COTEQ-345

VIABILIZAO DA INSPEO DE SOLDAS EM AOS INOXIDVEIS AUSTENTICOS PELA TCNICA DE ULTRASSOM

Fabiana D. F. Martins1, Manfred R. Richter2 , Fernando de A. Rosa3, Henrique dos Reis4,

Humberto S. Campinho5, Marcos A. de Mello6, Vincius M. Mansur7, Milton dos Santos8, Rafael H. da Costa Ricotta9, Manuel Victor de C. Melo10, Nivaldo L. da Cruz11.

Copyright 2011, ABENDI, ABRACO e IBP. Trabalho apresentado durante a 11 Conferncia sobre Tecnologia de Equipamentos. As informaes e opinies contidas neste trabalho so de exclusiva responsabilidade do(s) autor(es).

SINOPSE Descrio da viabilizao da tcnica de ultrassom como alternativa de inspeo tcnica radiogrfica em soldas de ao inoxidveis austenticos. Este trabalho ir apresentar os resultados dos estudos e testes efetuados em parceria com um empreendimento responsvel pela ampliao e modernizao de uma das refinarias da Petrobras, na inspeo de soldas em tubulaes de aos inoxidveis austenticos atravs do ensaio por ultrassom manual convencional e pela moderna tcnica de phased array. Os recentes projetos de unidades da Companhia vm intensificando a aplicao de materiais de ao inoxidvel. Pelas dificuldades apresentadas na inspeo ultrassnica de soldas nestas ligas, at recentemente as inspees vem sendo realizadas costumeiramente por radiografia, tcnica que apresenta limitaes/inconvenientes quanto produtividade e segurana. Como a inspeo por ultrassom j consagrada para inspeo de soldas em aos carbono, e na busca de possuir alternativas de inspeo ao ensaio radiogrfico nestes materiais mais nobres, os autores se estruturaram buscando viabilizar a aplicao de ultrassom manual convencional e computadorizado de phased array nestas ligas. Importante ressaltar que os estudos j apontaram diferenas significativas de comportamento acstico entre as sries austenticas necessitando procedimentos especficos. O benefcio da aplicao de ultrassom como alternativa inspeo radiogrfica de soldas austenticas a reduo de riscos radiolgicos na rea de processo, permitindo trabalhos paralelos, e conseqentemente refletindo em melhor qualidade, produtividade, custo, prazo e segurana. _________________________ 1 Engenheira Mecnica e Tcnica de Projeto, Construo e Montagem PETROBRAS ENGENHARIA/SL/SEQUI/CI 2 Consultor PETROBRAS ENGENHARIA/SL/SEQUI/CI 3 Tcnico Snior PETROBRAS ENGENHARIA/SL/SEQUI/CI 4 Tecnlogo em Soldagem e Tcnico de Inspeo de Equipamentos PETROBRAS ENGENHARIA/SL/SEQUI/CI 5 Mestre, Consultor Snior PETROBRAS ENGENHARIA/SL/SEQUI/CI 6 Mestre, Consultor PETROBRAS ENGENHARIA/SL/SEQUI/CI 7 e 8 Engenheiros de Equipamentos PETROBRAS ENGENHARIA/SL/SEQUI/CI 9 Tcnico em Mecnica PETROBRAS ENGENHARIA/SL/SEQUI/CI 10 Engenheiro Mecnico PETROBRAS ENGENHARIA/IEABAST/IERV/CMHS 11 Engenheiro Mecnico PETROBRAS ENGENHARIA/IEABAST/IERV/CMCO

1. INTRODUO Os recentes projetos de unidades da Companhia vm intensificando a aplicao de

materiais de ao inoxidvel, tais como: ligas austenticas e as mais recentes Duplex e Super-Duplex.

Pelas dificuldades apresentadas na inspeo ultrassnica de soldas nestas ligas, as inspees vem sendo realizadas costumeiramente por radiografia, tcnica que apresenta limitaes/inconvenientes quanto produtividade e segurana, bem como a limitao inerente para deteco de descontinuidades planares.

Como a inspeo por ultrassom j consagrada para inspeo de soldas em aos carbono, e na busca de substituir o ensaio radiogrfico nos materiais acima, em 2008 o SEQUI estruturou um projeto para estudar a viabilidade da aplicao de ultrassom manual convencional e computadorizado por meio da tcnica de phased array nestas ligas.

