Inspecao

CCET - Centro de Ciências Exatas e Tecnologia Curso de Graduação em Engenharia Mecânica EME 012 – Materiais de Construção Mecânica – 10/11/2003 Professor Daniel Cypriano INSPEÇÃO DE EQUIPAMENTOS E AVALIAÇÃO DE INTEGRIDADE, Fernando Passos, Gustavo Marinho, Douglas Almeida, Takuya Sawada, Jorge Garcia, Karen Melo, Marcos Brito.

Resumo Os ensaios não destrutivos aplicados na Inspeção de Equipamentos apesar de terem técnicas variadas, tem o mesmo intuito, dar uma visualização através de gráficos, valores e ou imagens de falhas mecânicas ou indícios que podem levar a descontinuidades. Para cada tipo de falha ou indicio de falha, há uma melhor técnica de depuração, esta técnica deve ser definida levando-se em consideração além do tipo de descontinuidade, a localização e forma do equipamento, a disponibilidade de acesso, a precisão desejada, o histórico dos equipamentos e ou de processos similares, entre outros. Ou seja, a escolha de um ensaio equivocado pode levar a um diagnóstico incorreto do equipamento, conhecer os ensaios e o equipamento a ser investigado é de suma importância para o profissional de inspeção e para se calcular a vida residual de um equipamento deve-se conhecer o projeto e histórico funcional, o que definirá os valores de espessura mínimos para cada parede. Introdução A industria, com o intuito de produzir com sua capacidade máxima e com segurança, se viu obrigada a adotar uma variada gama de métodos de inspeção para suas plantas atingirem uma alta confiabilidade, estes métodos devem ser capazes de prever substituições de componentes e sua utilização máxima, minimizando assim o tempo de parada do equipamento para manutenção. O objetivo deste trabalho é abordar as técnicas mais utilizadas de ensaios não destrutivos e quais as suas vantagens e limitações e campo de atuação, com isso, dando uma visão geral da Inspeção de Equipamentos.

1.0 PERIODICIDADE DE INSPEÇÃO DE EQUIPAMENTOS A análise do histórico de inspeções dos equipamentos, bem como suas vidas residuais, devem ser consideradas para estabelecerem-se os intervalos entre suas inspeções, respeitados os limites estabelecidos pela Norma Regulamentadora do equipamento, Normas Internas da Empresa e os acordados com a Sociedade Certificadora/Classificadora do equipamento. 2.0 ENSAIOS APLICADOS NA INSPEÇÃO DOS EQUIPAMENTOS

MCM_2º Semestre/03 O tipo e extensão de ensaios a serem aplicados, por ocasião da inspeção dos equipamentos, são definidas em função do tipo de equipamento e das características da deterioração a que estão sujeitos. Entre eles destacam-se os Não-Destrutivos, sendo os principais: 2.1

2.2

Inspeção Visual A inspeção por meio do Ensaio Visual é uma das mais antigas atividades nos setores industriais, pode ser realizada a olho nu ou com auxílio de lente de aumento, borescópio, ect. É o primeiro ensaio não destrutivo aplicado em qualquer tipo de peça ou componente, e está freqüentemente associado a outros ensaios de materiais. Não existe nenhum processo industrial em que a inspeção visual não esteja presente. Simplicidade de realização e baixo custo operacional são as características deste método, mas que mesmo assim requer uma técnica apurada, obedece a sólidos requisitos básicos que devem ser conhecidos e corretamente aplicados. 2.1.1 Vantagens: - Baixo Custo; - Portabilidade; - Resultados imediatos; - Pouca habilidade requerida; - Mínimo preparo da peça. 2.1.2 Limitações: - Adequado somente para superfícies expostas; - Geralmente só detecta defeitos maiores; - Má interpretação de trincas ou ranhuras. 2.1.3 Curiosidade: Na aviação, o ensaio visual é a principal ferramenta para inspeção de componentes para verificação da sua condição de operação e manutenção.

