Medição de Espessura Sobre Camada de Revestimento

    Em muitas aplicações de manutenção industrial em geral e petroquímica é necessário medir a espessura remanescente  do metal para verificar a integridade da parede do equipamento. Como é necessário garantir uma proteção contra corrosão , esses tubos e peças de metal são revestidos com tinta ou outro revestimento não metálico similar. 

    Com os medidores ultrassônicos convencionais, a presença de pintura ou revestimentos podem causar erros de medições que, em geral, resultam no aumento da espessura residual devido as velocidades nos materias serem diferentes além do efeito da atenuação  

    Duas soluções para este problema estão disponíveis para as varreduras e medições de espessuras que são a Medição Eco a Eco e THRU-COAT^®. 

    Cada técnica tem seus prós e contras, então é importante conhecê-las para escolher a opção adequada à aplicação.

Medição eco a eco

    A técnica eco a eco para medição de espessura utiliza o método de leitura da cronometragem do intervalo dos ecos sucessivos, que ao rebaterem nas interfaces do metal provocam a sua repetição que é lido pelo aparelho de ultrassom. Isso é conseguido com o uso de cabeçotes duplo-cristal de vido ao caminho em "V" do percurso sônico.

    Desde antes da tecnologia digital com os equipamentos analógicos, já se fazia a leitura do valor da escala do eco diretamente na tela e subtraia a distância projetada do eco inicial do segundo eco, sabendo que este valor correspondia a medição da espessura da parede sem  o revestimento. Isso era perfeitamente aceitável precisando apenas que o inspetor colocasse uma nota de observação no relatório do uso desta função. Caso encontrasse áreas com perdas de espessuras significantes, esta seria demarcada e solicitado a remoção do revestimento para fazer a correlação das leituras e consequentemente as recomendações do reparo conforme normas vigentes. 

    Hoje com o avanço  da tecnologia digital   este recurso é bem comum, indutivo, fácil uso e  disponível em diversos aparelhos há décadas. Difícil entender porque a técnica  não é bastante difundido  e conhecida.  

    Em equipamentos com o metal pintado, esses múltiplos ecos na parede traseira ocorrem apenas dentro do metal, não no revestimento, portanto o intervalo entre qualquer par deles (eco da parede traseira 1 e 2, 2 e 3, etc.) representa apenas a espessura do metal. A espessura do revestimento é cancelada.

Entre as vantagens de se usar a técnica eco a eco estão:

• Funciona com uma grande variedade de transdutores comuns
• Com frequência, funciona através de revestimentos de superfícies rugosas
• Pode ser realizada em temperaturas de até 500 °C (930°C), com transdutores apropriados

As limitações da técnica eco a eco são:

• Exige vários ecos de parede traseira, que talvez não ocorram em metais com corrosão severa
• O intervalo da espessura pode ser mais limitado que o da medição THRU-COAT

CORROSÃO

         Pelo conceito moderno, entende-se por corrosão a deterioração dos materias pela ação do meio. O conceito abrange materias metálicos e não metálicos. Isto diz que certas tipos de decomposição de materiais nnão metálicos - por exemplo, alguns problemas que incidem no concreto- seguem mecanismos similares aos que ocorrem com a corrosão. 

         Como resultado desse enfoque mais amplo, quando se trata de metais, o fenômeno é denominado de "corrosão metálica".Ela é conceituada como a destruição dos materias metalicos pela ação quimica ou eletroquimica do meio, pela qual pode estar associada ou não a uma ação física. 

         Dentre os fenômenos de corrosão mais importantes encontram-se corrosão sob fadiga e corrosão sob tensão fraturante. Em geral, nos processos de corrosão os metais reagem com os elementos não-metálicos presentes no meio, particularmente o oxigênio e o enxofre, produzindo compostos semelhantes aos encontrados na natureza , dos quais foram extraidos . 

         Conclui-se portanto, que nestes casos, a corrosão corresponde ao inverso dos processos metalúrgicos.

