INSPEÇÃO DE TUBOS DE TROCADORES DE CALOR E DE CALDEIRAS COM AS TÉCNICAS IRIS E CAMPO REMOTO CONJUGADAS

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Salvador Benke Capistrano
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1 INSPEÇÃO DE TUBOS DE TROCADORES DE CALOR E DE CALDEIRAS COM AS TÉCNICAS IRIS E CAMPO REMOTO CONJUGADAS Marcos Alberto da Silva Figueredo SGS DO BRASIL LTDA. Trabalho apresentado na 6a COTEQ Conferência sobre Tecnologia de Equipamentos. Salvador, Agosto, As informações e opiniões contidas neste trabalho são de exclusiva responsabilidade do autor.

Trabalho apresentado na 6a COTEQ Conferência sobre Tecnologia de Equipamentos.

2 SINÓPSE O sistema IRIS 9000 B-Scan utiliza a técnica ultra-sônica de pulso e eco por imersão. Através da análise dos sinais o sistema apresenta na tela uma seção transversal do tubo, possibilitando assim a caracterização dos defeitos e obtenção da medida de espessura com precisão de centésimos de milímetro. O sistema Ferroscope 204 ( Campo Remoto ) analisa alterações na fase e amplitude do sinal eletromagnético. A análise do gráfico de cada tubo inspecionado permite a caracterização do tipo de defeito e da perda de massa sofrida. A avaliação de quatro tubos de aço carbono, com defeitos pré-fabricados, utilizando as duas técnicas, demonstrou a possibilidade de se definir um plano de inspeção que permita uma avaliação rápida e precisa de tubos de trocadores de calor e de caldeiras.

centésimos de milímetro. O sistema Ferroscope 204 ( Campo Remoto ) analisa alterações na fase e amplitude do sinal eletromagnético.

3 1. Introdução A técnica de inspeção utilizando eletromagnetismo vem se constituindo numa ferramenta de avaliação rápida para determinar a existência e localização de descontinuidades em tubos metálicos. A informação da perda de massa em relação a um padrão serve para aprovar ou reprovar a utilização de um tubo. Esta técnica não necessita de acoplante e dispensa uma limpeza muito rigorosa da superfície interna do tubo. A técnica de inspeção utilizando ultra-som por imersão se constitui numa ferramenta de alta precisão para a avaliação de tubos metálicos. A imagem da seção transversal do tubo permite a caracterização do defeito e a medida exata da espessura. Esta técnica necessita de acoplante e obriga que seja feita uma limpeza muito rigorosa da superfície interna do tubo. O objetivo deste trabalho é avaliar a possibilidade de utilizar as duas técnicas, com o Iris (ultra-som) complementando a inspeção com campo remoto (eletromagnetismo), de forma a se conseguir aumentar a amostragem de inspeção em trocadores de calor e caldeiras, durante eventuais paradas de manutenção. 2. Tubos Teste Foram utilizados quatro tubos de aço-carbono com as seguintes características: 2.1. Tubo T-1 Material Diâmetro Externo Espessura Nominal Tipo de defeito Aço-carbono 19,05 mm 2,11 mm Luva Figura 1 Croqui do tubo teste T-1. Sendo : A B C D E F 255,40 126,60 202,00 126,50 204,00 914,50 * medidas em milímetro.

Esta técnica não necessita de acoplante e dispensa uma limpeza muito rigorosa da superfície interna do tubo.

4 2.2. Tubo T-2 Material Diâmetro Externo Espessura Nominal Tipo de defeito Aço-carbono 19,05 mm 2,11 mm Entalhe Figura 2 Croqui do tubo teste T-2. Sendo : A B C D E F G - Def1 G - Def2 254,00 126,10 202,00 126,60 203,00 911,70 8,60 11,15 * medidas em milímetro Tubo T-3 Material Diâmetro Externo Espessura Nominal Tipo de defeito Aço-carbono 25,40 mm 2,11 mm Luva Figura 3 Croqui do tubo teste T-3. Sendo : A B C D E F 256,00 152,00 201,00 151,50 204,00 964,50 * medidas em milímetro.

