Manter a integridade dos equipamentos de pressão é uma realidade constante para qualquer proprietário/operador. Proprietários/operadores de equipamentos como vasos, fornos, caldeiras, trocadores, tanques de armazenamento e tubulações e instrumentação associadas contam com um programa de gerenciamento de integridade para avaliar a confiabilidade do equipamento e proteger a integridade do equipamento para uma operação segura e eficiente. Várias técnicas não destrutivas são comumente usadas para monitorar componentes críticos, pois entender a metalurgia correta desses componentes é essencial para sua confiabilidade e operação segura. Usar 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 graus de material pode ser desafiador devido à geometria ou tamanho. Devido à dificuldade de analisar o material, essas peças são frequentemente excluídas do programa de Identificação Positiva de Material (PMI). Mas você simplesmente não pode ignorar nenhuma seção crítica, incluindo os principais tubos de pequeno calibre. Um componente menor que falha em um sistema crítico pode ter o mesmo impacto que uma falha de componente maior. As consequências de uma falha podem ser menores, mas as consequências podem ser as mesmas: incêndio, tempo de inatividade da planta de processo e ferimentos.
À medida que a Espectroscopia de Ruptura Induzida por Laser (LIBS) passou de métodos analíticos de laboratório para o mainstream, a capacidade de executar 100% dos testes de carbono necessários de todos os componentes no campo é uma lacuna enorme na indústria que foi recentemente preenchida por técnicas analíticas. Essa tecnologia portátil permite que proprietários/operadores testem esses componentes de forma confiável e precisa para verificar a conformidade do processo do material e fornece uma solução abrangente para verificação de material no local, incluindo 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.)
LIBS é uma técnica de emissão de luz que usa um laser pulsado para ablacionar a superfície de um material e criar um plasma. O espectrômetro de bordo mede qualitativamente a luz do plasma, separando os comprimentos de onda individuais para revelar o conteúdo elementar, que é então quantificado pela calibração de bordo. Com as últimas inovações em analisadores LIBS portáteis, incluindo aberturas de saída muito pequenas, uma atmosfera de argônio inerte pode ser obtida sem selar superfícies curvas ou peças pequenas, permitindo que os técnicos testem peças independentemente do tamanho ou geometria. Os técnicos preparam as superfícies, usam câmeras internas para direcionar os locais de teste e analisá-los. A área de teste é de aproximadamente 50 mícrons, o que permitirá que os técnicos meçam peças de qualquer tamanho, incluindo peças muito pequenas, sem a necessidade de adaptadores, coleta de aparas ou envio de componentes de sacrifício para o laboratório.
Vários 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 criados iguais. Existem vários modelos de analisadores LIBS no mercado que permitem a identificação do material, mas não o teor de carbono. No entanto, em aplicações onde as classificações de material são necessárias, o carbono é medido e o material é classificado com base na quantidade de carbono. Portanto, o carbono é essencial para um programa abrangente de gerenciamento de integridade.
Figura 2. Análise de carbono SciAps Z-902 de 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 1040, 1050, etc. Ou, se você estiver classificando 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 316L ou 316H. Se você não medir o carbono, estará apenas identificando o tipo de material e não a classe do material.
Figura 3. Análise de carbono SciAps Z-902 de encaixe 1” s/160 A106 para serviços de alquilação de HF Fonte: SciAps (clique na imagem para ampliar.)
Os analisadores LIBS sem a capacidade de medir carbono só conseguem identificar materiais, de forma semelhante aos instrumentos de fluorescência de raios X (XRF). No entanto, vários fabricantes produzem analisadores de carbono LIBS portáteis capazes de medir o conteúdo 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 pequenas peças para análise. Os analisadores LIBS com pequenos orifícios de saída não requerem uma vedação de argônio para testes e não requerem adaptadores de widget 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 várias funções do analisador para determinar se o instrumento pode atender às necessidades da aplicação pretendida, especialmente se a aplicação exigir 100% de PMI.
Os recursos 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 material recebido, material PMI em serviço/antigo, soldas, consumíveis de soldagem e quaisquer componentes críticos em seu programa de PMI, proporcionando uma solução eficiente e confiável para qualquer programa de integridade de ativos. Uma solução econômica sem a mão de obra ou o custo extra de comprar peças de sacrifício ou coletar aparas e enviá-las ao laboratório para aguardar os resultados. Esses analisadores LIBS portáteis e portáteis oferecem aos usuários funcionalidades adicionais que não existiam há apenas alguns anos.
Figura 4. Análise de carbono do fio SciAps Z-902 de 1/8”, 316L Fonte do material: SciAps (clique na imagem para ampliar.)
A confiabilidade dos ativos inclui um programa abrangente de verificação de materiais, agora totalmente implementado em campo, para verificar a conformidade do equipamento e a operação segura e eficiente. Com um pouco de pesquisa sobre o analisador adequado e compreensão da aplicação, os proprietários/operadores agora podem analisar e classificar de forma confiável qualquer equipamento em seu programa de integridade de ativos, independentemente da geometria ou tamanho, e obter análises em tempo real. Os componentes críticos de pequeno calibre 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 de campo de carbono.
James Terrell é Diretor de Desenvolvimento de Negócios – END na SciAps, Inc., fabricante de analisadores portáteis de XRF e LIBS.
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