INSPEÇÃO ULTRASSONICA

ULTRASSOM INDUSTRIAL

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CONVERSÃO DE MODO

                                                                                                                                                                             Apresenta-se quando uma onda incide obliquamente na interface entre dois meios de impedância acústica diferentes, e consiste em que as ondas refletidas e transmitidas mudam a outro tipo (de longitudinal a ondas de cisalhamento ou viceversa).
         Varreduras com ondas angulares incidindo na peça tem sua velocidade alterada pela metade da incidência normal, porque sua onda cisalha as partículas do meio metálico enquanto a outra comprime. Quando mudamos o ângulo de entrada da onda de normal (0º) até um limite em que esta onda se transforma  em onda transversal. Isto é um fenômeno físico natural da ciência dos metais ferrosos.
          A distância percorrida pela onda é o dobro medido pelo aparelho ajustado pela metade devido a soma de ida e vinda do pulso sônico. A onda poderá acidentalmente no percurso, mudar sua forma e consequentemente sua velocidade. Isso resultará um eco que se confundirá com uma descontinuidade, pois este tem características bastantes peculiares com esta. Geralmente irão aparentar estar localizada na metade da espessura efetiva.
           Um profissional experiente saberá visualizar onde ocorrerá esta conversão inspecionando visualmente o reforço excessivo de uma solda ou uma superfície irregular. A figura acima representa bem tipicamente o fenômeno. Muito comum em soldas de reforços e penetrações excessivas de tubulações de pequenos diâmetros. É fácil conferir bastando apenas  remover o excesso por esmerilhamento; como mágica o eco irá sumir na tela do aparelho.
            Importante salientar, que as superfícies de inspeção e a interna, principalmente de pequenos diâmetros (aprox. 2"), devem ser paralelas na seção transversal da varredura, devendo ser escovadas e nunca esmerilhadas, pois estas últimas resultam em superfícies irregulares com perdas de espessuras, não viabilizando o ensaio. Além do que , mesmo que o desbaste for localizado, pode estar mascarando uma abertura de arco durante a soldagem, que não é permitido ou uma perda de material  além da espessura mínima do projeto. (Detalhe ilustração abaixo).
             Também deve-se observar com relação aos tubos curvos dos Blocos de Referência a profundidade do entalhe interno , que geralmente não são concêntricos. A traçagem da curva de referência para estes entalhes fica inconfiável. A fabricação desses entalhes por eletroerosão costumam ser caros com relação aos fresados.

          O uso de cabeçote angular de 60º foi proibido durante muito tempo, em relação da grande probabilidade de ocorrer conversão de modo em descontinuidades ou quinas perpendiculares à superfície de contato do cabeçote. O ângulo de incidência nestas superfícies passa a ser de 30º, onde praticamente toda a onda transversal é convertida em longitudinal.
            A restrição do uso do cabeçote angular de 60º está hoje totalmente superada em função do uso de métodos gráficos para a localização de descontinuidades, possibilitando identificar possíveis regiões cuja geometria seja favorável à conversão de modo e pelo questionamento dado às descontinuidades cuja posição não corresponde a sua localização provável.

Inspeção de Vasos

Exemplo de aplicabilidade:  Sistema de recirculação de condensado pelo vapor, na ordem de pressão de 1,5 kgf/cm², temperatura média de 100ºC. Bombeamento do produto(água condensado) para uma elevação com pressão altimétrica de pouco mais de 60 metros, com vazão controlada.Este condensado irá recircular em regime fechado, para o desareador da Caldeira para geração de vapor. Válvula de segurança do vaso em questão é de valor de abertura de 1,5 Kg/cm², pressão interna do tanque igual a atmosférica.
O vaso será revestido com isolamento térmico através da lã de rocha após inspeção. Deve-se projetar janela de inspeção no revestimento térmico para monitorar taxa de perda de espessura.
Antes de qualquer atividade de inspeção, o mínimo necessário de controle de segurança  para execução:

PT – Permissão de Trabalho é a autorização dada por escrito, em documento próprio para a execução de qualquer trabalho de manutenção, montagem, desmontagem, construção, reparo ou inspeção de equipamentos a ser realizado na área industrial.

