ULTRASSOM AUTOMÁTICO DE SOLDAS PROCEDIMENTO PR-042

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1 Página: 1 de OBJETIVO Este procedimento fixa as condições para a execução dos ensaios por ultrassom automático para detecção e avaliação de descontinuidades em juntas longitudinais e helicoidais soldadas de tubos de acordo com o sistema nacional de Qualificação e Certificação de Pessoal em Ensaios Não Destrutivos. Este procedimento é válido somente para a realização de exames práticos e teóricos no Sistema Nacional de Qualificação e Certificação da ABENDI. Os requisitos descritos neste procedimento são específicos para o exame de qualificação, não devendo ser considerado como referência para qualquer trabalho de inspeção em campo. 2. NORMAS DE REFERÊNCIA Especificação API 5L Código ASME - Seção V BS 4331 Parte 3 3. MATERIAL E DIMENSÕES Tubos de aço carbono e de baixa liga de acordo com a especificação API 5L, com espessuras maiores ou iguais a 6,35 mm e diâmetros maiores ou iguais a 150 mm. 4. DIMENSIONAL, TIPO E DETALHE DE JUNTAS - JUNTA LONGITUDINAL E HELICOIDAL DE TUBOS a) Junta de topo chanfro reto Figura 1 b= 0 a 3,2 mm b) Junta de topo com chanfro em V Figura 2 c) Junta de topo com chanfro em X Figura 3 5. APARELHOS O equipamento deve estar em conformidade com o Anexo I.

2 Página: 2 de CABEÇOTES 6.1 Os cabeçotes a serem utilizados devem ser de 2 a 5 MHz. 6.2 Os cabeçotes angulares a serem utilizados devem ter angulo variando de 45 a 70 graus. 6.3 O ruído máximo permitido não deve interferir com a inspeção e a calibração. 6.4 O ângulo do cabeçote deve ser escolhido observando-se os indicados na tabela abaixo: ÂNGULO DO CABEÇOTE TIPO DE SOLDA TIPO DE CHANFRO ESPESSURA (mm) 70 ou 60 ou 45 ERW, SAW e GMAW RETO, V ou X 6, O ponto de emissão e o angulo real dos cabeçotes devem ser aferidos a cada 6 meses no bloco padrão V1. O ângulo real pode variar no máximo, mais ou menos 2 graus em relação ao angulo nominal. 6.6 Os cabeçotes devem apresentar resoluções conforme o requerido no anexo I. 7. CALIBRAÇÃO 7.1 PADRÃO DE REFERÊNCIA O padrão de referência deve ter mesmo diâmetro, espessura e ser do mesmo material do tubo a ser inspecionado. Deverá conter entalhes N5 ou N10 longitudinais na sua superfície interna e externa e furo passante com diâmetro de 1,6 mm ou 3,2 mm de acordo com a especificação API 5L. Vide anexo II. 7.2 CALIBRAÇÃO E VERIFICAÇÃO O equipamento deverá ser ajustado para produzir indicações bem definidas, quando o padrão de referência utilizado é varrido, de maneira a simular a inspeção do produto. A calibração deverá ser registrada conforme anexo IV. Deve ser checada a calibração do aparelho, com a máxima velocidade a ser utilizada durante a inspeção do produto utilizando o padrão de referência acima. 7.3 FREQUÊNCIA DE CALIBRAÇÃO E DE VERIFICAÇÃO O equipamento deverá ser calibrado no início do trabalho, após qualquer interrupção de energia elétrica e defeito na unidade. Deverá ser feita a verificação da calibração logo após que esta seja executada, ao menos uma vez durante a cada 4 horas de trabalho e no final do trabalho. Caso durante o processo de verificação seja descoberto que a calibração não está adequada, todos os tubos desde a última verificação satisfatória deverão ser re-inspecionados. Durante o processo de verificação todos os alarmes (sonoros e luminosos) bem como os de marcação utilizados devem ser verificados. 7.4 MÉTODO DE CALIBRAÇÃO Calibração da escala de distancia do aparelho A escala de distancia de cada canal deverá ser ajustada para que os ecos correspondentes aos furos e entalhes utilizados estejam situados entre 10 a 90% do comprimento total da tela Calibração da sensibilidade O nível de referência para calibração da sensibilidade de cada canal utilizado para detecção de descontinuidades deverá ser feita de tal forma que os ecos dos refletores de referência (furo e entalhes) sejam ajustados em no mínimo 50% da altura da tela. A calibração da sensibilidade de cada canal utilizado para controle de acoplamento deverá ser feita de tal forma que os ecos de referência sejam ajustados em 100% da altura da tela.

