Inspeção por técnica avançada de ultrassom (phased array) de tubos soldados por fricção

Abstract

Este trabalho tem, como principal objetivo, o desenvolvimento de um procedimento para inspeção e avaliação da qualidade da solda realizada pela MASF 1500 através da técnica avançada de ultrassom Phased Array, além da comparação entre os resultados obtidos por ultrassom com os resultados da análise metalográfica. Para atingir estes objetivos, foram realizados experimentos utilizando o aparelho de Phased Array modelo Multi-X da marca M2M com um transdutor com frequência de 5 MHz e com 128 elementos dispostos em um arranjo linear. O tubo inspecionado é feito de aço API 5L X46 com diâmetro externo de 220 mm, 8,5 mm de espessura e 365 mm de comprimento. Foram utilizados três modos de emissão do feixe de ultrassom: varredura angular de 40 a 65º, emissão a 60º sem foco definido e emissão a 60º com foco a 4 mm de espessura. Além da inspeção via ultrassom, foi realizada inspeção visual interna e externa, revelando um desalinhamento entre os tubos soldados. Para todos os modos de emissão de feixe foram detectados defeitos, sendo a região mais crítica o intervalo entre as marcações 6 e 9 do tubo. Foram encontrados quatro principais defeitos, sendo o primeiro encontrado próximo à marcação de número 6 a profundidade de 3,5 mm. Os defeitos números 2, 3 e 4 foram encontrados próximos às marcações de número 8, 9 e 7, respectivamente, a profundidades de 4,5 mm, 6,0 mm e 5,0 mm respectivamente. Através da análise metalográfica, realizada utilizando-se Nital 10%, apenas o defeito número 3 não foi detectado. Os outros três defeitos foram localizados em regiões próximas às fornecidas pela inspeção via ultrassom, porém com profundidades e tamanhos diferentes. Com este estudo, foi possível concluir que os modos de emissão do feixe foram satisfatórios para detectar defeitos, porém não apresentaram bons resultados quanto a localização e dimensionamento dos mesmos. A solda apresentou defeitos presentes no centro da solda e na interface entre a zona afetada pelo calor e o metal base, além de apresentar desnível entre os tubos.

This work has, as main goal, the development of a procedure for inspection and evaluation of the quality of a welded joint, made by MASF 1500, through the advanced ultrasound technique Phased Array, besides of the comparison between the results obtained from the ultrasound inspection with metallographic analysis. To achieve these goals, some experiments have been done using the Phased Array equipment model Multi-X and brand M2M with a 5 MHz frequency transducer compound by 128 elements linearly arranged. The inspected pipe is an API 5L X46 steel pipe with 220 mm external diameter, 8.5 mm thickness and 365 mm length. Were used three modes to emit the ultrasonic beam: angular scanning from 40 to 60º, emission at 60º without specific focus and emission at 60º focusing at 4 mm depth. Besides of the ultrasound inspection, an internal and external visual inspection has also been done, revealing misalignment between the welded pipes. All emission modes detected defects, being the most critic region the interval between the marks 6 and 9 in the pipe. Four main defects have been found, the first one being detected next to the mark 6 and at 3.5 mm depth. The second defect has been found in the mark 8 and at 4.5 mm depth. The defect number three has been detected between the marks 8 and 9, at the depth of 6.0 mm. The fourth defect was found in the mark 7, at 5.0 mm depth. Through the metallographic analysis, using 10% Nital, only the third defect hasn’t been found. The other three defects were located in regions next to the ones provided by the ultrasonic inspection, but in different sizes and depths. With this review, was possible to conclude that the modes used to emit the beam were satisfactory to detect the defects, but didn’t present good results for defects localization and sizing. The welded joint presented defects in its center and in the interface between the heat-affected zone and the base metal. Also, it presented a misalignment between the pipes.