Inspeção Líquido Penetrante Devido às características básicas do Ensaio por Líquido Penetrante, eles podem ser aplicados em grande variedade de produtos metálicos e não metálicos, ferrosos e não ferrosos, sejam forjados, fundidos, cerâmicos de alta densidade e etc., desde que não sejam porosos, com resultados técnicos e economicamente satisfatórios na revelação de descontinuidades superficiais, por menores que sejam. Pode ser aplicado durante o processo de fabricação, ao final deste ou durante a manutenção, aqui para detectar as o surgimento das descontinuidades em serviço.Considerando que alguns materiais podem ser afetados pelos produtos utilizados no ensaio, devem ser realizados testes para assegurar que o material a ser ensaiado não seja danificado. 2.2.1 Vantagens: - E capaz de ensaiar peças de tamanhos e formas variadas bem como pequenas áreas isoladas em uma superfície; - É capaz de detectar descontinuidades muito pequenas. É um dos ensaios mais sensíveis para detectar descontinuidades superficiais; - Pode ser aplicado em materiais ferrosos, não ferrosos, cerâmicas de alta densidade, vidros e etc., desde que não sejam porosos; - É relativamente barato e não requer equipamentos sofisticados. Para pequena quantidade de peças ou pequenas regiões, pode-se utilizar um sistema portátil; - O líquido penetrante fornece uma indicação ampliada da descontinuidade, tornandoa mais visível;

MCM_2º Semestre/03 - As descontinuidades detectadas são analisadas quanto a localização, orientação, dimensões, tornando fácil a interpretação e avaliação; - As instalações podem ser adaptadas ao tamanho e quantidade de peças; - Permite automação do sistema; - A sensibilidade do ensaio pode ser ajustada, selecionando os materiais e técnicas de ensaio. 1.2.2 Limitações: - As peças devem estar completamente limpas e a entrada das possíveis descontinuidades desobstruídas; - Os produtos utilizados no ensaio podem danificar alguns materiais ou ficarem permanentemente retidos em materiais porosos; - Alguns produtos utilizados podem conter enxofre ou compostos halógenos (cloretos, fluoretos, brometos e iodetos). Estes compostos podem causar fragilização ou trincas em aços inoxidáveis austeníticos se não forem completamente removidos antes de tratamentos térmicos ou exposição a altas temperaturas. Podem também causar corrosão em ligas de titânio se não forem completamente removidos após o ensaio e a peça for exposta a altas temperaturas. - Os produtos utilizados podem causar irritação na pele se manuseados sem luvas; - A luz negra deve ser usada mantendo-se os cuidados com os olhos e pele. 2.3

Inspeção Partícula Magnética Este ensaio é utilizado para detectar descontinuidades superficiais e subsuperficiais próximas a superfície em materiais ferromagnéticos fundidos, forjados, soldados, laminados, extrudados, trefilados, usinados e etc.. Aplicado durante a fabricação, após a fabricação e na manutenção para a detecção de descontinuidades em serviço. A peça é magnetizada utilizando uma corrente elétrica que cria ou induz um campo magnético. Se uma descontinuidade estiver no sentido perpendicular ao campo magnético, desviará este campo, que saltará para fora da peça, criando o que chamamos de campo de fuga. Este campo de fuga formará um dipolo magnético, pólo Norte e pólo Sul. Quando as partículas magnéticas são aplicadas sobre a peça, os pólos irão atraí-las e uma indicação desta descontinuidade é formada na superfície. 2.3.1 Vantagens: - Semi-portátil; - Sensível a pequenas indicações; - Detecta defeitos superficiais e quase superficiais; - Sensível a inclusão e trincas; - Habilidade moderada para execução. 2.3.2 Limitações: - Somente adequado para material ferromagnético; - Peça deve ser física e visualmente acessível para execução do ensaio; - Requer remoção da maior parte dos revestimentos superficiais e vedante (selo); - Inspeção é semidirecional, exigindo orientação geral do campo para defeitos; - Não há resultados permanentes do ensaio, a menos que sejam gravadas as instruções da técnica de pó seso, apertando-se fita scoth na superfície; - Não utilizável em áreas, onde um forte campo magnético puder danificar os instrumentos; - Peça deve ser desmagnetizada após a inspeção; - Aplicável apenas para detectar descontinuidades superficiais e sub-superficiais. 2.4