Ainda no incio do projeto, durante parada de manuteno de uma unidade em refinaria, devido s restries quanto ao raio de isolamento para o ensaio radiogrfico, surgiram solicitaes ao SEQUI para estudo e desenvolvimento de um procedimento de ultrassom especfico para inspecionar juntas especficas soldadas em ao inox austentico.

Vrios testes foram realizados, inclusive com cabeotes especiais, conseguindo-se desenvolver procedimentos especficos, que apresentaram resultados satisfatrios na sua aplicao especfica.

Importante ressaltar que os estudos que j haviam sido iniciados j apontavam diferenas importantes de comportamento acsticos entre as sries austenticas ASTM A-312 TP304H e TP317 necessitando procedimentos especficos para cada aplicao.

Tambm no incio do projeto, a rea de Explorao e Produo da Petrobras, envolveu o SEQUI buscando opinio para a inspeo de soldas em aos duplex e super-duplex, que no teve sucesso na qualificao de procedimento de ultrassom manual de uma contratada para construo de uma plataforma. A rea de Explorao e Produo tem grande interesse na viabilizao da inspeo por ultrassom nestas ligas, devido ao maior uso de materiais inoxidveis em plataformas visando s suas futuras necessidades de inspeo durante manuteno. Nesta ocasio, os testes preliminares com a tcnica de phased array mostraram resultados potencialmente positivos. A continuidade dos estudos para este fim foi prejudicada pela dificuldade junto contratada na obteno de material para confeco de corpos de prova.

Em fins de 2009, durante o andamento do projeto, foram antecipados estudos para atender necessidades imediatas de um empreendimento da Engenharia. Esta gerncia demonstrou interesse em desenvolver um procedimento de inspeo especfico para tubulaes em inox aplicadas a construo de duas novas unidades, que apoiaram o projeto disponibilizando material para confeco de corpos-de-prova (CPs), mo-de-obra e consumveis.

2. OBJETIVO Apresentar os resultados dos estudos e testes efetuados na inspeo de soldas em tubulaes de aos inoxidveis austenticos conforme norma de projeto ASME B31.3, atravs do ensaio por ultrassom manual convencional e pela moderna tcnica de phased array. Estes testes foram realizados em parceria com um empreendimento do Servio de Engenharia, responsvel pela ampliao e modernizao de uma das refinarias da Petrobras.

3. DESENVOLVIMENTO Os testes desenvolvidos foram divididos em duas tcnicas de ultrassom distintas, aplicveis respectivamente a duas especificaes de ao: - Ultrassom manual convencional - ASTM A312 TP 347 - Ultrassom Computadorizado - ASTM A 312 TP 304 3.1. ULTRASSOM MANUAL CONVENCIONAL Para o ensaio de ultrassom manual convencional, foi preparado uma minuta de procedimento de inspeo de acordo com os requisitos da norma ASME B31.3 para ser seguido e na medida em que os testes foram desenvolvendo o mesmo foi se atualizando de acordo com a necessidade. 3.1.1. Material

METAL BASE METAL DE ADIO FAIXA DE ESPESSURA FAIXA DE DIMETRO

ASTM A312 TP 347 AWS ER 347 / E347 5,5 A 12,7 mm 3 3.1.2. Aparelhos disponibilizados para testes

Marca Modelo Krautkramer USM-25 Sonatest SS-150 Starmans DIO-562 Panametrics EPOCH 4

3.1.3. Cabeotes disponibilizados para testes

Cabeote Freqncia

(MHz) Tipo ngulo Tipo de Onda

KBA Krautkramer 5 mono 45/60/70/90 Transversal MWB Krautkramer 4 mono 45/60/70 Transversal MWB Krautkramer 2 mono 45/60/70 Transversal

DA 212 Krautkramer 10 duplo 0 Longitudinal DA 312 Krautkramer 10 duplo 0 Longitudinal DA 412 Krautkramer 10 duplo 0 Longitudinal DA 301 Krautkramer 5 duplo 0 Longitudinal WSY Krautkramer 2 mono 45/60/70 Longitudinal WSY Krautkramer 4 mono 45/60/70 Longitudinal VSY Krautkramer 4 duplo 45/60/70 Longitudinal VSY Krautkramer 2 duplo 45/60/70 Longitudinal

Figura 1 Cabeotes DA 212 ( esquerda), Cabeote KBA (meio) e cabeote MWB (

direita).

