O ensaio não destrutivo por ultrassom de phased array em juntas soldadas

Deve-se compreender os requisitos para a realização do ensaio não destrutivo por meio de ultrassom computadorizado pela técnica de phased array em juntas soldadas em materiais metálicos.

A NBR 16339 de 01/2021 – Ensaios não destrutivos – Ultrassom – Phased array para inspeção de solda estabelece os requisitos para a realização do ensaio não destrutivo por meio de ultrassom computadorizado pela técnica de phased array em juntas soldadas em materiais metálicos.

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O que é o time corrected gain?

Qual deve ser a correção de sensibilidade e escala?

Qual deve ser o incremento de varredura x espessura?

Como deve ser feito o planejamento da inspeção?

A técnica de phased array pode ser usada como técnica única ou combinada com outros métodos ou técnicas de ensaio não destrutivo, tanto para inspeção de fabricação quanto para inspeção em serviço. Essa norma descreve as capacidades específicas e as limitações da técnica de phased array para detecção, localização, dimensionamento e caracterização de descontinuidades em juntas soldadas por fusão.

A pessoa que executa o ensaio de ultrassom deve atender aos requisitos da NBR NM ISO 9712. O ensaio phased array deve ser realizado de acordo com um procedimento escrito, que deve conter no mínimo os requisitos listados na tabela abaixo.

A qualificação do procedimento deve ser realizada antes da execução dos serviços, e no procedimento qualificado devem constar no mínimo os requisitos descritos na tabela acima. Todos os procedimentos de ensaio devem ser qualificados por profissional nível 3, de acordo com a norma específica do produto, e as evidências da qualificação devem estar disponíveis para apreciação da contratante.

A norma específica do produto pode ser uma norma de projeto, construção, fabricação, montagem e inspeção em serviço, que estabeleça os requisitos técnicos referentes ao material, montagem e inspeção nos projetos de fabricação e construção de produtos ou equipamentos. Quando não especificado na norma específica do produto, a qualificação do procedimento deve ser efetuada em corpos de prova acordados entre cliente e fabricante, e representativos do ensaio a ser efetuado.

Em casos de aplicação de critérios de aceitação baseados na mecânica da fratura, a qualificação deve ser efetuada em corpos de prova representativos da inspeção, com características idênticas e em quantidade suficiente para que, no processo de qualificação, se possa demonstrar que o ensaio apresenta características de repetitividade, incerteza de medição, PoD e PoR compatíveis com a inspeção e critérios adotados na avaliação de descontinuidades especificadas. A probabilidade de detecção (PoD) é a probabilidade de detecção da menor descontinuidade permitida pelo critério de aceitação acordado. A probabilidade de rejeição (PoR) é a probabilidade de rejeição de um defeito a partir da amplitude do sinal recebido e do seu dimensionamento.

Sempre que qualquer variável da tabela acima for alterada, deve ser emitida uma revisão do procedimento. Se a variável for essencial, o procedimento deve ser requalificado e revalidado. Devem ser informados o material a ser inspecionado, os detalhes dimensionais da junta, a faixa de espessura, o processo de soldagem e as superfícies de acesso para varredura.

O instrumento de medição de phased array deve ser do tipo pulso-eco e deve ser equipado com um controle de ganho, em decibéis, com incrementos de no mínimo 1 dB, contendo múltiplos canais independentes de emissor/receptor. O sistema deve ser capaz de gerar e exibir imagens A-scan, B-scan, C-scan, D-scan e S-scan, que podem ser armazenadas e recuperadas para posterior análise.

O sistema de medição de phased array deve possuir software de geração própria de leis focais, que permita modificações diretas nas características do feixe sônico. Leis focais específicas podem ser geradas pelo próprio sistema de medição ou ser importadas.

O sistema de medição de phased array deve ter um meio de armazenamento para arquivar dados de inspeção, incluindo o A-scan completo da região de interesse. Dispositivos de armazenamento externo de dados ou um computador remoto portátil ligado ao instrumento podem também ser utilizados para este fim.

As linearidades vertical e horizontal do instrumento de medição de phased array devem ser verificadas pelo menos semestralmente, de acordo com a ASTM E 2491. O instrumento deve ser capaz de operar pelo menos com frequências nominais de 1 MHz a 10 MHz.

O instrumento deve ser capaz de digitalizar o sinal A-scan com uma frequência de pelo menos cinco vezes a frequência nominal do cabeçote utilizado. A amplitude do sinal deve ser digitalizada com uma resolução de pelo menos 8 bits, isto é, 256 níveis.

O instrumento deve ser capaz de igualar a resposta de amplitude a partir de um alvo com um percurso sônico fixo para cada ângulo usado na técnica de ganho corrigido pelo ângulo (ACG – angle corrected gain), proporcionando assim a compensação de atenuação na sapata em diferentes ângulos. Em instrumentos que não possuam este recurso, onde o ajuste seja extrapolado para uma determinada faixa de ângulos a partir de um ângulo fixo, esta faixa deve ser de no máximo 10°.

