Cinco métodos para detectar defeitos superficiais em tubos de aço quadrados e retangulares

Seção oca quadrada (SHS) e seção oca retangular (RHS) passam por conformação, soldagem e tratamento térmico antes de chegarem a um tubo acabado - e qualquer uma dessas etapas pode introduzir um defeito: um enrolamento-no colo, uma falha de costura-de solda, uma rachadura na superfície devido ao trabalho a frio ou uma inclusão subterrânea transportada da bobina. Se não forem detectados, esses defeitos podem se propagar sob carga, causar falha prematura em uma junta soldada ou desencadear rejeição durante a inspeção estrutural muito depois de o tubo ter sido fabricado em uma estrutura acabada.

Não existe um método de detecção único que cubra todos os tipos de defeitos, todas as geometrias dos tubos e todos os requisitos de velocidade de produção de uma só vez.A escolha do método certo - ou da combinação certa de métodos - depende de onde o defeito provavelmente está, como o tubo é magnetizado (ou não), quão rápido a inspeção precisa ser executada e em que condição de superfície o tubo se encontra.Este artigo aborda os cinco métodos de detecção mais comumente usados ​​em tubos de aço quadrados e retangulares, o que cada um deles está realmente medindo e como decidir qual deles atende às suas necessidades de inspeção.

Teste de correntes parasitas (ECT)funciona passando uma corrente alternada através de uma bobina mantida próxima à superfície do tubo. Essa bobina induz correntes "parasitas" circulantes dentro do metal por meio de indução eletromagnética. Quando a corrente induzida flui através de uma região livre de defeitos, ela forma um loop uniforme e previsível. Quando encontra uma superfície ou quase{4}}defeito superficial - uma rachadura, uma volta, uma seção de parede afinada - o circuito de corrente parasita se distorce, e essa distorção aparece como uma mudança mensurável no sinal elétrico da bobina.

O teste de correntes parasitas não é uma técnica fixa única -, ele cobre vários tipos de implementação, cada um adequado para diferentes necessidades de inspeção:

• Teste convencional (padrão) de correntes parasitas- o método de linha de base, usando uma única-bobina de frequência para detecção de defeitos em superfícies gerais e próximas-da superfície
• Teste remoto de correntes parasitas em campo (RFEC)- usa uma bobina transmissora e receptora separada ao longo do tubo, permitindo a detecção através da parede interna e externa em uma única passagem, útil quando o acesso é limitado a um lado do tubo
• Teste de correntes parasitas multi-frequenciais- executa diversas frequências simultaneamente, permitindo que o inspetor separe os sinais de diferentes profundidades de defeitos ou suprima a interferência das condições da superfície
• Teste de corrente parasita pulsada- usa um pulso de banda larga em vez de uma onda contínua, que pode extrair informações mais profundas de uma única medição
• Os pontos fortes do teste de correntes parasitas são o que o torna um método de primeira linha comum-em linhas de produção:a precisão e a sensibilidade da detecção são altas, a velocidade de inspeção é rápida o suficiente para ser executada-em linha durante a produção do tubo e pode detectar defeitos superficiais e subterrâneos (próximos-da superfície). Também tolera razoavelmente bem a contaminação da superfície -película de óleo ou resíduo leve na superfície do tubo geralmente não interrompe o sinal, o que é importante em uma área de produção onde os tubos saem diretamente de uma linha de conformação e soldagem.

A compensação-éespecificidade. O teste de correntes parasitas é sensível a qualquer mudança na resposta eletromagnética do material, o que significa que ele pode sinalizar características geométricas, rugosidade superficial menor ou variação de propriedades do material como se fossem defeitos -aumentando a taxa de detecção-de falsosem comparação com métodos que produzem uma indicação física mais direta. Também ofereceflexibilidade limitada no ajuste da resolução de detecção, portanto, uma configuração de corrente parasita ajustada para um tamanho de defeito e faixa de profundidade pode não ser a configuração ideal para um perfil de defeito diferente sem reconfigurar a sonda ou a frequência.

Teste ultrassônico (UT)usa a forma como as ondas sonoras viajam através do metal sólido. Um transdutor envia um pulso ultrassônico de alta-frequência para a parede do tubo. Desde que o material seja contínuo, a onda viaja de forma previsível; quando atinge um defeito interno - um vazio, uma inclusão, uma falta-de{5}}fusão na costura de solda - parte dessa energia é refletida de volta para o transdutor. Medindo o atraso de tempo e a amplitude do sinal refletido, o equipamento de inspeção pode calculartanto a localização quanto o tamanho aproximado do defeito dentro da espessura da parede, não apenas sua presença.

A principal vantagem do teste ultrassônico é a precisão:entre os cinco métodos aqui, geralmente é o mais preciso para identificar exatamente onde está o defeito na parede do tubo e qual é aproximadamente o seu tamanho. Isso o torna um método padrão para verificar a integridade da costura-de solda em produtos tubulares e componentes forjados, onde conhecer a profundidade de uma falha - e não apenas sua existência - determina se a peça é aceitável.