Figura 2 Cabeotes angulares de ondas longitudinais. 3.1.4. Blocos de Calibrao e Referncia.

- 2 blocos padro V2 (BSI BS EN 27963) confeccionados em ao inoxidvel austentico de mesma srie. - 4 blocos de referncia, de ao Inox ASTM A-312 TP 347:

- Dimetro 3 espessura 5,5mm; - Dimetro 10 espessura 9,3mm; - Dimetro 20 espessura 7,9mm; e - Bloco Plano de espessura 16 mm, com furos escalonados de 1,5 mm de dimetro.

Figura 3- Bloco padro e de referncia em material de ao inoxidvel austentico. 3.1.5. CORPOS-DE-PROVA Foram soldados 03 corpos de prova com descontinuidades intencionais, conforme Figuras 4, 5 e 6 a seguir, respeitando as variveis essenciais como: material e srie do ao inoxidvel austentico, dimetro mnimo, espessuras mnimas e mximas, e processo de soldagem.

CP (pol) Espessura (mm) Processo Soldagem 06 3 5,5 TIG 10 10 9,3 TIG 11 20 7,9 TIG + ER

Figura 4 CP-06 de Ao Inoxidvel Austentico AISI 312 Tp 347 Processo de Soldagem

TIG. Espessura de 5.5mm e dimetro de 3.

Figura 5 CP-10 de Ao Inoxidvel Austentico AISI 312 Tp 304 Processo de Soldagem

TIG. Espessura de 9,3mm e dimetro de 10.

Figura 6 CP de Ao Inoxidvel Austentico AISI 312 Tp 347 Processo de Soldagem raiz

TIG, ER no enchimento. Espessura de 7.9 mm e Dimetro de 20.

3.1.5.1. As descontinuidades foram inseridas nos corpos-de-prova pelo SEQUI-CI. 3.1.6. TESTES REALIZADOS 3.1.6.1. Primeiramente os corpos-de-prova foram radiografados e laudados pela contratada conforme preconizado pelo cdigo de projeto aplicvel, no caso ASME B31.3, e os resultados foram comparados com o ultrassom convencional. 3.1.6.2. O projeto inicial do SEQUI abrangente e tem como meta testar outros cabeotes alm dos convencionais. Para atender especificamente o empreendimento interessado, priorizou-se em validar o procedimento inicialmente com os cabeotes que se tem disponvel

no mercado brasileiro, como por exemplo, os miniaturas MWB de 4 MHz do fabricante Krautkramer. 3.1.6.3. A inspeo foi realizada por ultrassom principalmente com os cabeotes convencionais do tipo MWB da Krautkramer, e nas vrias tentativas de inspeo concluiu-se pela necessidade da remoo do reforo da solda, devido principalmente s interferncias de sinais do acabamento junto com rudos provenientes da estrutura de granulao grosseira da solda. Portanto o reforo da solda dificulta a deteco por ultrassom convencional manual de descontinuidades prximas ao acabamento da solda (superfcie de inspeo). Na inspeo computadorizada este problema pode ser contornado devido ao registro de toda a varredura que permite, atravs de imagens, a anlise do comportamento das geometrias de raiz e acabamento da solda, sobressaindo/revelando mais facilmente as indicaes de descontinuidades. No ultrassom manual convencional, por mais criterioso que seja um inspetor no tem a capacidade de analisar e processar mentalmente uma sequncia enorme de A-scans para formar um parecer sobre a varredura efetuada, discernindo rudos e indicaes.

Figura 7 - Ilustrao da capacidade do ultrassom computadorizado em visualizar sequncias de A-Scan, permitindo avaliao de indicaes discretas prximas a superfcie de inspeo (prxima da geometria de reforo/cobertura da solda). 3.1.6.4. Aps a remoo do acabamento da solda, vrios cabeotes angulares de ondas longitudinais tambm foram testados, mas devido s suas dimenses, no apresentaram resultado satisfatrio, principalmente devido ao empenamento que ocorre durante o processo de soldagem que dificulta o acoplamento cabeote-pea. Ver detalhe na Figura 8 abaixo.

Falta de Fuso detectada no lado oposto ao da inspeo Poro

A-Scan Ultrassom manual convencional

Figura 8 Detalhe do empenamento ocorrido durante o processo de soldagem, este problema tende a se intensificar no processo de soldagem de tubulaes de menores dimetros (por exemplo, de 3).