3 Página: 3 de Ajuste dos patamares Patamar para detecção de defeitos O nível de disparo destes patamares deverá ser ajustado em 50% da altura da tela no sentido coincidente, ou seja, quando um eco subir mais do que 50%, um alarme deve ser acionado.. Para soldas SAW e GMAW a largura do patamar deverá ser ajustada de forma que o seu início detecte o furo lateral confeccionado no mínimo a 5 mm da margem da solda e seu final detecte o furo central. Para soldas ERW o seu final deve ser ajustado no furo lateral oposto. Vide a figura 4a e 4b a seguir. a. SAW / GMAW b. ERW Figura Patamar para controle de acoplamento O nível de disparo destes patamares deverão ser ajustados em 50% da altura da tela no sentido anti-coincidente, ou seja, quando um eco descer mais do que 50% da altura total da tela, um alarme deve ser acionado. A largura do patamar deverá ser ajustada de forma que o eco correspondente ao acoplamento esteja contido em seu interior, entretanto larguras muito pequenas devem ser evitadas. 8. CONDIÇÃO SUPERFICIAL E PREPARAÇÀO A superfície a ser inspecionada deve estar livre de respingos de solda, óxidos, carepas de laminação ou outros que possam a interferir no acoplamento satisfatório e na varredura. 9. ACOPLANTE Água limpa ou diluída com óleo solúvel deve ser utilizada. 10. TÉCNICA DE VARREDURA E ARRANJO 10.1 O equipamento deverá ser capaz de inspecionar continua e ininterruptamente o cordão de solda e 1.6 mm em ambos os lados desta, por toda espessura da parede (área de interesse) Os transdutores deverão ser posicionados a uma distância, vide ANEXO III, fixa do cordão de solda com o feixe sônico principal direcionado conforme as figuras 5 e Durante a varredura da solda esta posição deverá ser mantida em relação a linha de centro da solda A velocidade de inspeção não deverá ser superior àquela utilizada para fazer a varredura do padrão de referência O ganho para a varredura deve ser o ganho da calibração (nível de referência), acrescido de 6 db. Para a avaliação das descontinuidades, o ganho deve ser corrigido, sem este acréscimo de 6 db.

4 Página: 4 de Junta com espessura entre 6,35 a 12,7 mm: O arranjo deve ser composto de no mínimo um par de cabeçotes e deve ser feito de tal forma que o centro do feixe sônico esteja posicionado para região central da espessura do tubo. Este ajuste pode ser baseado nos cálculos para cada dimensão de tubo ou pela detecção dos chanfros interno e externo ao mesmo tempo Junta com espessura maior de 12,7 mm: Figura 5 O arranjo dos cabeçotes deve ser feito de tal forma que um par esteja com feixe sônico centralizado em ¼ da espessura (região externa) e o outro par centralizado em ¾ da espessura (região interna) do tubo. Figura CRITÉRIO DE AVALIAÇÃO E LOCALIZAÇÃO DAS DESCONTINUIDADES Trinca, falta de fusão e falta de penetração deverão ser considerados defeitos. Para as demais descontinuidades detectadas que tiverem um eco que ultrapasse o nível de referência, quando analisadas com o ganho primário, ou seja, indicações com a altura maior que 50% da altura da tela, deverão ser consideradas como defeitos. Todas as indicações detectadas com o ganho de varredura deverão ser registradas, solicitando exame complementar. 12. REGISTO DOS RESULTADOS Os resultados das inspeções devem ser registrados em relatório específico do fabricante. 13. ANEXOS ANEXO I - Verificação da aparelhagem de ultrassom. ANEXO II - Padrão de referência. ANEXO III - Tabela de Referência para distâncias de trabalho. ANEXO IV- Formulário para Relatório de Registro da calibração.

