Inspeção de defeitos em revestimentos de materiais compósitos em ambiente subaquático pela técnica de shearografia

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Figueredo, Tarcísio Rocha
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/215191
Resumo: Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2019.
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spelling Inspeção de defeitos em revestimentos de materiais compósitos em ambiente subaquático pela técnica de shearografiaEngenharia mecânicaShearografiaTestes não-destrutivosMateriais compostosIndústria petrolíferaTese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2019.A inspeção de revestimentos de materiais compósitos em tubulações da indústria do Petróleo e Gás é de suma importância para garantir a segurança de plataformas de petróleo offshore. A shearografia se destaca como uma técnica de inspeção não destrutiva de falhas e defeitos em revestimentos de material compósito, mas, até então, sua aplicação é restrita a tubulações não submersas. Não foram encontrados na literatura trabalhos que investiguem a aplicação de shearografia em ambiente subaquático, de forma que o presente trabalho é o primeiro a investigar as dificuldades relacionadas à inspeção de defeitos em revestimento de material compósito em condição submersa. Além disto, este trabalho visa apontar e avaliar soluções possíveis para uma aplicação em campo de um sistema de detecção de defeitos por shearografia em ambiente subaquático. Para tanto, foi realizada uma revisão bibliográfica relacionada com shearografia, materiais compósitos, utilização subaquática de tubulações pela indústria do Petróleo e Gás, propagação de luz em ambiente subaquático e técnicas interferométricas em ambiente subaquático. Foram realizados testes com os equipamentos ópticos fora da água e o corpo de prova encapsulado e submetido a diferentes tipos de carregamento, tais como variação de pressão interna, carregamento térmico com emprego de lâmpada halógena e um fogão de indução eletromagnética. Foi avaliada a influência da água salgada para a medição com shearografia e também a influência de turbulência por meio da simulação de correnteza. Os resultados dos experimentos serviram de subsídio para a construção de um protótipo capaz de realizar medições de shearografia com todos os componentes ópticos em ambiente subaquático, que foi testado e validado. Os resultados mostram a viabilidade de inspeção subaquática de revestimentos de materiais compósitos. As medições em condição submersa apresentam uma queda de contraste e um aumento no número de franjas de shearografia. O carregamento por variação de pressão interna foi o tipo de carregamento que produziu melhores resultados em condição subaquática. O carregamento térmico em condição subaquática apresenta dificuldades devido à alta condutividade térmica da água, sua alta absorção na faixa infravermelha do espectro luminoso e pela criação de correntes de convecção na água que acabam por influenciar as medições interferométricas. Estes resultados mostram que uma futura inspeção em campo de revestimentos de material compósito submersos demanda que seja levado em conta o efeito de refração na superfície água/vidro/ar da janela do encapsulamento, o desenvolvimento de uma forma de carregamento por indução eletromagnética que permita o aquecimento de forma rápida e direcionada para o local de interesse de inspeção e um sistema de fixação rígida entre a câmara de encapsulamento e o corpo de prova.Abstract: The inspection of composite material coatings in pipelines used in the Oil and Gas Industry is of major importance to assure the safety of offshore oil platforms. Shearography highlights as a non-destructive technique of inspection of faults and defects in the composite material coating; however, up to the present time, its application is restricted to pipelines that are not under the water. No publications were found in the literature that investigate the application of shearography underwater. Therefore, this thesis is the first to investigate the difficulties related to the inspection of defects in the underwater composite material coating. Besides that, this work aims at pointing out and evaluating possible solutions for a field application of an underwater shearograhy system for defect detection. For this purpose, it was made a bibliographic review related to shearography, composite materials, underwater use of pipeline by Oil and Gas Industry, light propagation underwater and interferometric techniques underwater. Tests were conducted with the optical equipment outside the water and the test body inside a water tank and submitted to different types of loading, such as variation of internal pressure, thermal loading by the use of halogen lamp and an electromagnetic induction cooker. It was evaluated the influence of salted water for measuring with shearography and also the influence of turbulence simulated by water flows. The results of these experiments encouraged the construction and validation of a fully immersible measuring module which was able to apply shearography underwater. The results show the feasibility of underwater inspection of the composite material coatings. The underwater results presented a fringe contrast reduction and an increase in the number of interference fringes. The loading with internal pressure was the type of loading with the best results underwater. The thermal loading underwater did not work well due to the high thermal conductivity of water, its high absorption in the infrared band of the light spectrum and by creating convection currents in the water which end up influencing the interferometric measures. The results show that underwater inspection of composite material coatings requires considering the effects of refraction in the surface water/glass/air in the measuring module window, the development of an appropriate electromagnetic induction loading device which enables the heating in a fast way and directed to the place of interest for the inspection and a system of rigid fixation between the measuring module and the test subject.Gonçalves Júnior, Armando AlbertazziWillemann, Daniel PedroUniversidade Federal de Santa CatarinaFigueredo, Tarcísio Rocha2020-10-21T21:13:58Z2020-10-21T21:13:58Z2019info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis153 p.| il.application/pdf369905https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/215191porreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2020-10-21T21:13:59Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/215191Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732020-10-21T21:13:59Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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