Aplicações de carregamento térmico para inspeção não-destrutiva de revestimentos de materiais compósitos

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Seibert, Artur Antonio
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/243863
Resumo: Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2022.
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spelling Aplicações de carregamento térmico para inspeção não-destrutiva de revestimentos de materiais compósitosEngenharia mecânicaTestes não-destrutivosTermografiaShearografiaMateriais compostosTese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2022.É de conhecimento geral que as indústrias do setor de transporte e armazenamento do petróleo e seus derivados empregam uma extensa malha de dutos, tanques e navios- plataforma. Grande parte dessas estruturas é constituída por ligas de aço e, as mesmas são submetidas a variadas condições operacionais. Por conseguinte, tais estruturas metálicas sofrem degradação por diversos agentes ao longo do tempo, sendo os mais relevantes os ataques corrosivos que podem inviabilizar as funções das mesmas. No intuito de prevenir, reabilitar e, até mesmo, proporcionar melhores propriedades e durabilidade dos componentes metálicos, a utilização de revestimentos e reparos de materiais compósitos vem se tornando uma prática habitual. Todavia, tanto durante quanto após a aplicação de materiais compósitos sob o substrato metálico há possibilidade de ocorrência de defeitos internos, sendo os mais habituais a falta de adesão e a delaminação do material compósito e furos no metal. Para a verificação da integridade dos revestimentos e reparos de compósitos e determinação de parâmetros dimensionais dos defeitos, destacam-se as técnicas de ensaio não destrutivo (END) shearografia e termografia. Tais técnicas carecem de uma forma de excitação do material compósito para evidenciar possíveis defeitos. Vislumbrou-se aí um provável campo para aplicação com sucesso da técnica de excitação via indução eletromagnética. A componente que torna essa técnica única dentre outras formas de excitação é que a mesma pode promover um aquecimento direcionado na interface entre o substrato metálico e a primeira camada de material compósito, sem haver contato. Neste trabalho são exploradas em ambiente laboratorial as possibilidades dessa técnica para casos reais de aplicação, emulados em corpos de prova. Múltiplas combinações de técnicas END e modos de excitação foram desenvolvidas e testadas para avaliar suas aplicabilidades. Os resultados decorrentes indicam que a forma de excitação por indução eletromagnética no modo pulso promoveu a evidenciação de defeitos no substrato metálico com maiores espessuras de reparo de materiais compósitos, o que não foi possível atingir com técnica de excitação tradicional. Por conseguinte, apresenta-se a viabilidade da técnica shearografia empregando excitação por indução eletromagnética em modo lock-in para a identificação de furos no substrato metálico e determinação da espessura do reparo de material compósito. Por fim, as abordagens exploradas evidenciaram particularidades em cada END, salientando limitações e pontos fortes.Abstract: The oil production, transportation, and storage industries are known to employ an extensive network of pipelines, tanks, and platform vessels. Most of these structures are made of steel alloys and are subjected to various operational conditions. Consequently, these metallic structures suffer degradation by several agents over time, the most relevant being the corrosive attacks that can make their functions unfeasible. In order to prevent, rehabilitate and even provide better properties and durability to metallic components, the use of coatings and repair of composite materials has become a common practice. However, both during and after the application of composite materials on the metal substrate there is the possibility of internal defects occurrence, the most common being the lack of adhesion and delamination of the composite material and holes in the metal. Shearography and thermography stand out as non- destructive testing techniques to verify the integrity of composite coatings and repairs as well as determine the dimensional parameters of the defects. These techniques require an excitation source of the composite material in order to highlight possible defects. Thus, a probable field for the successful application of the excitation technique via electromagnetic induction was glimpsed. The component that makes this technique unique among other forms of excitation is that it can promote locally targeted heating at the interface between the metal substrate and the first layer of composite material, without contact. In this work the possibilities of this technique are explored in a laboratory environment for real cases of application, emulated on specimens. Multiple combinations of non-destructive testing techniques and excitation modes were developed and tested to evaluate their applicability. The resulting results indicate that the electromagnetic induction excitation mode in pulse mode promoted the evidencing of defects in the metal substrate with greater repair thicknesses of composite materials, which could not be achieved with traditional excitation technique. Therefore, the feasibility of the shearography technique employing lock-in mode electromagnetic induction excitation for the identification of holes in the metal substrate and determination of the repair thickness of composite material is presented. Finally, the explored approaches showed particularities in each non-destructive testing, highlighting limitations and strengths.Gonçalves Júnior, Armando AlbertazziWaltrich, GierriUniversidade Federal de Santa CatarinaSeibert, Artur Antonio2023-01-17T23:08:51Z2023-01-17T23:08:51Z2022info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis169 p.| il., gráfs.application/pdf379985https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/243863porreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2023-01-17T23:08:51Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/243863Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732023-01-17T23:08:51Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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