COTEQ APLICAÇÃO DE TÉCNICAS E TECNOLOGIA AVANÇADA NA INSPEÇÃO DE TUBOS POR CORRENTES PARASITAS Mauro Araujo 1, Arilson Silva 2

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1 12 a Conferência sobre Tecnologia de Equipamentos COTEQ APLICAÇÃO DE TÉCNICAS E TECNOLOGIA AVANÇADA NA INSPEÇÃO DE TUBOS POR CORRENTES PARASITAS Mauro Araujo 1, Arilson Silva 2 Trabalho apresentado durante a 12 a Conferência sobre Tecnologia de Equipamentos. As informações e opiniões contidas neste trabalho são de exclusiva responsabilidade dos autores Sinopse São apresentados e discutidos casos reais onde a aplicação de técnicas avançadas de correntes parasitas utilizando equipamentos e sondas tecnologicamente atualizados permitiram a obtenção de resultados dificilmente conseguidos com técnicas convencionais. São detectados pites e trincas circunferenciais e longitudinais de pequenas dimensões, localizados ao longo do comprimento dos tubos e sob espelhos e chicanas em aços inoxidáveis austeniticos, aços inoxidáveis duplex e ligas de cobre Introdução Diversos tipos de trocadores de calor são fabricados com tubos de materiais resistentes à corrosão devido à grande variedade de fluidos de processo e crescente necessidade de confiabilidade operacional, que adicionalmente a diversificação de materiais disponíveis no mercado a custos cada vez mais baixos, tem levado a aplicação de ligas mais nobres até em aplicações nas quais tradicionalmente são aplicados aços carbono, como por exemplo em resfriadores que utilizam água para refrigerar o fluidos de processo, tem sido instalados tubos em aços inoxidáveis tipo duplex. A inspeção dos tubos fabricados em materiais mais nobres do ponto de vista de corrosão é desafiadora devido aos seguintes fatores: Os mecanismos de corrosão atuantes nos aços carbono provocam danos do tipo perda de espessura generalizada, em pequenas áreas localizadas e na forma de pites normalmente agrupados, há casos relativamente raros de pites localizados de pequenos diâmetros. Já nos materiais mais nobres, são comumente encontrados pites e trincas (longitudinais, circunferenciais e ramificadas) de pequenas dimensões, o que dificulta sua detecção e dimensionamento; 1 Araujo Engenharia 2 Araujo Engenharia

2 Estes danos de pequenas dimensões podem estar localizados em regiões particulares tais como sob chicanas, regiões mandriladas e espelhos, os quais em muitos casos são fabricados com materiais similares aos dos tubos o que dificulta ainda mais sua detecção e dimensionamento. Estes materiais possuem uma ampla gama de propriedades eletromagnéticas; Ocorrem depósitos ferromagnéticos e/ou condutores, que se acumulam ao longo das superfícies interna e externa dos tubos, e são frequentemente encontrados; Todos estes fatores podem ser ponderados e os danos adequadamente detectados e dimensionados através da inspeção dos tubos por correntes parasitas. O artigo 8 do código ASME V é muito utilizado como documento de referência para elaboração de procedimentos de inspeção de tubos por correntes parasitas; as revisões mais frequentes já citam a utilização de técnicas de multifrequencia e multiparâmetro. Entretanto, as situações encontradas na prática têm requerido a elaboração de procedimentos com sondas especiais, calibrações com padrões contendo descontinuidades artificiais diferentes daquelas recomendadas pela norma citada, e a utilização de uma ampla gama de recursos eletrônicos dos aparelhos e softwares especializados. 3 Resultados e Discussão Serão apresentados e discutidos alguns casos reais, nos quais foi necessária a qualificação de procedimentos específicos para que a efetividade da inspeção fosse adequada. 4 Casos Práticos CASO 1- Tubos de latão instalados em resfriador de hidrocarbonetos A inspeção dos tubos por correntes parasitas utilizando sondas do tipo bobina, 4 frequencias em canais absolutos e diferenciais, além de dois canais mixados e calibração com padrão confeccionado de um trecho de tubo de mesma especificação com as descontinuidades artificiais recomendadas pelo artigo 8 do código ASME V,produziu sinais indicativos de corrosão interna por pites, que foram confirmados por análises executadas após a remoção de um dos tubos. Os gráficos e fotos abaixo, mostram os resultados da inspeção e indicam o tubo removido para análise.

3 RESULTA ADO DA INSPEÇÃO 80% 0 60% e < 80% 0 40% e < 60% 21 20% e < 40% 70 < 20% 88 PLUGUEADO 0 OBSTRUÍDO 1 DANO SOB CHICANA 0 TOTAL INSPECIONADO QUANTIDADE DE TUBOS FILEIRA/TU BO O Figura 1 Resultado do exame por eddy current. O tubo identificado como , que registrou a presença de múltiplos pites superficiais e um com profundidade correspondente a 51% da espessura, foi removido paraa análise e confecção de padrões adicionais. A tabela abaixo mostra as dimensões do pites observados na região correspondentee aos sinaiss obtidos acima, onde se pode observar que as profundidades medidas são inferiores do que aquelas indicadas pelo ensaio, que indicou profundidades de aproximadamente 20% superiores às reais medidas. Esta diferença se deve ao fato de que as descontinuidades artificiais do padrão ASME utilizadas para fazer a curva de calibração, não representam os pites internos de pequenos diâmetros observados no tubos removido.