Ultra-Som

MCM_2º Semestre/03 A principal finalidade do ensaio por ultra-som é a detecção de descontinuidades internas em materiais ferrosos e não ferrosos, metálicos e não metálicos, através da introdução de um feixe sônico com características compatíveis com a estrutura do material a ser ensaiado. Este feixe sônico se for introduzido numa direção favorável em relação a descontinuidade (interface), se for refletido por esta descontinuidade, será mostrado na tela do aparelho como um pico (eco). Algumas descontinuidades superficiais também podem ser detectadas com este ensaio não destrutivo. 2.4.1 Vantagens: - Adequado para defeitos de superfície; - Sensível a pequenos defeitos; - Resultados do ensaio imediatos; - Pouca preparação da peça; - Ampla faixa de espessuras de atuação. 2.4.2 Limitações: - Superfície da peça a ser inspecionada deve ser acessível à sonda sônica; - Não há registro permanente dos resultados; - Áreas ásperas interferem nos resultados do ensaio; - Método de ensaio é direcionado, dependendo da orientação do campo sonoro/defeito; - Alto grau de habilidade e experiência exigido para montagem e interpretação dos resultados das variadas condições de ensaio. 2.5

Dureza Os ensaios de dureza são largamente utilizados para a especificação de materiais. Entretanto, o conceito físico de dureza não têm o mesmo significado para todos os utilizadores desta propriedade. -

resistência à deformação plástica (metalurgista) ;

-

resistência à penetração de um material duro no outro (eng.mecânico)

uma base de medida da resistência, do tratamento térmico ou mecânico e de sua resistência ao desgaste (projetista) -

resistência ao risco que um material pode fazer em outro (mineralogista) Sob este ponto de vista os ensaios de dureza podem ser divididos em três tipos principais: por penetração -

-

por choque

-

por risco

Os tipos de ensaios de dureza variam de acordo com a forma, faixa de dureza e material que se pretenda analisar. É um ensaio comparativo, pois as grandezas utilizadas são obtidas comparando uma área de marcação obtida em um bloco padrão (ou uma tabela que varia deste bloco padrão)

2.6

Raio-X Para a realização deste ensaio necessita-se de uma fonte de radiação, que pode ser natural ou artificial, de um objeto (peça) e um meio de registro, no caso o filme radiográfico.Chamaremos de radiografia o resultado da exposição de um filme utilizando raios-X e gamagrafia o resultado da utilização de raios gama. O raio-X pode ser empregado

MCM_2º Semestre/03 para detectar descontinuidades internas em diversos materiais, aplicada na inspeção de fundidos, soldas e componentes montados em sistemas ou conjuntos, sendo em vários metais: ferrosos e não ferrosos e materiais não metálicos, tais como cerâmicas e plásticos. 2.6.1 Vantagens (radiografia): - Permite inspecionar defeitos internos e superficiais; - Permite inspecionar peças cobertas ou escondidas; - Obtém-se registro permanente do ensaio; - Exige mínima preparação da peça. 2.6.2 Vantagens (gamagrafia): - É portátil; - Necessita pequena área para ganhar acesso para fonte de energia; - Pode acomodar fonte de material mais espesso; - Mais barato que o raio-X 2.6.3 Limitações (radiografia): - Mais Caro; - Área deve estar livre de outras pessoas para evitar exposição aos raios-X; - Método de ensaio altamente direcional; - É necessário alto grau de habilidade tanto para o executor como para o avaliador. 2.6.4 Limitações (gamagrafia): - Existem fortes restrições de legislação a serem seguidas; - Radiação não controlável e com meia-vida. 2.7

Emissão Acústica O princípio do método é baseado na detecção de ondas acústicas emitidas por um material em função de uma força ou deformação aplicada nele. Caso este material tenha uma trinca, descontinuidade ou defeito, a sua propagação irá provocar ondas acústicas detectadas pelo sistema. Entre outros trabalhos, pode ser aplicada a monitoração de cilindros contendo gás sob pressão para abastecimento, do teste hidrostático e pneumático em vasos de pressão, teste de fadiga, controle de processos de soldagem, etc..