O que é um trabalho em Espaço Confinado?

Espaço Confinado é qualquer área ou ambiente não projetado para ocupação humana contínua, que possua meios limitados de entrada e saída, cuja ventilação existente é insuficiente para remover contaminantes ou onde possa existir a deficiência de oxigênio.

Alguns exemplos de espaço confinado: Tanques, vasos, esferas, torres, silos, caldeiras, tubulações, túneis galerias, e caixa subterrânea, poços escavação (a partir de 1,5 m de profundidade) porões de subestação, porões de navios, etc.

A Permissão de Entrada e Trabalho - PET é uma autorização formal para a realização dos trabalhos, que serve como guia de identificação dos riscos relacionados ao espaço confinado, dos equipamentos de proteção individual que deverão ser usados pelos trabalhadores e os recursos de emergência previstos para o caso de resgate e salvamento. Este documento devera ser arquivado durante o período de 5 anos, e possuir um critério de rastreabilidade.

Vale ressaltar que o PET, segundo a Norma Regulamentadora NR33, deve ser emitido em três vias e é valida somente para cada entrada, ou seja, sempre que houver interrupção nos trabalhos por condições operacional, de manutenção, segurança ou emergência, uma nova PET deve ser emitida após avaliação atmosférica do local.

Algumas armadilhas importantes devem ser avaliadas para a liberação do local. Verifique com atenção situações como: espaços com revestimentos, paredes porosas, presença de resíduos de baixa volatização, etc.

Assim como os ambientes devem ser vistoriados, os materiais a serem utilizados também precisam ser verificados, tais como: equipamentos para detecção de gases e vapores, de ventilação mecânica, de iluminação, de comunicação, além dos equipamentos de proteção respiratória, serviços de emergência e resgate, etc.

Conforme a NR33, cabe ao Supervisor de Entrada autorizar ou nã o acesso de trabalhadores em espaços confinados. Esta autorização, a permissão de entrada e trabalho, devera ser arquivada durante o período de 5 anos, e possuir um critério de rastreabilidade.
OBS: a PTE, segundo a Norma Regulamentadora NR33, deve ser emitida em três vias e é valida somente para cada entrada, ou seja, sempre que houver interrupção nos trabalhos por qualquer condição - operacional, de manutenção, segurança ou emergência- , uma nova PET deve ser emitida após avaliação atmosférica do local.

         O equipamento, que é fundamental para o dia a dia da indústria, deve ser uma grande preocupação da empresa, uma vez que um erro de projeto, uso ou manutenção pode acarretar em acidentes graves. Alé de desperdício no processo de produto que são descartados pela via de drenagem.

Além da NR 33 o trabalhador deverá adequar-se à Norma Regulamentadora NR 35. Trabalho em Altura.

          Objetivo da NR 35 Segundo a norma 35 – item 35.1.1- Esta norma estabelece os requisitos mínimos de proteção para o trabalho em altura, envolvendo o planejamento, a organização e a execução, de forma a garantir a segurança e a saúde dos trabalhadores envolvidos direta ou indiretamente com esta atividade. Lembrando que, considera-se trabalho em altura toda atividade executada acima de 2,00m (dois metros) do nível inferior, onde haja risco de queda.

         A maioria dos filtros pode ser considerado um vaso de pressão, toda a peça que é capaz de armazenar fluidos pressurizados é classificada como um vaso de pressão.