3.1.6.5. As varreduras efetuadas contemplaram tambm simulaes de situaes do tipo tubo x acessrio para verificao da capacidade do procedimento de inspeo em detectar e avaliar corretamente descontinuidades atravs de varreduras por um nico lado da solda (lado tubo). Para deteco e avaliao de descontinuidades localizadas no lado oposto da varredura e prximas superfcie (interna e externa), o cabeote que apresentou resultado satisfatrio foi o duplo-cristal (SE) DA das sries 212/312/412 do fabricante Krautkramer. Este se mostrou mais adequado, principalmente para tubulaes de pequeno dimetro onde se tm dificuldades de acoplamento para os cabeotes usualmente empregados em ultrassom convencional em funo do seu pequeno dimetro de cristal. Estes por serem focalizados e de alta freqncia, possuem a sensibilidade adequada para deteco destes tipos de descontinuidades. Entretanto pelo fato de serem duplo-cristal, so requeridas duas varreduras com posies ortogonais do cabeote (rotao de 90) para permitir adequada deteco e avaliao de indicaes.

3.1.6.6. Para evitar o desgaste desses cabeotes da srie 212/312/412 podero ser confeccionados dispositivos de material mais resistente (ver Figuras 9, 10 e11), aumentando assim a vida til dos cabeotes. Outra vantagem desses dispositivos o aumento do contato cabeote-pea, facilitando o acoplamento.

Figura 9 Cabeote DA 212 e dispositivo. Figura 10 Dispositivo encaixado no cabeote.

Figura 11 Cabeote DA 212/312/412 permite o adequado acoplamento em tubulaes de

pequenos dimetros, a posio pelo lado interno meramente ilustrativa, a fim de demonstrar a capacidade de acoplamento.

3.1.6.7. Para se consolidar a tcnica desenvolvida, cada CP foi inspecionado por pelo menos dois inspetores (EN 473/ISO 9712), sendo uma inspeo realizada por inspetor com conhecimento dos locais das descontinuidades (Nvel 3 do empreendimento ou Nvel 2 SEQUI), e a outra inspeo por um inspetor Nvel 2 contratado pelo Empreendimento, que desconhecia tais informaes. 3.1.6.8. Foram realizadas anlises comparativas entre os resultados de inspeo entre os dois inspetores de ultrassom, bem como queles obtidos pelas tcnicas de ultrassom e radiografia. Os resultados foram consolidados por dois nveis 3; um do empreendimento e um do SEQUI-CI. (Ver resultados no item 3.1.6.11). 3.1.6.9. No CP 011, dois dos defeitos inseridos foram detectados e reprovados por ultrassom e no detectados inicialmente por radiografia e em razo disto todos os filmes foram analisados e reavaliados pelo SEQUI sendo constatada a presena das duas descontinuidades citadas acima. A indicao do Defeito 1 evidente no filme radiogrfico e passvel de reprovao, e a indicao do Defeito 2 discreta e passvel de aprovao. Para confirmao foram realizadas macrografias para analisar a morfologia dos defeitos. Ver tabela abaixo e Figuras 12 e 13. A macrografia do Defeito 2 evidencia a morfologia da descontinuidade no favorvel para a inspeo radiogrfica.

Defeito Corpo de Prova Localizao [mm] Referncia zero da

Radiografia. 1 11 210 2 11 435

Figura 12 Macrografia do Defeito 1, CP 11, localizao de 210 mm do 0 da radiografia.

Figura 13 Macrografia do Defeito 2, CP 11, localizao de 435 mm do 0 da radiografia.

3.1.6.10. Durante a consolidao dos resultados foram observados dois desvios de execuo pelo inspetor Nvel 2 contratado, devido a falta de treinamento prtico especfico em CPs representativos, atividade que se mostrou de suma importncia para o sucesso da inspeo em aos inoxidveis austenticos. O inspetor que efetuou a segunda inspeo dos CPs considerou uma indicao de geometria de raiz no CP 06 como descontinuidade, decorrente da interpretao da posio do sinal A-scan e no detectou uma pequena descontinuidade existente no CP-010. Este evento demonstrou a necessidade de treinamento especfico para aplicao do procedimento, mesmo em se tratando de inspetor j qualificado. O comportamento acstico em aos inoxidveis austenticos so ligeiramente diferentes do ao carbono devido ocorrncia de gros colunares e sua anisotropia, que a depender de sua orientao provocam deflexes no esperadas no feixe snico. No caso especfico destas indicaes, no CP 06 foi executada uma macrografia na regio para confirmar a indicao da geometria de raiz e no CP 11 a reinspeo com as mesmas condies do inspetor contratado confirmou sua presena. (Ver macrografia na Figura 14 abaixo).