2.8

Inspeção Termográfica Na termografia a superfície a ser inspecionada é instantaneamente aquecida com um pulso uniforme de uma luz de alta intensidade. Então, uma câmera de infravermelho e de alta velocidade monitora o resfriamento da superfície. Os dados coletados são analisados por um computador, que cria a imagem da subsuperfície da estrutura inspecionada. Como o calor levará mais tempo para se dissipar em áreas de corrosão, descolagem, invasão de fluidos ou danos abaixo da superfície, a imagem final irá mostrar essas áreas mais quentes que as outras em volta do dano. 2.8.1 Vantagens: - Semiportátil; - Resultados rápidos; - Pequena preparação da peça; - Aplicável a materiais compostos. 2.8.2 Limitações: - Exige habilidade para interpretação; - Custo elevado; - Exige acesso para fonte de calor. 3.0 CÁLCULO DE VIDA RESIDUAL

MCM_2º Semestre/03 A vida residual é encontrada pela diferença de medida existente entre a espessura mínima calculada de acordo com os critérios de projeto do equipamento e da espessura atual deste, o valor encontrado é então dividido pela taxa de desgaste anual, que pode ser obtida de várias maneiras e é um valor estimado de acordo com as características e histórico do equipamento. O valor encontrado é a previsão estimada de quanto tempo (em anos) o equipamento deve operar. Este cálculo deve ser refeito, no mínimo, todas as vezes que for feito medição de espessura, conforme legislação aplicada a cada equipamento. VR (em anos) = (EA – ERM) / TD VR = Vida Residual; EA = Espessura atual; ERM = Espessura mínima calculada de acordo com os critérios de projeto; TD = Taxa de desgaste, pode ser obtida de várias maneiras, as mais aplicadas são: 1°) Espessura da última medição, menos a espessura atual. Dividido pelo período entre as medições (em anos); 2º) Valor médio da taxa de desgaste obtido em outros equipamentos similares, com o mesmo processo e características de operação; OBS: Caso o equipamento esteja abaixo da sua espessura mínima, pode-se recalculá-la, adotando parâmetros que possibilitem que este trabalhe com uma espessura mínima menor, se esta for aceitável para o processo. Um exemplo seria a diminuição da PMTA (Pressão Máxima de Trabalho Admissível) de um vaso de pressão, com isso a espessura mínima da parede calculada deste vaso teria um valor menor e o vaso poderia continuar operando. Ou seja trabalharia-se com uma PMTA menor, para alongar a vida residual deste equipamento. 4.0 DADOS DE RELATÓRIO DE INSPEÇÃO O relatório de inspeção tem o objetivo de conter todas as informações relevantes adquiridas em uma inspeção de equipamentos. Seus dados básicos são: - Dados de controle do relatório; - Introdução – informando do que se trata o relatório; - Dados Técnicos do Equipamento; - Histórico – informando as conclusões relevantes dos relatórios anteriores; - Laudo – informando os resultados dos exames e testes executados, as verificações realizadas, a avaliação de vida remanescente; - Registros fotográficos e certificados de teste realizados; - Conclusão – contendo as causas e soluções cabíveis das irregularidades encontradas, quando for o caso. 5.0 CONCLUSÃO A evolução no uso de novos materiais e o aumento crescente de exigências de performance e confiabilidade dos equipamentos tem forçado a pesquisa de novos métodos de inspeção não destrutiva. A melhora tende a ser contínua e a necessidade de utilização destes métodos também. Uma Inspeção de Equipamentos atuante e atualizada é mais do que nunca, um fator crucial para o bom desempenho de uma empresa em qualquer atividade onde possa ser empregada. No final o que mais pesa, é o fator humano, a sensibilidade e a experiência do profissional de inspeção determina o diferencial entre uma boa ou má atuação da inspeção. 6.0 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

MCM_2º Semestre/03 [1] http://www.abende.gov.br , [2] “Norma Regulamentadora 13 – Caldeiras e Vasos de Pressão”, [3] “E&P – PE-2A-01577-A – Plano de Inspeção para Equipamentos Estáticos e Tubulações”.