         As normas utilizadas para confecção e uso de vasos de pressão são da NR-13, Manual técnico de caldeiras e vasos de pressão e da norma ASME VIII. Em primeiro lugar, todo vaso de pressão deve vir de fábrica com uma série de especificações fixadas no equipamento. Essa ficha deve conter: fabricante, ano de fabricação, pressão máxima de trabalho admissível, pressão de teste hidrostático, código de projeto ano e edição e número de identificação. Todas essas informações devem estar legíveis e em local de fácil visibilidade, pois fazem parte de um programa de segurança.
          Além de ter algumas especificações técnicas carimbadas na máquina, a empresa deve se preocupar em manter uma documentação atualizada sobre o produto. O prontuário do vaso de pressão deve conter: código do projeto e ano de edição, especificação dos materiais, procedimentos utilizados na fabricação, montagem e inspeção final e determinação da PMTA, conjunto de desenhos e demais dados necessários para o monitoramento da sua vida útil, característica funcionais do equipamento e categoria do vaso.

          Um plano de inspeção deve apresentado para apreciação da Engenharia que irá analisar e acrescentar detalhes para otimização do ensaio de END. Equipamentos que trabalham com fluxo devem ter sua inspeção criteriosa e analítica, com recomendações de construção como a aplicação de chapas de reforços nas tubulações com o casco do vaso.Os procedimentos escritos devem detalhar a soldagem de materiais dissimilares como aços carbonos e aços inoxidáveis.
 As tubulações devem estar seguras com relação a vibração e altas temperaturas.

INSPEÇÃO EM EIXOS OU FUNDIDOS

         Os parâmetros para inspeção de cilindros fundidos devem ter uma sistemática padrão para não ser refutado numa avaliação auditada. O ganho da energia sônica segue uma referência pela distância máxima que cada transdutor é projetado. Então, toma-se como foco inicial o comprimento onde o feixe incide na região de interesse da inspeção. Deve ser inspecionado o material que será usinado e na ocorrência de uma descontinuidade no percurso sônico é avaliado o ganho da energia que o transdutor recebe e compara com a resposta desde mesmo para uma referência conhecida. Um ganho de  aproximadamente 45 e 50 dB para  o refletor do bloco de 45 mm e de uns 75 dB para um bloco de 100mm , quando se eleva a 85% o eco na tela do aparelho.Observa-se que cabeçotes(transdutores) de 4 Mhz , acima de 85 dB não é viável inspecionar, tomando este valor como máximo para o ensaio.

         As figuras acima, demonstram o perfil do feixe sônico de um cabeçote de 70º no blovo V1 de aço,em furo transversal de 1,5 mm. Esta análise da traçagem é feito num bloco específico de nome IOW, onde existem   furos de 1,5 mm à distâncias de profundidades de 13mm, 25mm, e 32 mm.

        Após verificar as distâncias medidas, são plotados  em papel quadriculado, onde são traçadas os  valores de divergência real do feixe sônico do transdutor em questão.

CALIBRAÇÃO DE SENSIBILIDADE (TÉCNICA DO FURO DE FUNDO PLANO)

Técnica correspondente aos requisitos da norma PETROBRAS N-2314 para inspeção de fundidos, cujas exigências atendem à norma ASTM- A-609. A calibração é feita utilizando um conjunto de blocos de referência conforme figura abaixo. Cada um desses blocos tem um furo de mesmo diâmetro.

Para traçar as curvas de referência para cabeçotes normais procede-se da seguinte maneira:

a)    Posiciona-se o cabeçote no bloco de referência cujo furo proporcional a maior profundidade;

b)    Ajustar o controle de ganho, de modo se obter deste furo uma indicação com 80% de altura de tela, marcando o pico desta indicação na tela (o Ganho é chamado de ganho primário-GP);

c)    Sem alterar o ganho, posiociona-se o cabeçote sobre os demais blocos, maximizando o sinal obtido nos próprios furos e marcando as respectivas amplitudes na tela;

d)    Interligam-se as marcações de modo a se obter a Curva de Referência Primária,

Notas:

1-       As extremidades opostas do bloco de referência devem, ser planas e paralelas com o desvio máximo de 0,0025 mm.