Sendo : A B C D E F G - Def1 G - Def2 254,00 126,10 202,00 126,60 203,

5 2.4. Tubo T-4 Material Diâmetro Externo Espessura Nominal Tipo de defeito Aço-carbono 25,40 mm 2,11 mm Entalhe Def 1 Def 2 Figura 4 Croqui do tubo teste T-4. Sendo : A B C D E F G - Def1 G - Def2 254,00 151,70 203,00 151,20 202,00 961,90 9,28 13,53 * medidas em milímetro. 3. Resultados 3.1. Medidas com Paquímetro Espessura Nominal Espessura no Perda de Tubo Defeito (mm) defeito (mm) espessura Tipo de Defeito T-1 Def1 2,46 1,93 22% Luva T-1 Def2 2,46 1,41 43% Luva T-2 Def1 2,44 1,80 26% Entalhe T-2 Def2 2,44 1,07 56% Entalhe T-3 Def1 2,46 1,87 24% Luva T-3 Def2 2,46 1,47 40% Luva T-4 Def1 2,34 1,80 23% Entalhe T-4 Def2 2,34 0,72 69% Entalhe Tabela 1 Medidas dos defeitos, com paquímetro, dos quatro tubos teste.

6 3.2. Iris Espessura Nominal Espessura no Perda de Tubo Defeito (mm) defeito (mm) espessura Tipo de Defeito T-1 Def1 2,19 1,63 26% Luva T-1 Def2 2,19 1,25 43% Luva T-2 Def1 2,19 1,56 29% Entalhe T-2 Def2 2,19 0,75 66% Entalhe T-3 Def1 2,25 1,78 21% Luva T-3 Def2 2,25 1,28 43% Luva T-4 Def1 2,25 1,53 32% Entalhe T-4 Def2 2,25 0,72 68% Entalhe Tabela 2 - Medidas com o sistema IRIS dos defeitos dos quatro tubos teste Imagens Tubo T-1 Figura 5 Imagens do tubo T-1. Esquerda para direita : Espessura Nominal / Defeito 1 / Defeito Tubo T-2 Figura 6 Imagens do tubo T-2. Esquerda para direita : Espessura Nominal / Defeito 1 / Defeito 2.

0,72 68% Entalhe Tabela 2 - Medidas com o sistema IRIS dos defeitos dos quatro tubos teste. 3.2.1. Imagens 3.2.1.1. Tubo T-1 Figura 5 Imagens do tubo T-1.

7 Tubo T-3 Figura 7 Imagens do tubo T-3. Esquerda para direita : Espessura Nominal / Defeito 1 / Defeito Tubo T-4 Figura 8 Imagens do tubo T-4. Esquerda para direita : Espessura Nominal / Defeito 1 / Defeito Campo Remoto Tubo Defeito Perda de Massa Tipo de Análise Tipo de Defeito T-1 Def1 23% Short Luva T-1 Def2 44% Short Luva T-2 Def1 30% Long Entalhe T-2 Def2 64% Long Entalhe T-3 Def1 22% Short Luva T-3 Def2 44% Short Luva T-4 Def1 21% Long Entalhe T-4 Def2 57% Long Entalhe Tabela 3 - Medidas com o campo remoto dos defeitos dos quatro tubos teste.

3. Campo Remoto Tubo Defeito Perda de Massa Tipo de Análise Tipo de Defeito T-1 Def1 23% Short Luva T-1 Def2 44% Short Luva T-2 Def1 30% Long

3.3.1. Imagens 3.3.1.1. Tubo T-1 Figura 9 Imagens do tubo T-1. Esquerda para direita : Defeito 1 / Defeito 2. 3.3.1.2. Tubo T-2 Figura 10 Imagens do tubo T-2.

8 Imagens Tubo T-1 Figura 9 Imagens do tubo T-1. Esquerda para direita : Defeito 1 / Defeito Tubo T-2 Figura 10 Imagens do tubo T-2. Esquerda para direita : Defeito 1 / Defeito Tubo T-3 Figura 11 Imagens do tubo T-3. Esquerda para direita : Defeito 1 / Defeito 2.