Indicao Corpo de Prova

Localizao [mm]

Referncia zero da

Radiografia. 03 06 25

Figura 14 Macrografia da Indicao 3 relatada pelo inspetor nvel 2. CP 06 localizao de 25 mm, confirmao da indicao de geometria de raiz (penetrao

excessiva).

3.1.6.11. A consolidao dos resultados apontou para desempenho satisfatrio do procedimento de inspeo manual convencional proposto evidenciando a necessidade de estabelecer como varivel essencial a EPS aplicada na soldagem. Abaixo so apresentadas nas Figuras 15, 16 ,17, 18, 19 e 20 as comparaes dos resultados obtidos pelas tcnicas de inspeo por ultrassom e radiografia.

Figura 15 - Comparao dos resultados de US x RAD do CP-006. Inspeo realizada pela equipe Empreendimento/SEQUI, com ganho corrigido sem acrescimento de 6dB.

Figura 16 - Comparao dos resultados de US x RAD do CP-006. Inspeo realizada pelo inspetor contratado, com ganho corrigido sem acrescimento de 6dB.

Figura 17 - Comparao dos resultados de US x RAD do CP-010. Inspeo realizada pela equipe Empreendimento/SEQUI, com ganho corrigido sem acrescimento de 6dB.

Figura 18 - Comparao dos resultados de US x RAD do CP-010. Inspeo realizada pelo inspetor contratado, com ganho corrigido sem acrescimento de 6dB.

Figura 19 - Comparao dos resultados de US x RAD do CP-011. Inspeo realizada pela equipe Empreendimento/SEQUI, com ganho corrigido sem acrescimento de 6dB.

Figura 20 - Comparao dos resultados de US x RAD do CP-011. Inspeo realizada pelo inspetor contratado, com ganho corrigido sem acrescimento de 6dB.

3.1.6.12. Quanto sensibilidade do ensaio, para os cabeotes angulares, todas as descontinuidades reprovadas por exame radiogrfico foram detectadas e tambm reprovadas por ultrassom manual, com o ganho corrigido.

3.1.6.13. Para os cabeotes SE, evidenciou-se a necessidade de se efetuar a interpretao e avaliao das descontinuidades com o ganho de varredura. (acrscimo de 6dB). 3.2. ULTRASSOM COMPUTADORIZADO Para o ultrassom computadorizado utilizando a tcnica de Phased Array, o SEQUI foi solicitado a validar o procedimento da empresa contratada pelo empreendimento em conformidade com a norma de projeto ASME B31.3 Case 181, contemplando inspeo em soldas de tubulaes tanto de ao inoxidvel austentico como tambm de ao carbono, incluindo dimetros reduzidos de at 1. Entretanto os resultados para ao carbono no sero objeto deste trabalho 3.2.1 Material

METAL BASE FAIXA DE ESPESSURA

FAIXA DE DIMETRO

ASTM A 312 Tp 304 3,9 e 5,5mm 2 Ao Carbono 3,9mm 2

3.2.2. Aparelhos utilizados, ver Figura 21.

Marca Modelo OLYMPUS OMNISCAN MX 32 canais, com

scanner para pequenos dimetros.

Figura 21- Aparelho Omniscan e simulao de inspeo realizada no software ESBeamTool da

Eclipse. 3.2.3. Scanner Metalogic, ver Figura 22.

Figura 22- Scanner metalogic, para pequenos dimetros ( 2).

3.2.4. Cabeotes utilizados

Cabeote Sapata Freqncia (MHz) Tipo de

lei ngulo Tipo de Onda

10L27 10L27 MINI 10 Setorial 43 a 75 Transversal A simulao das leis apresentada nas Figuras 23 e 24 abaixo.

Figura 23 Simulao das leis focais - setorial de 43 a 75, com distncia de 6mm de offset do centro da solda

Figura 24 Simulao das leis focais - setorial de 43 a 75, com distncia de 9mm de

offset do centro da solda.