4 A calibração e reavaliação dos resultados com um novo padrão fabricado com um trecho do mesmo tubo removido, porém com pequenos pites artificiais internos com dimensões próximas aquelas observadas, mediu a profundidade com a precisão típica do ensaio por correntes parasitas. As profundidades medidas nas secções metalográficas executadas foram inferiores a 20% e os diâmetros dos pites ficaram entre 0,6 e 2,2 mm, conforme ilustrado nas fotos abaixo. Figura 2 Fotos dos pitings na superfície interna do tubo

5 Os resultados mostraram que as duas calibrações executadas com o padrão ASME fabricado com trecho do próprio tubo tem a mesma capacidade de detecção, ou seja, a inspeção detecta os danos existentes. A precisão no dimensionamento foi avaliada pela inspeção de um padrão com pites internos (artificiais) fabricado com um trecho de tubo removido. A calibração com o padrão ASME apresentou uma imprecisão de aproximadamente 20% para os pites superficiais internos, ou seja, apresentou resultados não conservativos em relação ao medido. A calibração executada com o padrão fabricado com o trecho do tubo removido, mostrou precisão típica do ensaio por correntes parasitas; observa-se "sub-dimensionamento crescente" com o aumento do diâmetro dos danos. Os pites com profundidade de 60% foram detectados e dimensionados adequadamente com os dois padrões, o que mostra que apesar de não ter sido possível identificar os pites mais profundos existentes nas amostras cortadas para análise, que eles existem. Figura 3 Sinal do defeito confeccionado no padrão com profundidade de 0,20 mm e diâmetro 3 mm.

6 Estess resultadoss mostram que a técnica aplicada possui sensibilidade adequada para detecção dos pites observados neste tubo e por extrapolação, no feixe tubular. A precisão no dimensionamento aumentaa com o aumento da profundidade dos pites, ou seja, os "pites profundos" são dimensionados adequadamente e aqueles superficiais tendem a ser superdimensionados. Sendo assim considera-se que a técnica é ALTAMENTE EFETIVA (AE) para inspeção deste feixe tubular com este tipo de dano, localizado ao longoo dos tubos, sob chicanas e espelhos. Caso 2 Inspeção de tubos de aço inoxidável austenítico danificados por trincas e pites internos e externos de pequenas dimensões, localizados sob espelhos e chicanas. Os tubos de um trocador de calor foram inspecionados pela técnica de multifrequencia (4) em canais absolutos e diferenciais, além de dois canais mixados para discriminação e dimensionamento de descontinuidades localizadas nas regiões de frestas entre os tubos e o espelho. A técnica aplicada, permitiu a detecção e o dimensionamentoo adequado das trincas existentes, inclusive circunferenciais. A tabela abaixo representa as profundidades encontradas durante a inspeção e medidas realizadas em laboratórioo no tubo sacado sem influência do espelho. As análises metalográficas realizadas e ensaio por líquido penetrante nas amostras com descontinuidades confirmaram a presença dos danos. Figura 4 Mapa do espelho e relação dos tubos sacadas para analise encontradas durante a inspeção e medidas realizadas em laboratório. com as profundidades

7 Figura 5 Trincas encontradas por eddy current e reveladas por liquido penetrante.

8 Caso 3 Inspeção de tubos de Duplex Foi desenvolvido e qualificado um procedimento para inspeção de tubos de aços inoxidáveis duplex por correntes parasitas. O procedimento permite detectar e dimensionar os defeitos artificiais recomendados pelo código ASME, e também descontinuidades artificiais que simulam trincas longitudinais e circunferências. Estas descontinuidades foram detectadas adequadamente sob chicanas e espelhos fabricados em alguns dos materiais tipicamente utilizados em trocadores de calor. Há diferenças significativas na condução e interpretação dos resultados da inspeção em relação aos materiais não ferromagnéticos tradicionalmente inspecionados por técnicas de correntes parasitas, mas o exame é factível e os resultados equivalentes àqueles gerados em inspeções de tubos de materiais tradicionais. Figura 6 Curva de calibração Separaçao adequada de sinais x profundidade. Figura 7 Sinais obtidos no padrão ASME

9 Figura 8 Sinais obtidos nos Sulcos artificiais que simulam trincas circunferenciais Figura 9 Sinais obtidos nos Sulcos artificiais sob espelho

10 Conclusão: O potencial da inspeção de tubos por técnicas de correntes parasitas não tem sido explorado no Brasil. A utilização de aparelhagem moderna, sondas especiais, padrões adequados para detecção das descontinuidades procuradas e principalmente a utilização de técnicas de multifrequencia e multiparâmetro, possibilita a detecção e dimensionamento, até das descontinuidades mais difíceis. A qualificação de procedimentos específicos para cada situação particular quando necessário, o treinamento dos executantes nestes procedimentos e o suporte técnico permanente, principalmente nas fases de calibração e interpretação dos resultados completa os fatores determinantes para aplicações bem sucedidas. Referencias Bibliográficas - ASME V artigo 8. - Casos práticos mostrados neste trabalho não foram extraídos de literatura. Fazem parte dos arquivos de inspeção da Araujo Engenharia