5 Página: 5 de 13 ANEXO I - VERIFICAÇÃO DA APARELHAGEM DE ULTRASSOM 1. APARELHO DE ULTRASSOM 1.1 O aparelho de ultrassom deve ser tipo pulso-eco, apresentação tipo "A", capaz de gerar frequência na faixa de 1 a 6 MHz. 2. CABEÇOTES 2.1 Os cabeçotes devem possuir as seguintes características: a) cabeçotes normais (ondas longitudinais) para contato direto devem ter cristais com diâmetro variando de 10 a 30mm ou quadrado com 10 a 25mm de lado. b) cabeçotes angulares (ondas transversais) para contato direto devem ter cristais com área ativa mínima de 70 mm 2. c) cabeçotes tipo duplo cristal, normais ou angulares, para contato direto devem ter cristais de áreas 15 a 900 mm Os cabeçotes a serem utilizados devem trazer impressos, no seu corpo de forma permanente, um código que permita identificar as seguintes características: a) tipo do cabeçote; b) material e dimensões do cristal; c) frequência; d) ângulo no aço; e) index, quando tratar-se de cabeçote angular. (Ponto de saída do som do cabeçote). 3. CONTROLE DE GANHO 3.1. O aparelho deve permitir um ajuste grosso com incrementos de 10 decibéis ou 20 decibéis e um ajuste fino com incrementos de 1 decibel ou 2 decibéis O aparelho deve possuir capacidade de ampliar pelo menos 80 decibéis. 4. FAIXA OPERACIONAL DE TEMPERATURAS 4.1. A aparelhagem deve permitir a operação em condições satisfatórias nas seguintes faixas de temperaturas: a) 5 a 40ºC para aparelhos; b) 5 a 60ºC para cabeçotes. 5. LINEARIDADE VERTICAL 5.1 A linearidade do controle de ganho deve ser verificada diariamente através de um cabeçote normal conforme indicado na Figura Escolhendo um dos ecos de fundo como referência, ajustar sua amplitude a 100% da altura da tela do aparelho. Variar o ganho na quantidade de decibéis indicada na coluna central da tabela da Figura 1. A linearidade do controle de ganho é considerada aceitável, se os valores das amplitudes obtidos através desta sistemática se situarem dentro dos limites estabelecidos na coluna da direita da referida tabela.

6 Página: 6 de 13 Ajuste da indicação em % da altura total da tela Mudança do controle de db db 44 a db 22 a db 11 a 14 Limites da indicação em % da altura total da tela Figura 1 - Dados para verificação da linearidade do controle de ganho do aparelho A verificação deve ser feita utilizando-se um gabarito de material plástico transparente, conforme a Figura 2, construído para cada modelo de aparelho. Notas: (1). Construir de material plástico transparente. (2). Calcular, através do percentual acima citado e da altura da tela do aparelho, a posição correta das faixas de tolerância. Figura 2 - Gabarito para verificação da linearidade do controle de ganho do aparelho.

7 Página: 7 de LINEARIDADE HORIZONTAL 6.1 aparelho deve ter linearidade horizontal dentro de mais ou menos 2% da escala de distância empregada. A verificação pode ser feita, colocando-se como mínimo, 4 ecos na tela do aparelho provenientes de um bloco padrão e verificando-se o posicionamento dos mesmos em relação a faixa de tolerância acima especificada. 7. RESOLUÇÃO 7.1 A aparelhagem deve apresentar resolução conforme procedimento a seguir: 7.2 Resolução com cabeçotes normais A resolução deve ser verificada, posicionando o cabeçote no bloco V1, conforme indicado na figura 3; de forma à se obter três ecos provenientes das superfícies refletoras. O cabeçote deve ser movimentado de forma à se obter os ecos com praticamente a mesma amplitude. O cabeçote apresenta boa resolução se os ecos das espessuras d1, d2, d3 apresentarem separação entre si na metade da amplitude total ou em ponto mais baixo (ver figura 3a). 7.3 Resolução com cabeçotes angulares A resolução deve ser verificada posicionando o cabeçote no bloco mostrado na figura (4a) de forma a se obter 2 ecos provenientes de dois raios distintos. O cabeçote deve ser movimentado de forma a se obter os seus ecos com a mesma amplitude cabeçote apresenta boa resolução quando a separação entre os ecos ocorre na metade da amplitude total ou em ponto mais baixo (ver figura 4b).

8 Página: 8 de 13 bloco para verificação de resolução de cabeçote angular Frequência do Cabeçote Degrau Recomendado 4 MHz 2 mm 2,25 MHz 3 mm 2 MHz 4 mm Figura 4 - Verificação resolução para cabeçote angular 8. BLOCOS PARA A DETERMINAÇÃO DO FEIXE DE 20 db 8.1 A determinação dos limites do feixe de 20 db deve ser feita com o auxílio do bloco mostrado na figura 5.