3.2.5. Blocos de calibrao 3.2.5.1. Foram fabricados Blocos de Referncia conforme ASME V art. 4, com entalhes internos e externos. Segundo o ASME o bloco para calibrao deve ser do mesmo material (e srie austentica quando aplicvel) e de mesma espessura e dimetro do tubo que se ir inspecionar, situao atendida para os testes conduzidos. Ver croqui do bloco na Figura 25.

Figura 25- Croqui dos detalhes do bloco de referncia.

3.2.6. Corpos-de-prova 3.2.6.1. Foram confeccionados pela Montadora do empreendimento quatro corpos de prova, conforme tabela a seguir e Figuras 26, 27, 28 e 29, respeitando as variveis essenciais como: material e srie (no caso de ao inoxidvel austentico), espessuras mnimas e mximas, e processo de soldagem.

CP JUNTA TIPO (pol) Espessura (mm) Processo Soldagem

INOX 02 J1 Tubo x tubo 3 5,5 TIG J2 Tubo x tubo 3 5,5 TIG J3 Tubo x curva 3 5,5 TIG

INOX 03 J1 Tubo x tubo 2 3,9 TIG J2 Tubo x tubo 2 3,9 TIG J3 Tubo x curva 2 3,9 TIG

INOX 04 J1 Tubo x tubo 4 9,4 TIG e ER J2 Tubo x tubo 4 9,4 TIG e ER J3 Tubo x curva 4 9,4 TIG e ER

AC 01 J1 Tubo x tubo 2 3,9 TIG J2 Tubo x tubo 2 3,9 TIG J3 Tubo x curva 2 3,9 TIG

Figura 26 CP de Ao Inoxidvel Austentico AISI 312 Tp 304 Processo de Soldagem TIG. Figura 27 CP de Ao Inoxidvel Austentico AISI 312 Tp 304 Processo de Soldagem TIG. Figura 28 CP de Ao Inoxidvel Austentico AISI 312 Tp 347 Processo de Soldagem raiz

TIG, ER no enchimento.

Figura 29 - CP de Ao Carbono Processo de Soldagem TIG.

3.2.7. TESTES REALIZADOS

3.2.7.1. Os Corpos de Prova foram radiografados de acordo com os requisitos da norma de projeto ASME B31.3, para comparao de resultados entre as tcnicas de Radiografia e Ultrassom Phased Array. 3.2.7.2. A calibrao de sensibilidade utilizada nas aquisies apresentadas foi realizada em bloco de referncia curvo e com entalhes, nos trs pontos mnimos da TCG, evidenciando-se sua adequao.

3.2.7.3. Foram analisados os resultados das inspees de radiografia e AUT previamente executados, tendo sido solicitado pelo SEQUI, a demonstrao da inspeo por phased array das juntas 02 e 03 do CP INOX 04. 3.2.7.4. Aps a demonstrao solicitada, foi constatada a necessidade de inserir novas descontinuidades, para simular a deteco de descontinuidades presentes no lado oposto ao da inspeo, representando a inspeo por um nico lado do tipo unio entre tubo x acessrio, fazendo o feixe snico atravessar toda a zona fundida. 3.2.7.5. As novas descontinuidades foram inseridas pelo SEQUI-CI, e as juntas foram reinspecionadas por AUT e radiografia. A combinao de transdutor/cunha/leis focais planejada na instruo tcnica original com 10MHz, utilizada junto com o procedimento, se mostrou inadequada para deteco de descontinuidades no lado oposto da varredura. 3.2.7.6. Foram realizados mais testes com transdutores de freqncias mais baixas, de 5MHz e 2MHz, para tentar detectar as descontinuidades citadas no item acima. O transdutor de 2MHz foi o nico que permitiu a deteco em tal condio. 3.2.7.7. Ao final dos testes prticos, foram realizadas macrografias dos defeitos inseridos e no detectados com a configurao inicial apresentada (10MHz), para verificao da real insero destes, cujo resultado se encontra a seguir nas Figuras 30 e 31.

