselhável 
que o inspetor utilize filmes de granulação fina e realize mais de um ensaio, 
mudando a direção do feixe de radiação.
Um exemplo prático da aparência de trincas nas juntas de solda é dado 
pela imagem da Figura 6.
11Raios X e raios Gama
Figura 6. Aparências radiográficas evidenciando trinca longitudinal e poros no cordão 
de solda.
Fonte: Andreucci (2017, p. 96).
Falta de fusão
A falta de fusão é reconhecida pelas descontinuidades em duas dimensões, 
causadas quando o metal depositado não se funde ao metal base. A falta de 
fusão só é bem caracterizada numa radiografia quando a direção do feixe 
incidente coincide com o plano do defeito. A imagem radiográfica da falta de 
fusão é uma linha escura, estreita, paralela ao eixo da solda. Pode aparecer 
em apenas um ou em ambos os lados da solda.
Um exemplo prático da aparência de falta de fusão nas juntas de solda 
pode ser visto na Figura 7.Figura 7. Aparências radiográficas de falta de fusão junto ao chanfro no cordão de solda.
Fonte: Andreucci (2017, p. 96).
Raios X e raios Gama12
Descontinuidades internas em fundidos
Inclusões de areia e dross
Segundo Andreucci (2017), são óxidos não metálicos que aparecem na radio-
grafia como manchas escuras, de forma irregular. Tais descontinuidades podem 
surgir de partes desintegradas do molde, produzidas antes da introdução do 
metal líquido no molde.
Um exemplo prático da aparência de inclusões em fundidos pode ser visto 
na Figura 8.
Figura 8. Aparência radiográfica evidenciando inclusões em fundidos.
Fonte: Andreucci (2017, p. 97).
Porosidade
A porosidade em fundidos é causada pelo acúmulo de ar ou de gases aprisio-
nados dentro do metal. Usualmente são cavidades arredondadas ou esféricas, 
alongadas ou com forma planar. Segundo Andreucci (2017), pode ser causada 
pela areia muito úmida, fina ou com baixa permeabilidade, que não permite 
o escape dos gases.
13Raios X e raios Gama
Na Figura 9 temos um exemplo prático da aparência de porosidade em 
fundidos.
Figura 9. Aparências radiográficas detectando porosidades em fundidos.
Fonte: Andreucci (2017, p. 97).
Cavidade ou rechupe
Cavidades ou rechupes são descontinuidades que aparecem com bordas ir-
regulares distintas. Esse tipo de falha pode ser produzido quando o metal 
se solidifica entre duas correntes de metal líquido em direções opostas que 
se juntam numa frente comum. Forma-se quando o metal chega perto da 
temperatura de solidificação, mas em quantidade insuficiente para preencher 
as cavidades vazias.
Raios X e raios Gama14
Um exemplo prático da aparência de rechupes em fundidos é dado pela 
Figura 10.
Figura 10. Aparências radiográficas de rechupes em fundidos.
Fonte: Andreucci (2017, p. 98).
Trincas
As trincas em fundidos são descontinuidades que ocorrem após o material 
ter sido solidificado. São vistas na radiografia como linhas finas, que podem 
ser retas ou sinuosas. Segundo Andreucci (2017), elas geralmente aparecem 
de forma isolada e se originam na superfície do fundido.
15Raios X e raios Gama
Um exemplo prático de visualização da presença de trincas em fundidos 
é dado pela Figura 11.
Figura 11. Aparências radiográficas mostrando trincas em fundidos.
Fonte: Andreucci (2017, p. 98).
Segundo Andreucci (2017), as peças fundidas geralmente possuem geometrias mais 
difíceis e complexas para o ensaio radiográfico quando comparadas a juntas soldadas. 
Isto torna a interpretação também mais complicada, exigindo mais experiência do 
inspetor.
Raios X e raios Gama16
1. Qual das alternativas indica o 
nome utilizado para se referir 
aos ensaios radiográficos na 
época que foram descobertos?
a) Radiação supersônica.
b) Radiação de imersão.
c) Radiação magnética.
d) Radiação penetrante.
e) Radiação mecânica.
2. Qual das alternativas indica 
duas vantagens do raio Gama 
em relação ao raio X?
a) Necessidade de conhecimento 
teórico por parte do inspetor e 
baixo custo de equipamento.
b) Alto custo de equipamento e 
maior poder de penetração.
c) Maior poder de penetração 
e fácil transporte.
d) Fácil transporte e facilidade de 
interpretação dos resultados.
e) Maior tempo de exposição e 
maior poder de penetração.
3. Qual das alternativas indica a 
faixa de energia dos raios X e dos 
raios Gama, respectivamente?
a) 1 eV até 100 MeV e 100 
eV até 100 keV.
b) Acima de 100 MeV e 
100 eV até 100 keV.
c) 100 eV até 100 keV e 
acima de 0,1 MeV.
d) Acima de 1 eV e Acima 
de 0,1 MeV.
e) 0,1 MeV até 100 MeV e 
0,1 eV até 100 keV.
4. O desenho a seguir representa a 
imagem de uma solda no filme 
radiográfico. Qual das alternativas 
corresponde às descontinuidades 
1 e 2, respectivamente?
a) Falta de penetração 
e falta de fusão.
b) Falta de fusão e escória.
c) Falta de fusão e porosidade.
d) Falta de penetração 
e porosidade.
e) Escória e porosidade.
5. A frase “… são óxidos não metálicos, 
que aparecem na radiografia 
como manchas escuras, de 
forma irregular” se refere a qual 
descontinuidade em fundidos?
a) Porosidade.
b) Cavidade.
c) Trinca.
d) Rechupe.
e) Inclusões de areia.
17Raios X e raios Gama
ANDREUCCI, R. Radiologia industrial. São Paulo: edição do autor, 2014. 129 p. Dispo-
nível em: . 
Acesso em: 18 jun. 2018.
GARCIA, A.; SPIM, J. A.; SANTOS, C. A. Ensaios dos materiais. Rio de Janeiro: LTC, 2000. 
247 p.
Leitura recomendada
ZOLIN, I. Ensaios mecânicos e análises de falhas. 3. ed. Santa Maria: Colégio Técnico 
Industrial de Santa Maria: UFSM, 2011. 102 p. Disponível em: . Acesso em: 13 jun. 2018.
Raios X e raios Gama18
https://www.abendi.org.br/abendi/Upload/file/Radiologia-Jul-2014.pdf
http://redeetec.mec.gov/
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