Ensaios Não-Destrutivos

Detecção por técnicas de ensaios não destrutivos da perda de adesão em dutos de compósito em fibra de vidro/epóxi e sua conseqüência do ponto de vista da corrosão

Na indústria petrolífera, o uso dos materiais compósitos tem se tornado cada vez mais comum, principalmente em dutos para transporte de fluidos.

A Petrobras, por exemplo, utiliza dutos com matriz de resina epóxi reforçados com fibra de vidro, com diâmetros que variam de 2 a 6 polegadas, transportando óleo a temperatura de 60ºC.  As conexões entre os vários trechos destes dutos são feitas por juntas denominadas “ponto e bolsa” (Quick-lock e Taper-Taper Joints) onde a extremidade de um dos dutos, que possui uma certa conicidade, é introduzida no duto subseqüente, também apresentando conicidade, mas de diâmetro um pouco maior; e são unidos por um adesivo polimérico específico para este tipo de junção e temperatura de operação.

No entanto, a ocorrência de descolamentos ou perda de adesão do adesivo pode gerar perdas de pressão na linha, vazamentos de óleo ou contaminação do mesmo, fazendo com que o estabelecimento de métodos para inspecionar e avaliar a integridade e qualidade do adesivo seja uma necessidade urgente.

Esta linha de pesquisa pretende investigar e determinar métodos de Ensaios Não Destrutivos (END), capazes de detectar a falta de adesão e a degradação com o tempo do adesivo polimérico empregado na união entre trechos de dutos com matriz de resina epóxi com reforço em fibra de vidro.  Busca-se avaliar a potencialidade de quatro técnicas de END (Ultra-som, Termografia, Emissão Acústica e Radiografia) na inspeção e caracterização de danos nos materiais citados; uma vez que não existe na atualidade nenhuma técnica de END consolidada na inspeção de compósitos e polímeros.  Todos estes testes serão complementados com informações de ensaios típicos de corrosão, tais como descolamentos catódicos e testes em ambientes onde estes materiais são normalmente utilizados.

Estudos de confiabilidade mediante PoD 
(probability of detection)

As funções de PoD são amplamente usadas desde a década de 70 para descrever a confiabilidade de um método ou técnica de ensaios não destrutivos. Este tipo de estudo assegura a integridade estrutural de componentes críticos, evitando riscos para a segurança do meio ambiente e a saúde. Uma curva PoD é uma curva matemática similar a uma função cumulativa de probabilidades (variando entre 0 a 1) que fornece informações  sobre a probabilidade da técnica de inspeção detectar defeitos com tamanhos iguais a um determinado valor. É por isto que a curva PoD pode ajudar  na seleção adequada da técnica de inspeção a ser utilizada.

Empregando-se uma metodologia baseada em confiabilidade é possível dar uma abordagem científica na elaboração de um planejamento racional de inspeções. Entretanto, uma das suas principais dificuldades recai no fato de que existem poucos dados disponíveis na literatura sobre as PoDs das diversas técnicas não destrutivas de inspeção. Por sua vez, existem vários fatores que influenciam as mesmas, tais como: local da inspeção, qualificação da mão-de-obra, grau de automatização, entre outros. Estes fatos enfatizam a necessidade de serem feitas mais pesquisas nesta área para que efetivamente possam ser realizadas inspeções baseadas em técnicas de risco.

A equipe do LNDC pretende avaliar a confiabilidade de técnicas de ensaios não destrutivos focadas na inspeção, inicialmente para a técnica de ultra-som manual e posteriormente expandido para outras técnicas não destrutivas.

Confiabilidade e estudo da inspeção de defeitos de corrosão em tanques de armazenamento de óleo pelo uso do método de emissão acústica

Defeitos de corrosão em fundo de tanques de armazenamento de óleo são correntemente detectados pelo ensaio não destrutivo de emissão acústica (EA), que permite detectar e localizar satisfatoriamente as regiões dos fundos de tanque de armazenamento mais danificadas pela corrosão. Porém, o procedimento seguido atualmente para a realização do ensaio de EA nas refinarias da PETROBRAS não leva em consideração o tipo de dano de corrosão detectado pelo ensaio (localizada ou generalizada), e também não associa a atividade acústica proveniente do ensaio de EA com a perda de espessura da chapa.

As condições específicas em que um defeito de corrosão pode exibir uma atividade acústica de intensidade capaz de ser detectada por equipamentos de EA ainda são pontos obscuros na aplicação da técnica. Este tipo de conhecimento, a princípio, está concentrado nas empresas prestadoras de serviço que utilizam critérios e programas específicos para análise de resultados e são, portanto, desconhecidos pelos grupos de pesquisa e inspeção da PETROBRAS, carecendo de um estudo para sua elucidação. Dentro deste panorama essa linha de pesquisa tem como objetivo realizar um estudo de análise da confiabilidade de inspeção de fundos de tanques de armazenamento de óleo baseado em resultados de ensaios não-destrutivos de EA e avaliar as condições específicas da atividade acústica de defeitos de corrosão em fundos de tanque de armazenamento de óleo por esse ensaio.