Defeito Corpo de Prova Junta Localizao [mm] Referncia zero do

Ultrassom. 1 04 2 57 2 04 2 170

Figura 30 Defeito 1 Figura 31 Defeito2 3.2.7.8. O uso do transdutor de 2MHz permitiu a deteco, mas com a posio da descontinuidade deslocada em relao a posio real (macrografia). A razo atribuda para este fenmeno a alterao de velocidades e ngulos ocorridos na estrutura anisotrpica da solda austentica. Para tanto, foi necessrio acrescentar na anlise, atravs do programa

tomoview, um valor de atraso (delay) no percurso snico, permitindo assim a correta interpretao. Com este evento constatou-se a necessidade do procedimento limitar a avaliao e laudo ser realizada unicamente no programa de visualizao Tomowiew. 3.2.7.9. Em material austentico ocorre o fenmeno de anisotropia que altera substancialmente o comportamento usual do ultrassom, desviando o feixe snico, e alterando ngulos e velocidade da onda. Este fenmeno mais acentuado nas regies de solda (zona fundida) que alm de granulao grosseira, apresenta gros colunares decorrentes da epitaxia. Na inspeo por ultrassom manual convencional este fenmeno dificulta muito a inspeo por um nico lado da junta, enquanto que na inspeo por tcnicas computadorizadas (AUT) com registro de resultados e imagens, como o Phased Array, possvel observar o comportamento das imagens da solda ao longo da varredura, imagens da solda ao longo da varredura. corrigindo posies ocorridas por anisotropia e mantendo referncias de geometria (raiz e cobertura da solda) que facilitam na anlise de defeitos. Ver exemplo na Figura 32 abaixo.

Figura 32 Imagem do comportamento da solda ao longo da varredura. 3.2.7.10. A varredura foi realizada com o acrscimo de 6dB no equipamento de Phased Array para garantir a deteco de descontinuidades atravs da amplificao do sinal na recepo. Para no saturar os sinais (>100%) o que impediria avaliaes posteriores no software devido a uma limitao inerente (o mesmo sempre permanecer com amplitude >100%), ao invs de se acrescentar 6 dB, o nvel de investigao mencionado no ASME B31.3 Case 181, foi diminudo de 80% para 40%. Mesmo sabendo que este artifcio no totalmente equivalente a se fazer a aquisio com o ganho aumentado, foi necessrio para a manuteno de uma melhor relao sinal/rudo. 3.2.7.11 Foram analisados e discutidos os critrios de aceitao a serem utilizados, e verificou-se que para inspeo de espessuras menores e iguais a 5.5 mm, deve-se limitar a reprovao de descontinuidades com comprimento maior que 6.4 mm, que ultrapassarem a referncia de 40%, independentemente de sua altura. Para inspeo de espessuras acima de 5.5 mm, conforme ASME B31.3 Case 181, deve-se medir a altura e comprimento da descontinuidade, limitando a reprovao de descontinuidades que apresentarem a relao de altura/espessura (a/t) maior que 0.087 e comprimento maior que 6.4mm, e que ultrapassarem a curva de 40%. 3.2.7.12 Para avaliao e interpretao de descontinuidades foi evidenciada a necessidade de inserir no procedimento a relao S/R de 2:1, para certificar-se da diferena entre indicao de descontinuidade e rudo. 3.2.7.13 Pelo fato das inspees efetuadas nos CPs confeccionados pela Montadora terem sido realizadas com conhecimento prvio da quantidade e posio das descontinuidades, o

SEQUI props confeccionar duas novas juntas (J5 e J6) para ser submetidas a um Blind Test, (ver Figura 33).

Figura 33 CP de Ao Inoxidvel Austentico AISI 312 Tp 347 Processo de Soldagem TIG. Juntas J5 e J6, para realizao do Blind Test.

3.2.7.14. As juntas J5 e J6 foram inspecionadas segundo orientao do SEQUI, simulando varredura por um nico lado para avaliao da consistncia do procedimento para as situaes tubo x acessrios. 3.2.7.15. A comparao de resultados entre as tcnicas RT x AUT nas juntas do Blind Test, J5 e J6, permitiu verificar que foram laudados como defeitos pelo AUT, 06 excessos de penetraes, sendo 02 indicaes na J5 e 04 indicaes na J6. Segue abaixo as planilhas de comparao RT x AUT das Juntas J5 e J6.

Junta 5 A inspeo por phased array, interpretou equivocadamente 02 reflexes de geometria de raiz, como sendo defeitos de falta de fuso na raiz.

Junta 6 A inspeo por phased array, interpretou erroneamente 04 reflexes de geometria

de raiz, como sendo defeitos de falta de fuso na raiz.

3.2.7.16. Nestas regies de excesso de penetrao, mencionadas no item 3.6.16, foram realizadas macrografias para uma anlise pormenorizada do evento. (Ver Figuras 34, 35 e 36).

Figura 34- Macrografias das juntas J5 e J6, do CP do Blind Test.

