2. INTRODUÇÃO 3. DETECÇÃO DE TRINCAS SUPERFICIAIS

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1 NOVAS APLICAÇÕES DE EDDY CURRENT NA INSPEÇÃO DE EQUIPAMENTOS Arilson Rodrigues 1, Mauro Araujo 2, Adélio Borges 3 Copyright 2006, ABENDE Trabalho apresentado no CONAEND&IEV 2006, em São Paulo/SP. As informações e opiniões contidas neste trabalho são de exclusiva responsabilidade do(s) autor(es). 1. SINOPSE São apresentadas novas aplicações da técnica de eddy current na inspeção de equipamentos. A técnica vem sido utilizada de forma diferenciada na inspeção de caldeiras, reatores, trocadores de calor e outros equipamentos industriais. 2. INTRODUÇÃO Este trabalho discute a aplicação da técnica de Eddy Current na inspeção de equipamentos para detecção e dimensionamento de trincas, medições de camadas de revestimento, inspeção de chapas cladeadas, medições de espessuras e avaliação de propriedades de materiais. São abordados aspectos comparativos entre a aplicação da técnica de Eddy Current e outras técnicas convencionais como Líquido Penetrante, particulas magnéticas e ultra-som. 3. DETECÇÃO DE TRINCAS SUPERFICIAIS O caso abaixo discute a detecção de trincas em um grupo de reatores que sofrem deterioração física por fadiga, corrosão sob tensão e corrosão-fadiga. Estes equipamentos estão sujeitos à ação de tensões térmicas cíclicas resultantes do seu aquecimento e resfriamento durante a operação. Estes equipamentos normalmente possuem serpentinas, camisas, suportes, olhais para içamento, anéis de vácuo e bocais que provocam a concentração de tensões localizadas, seja por se caracterizarem como descontinuidades geométricas, seja por transientes de temperatura em relação ao vaso. A detecção destas trincas é dificultada por vários aspectos de ordem prática através das técnicas tradicionalmente utilizadas, a inspeção por líquido penetrante e por partículas magnéticas. A figura abaixo mostra alguns locais típicos onde ocorrem as trincas, as técnicas aplicáveis para sua detecção e as dificuldades e limitação da aplicação de cada uma delas. Fig. 1 Foto do tampo superior do reator Regiões de difícil acesso: - Regiões sob anéis de reforços - Região de fechamento da camisa, devido a calha externa - Regiões de difícil acesso entre conexões muito próximas

2 INSPEÇÃO TRADICIONAL INSPEÇÃO APLICADA MÉTODO LIMITAÇÕES MÉTODO VANTAGENS - Preparação de superfície com escova rotativa - Acesso restrito à Ultra-som preparação de superfície - Sem procedimento para inspeção de equiptos de inox Líquido Penetrante Particulas Magnéticas - Preparação de superfície com escova ratativa - Acesso restrito à preparação de superfície - Não Aplicavel no inox Eddy Current CONAEND Sem preparação de superfície - Acesso total as regiões de interesse (sondas específicas) - Detecção de defeitos de pequenas dimensões - Sem uso de utilidades (energia elétrica, água, etc) - Mede a profundidade das trincas Se a técnica a ser utilizada exige boa preparação de superfície, tais como as técnicas de Liquido penetrante e particulas magnéticas, a inspeção fica limitada somente a regiões onde foi possivel executar limpeza. Como normalmente esta limpeza é feita com escova rotativa, muitas regiões de interesse ficam sem acesso para inspeção. O figura abaixo exemplifica algumas dificuldades de acesso encontradas para preparação de superfície e execução das técnicas de ensaio tradicionais. Fig. 2 Fotos do tampo superior do reator mostrando acessórios que dificultam acesso à inspeção. Examinando o reator acima pela técnica de Eddy Current, todas as soldas do tampo superior foram inspecionadas. Tanto as soldas estruturais do tampo, como as soldas de suportes, soldas de chapas de reforço e de conexões, solda de ligação do bocal do agitador com o tampo e a solda de ligação do tampo com a camisa, uma das soldas de maior interesse e que neste caso tem maior dificuldade de acesso, pois é envolvida por uma calha, que direciona o fluxo de agua corrente externamente no tampo do reator. Foram encontradas trincas em regiões onde o ensaio de liquido penetrante teria sido pouco eficaz, em função da qualidade de preparação de superfície e falta de acesso.

