À medida que as pressões do mercado forçam os fabricantes de tubos a encontrar maneiras de aumentar a produtividade, mantendo os rigorosos padrões de qualidade, a escolha do melhor método de inspeção e sistema de suporte torna-se mais importante do que nunca. Embora muitos produtores de tubos dependam da inspeção final, em muitos casos, os fabricantes utilizam testes em etapas anteriores do processo de fabricação para detectar materiais ou processos defeituosos precocemente. Isso não só reduz o desperdício, como também os custos associados ao manuseio de materiais defeituosos. Essa abordagem, em última análise, se traduz em maior lucratividade. Por esses motivos, adicionar um sistema de ensaios não destrutivos (END) a uma fábrica faz todo o sentido do ponto de vista econômico.
Diversos fatores — tipo de material, diâmetro, espessura da parede, velocidade do processo e método de soldagem ou conformação do tubo — determinam o melhor teste. Esses fatores também influenciam a escolha das características no método de inspeção utilizado.
O teste por correntes parasitas (ET) é utilizado em diversas aplicações de tubulações. Trata-se de um teste de custo relativamente baixo, que pode ser utilizado em tubulações de paredes finas, tipicamente com espessura de até 0,250 polegadas. É adequado para materiais magnéticos e não magnéticos.
Os sensores ou bobinas de teste se dividem em duas categorias básicas: envolventes e tangenciais. As bobinas envolventes inspecionam toda a seção transversal do tubo, enquanto as bobinas tangenciais inspecionam apenas a área soldada.
As bobinas de teste com enrolamento detectam defeitos em toda a tira de entrada, não apenas na zona de solda, e tendem a ser mais eficazes ao testar tamanhos menores que 2 polegadas de diâmetro. Elas também toleram o deslocamento da almofada de solda. Uma grande desvantagem é que a passagem da tira de entrada pelo laminador exige etapas adicionais e cuidado redobrado para que ela passe pela bobina de teste. Além disso, se a bobina de teste estiver muito justa ao diâmetro, uma solda defeituosa pode fazer com que o tubo se abra, danificando a bobina de teste.
As bobinas tangenciais examinam uma pequena porção da circunferência do tubo. Em aplicações de grande diâmetro, o uso de bobinas tangenciais em vez de bobinas envolventes geralmente resulta em uma melhor relação sinal-ruído (uma medida da intensidade do sinal de teste em relação a um sinal estático de fundo). As bobinas tangenciais também não requerem roscas e são mais fáceis de calibrar fora da fábrica. A desvantagem é que elas verificam apenas a zona de solda. São adequadas para tubos de grande diâmetro e podem ser usadas para tamanhos menores se a posição da solda for bem controlada.
Ambos os tipos de bobina podem testar descontinuidades intermitentes. O teste de defeitos, também conhecido como teste de vazios ou discrepâncias, compara continuamente a solda com uma porção adjacente do metal base e é sensível a pequenas alterações causadas por descontinuidades. Ideal para detectar defeitos pontuais, como furos ou pontos de solda descontínuos, sendo o principal método utilizado na maioria das aplicações de laminação.
O segundo teste, o método absoluto, encontrou falhas evidentes. Esta forma mais simples de ensaio por tomografia eletrônica exige que o operador equilibre eletronicamente o sistema com materiais de boa qualidade. Além de detectar alterações gerais e contínuas, também detecta alterações na espessura da parede.
Utilizar esses dois métodos de ET não precisa ser particularmente problemático. Se o instrumento estiver equipado, eles podem ser usados ​​simultaneamente com uma única bobina de teste.
Por fim, a localização física do testador é crucial. Características como a temperatura ambiente e a vibração da fresadora (transmitida ao tubo) podem afetar o posicionamento. Colocar a bobina de teste perto da caixa de solda fornece ao operador informações imediatas sobre o processo de soldagem. No entanto, sensores resistentes à temperatura ou refrigeração adicional podem ser necessários. Colocar a bobina de teste perto da extremidade da fresadora pode detectar defeitos introduzidos pelo processo de dimensionamento ou conformação; entretanto, há uma maior probabilidade de falsos positivos, pois essa localização aproxima o sensor do sistema de corte, onde é mais provável que detecte vibrações durante o corte ou cisalhamento.