2-       O fundo do furo de fundo plano deve ser plano (desvio máximo de 0,05mm) e o diâmetro acabado deve ser de 7 mm +- 0,05 mm.

3-       O furo deve ser reto e perpendicular a superfície de entrada (tolerância de perpendicularidade = 0º 30’) e localizado no eixo longitudinal do bloco (desvio máximo permitido=0,8 mm)

               4-       A parte escareada do furo deve ter 12,5 mm de                         diâmetro e 3,2 mm de profundidade.

Diâmetro do furo (mm)	Distância de Metal(B)(mm) Tolerância de +- 3,2mm	Comprimento Total(C) (mm)	Largura ou Diâmetro (D) mín, (mm)	Número de Identificação do Bloco
7	25	45	50	16-0100
7	50	70	50	16-0200
7	75	95	50	16-0300
7	150	170	75	16-0600
7	250	270	100	16-1000
7	B	B+20	125	16-B00

                     

                                Área varrida do feixe angular para uma espessura aprox de 6mm do chanfro

 O feixe sônico varre a solda em 100 % conforme a espessura do equipamento, entre a espessura de 6 mm à espessura de 15 mm, para transdutores de 70º  de  4 a 5 MHz de Frequência. Frequência menores tem comprimento de onda maiores e a divergência do feixe para maiores distância é menor.           Na figura acima temos um cabeçote de 70º numa junta preparada de espessura de 6,4 mm.Observa-se como o feixe do pulso sônico atravessa o chanfro e sua respectiva área real. Antigamente eram usados massinhas de modelar e desenhos em folhas quadriculadas para simular o feixe sônico atravessando o perfil da configuração do chanfro.
       O ensaio de ultrassom é complementar ao acompanhamento da soldagem, observados todos os parâmetros de soldagem do procedimento, pelo profissional inspetor de soldagem nível 1 ou EVS. A configuração do chanfro como ângulo do bisel, abertura da raiz, face da raiz e penetração da soldagem da raiz, devem ser garantidas pelo ensaio visual e dimensional do profissional citado. Antes da soldagem devem ser dimensionados os valores dessas medidas e informadas nos registros dos relatórios de inspeção  de soldagem.
     Numa obra de Construção e Montagem de dutos são realizados diversos reparos em soldagem devido aos defeitos de soldagem no processo, por causa de  mal acoplamento das juntas, porosidades na raiz das soldas em consequência de correntes de ar durante as soldagens, trincas de tensão, inclusões  de escórias entre passes (limpeza deficiente), imperícia do soldador e etc.
     Em suma, a integridade somente é garantida quando há registro da qualidade pelo ensaio de END, que registra os parâmetros aceitáveis dos critérios de aceitação conforme norma vigente.

VERIFICAÇÃO DO FEIXE SÔNICO

O feixe sônico também poderá ser observado no bloco V1, marcando os ecos a 100% da tela e deslocando para frente e para trás, marcando os ponto de decaimento à 10 % do ganho na tela do aparelho.  Plotando no papel quadriculado, têm-se a traçagem do feixe do transdutor na profundidade de 15 mm.

ÂNGULO DE DIVERGÊNCIA DO FEIXE SÔNICO

Memória de Cálculo pela Equação: senγ = K1   __V           ou   K2    V     

                                                                                   Def X  f                  Mef x f

Onde:

γ = ângulo de divergência

V= Velocidade do som

f= frequência 

Def = Diâmetro efetivo do cristal

Mef= metade  do comprimento efetivo do lado maior do cristal retangular

Comprimento efetivo: 0,97  X comprimento real

K1= 0,51 para divergência no limite de -6 dB

K1= 0,87 para divergência no limite de -20 dB

K1= 1,08 para divergência no limite de -30 dB

K2= 0,44 para divergência no limite de -6 dB

K2= 0,74 par divergência no limite de -20dB