3.3.1.2. Tubo T-2 Figura 10 Imagens do tubo T-2. 3.3.1.3. Tubo T-3 Figura 11 Imagens do tubo T-3.

3.3.1.4. Tubo T-4 Figura 12 Imagens do tubo T-4. Esquerda para direita : Defeito 1 / Defeito 2. 4.

9 Tubo T-4 Figura 12 Imagens do tubo T-4. Esquerda para direita : Defeito 1 / Defeito Discussão dos Resultados A seguir é apresentada uma tabela comparativa dos resultados: Tubo Defeito Perda Perda Perda Paquímetro IRIS Campo Remoto Tipo de Defeito T-1 Def1 22% 26% 23% Luva T-1 Def2 43% 43% 44% Luva T-2 Def1 26% 29% 30% Entalhe T-2 Def2 56% 66% 64% Entalhe T-3 Def1 24% 21% 22% Luva T-3 Def2 40% 43% 44% Luva T-4 Def1 23% 32% 21% Entalhe T-4 Def2 69% 68% 57% Entalhe Tabela 4 Valores de perda de espessura obtidas com o paquímetro e com o aparelho IRIS e de perda de massa obtida com o aparelho de campo remoto. Os resultados mostram a viabilidade da detecção e avaliação destes tipos de defeitos através das técnicas propostas. As medidas com paquímetro são as que apresentam maior margem de erro, pois não são feitas eletronicamente e dependem diretamente da intervenção humana, mas servem como parâmetro de comparação para perda de espessura, pois os eventuais erros nas medidas da espessura e dos diâmetros externo e interno, nas extremidades dos tubos e na posição dos defeitos são compensados quando se considera apenas a perda de espessura. A exata posição da menor espessura dentro de cada defeito não é possível de ser obtida na medição com paquímetro, portanto é natural que em alguns casos a perda de espessura medida manualmente fique abaixo da obtida eletronicamente. Os tubos que tiveram defeitos tipo luva introduzidos (T1 e T3) apresentaram resultados semelhantes com os ensaios de Iris e Campo remoto. Nestes tubos as medidas de perda de espessura obtidas através do paquímetro também ficaram com valores próximos aos obtidos nos dois ensaios. Isto indica que para defeitos uniformes nas paredes de tubos metálicos as técnicas de ensaio Iris e campo remoto podem oferecer uma análise rápida e precisa.

43% 43% 44% Luva T-2 Def1 26% 29% 30% Entalhe T-2 Def2 56% 66% 64% Entalhe T-3 Def1 24% 21% 22% Luva T-3 Def2 40% 43% 44% Luva T-4 Def1 23% 32% 21% Entalhe T-4 Def2 69% 68% 57% Entalhe Tabela 4

10 Os tubos que tiveram defeitos tipo entalhe introduzidos (T2 e T4) apresentaram resultados ligeiramente diferentes com os ensaios de Iris e Campo remoto, principalmente no tubo T4. Nestes tubos as medidas de perda de espessura obtidas através do paquímetro também ficaram com valores um pouco diferentes aos obtidos nos dois ensaios. Isto indica que para defeitos localizados, como alvéolos e pites, nas paredes de tubos metálicos as técnicas de ensaio Iris e campo remoto podem detectar a falha, sendo que o Iris oferece uma análise mais precisa e segura. 5. Conclusão Os resultados mostram que é possível de se alcançar o objetivo deste trabalho, ou seja, a definição de um plano de inspeção utilizando as duas técnicas. O campo remoto, por ser mais rápido e prático, seria utilizado como técnica preliminar de avaliação, ou seja, uma inspeção mais rápida e abrangente. A técnica de IRIS seria aplicada nos tubos que apresentassem indicações no campo remoto, para uma caracterização do defeito e obtenção do valor exato da espessura. Este plano de inspeção possibilitaria uma inspeção dos tubos de trocadores de calor e de caldeiras com uma amostragem bem mais ampla do que a adotada atualmente, pois existe a limitação de tempo de parada do equipamento, dificuldade de obtenção de limpeza interna dos tubos ideal para o ensaio IRIS e baixa produtividade de avaliação. O ensaio de campo remoto, apesar de ser menos preciso, consegue atingir uma produtividade até três vezes maior do que o IRIS, precisando apenas que os tubos estejam desobstruídos e limpos. A técnica por eletromagnetismo é susceptível às interferências internas e externas ao ensaio, por isto é de se esperar que seja necessário a utilização do Iris para esclarecer eventuais dúvidas na avaliação por campo remoto.

Isto indica que para defeitos localizados, como alvéolos e pites, nas paredes de tubos metálicos as técnicas de ensaio Iris e campo remoto podem detectar a falha, sendo que o Iris oferece uma análise

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