 

Desenvolvimento de equipamentos/dispositivos mecânicos para a análise submarina de corrosão em cascos de navios por técnica de ensaios não-destrutivos

Essa linha de pesquisa tem por objetivo desenvolver dois veículos submarinos, sendo um destinado à preparação das superfícies dos cascos para a inspeção, e o outro à inspeção por ultra-som. A preparação consiste em uma operação controlada de limpeza dos cascos, através da remoção de incrustações por ferramentas mecânicas apropriadas acopladas ao veículo. A inspeção é feita por outro veículo, no qual serão instalados transdutores de ultra-som de imersão que realizam leitura de espessura do casco em diferentes pontos, possibilitando um estudo dos efeitos de corrosão. Os dois veículos serão capazes de trabalhar a 30 metros de profundidade, sendo remotamente controlados.

Desenvolvimento de novos procedimentos para técnicas convencionais e não convencionais de ensaios não destrutivos por meio de ferramentas de simulação computacional

Uma radiografia bem-sucedida depende de numerosas variáveis que afetam o resultado e sua qualidade.  Muitas destas variáveis têm um efeito substancial nos resultados, enquanto que outras variáveis apresentam menor influência.

Uma das dificuldades encontradas em aplicar os princípios da radiografia, é o tempo relativamente longo entre a realização do ensaio e a análise da radiografia resultante.  Isto demanda a execução de múltiplos ensaios (exposições múltiplas) a fim de avaliar os efeitos que determinadas variáveis produzem na qualidade da imagem.

Esta linha de pesquisa visa gerar ferramentas computacionais que facilitem a obtenção de parâmetros capazes de proporcionar imagens radiográficas de alta qualidade sem perda de tempo para o ajuste desses parâmetros em campo.  A pesquisa se baseia em resultados experimentais e se apoia em ferramentas como simulação computacional e bases de dados.

Uma das ferramentas utilizadas é o software XRSIM.  Busca-se a validação dos resultados obtidos via software através de comparação com ensaios experimentais, de forma a que este seja utilizado como base de dados para otimizar uma inspeção radiográfica. Atualmente o principal método não-destrutivo abordado é a radiografia, no entanto outras técnicas também serão exploradas como ultrassom e termografia.

Inspeção e Caracterização de Aços Inoxidáveis Duplex e Superduplex e de Juntas Soldadas Por Ensaios Não-destrutivos

O uso de técnicas de inspeção não-destrutiva em aços inoxidáveis convencionais está bem estabelecido. Porém, a inspeção não-destrutiva de aços duplex e superduplex apresenta grandes desafios, uma vez que por serem compostos de ferrita e austenita a inspeção desses aços apresenta particularidades. Pode-se citar que no caso do ultra-som, suas ondas se propagam bem na ferrita, mas na austenita sofrem forte atenuação, espalhamento e refração.

No caso de técnicas magnéticas ou eletromagnéticas, a austenita apresenta baixa condutividade elétrica e baixa permeabilidade magnética, facilitando a inspeção por aumentar a profundidade de detecção de defeitos, e melhor relação sinal/ruído. Por outro lado a ferrita, por apresentar baixa condutividade elétrica e alta permeabilidade magnética, dificulta a penetração da corrente elétrica e gera muito ruído devido à sua alta permeabilidade magnética. Dessa forma a inspeção não-destrutiva desses aços ainda é incipiente, demandando mais estudos para sua melhor utilização.

É proposta uma pesquisa extensiva sobre a inspeção de aços duplex e superduplex, em especial as juntas soldadas, que apresentam os principais problemas nesses aços (balanço incorreto ferrita/austenita e precipitação de fases deletérias).

Pretende-se realizar ensaios de ultra-som, Phased array, ondas de Rayleigh, TOFD, correntes parasitas, ACFM, determinação do teor de ferrita pelo uso de ferritoscópio, raios-X. Como material de estudo serão usadas amostras de aços duplex tratadas termicamente para a obtenção de diferentes teores de fases deletérias, amostras desses aços com defeitos conhecidos e, por fim, juntas soldadas reais.

Todas as análises terão como suporte a completa caracterização microestrutural das amostras de forma a quantificar e identificar fases deletérias, além da presença de outros defeitos. Além disso, pelo uso de microscopia eletrônica de varredura com EBSD pretende-se mapear as orientações dos grãos nas juntas soldadas de forma a avaliar esse fator na sua resposta a pulsos de ultra-som.

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