Correção do posicionamento de descontinuidades em procedimentos de inspeção ultrassônica Phased Array em altas temperaturas

• Autor(a) principal: Slongo, Juliano Scholz
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/29601
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::ELETRONICA INDUSTRIAL, SISTEMAS E CONTROLES ELETRONICOS::AUTOMACAO ELETRONICA DE PROCESSOS ELETRICOS E INDUSTRIAIS; Testes não-destrutivos; Equipamentos industriais - Avaliação; Ultrassom; Ondas ultrassônicas; Análise térmica; Non-destructive testing; Industrial equipment - Rating of; Ultrasonics; Ultrasonic waves; Thermal analysis; Engenharia Elétrica

Técnicas ultrassônicas de inspeção e ensaios não destrutivos são amplamente aplicadas na avaliação de produtos e equipamentos em indústrias, tais que óleo e gás, petroquímica, siderúrgica, naval e de energia. Essas técnicas são bem estabelecidas e comprovadamente eficientes em procedimentos de inspeção em temperatura ambiente. No entanto, erros no posicionamento e dimensionamento das falhas e/ou descontinuidades identificadas são observados quando tais técnicas são aplicadas na inspeção em altas temperaturas de trabalho. Durante tais procedimentos, alguns elementos do sistema ultrassônico de inspeção, como por exemplo a sapata, são sujeitos a gradientes de temperatura. A presença de tais gradientes resulta na variação das propriedades acústicas em regiões adjacentes entre si no interior do material, o que, por sua vez, determina variações na velocidade de propagação da onda ultrassônica e alterações na direção de propagação do feixe sônico. A não consideração de tais distorções na análise dos sinais ultrassônicos pode resultar, em situações limite, em decisões equivocadas por parte dos inspetores e profissionais responsáveis pela garantia de qualidade de produtos ou integridade dos equipamentos avaliados. Neste cenário, o presente trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de uma técnica de inspeção ultrassônica phased array que, aplicada em superfícies metálicas quentes, seja capaz de compensar os erros oriundos dos gradientes de temperatura ao longo do caminho percorrido pelo feixe ultrassônico, e assim possibilite a identificação e a caracterização de falhas ou descontinuidades com um grau de confiabilidade maior que o das técnicas geralmente utilizadas na indústria. Para tal se mostra necessário modelar o processo de propagação de calor através da sapata e definirem-se os gradientes de temperatura observados. Adicionalmente, a relação entre a velocidade de propagação da onda ultrassônica e a temperatura do material que constitui a sapata é analisada e validada do ponto de vista experimental. Em seguida, com base nas informações obtidas por modelagem, simulação e experimentação, técnicas relacionadas à teoria dos raios são aplicadas com o objetivo de definir-se o percurso desenvolvido por um feixe ultrassônico e seu tempo de trânsito no interior da sapata sujeita a gradientes de temperatura. Os tempos de trânsito são então utilizados para a correta definição dos atrasos relativos de excitação dos elementos ativos do transdutor phased array para a geração de uma varredura linear, ou seja, para a correção das Leis Focais, promovendo a compensação das distorções causadas pelos gradientes de temperatura e a diminuição dos erros de posicionamento de descontinuidades no processo de reconstrução de imagens em ensaios não destrutivos por ultrassom em altas temperaturas.