9 Página: 9 de 13 Furos para verificação de resolução. Ver detalhe (c) ao lado Todos os furos com diâmetro de 1,5 mm Todas as dimensões em mm FIGURA 5 - Bloco para Determinação do feixe de 20 db 9. BLOCOS DE CALIBRAÇÃO 9.1 Aferição dos Blocos de Calibração. 9.2 A integridade, rugosidade superficial e dimensões dos blocos de calibração, devem estar de acordo com as respectivas normas específicas (Ex. DIN , DIN , BS 4331 parte 3). 9.3 Aferição dos blocos de Referência Os blocos de referência devem apresentar dimensões dentro das tolerâncias indicadas no procedimento de ensaio Teste de integridade dos blocos. Todos os blocos de referência a serem utilizados na calibração da sensibilidade dos equipamentos de ultrassom devem ter sua integridade comprovada por meio de ultrassom, com cabeçote duplo-cristal com a finalidade de comprovar a inexistência de descontinuidades tais como: porosidade, segregação, dupla-laminação; que possam prejudicar ou falsear as calibrações a serem realizadas. Área que apresenta indicação cuja amplitude seja maior que o eco de fundo remanescente deve ser descartada.

10 Página: 10 de 13 ANEXO II - PADRÃO DE REFERÊNCIA Padrão de Referência para SAW DETALHE DO ENTALHE N5 P = 5% t ± 15% com o mínimo de 0,3 ± 0,05 mm Padrão de Referência para ERW DETALHE DO ENTALHE N10 P = 10% t ± 15% com o mínimo de 0,3 ± 0,05 mm

11 Página: 11 de 13 ANEXO III - TABELA DE REFERÊNCIA PARA DISTÂNCIAS DE TRABALHO VALORES DE DISTANCIA DE TRABALHO POR DIAMETRO, ESPESSURA E ÂNGULO DE CABEÇOTE Diametro Espessura 0,5P 0,75P 1,0P 1,25P 1,5P 1,75P 2,0P 2,25P 2,5P Ângulo Polegada mm Polegada mm (mm) 8, ,250 6, , ,375 9, , ,500 12, , ,250 6, , ,375 9, , ,500 12, , ,250 6, , ,375 9, , ,500 12, ,250 6, ,375 9, ,500 12, ,625 15, ,250 6, ,375 9, ,500 12, ,625 15, ,250 6, ,375 9, ,500 12, ,625 15, ,250 6, ,375 9, ,500 12, ,625 15, ,250 6, ,375 9, ,500 12, ,625 15, VALORES DE DISTANCIA DE TRABALHO POR DIAMETRO, ESPESSURA E ÂNGULO DE CABEÇOTE Diametro Espessura 0,5P 0,75P 1,0P 1,25P 1,5P 1,75P 2,0P 2,25P 2,5P Ângulo Polegada mm Polegada mm (mm) 8, ,250 6, , ,375 9, , ,500 12, , ,250 6, , ,375 9, , ,500 12, , ,250 6, , ,375 9, , ,500 12, ,250 6, ,375 9, ,500 12, ,625 15, ,250 6, ,375 9, ,500 12, ,625 15, ,250 6, ,375 9, ,500 12, ,625 15, ,250 6, ,375 9, ,500 12, ,625 15, ,250 6, ,375 9, ,500 12, ,625 15,

12 Página: 12 de 13 ANEXO III - TABELA DE REFERÊNCIA PARA DISTÂNCIAS DE TRABALHO (Continuação) VALORES DE DISTANCIA DE TRABALHO POR DIAMETRO, ESPESSURA E ÂNGULO DE CABEÇOTE Diametro Espessura 0,5P 0,75P 1,0P 1,25P 1,5P 1,75P 2,0P 2,25P 2,5P Ângulo Polegada mm Polegada mm (mm) 8, ,250 6, , ,375 9, , ,500 12, , ,250 6, , ,375 9, , ,500 12, , ,250 6, , ,375 9, , ,500 12, ,250 6, ,375 9, ,500 12, ,625 15, ,250 6, ,375 9, ,500 12, ,625 15, ,250 6, ,375 9, ,500 12, ,625 15, ,250 6, ,375 9, ,500 12, ,625 15, ,250 6, ,375 9, ,500 12, ,625 15,

13 Página: 13 de 13 ANEXO IV - FORMULÁRIO PARA RELATÓRIO DE REGISTRO DA CALIBRAÇÃO