O instrumento deve também possuir facilidades para equalizar as amplitudes dos sinais pela base de tempo (TCG) ou corrigir a amplitude em relação à distância (DAC). Os requisitos de aplicação vão determinar o cabeçote de phased array a ser empregado, que pode ter sapata removível ou fixa, e ser de contato direto ou imersão.

Os cabeçotes de phased array para a inspeção de solda podem gerar ondas longitudinais ou transversais e ser de arranjo 1D, 1,5D ou 2D. O número de elementos do cabeçote de phased array, as dimensões dos elementos e o passo devem ser selecionados com base nos requisitos da aplicação e nas recomendações do fabricante.

Quando sapatas de refração são utilizadas para inclinação do feixe, o ângulo de incidência natural da sapata deve ser selecionado de modo que a faixa angular de inspeção não exceda as limitações inerentes ao transdutor e ao modo de transmissão (longitudinal ou transversal). Em superfícies curvas, se a abertura entre a sapata e a superfície da peça ensaiada for superior a 0,5 mm em qualquer ponto, a sapata de refração usada deve ser modificada para proporcionar acoplamento adequado.

A temperatura de ensaio deve estar entre 0 °C e 60 °C. Fora desta faixa, a adequação dos cabeçotes e do acoplante deve ser verificada. Os itens do sistema de medição que devem ser periodicamente calibrados são o instrumento, o bloco-padrão e o bloco de referência, quanto ao dimensional, por laboratórios que atendam aos requisitos apresentados na NBR ISO/IEC 17025.

A matéria prima utilizada na confecção dos blocos deve possuir certificação quanto à composição química do material. A periodicidade de calibração do bloco-padrão depende da frequência e das condições de utilização. Recomenda-se que a periodicidade de calibração atenda ao especificado na NBR ISO 10012.

Qualquer avaria observada no bloco-padrão implica na necessidade de nova calibração, independentemente da periodicidade estabelecida. Para a verificação do sistema de medição, deve ser verificado o correto funcionamento de todos os canais, cabeçotes e cabos do sistema de inspeção. Esta verificação deve ser realizada diariamente, antes e após cada ensaio.

No caso de alguma ação corretiva ser necessária, todas as soldas devem ser reinspecionadas desde a última verificação satisfatória. A avaliação inicial da atividade de cada elemento do transdutor deve ser feita em conformidade com o Anexo A3 da ASTM E 2491. Recomenda-se que esta verificação seja semanal ou quando da verificação periódica da perda de sensibilidade.

O instrumento deve ser ajustado utilizando A-scan para cada lei focal, fornecendo leitura da indicação real do percurso sônico no material. A escala deve incluir correção do atraso (delay) do tempo do percurso sônico da sapata. A visualização corrigida B-scan ou S-scan deve indicar a profundidade real de refletores conhecidos, com tolerância de 5% da escala ou 3 mm, o que for menor.

A escala deve ser estabelecida utilizando as superfícies cilíndricas de blocos de referência, como o bloco IIW do mesmo material da peça de ensaio ou acusticamente semelhante. Para a execução do ensaio devem ser estabelecidos níveis de referência por meio de curvas DAC ou TCG obtidas a partir de blocos de referência.

Os blocos de referência devem ser fabricados com material acusticamente similar (velocidade sônica e coeficiente de atenuação) à peça a ser ensaiada, além de apresentar condição superficial semelhante. Os blocos de referência para ajuste da sensibilidade devem ser concebidos de modo que a sensibilidade não varie ao longo do ângulo do feixe.

Os refletores-padrão podem ser: lateral de furos paralelos às superfícies de varredura e perpendiculares ao feixe sônico; fundo plano de um furo nos ângulos de ensaio; refletores de mesmo raio na faixa de ângulos utilizados; e outros refletores recomendados, conforme a norma específica do produto. O ajuste deve incluir todo o sistema de medição de phased array e deve ser realizado em toda a faixa de espessura a ser inspecionada, antes da utilização do sistema de medição.

O ajuste deve ser realizado na superfície do bloco (com ou sem revestimento; convexa ou côncava) correspondente à superfície do componente a partir da qual o ensaio deve ser executado. O mesmo acoplante que será usado durante o ensaio deve ser utilizado para o ajuste. As mesmas sapatas ou sistema de imersão usados no ajuste devem ser utilizados para o ensaio.

As mesmas leis focais utilizadas no ajuste devem ser utilizadas para o ensaio. Qualquer controle que afete a amplitude do instrumento (por exemplo, duração de pulso, filtros etc.) deve permanecer na mesma posição de ajuste e do ensaio. Qualquer controle que afete a linearidade do instrumento (por exemplo, rejeição, supressão) não pode ser utilizado.

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