O ensaio ultrassônico (UT) utiliza pulsos de energia elétrica e os converte em energia sonora de alta frequência. Essas ondas sonoras são transmitidas ao material em teste através de meios como água ou fluido de corte. O som é direcional; a orientação do sensor determina se o sistema está procurando defeitos ou medindo a espessura da parede. Um conjunto de transdutores pode criar o contorno da zona de solda. O método UT não é limitado pela espessura da parede do tubo.
Para utilizar o processo de ultrassom como ferramenta de medição, o operador precisa orientar o transdutor de forma que fique perpendicular ao tubo. As ondas sonoras entram pelo diâmetro externo do tubo, refletem no diâmetro interno e retornam ao transdutor. O sistema mede o tempo de percurso — o tempo que uma onda sonora leva para viajar do diâmetro externo ao diâmetro interno — e converte esse tempo em uma medida de espessura. Dependendo das condições da usina, essa configuração pode medir a espessura da parede com uma precisão de ± 0,001 polegadas.
Para detectar defeitos no material, o operador posiciona o transdutor em um ângulo oblíquo. As ondas sonoras entram pelo diâmetro externo (DE), viajam até o diâmetro interno (DI), refletem de volta para o DE e se propagam ao longo da parede dessa maneira. A descontinuidade da solda faz com que a onda sonora seja refletida; ela percorre o mesmo caminho de volta ao sensor, que a converte novamente em energia elétrica e cria uma indicação visual que mostra a localização do defeito. O sinal também passa pelo detector de defeitos, que aciona um alarme para notificar o operador ou ativa um sistema de pintura que marca a localização do defeito.
Os sistemas de ultrassom podem usar um único transdutor (ou múltiplos transdutores de cristal único) ou transdutores de matriz faseada.
Os testes ultrassônicos tradicionais utilizam um ou mais transdutores de cristal único. O número de sensores depende do comprimento esperado do defeito, da velocidade da linha e de outros requisitos do teste.
Os transdutores de matriz faseada utilizam múltiplos elementos transdutores em um único corpo. O sistema de controle controla eletronicamente as ondas sonoras sem a necessidade de reposicionar os elementos transdutores para escanear a área de solda. O sistema pode realizar diversas atividades, como detectar defeitos, medir a espessura da parede e monitorar alterações na limpeza da zona de solda. Esses modos de inspeção e medição podem ser realizados praticamente de forma simultânea. É importante ressaltar que a abordagem de matriz faseada tolera certa deriva de soldagem, pois a matriz pode cobrir uma área maior do que os sensores tradicionais de posição fixa.
Um terceiro método de END (Ensaio Não Destrutivo), o Vazamento Magnético (MFL), é usado para inspecionar tubulações de grande diâmetro, paredes espessas e com propriedades magnéticas. É ideal para aplicações na indústria de petróleo e gás.
Os lasers de campo magnético (MFLs) utilizam um forte campo magnético CC que atravessa um tubo ou a parede de um tubo. A intensidade do campo magnético se aproxima da saturação total, ou seja, do ponto em que qualquer aumento na força de magnetização não resulta em um aumento significativo na densidade do fluxo magnético. Quando as linhas do campo magnético encontram uma falha no material, a distorção resultante do fluxo magnético pode fazer com que ele emaneça ou forme bolhas a partir da superfície.
Uma sonda simples de fio enrolado, quando submetida a um campo magnético, pode detectar essas bolhas. Assim como em outras aplicações de indução magnética, o sistema requer movimento relativo entre o material em teste e a sonda. Esse movimento é obtido pela rotação do conjunto ímã-sonda ao redor da circunferência do tubo ou cano. Para aumentar a velocidade de processamento, essa configuração utiliza sondas adicionais (novamente um conjunto) ou múltiplos conjuntos.
A unidade MFL rotativa pode detectar defeitos longitudinais ou transversais. As diferenças residem na orientação das estruturas de magnetização e no projeto da sonda. Em ambos os casos, o filtro de sinal lida com o processo de detecção de defeitos e distinção entre as localizações internas (ID) e externas (OD).
O MFL é semelhante ao ET e os dois se complementam. O ET é adequado para produtos com espessura de parede inferior a 0,250 polegadas, enquanto o MFL é usado para produtos com espessura de parede superior a esse valor.
Uma das vantagens do MFL em relação ao UT é sua capacidade de detectar defeitos menos que ideais. Por exemplo, o MFL pode detectar facilmente defeitos helicoidais. Defeitos em tais direções oblíquas podem ser detectados por UT, mas exigem configurações específicas para o ângulo esperado.
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