3 Figura 3 Fotos das trincas encontradas por Eddy Current. Após detecção, foi feito exame por LP nas trincas de fácil preparação de superfície, para confirmação dos danos e registro fotografico. Através do ensaio por Eddy Current foram detectados danos de pequenas dimensões, que não foram detectados por Líquido penetrante, em função da sensibilidade do ensaio. A figura abaixo, mostra uma destas regiões, onde a indicação foi levemente revelada por Liquido penetrante somente após a superfície ter sido preparada para execução de réplicas metalográficas. Indicação por Líquido Penetrante somente após preparação de superfície para réplica metalografica. Por Eddy Current Indicação clara da descontinuidade mesmo sem preparo da superfície. 4. DETECÇÃO DE DESCONTINUIDADES EM SOLDAS DE LIGAÇÃO DE SERPENTINAS COM O COSTADO Outros reatores que apresentam construções de dificil acesso à inspeção, são os reatores com serpentina externa tipo meia-cana, soldadas ao costado. Normalmente, este tipo de construção apresenta trincas nas soldas de ligação, geralmente devido a fadiga térmica ou corrosão sob tensão quando o mesmo é isolado termicamente. Estas soldas tem grandes extensões, pois são ligadas continuamente em espiral por todo o costado, e grande restrição de acesso, principalmente para limpeza quando opta-se por executar técnicas tradicionais como Liquido Penetrante. Neste caso, seria necessária limpeza por escova rotativa, o que representa um aumento de custo e risco. A foto abaixo ilustra este tipo de construção, onde o Eddy Current é facilmente aplicado com uso de sondas do tipo caneta.

4 Figura 5 Reator com serpentina externa tipo meia-cana e sonda tipo caneta para regiões de dificil acesso. 5. DETECÇÃO DE TRINCAS PREENCHIDAS PELO PRODUTO DE OPERAÇÃO DO EQUIPAMENTO Muitas vezes durante a inspeção interna de equipamentos, o ensaio por Líquido penetrante perde a sensibilidade devido a penetração do fluído do equipamento dentro das descontinuidades. Trincas abertas a superficie interna, podem ser enchidas e encobertas por resinas ou outros fluídos endurecidos. Por ter a capacidade de operar sobre peliculas de tinta ou outros materiais não condutores, o exame de Eddy Current detecta estas descontinuidades preenchidas ou encobertas por fluídos endurecidos, e permite também sua detecção. 6. INSPEÇÃO DE SUPERFÍCIES PINTADAS A remoção da tinta para aplicação de técnicas convencionais de END é um fator consideravel de risco e custo às inspeções, pois demanda tempo e recursos que são totalmente dispensáveis quando a técnica de Eddy Current é aplicada. O exame de Eddy Current pode ser aplicado na inspeção de materiais condutores sob materiais não condutores. 7. DETECÇÃO DE TRINCAS INTERNAS E SOB ANEIS DE VÁCUO Uma das aplicações do Eddy Current é a detecção de trincas na superfície oposta a superfície de varredura. Em materiais não ferromagnéticos, a profundidade de penetração pode ser relativamente alta, utilizando-se sondas com frequencias adequadas. O caso abaixo ilustra a inspeção de um reator que foi monitorado pelo exame de Emissão Acústica, que detectou descontinuidades ativas na região do anel de vácuo. O exame por Eddy Current pode detectar as trincas sob o anel de vácuo através de varredura na região através do lado interno.

5 Fig 6 Trincas sob o anel de vácuo, reveladas por Liquido penetrante para registro fotográfico. 8. MEDIÇÃO DE ESPESSURA E DETECÇÃO DE TRINCAS EM JUNTAS DE EXPANSÃO Juntas de expansão são equipamentos sujeitos a danos do tipo trinca e perda de espessura. Como apresentam dificuldades de acesso à inspeções tradicionais, principalmente na região do fole, muitas juntas falham durante a operação. O exame de Eddy Current em juntas de expansão é aplicado com uso de sondas especiais do tipo caneta, que alcançam as regiões do fole sem acesso para qualquer outro ensaio convencional. Fig. 7 Foto da secção transversal da junta de expansão e espessuras de até 0,6 mm detectadas por Eddy Current Atualmente, os aspectos relacionados a segurança industrial devem ser considerados já na seleção das técnicas a serem aplicadas, pois já existem restrições ao uso de produtos químicos e equipamentos eletricos por exemplo. Há também um grande interesse em reduzir o período de exposição ao risco e a minimização da execução de serviços com grande indice de acidentes tais como a montagem de andaimes e utilização de ferramentas eletricas e de corte. Neste sentido a aplicação das tecnicas de correntes parasitas discutidas acima apresenta vantagens tais como: - Minimiza a necessidade de preparação de superficie e remoção de pintura - Elimina a utilização de energia 110 e 220 Volts dentro de equipamentos - Minimiza o tempo de exposição ao risco, principalmente das atividades mais perigosas - Elimina a utilização de consumíveis, principalmente os tóxicos e explosivos

6 9. CONCLUSÕES A experiência adquirida na inspeção de reatores mostra que o ensaio de Eddy Current é significativamente mais sensível que o ensaio de líquido penetrante na detecção de trincas. Para aços inoxidáveis a técnica de Eddy Current pode medir a profundidade e pode ser executado através da película de tinta. O exame também é consideravelmente mais rápido que o líquido pentrante pois dispensa preparação de superfície e tempos de espera para revelação dos defeitos. 10. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Eddy Current Testing in the Petrochemical Industry A.S. Birring and G.A. Marshall - ASNT 1 Técnico de inspeção Araujo Engenharia 2 Engenheiro Metalurgico Araujo Engenharia 3 Técnico de inspeção Araujo Engenharia