O método tem restrições práticas reais em tubos quadrados e retangulares.Não é adequado para geometria complexa ou irregular- as faces planas de um SHS/RHS funcionam razoavelmente bem, mas cantos e zonas de transição podem distorcer o caminho do som e complicar a interpretação.A superfície do tubo precisa de um certo nível de suavidadepara que o acoplamento funcione corretamente, uma vez que o teste ultrassônico requer umagente de acoplamento - normalmente um meio à base de gel ou óleo-- aplicado entre a sonda e a superfície do tubopara eliminar o entreferro e manter a transmissão do sinal estável. Superfícies ásperas, escamadas ou fortemente revestidas precisam ser preparadas antes que o teste ultrassônico forneça uma leitura confiável.

Teste de partículas magnéticas (MPT)aplica-se especificamente a tubos ferromagnéticos - carbono e aço estrutural de baixa{1}liga, mas materiais não{2}}magnéticos não. O tubo é magnetizado, seja por uma culatra, bobina ou corrente contínua que passa pelo material, o que estabelece um campo magnético que atravessa o aço.Onde um defeito superficial ou próximo-da superfície interrompe esse campo - uma rachadura, uma costura, uma falta de fusão - as linhas do campo magnético distorcem localmente e "vazam" para fora da superfície, criando um campo de vazamento localizado exatamente no local do defeito.

Partículas magnéticas finas (pó seco ou suspensão úmida) são então aplicadas através da superfície magnetizada.O campo de vazamento atrai e retém as partículas no local do defeito, formando uma linha ou aglomerado visível que traça a forma do defeito- uma trinca aparece como uma linha de partículas seguindo o caminho da trinca; uma inclusão arredondada aparece como um aglomerado de partículas.

O apelo dos testes de partículas magnéticas é a franqueza e o custo:o investimento em equipamentos é comparativamente baixo, a indicação física é altamente confiável quando aplicável, e o defeito é diretamente visível, em vez de inferido a partir de um sinal eletrônico - um inspetor pode ver a forma e a extensão reais da falha. As desvantagens são em grande parte relacionadas ao trabalho e à precisão:aplicar corrente magnetizante, partículas e interpretar o padrão é um processo manual, o que aumenta o custo de mão de obra em relação a um método-em linha automatizado. Tambémnão é possível distinguir o tipo de defeito ou o grau de gravidade com a mesma precisão que os testes ultrassônicos ou de correntes parasitas- informa que existe um defeito e indica aproximadamente onde, mas não necessariamente sua profundidade ou classificação exata - e o rendimento geral tende a serMais devagardo que alternativas automatizadas.

O teste infravermelho em superfícies de tubos é normalmente implementado como termografia por indução, e o princípio é diferente dos outros quatro métodos: detecta defeitos através de aquecimento localizado em vez de um sinal magnético ou acústico. Uma bobina de indução de alta-frequência é passada perto da superfície do tubo, gerando uma corrente elétrica induzida diretamente na camada superficial do tubo. Onde o material é sólido, a corrente induzida flui uniformemente e se dissipa uniformemente na forma de calor.Onde existe um defeito, a resistência elétrica local muda e a região do defeito consome mais energia elétrica à medida que transporta a corrente induzida - produzindo uma temperatura local mensuravelmente mais alta.

Uma câmera ou sensor infravermelho lê esse padrão de temperatura na superfície.Como a taxa e o padrão de dissipação de calor estão relacionados à profundidade do defeito, a assinatura térmica resultante pode ser usada para estimar a profundidade do defeito., não apenas a presença -, que é um recurso que nenhum dos métodos de indicação-puramente de superfície (como teste de partículas magnéticas) fornece diretamente.

A limitação prática é geométrica:este método geralmente é eficaz apenas em superfícies planas e retas, onde a bobina de indução pode manter uma distância e acoplamento consistente e uniforme com a superfície do tubo ao longo da varredura.Não é adequado para superfícies metálicas irregulares ou irregulares- um raio de canto, uma tampa de solda áspera ou uma camada de escala irregular interrompe a distribuição da corrente induzida e prejudica a confiabilidade da leitura térmica. Em tubos quadrados e retangulares, isso geralmente limita a termografia infravermelha/indução às faces planas, em vez de à seção completa.

O teste de vazamento de fluxo magnético (MFL) compartilha quase inteiramente sua física subjacente com o teste de partículas magnéticas- magnetizam um tubo ferromagnético e dependem do fato de que um defeito distorce o campo magnético, produzindo um campo de vazamento localizado na falha. A diferença está na forma como esse campo de vazamento é lido: em vez de aplicar partículas magnéticas e confiar em um padrão visual,O MFL usa sensores eletrônicos - normalmente sensores baseados em efeito Hall-ou bobina-- para detectar e medir o campo de vazamento diretamente, convertendo-o em um sinal eletrônico em vez de um traço de partícula visível.

Essa mudança de uma leitura visual manual para uma medição eletrônica direta é o que dá ao MFL sua vantagem prática:sua faixa aplicável, sensibilidade e confiabilidade são geralmente mais fortes do que os testes de partículas magnéticas.Como o campo de vazamento é medido eletronicamente em vez de inspecionado visualmente, o MFL pode ser automatizado e executado na velocidade da linha de produção, e sua sensibilidade depende menos da capacidade do inspetor de interpretar corretamente um padrão de partícula sob iluminação variável ou condições de superfície. Assim como o teste de partículas magnéticas, permanece limitado atubo ferromagnético- materiais não{1}}magnéticos não podem ser inspecionados por nenhum dos métodos.

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