Manter a integridade de equipamentos pressurizados é uma realidade constante para qualquer proprietário/operador. Proprietários/operadores de equipamentos como vasos de pressão, fornos, caldeiras, trocadores de calor, tanques de armazenamento e tubulações e instrumentação associadas dependem de um programa de gestão da integridade para avaliar a confiabilidade dos equipamentos e proteger sua integridade para uma operação segura e eficiente. Diversas técnicas não destrutivas são comumente utilizadas para monitorar componentes críticos, pois compreender a metalurgia correta desses componentes é fundamental para sua confiabilidade e operação segura. Utilizar o tipo errado de material pode ter resultados desastrosos.
Testar alguns desses componentes (como peças pequenas ou conjuntos de tubulação) para análise de carbono e classificação de materiais pode ser um desafio devido à geometria ou ao tamanho. Devido à dificuldade de análise do material, essas peças são frequentemente excluídas do programa de Identificação Positiva de Materiais (PMI). Mas você simplesmente não pode ignorar nenhuma seção crítica, incluindo os tubos principais de pequeno diâmetro. A falha de um componente menor em um sistema crítico pode ter o mesmo impacto que a falha de um componente maior. As consequências de uma falha podem ser menores, mas podem ser as mesmas: incêndio, paralisação da planta de processo e ferimentos.
Com a Espectroscopia de Emissão Óptica Induzida por Laser (LIBS) migrando dos métodos analíticos de laboratório para o uso convencional, a capacidade de realizar 100% dos testes de carbono necessários em todos os componentes em campo representa uma grande lacuna no setor, recentemente preenchida por técnicas analíticas. Essa tecnologia portátil permite que proprietários/operadores testem esses componentes de forma confiável e precisa, verificando a conformidade dos processos com os materiais, e oferece uma solução completa para a verificação de materiais no local, incluindo a análise de carbono.
Figura 1. Análise de carbono da solda SciAps Z-902 ER308L de ¼” de largura. Fonte: SciAps (Clique na imagem para ampliar.)
A LIBS é uma técnica de emissão de luz que utiliza um laser pulsado para ablacionar a superfície de um material e criar um plasma. O espectrômetro integrado mede qualitativamente a luz do plasma, separando os comprimentos de onda individuais para revelar a composição elementar, que é então quantificada por meio de calibração interna. Com as mais recentes inovações em analisadores LIBS portáteis, incluindo aberturas de saída muito pequenas, é possível obter uma atmosfera inerte de argônio sem a necessidade de selar superfícies curvas ou peças pequenas, permitindo que os técnicos testem peças independentemente do tamanho ou geometria. Os técnicos preparam as superfícies, utilizam câmeras internas para direcionar os locais de teste e os analisam. A área de teste é de aproximadamente 50 mícrons, o que permite aos técnicos medir peças de qualquer tamanho, incluindo peças muito pequenas, sem a necessidade de adaptadores, coleta de aparas ou envio de componentes descartáveis ​​para o laboratório.
Diversos fabricantes produzem analisadores LIBS portáteis disponíveis comercialmente. Ao procurar o analisador certo para sua aplicação, os usuários precisam ter em mente que nem todos os analisadores LIBS portáteis são iguais. Existem vários modelos de analisadores LIBS no mercado que permitem a identificação de materiais, mas não a determinação do teor de carbono. No entanto, em aplicações que exigem a classificação de materiais, o carbono é medido e o material é classificado com base na quantidade de carbono. Portanto, o teor de carbono é fundamental para um programa abrangente de gestão da integridade.
Figura 2. Análise de carbono SciAps Z-902 de um parafuso de máquina de 1/4 de polegada, material 316H. Fonte: SciAps (Clique na imagem para ampliar.)
Por exemplo, o aço carbono 1030 é identificado pelo teor de carbono no material, e os dois últimos números no nome do material identificam o teor nominal de carbono – 0,30% de carbono é o teor nominal de carbono no aço carbono 1030. Isso também se aplica a outros aços carbono, como o aço carbono 1040, 1050, etc. Ou, se você estiver classificando o aço inoxidável da série 300, o teor de carbono é o elemento básico necessário para identificar a classe L ou H de um material, como o material 316L ou 316H. Se você não medir o carbono, estará apenas identificando o tipo de material e não a sua classe.
Figura 3. Análise de carbono SciAps Z-902 da conexão 1” s/160 A106 para serviços de alquilação com HF. Fonte: SciAps (Clique na imagem para ampliar.)
Analisadores LIBS sem capacidade de medir carbono só podem identificar materiais, similarmente aos instrumentos de fluorescência de raios X (XRF). No entanto, diversos fabricantes produzem analisadores de carbono LIBS portáteis capazes de medir o teor de carbono. Existem algumas diferenças fundamentais entre os analisadores, como tamanho, peso, número de calibrações disponíveis, interface de amostra para superfícies seladas versus não seladas e acesso a peças pequenas para análise. Analisadores LIBS com orifícios de saída pequenos não requerem selagem com argônio para testes e não necessitam de adaptadores para widgets, exigidos por outros analisadores LIBS ou unidades OES para testar widgets. A vantagem dessa técnica é que ela permite que os técnicos testem qualquer parte do procedimento de PMI sem o uso de adaptadores especiais. Os usuários precisam estudar as diversas funções do analisador para determinar se o instrumento atende às necessidades da aplicação pretendida, especialmente se a aplicação exigir PMI de 100%.
As capacidades dos instrumentos LIBS portáteis estão mudando a forma como a análise de campo é gerenciada. Esses instrumentos fornecem ao proprietário/operador um meio de analisar materiais recebidos, materiais PMI em serviço/antigos, soldas, consumíveis de soldagem e quaisquer componentes críticos em seu programa PMI, oferecendo uma solução eficiente e confiável para qualquer programa de integridade de ativos. Uma solução econômica, sem a necessidade de mão de obra extra ou o custo de comprar peças de sacrifício ou coletar aparas e enviá-las ao laboratório, aguardando os resultados. Esses analisadores LIBS portáteis oferecem aos usuários funcionalidades adicionais que não existiam há poucos anos.
Figura 4. Análise de carbono do fio SciAps Z-902 de 1/8”, aço inoxidável 316L. Fonte do material: SciAps (Clique na imagem para ampliar).
A Confiabilidade de Ativos inclui um programa abrangente de verificação de materiais, agora totalmente implementado em campo, para verificar a conformidade dos equipamentos e sua operação segura e eficiente. Com uma breve pesquisa sobre o analisador adequado e a compreensão da aplicação, os proprietários/operadores agora podem analisar e classificar com segurança qualquer equipamento em seu programa de integridade de ativos, independentemente da geometria ou tamanho, e obter análises em tempo real. Componentes críticos de pequeno diâmetro agora podem ser analisados ​​instantaneamente, com confiança e precisão, fornecendo aos proprietários/usuários os dados necessários para tomar decisões críticas para proteger a integridade do equipamento.
Essa tecnologia inovadora permite que proprietários/operadores mantenham um alto grau de integridade e confiabilidade de seus equipamentos, preenchendo lacunas na análise do campo de carbono.
James Terrell é Diretor de Desenvolvimento de Negócios – NDT na SciAps, Inc., fabricante de analisadores portáteis de XRF e LIBS.
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