Figura 35- Macrografias das 02 indicaes da juntas J5. Figura 36- Macrografias das 04 indicaes da J6.

3.2.7.17. O resultado inesperado das novas inspees de AUT permitiu que novos conceitos fossem inseridos no procedimento, como a definio de metodologia para interpretao de descontinuidade de raiz e indicaes de geometria e a necessidade obrigatria de treinamento especfico no inspetor Nvel 2 nestes tipos de ligas. Ver exemplo na Figura 37.

Figura 37 Anlise das reflexes ao longo do eixo da solda.

3.2.7.18. Aps aplicao das melhorias e alteraes efetuadas, os resultados puderam ser considerados satisfatrios. 4. CONCLUSO 4.1. GERAL 4.1.1 Pelo ineditismo da aplicao de inspeo por ultrassom em soldas austenticas na Petrobras, o SEQUI evidencia a importncia e necessidade de treinamento dos inspetores para estas novas situaes. Este tipo de inspeo deve ser tratada como especfica e atpica, onde os vcios que os inspetores trazem da inspeo convencional em ao carbono devem ser detectados e muito bem corrigidos pelo Nvel 3 responsvel. 4.1.2. necessria uma anlise comparativa inicial com o ensaio radiogrfico para cada procedimento. Esta atividade necessria para avaliao da correta sensibilidade para o ensaio.

4.1.3. O projeto permitiu a reduo de riscos radiolgicos, decorrentes da aplicao do ensaio de ultrassom como alternativa radiografia, permitindo a execuo do ensaio em paralelo com as atividades de construo e montagem, melhorando a qualidade e produtividade da obra. 4.1.4. A realizao deste projeto somente foi possvel graas a Integrao do SEQUI com o empreendimento da Engenharia na busca da otimizao de custos e prazos, e do envolvimento com o cliente final do Abastecimento. 4.2. ULTRASSOM MANUAL CONVENCIONAL O procedimento de Ultrassom manual convencional foi validado pelo SEQUI, para inspecionar juntas de topo de soldas circunferenciais de tubulao, com espessuras de 5,5mm a 12,7mm, com dimetros iguais ou acima de 3, para solda de material ao inoxidvel austentico ASTM A-312 Tp 347, soldadas pelo processo de TIG e eletrodo revestido, nas situaes tubo x tubo e tubo x acessrio, havendo a necessidade sempre da remoo do acabamento da solda. 4.3. ULTRASSOM COMPUTADORIZADO 4.3.1 Como as modificaes descritas no item 3.3 acima, o procedimento de phased array da empresa contratada pelo empreendimento foi considerado apto para inspeo de soldas circunferenciais de tubulao em ao carbono e ao inoxidvel austentico ASTM A 312 Tp 304 com 3,9 e 5,5mm de espessura, nas situaes tubo x tubo e tubo x acessrio e foi aprovado para aplicao em campo. 4.3.2 A interpretao, avaliao e laudo devem ser realizados unicamente no programa Tomoview- Software visualizador da Olympus. 4.4. Os resultados obtidos nos estudos realizados so especficos para as ligas descritas. 4.5 O SEQUI est dando continuidade nos estudos, retomando o planejamento inicial o que dever ampliar a gama de ligas austenticas. Esto sendo realizados outros testes com tcnicas computadorizadas e cabeotes especiais, na busca de aprimoramento dos procedimentos de inspeo por ultrassom j estabelecidos, bem como abrangendo outros processos de soldagem e faixas de espessuras. 5. RECOMENDAES 5.1 Recomenda-se que o bloco de referncia de sensibilidade seja composto de uma junta soldada, para que a sensibilidade obtida pelas curvas de referncias sejam representativas o mais prximo possvel da condio real. 5.2 A confeco de blocos padro (V2) de mesmo material, permite a verificao correta

calibrao do time base, corrigindo corretamente o delay do cabeote, e consequentemente obtendo-se uma calibrao de escala mais precisa.

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ESBeam Tool Software de simulao da Eclipse Site: http://www.eclipsescientific.com/Software/ESBeamTool/index.html International Code ASME V, Boiler and Pressure Vessel Code Nondestructive Examination, Ed. 2007. International Code ASME B-31.3, Process Piping, Ed. 2008. International B31 Case 181, Cases of the code for pressure piping- B31, Ed. 2007. Tomoview Software de visualizao da Olympus Site: http://www.olympus-ims.com/en/tomoview