Teste ultrassônico Phased Array

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Os testes ultrassônicos de phased array (PAUT) têm suplantado constantemente os testes ultrassônicos convencionais desde sua introdução no início dos anos 2000. O PAUT oferece vantagens significativas sobre o UT convencional em termos de aquisição e análise de dados. Além disso, os avanços no hardware PAUT levaram ao desenvolvimento de técnicas de imagem mais avançadas, como o método de captura de matriz completa/foco total (FMC/TFM), que oferece melhor dimensionamento e caracterização de falhas. Este artigo fornece uma visão geral da tecnologia PAUT e detalha seus benefícios em relação ao UT convencional, seguido por uma breve discussão sobre a próxima geração da tecnologia de inspeção PAUT: FMC/TFM.

O teste ultrassônico (UT) usa ondas mecânicas de alta frequência para encontrar falhas em componentes industriais. As falhas se manifestam como mudanças abruptas nas propriedades do material (rigidez e/ou densidade) que refletem as ondas ultrassônicas à medida que se propagam através de uma peça de teste. O UT é frequentemente usado em vez do teste radiográfico (RT), pois o UT não requer o manuseio de materiais radiográficos e é mais sensível a falhas comuns de solda, como rachaduras e falta de fusão.

Usando um sensor piezoelétrico especial ou “sonda”, um pulso ultrassônico curto é lançado em uma peça de teste, geralmente usando uma “cunha” refratária para direcionar o feixe para a região de interesse – veja a Figura 1 (acima). Quando o feixe incidente interage com uma falha, a reflexão resultante viaja de volta pelo mesmo caminho até a sonda registrando um sinal, comumente referido como A-Scan - Figura 1 (parte inferior). Um A-scan mapeia a intensidade das reflexões detectadas pela sonda (Amplitude) em função do tempo decorrido desde o momento em que o pulso foi enviado pela sonda, que pode ser relacionado à posição da reflexão na peça.

Para causar uma reflexão que possa ser detectada no A-scan, a falha deve cruzar o feixe ultrassônico em algum lugar ao longo de seu caminho através da peça. Como as falhas podem ocorrer em qualquer lugar dentro do volume de inspeção, a sonda/cunha deve ser indexada para frente (ou para trás) para que o caminho do feixe cubra toda a região de interesse – veja a Vista Frontal na Figura 2. Esta indexação da sonda em direção à solda deve ser repetido ao longo de todo o comprimento do componente, conforme Figura 2 (Vista Superior). A inspeção UT convencional normalmente é realizada manualmente, exigindo que o técnico monitore simultaneamente a exibição do A-scan no instrumento UT em busca de reflexões de falhas, garantindo ao mesmo tempo que a sonda/cunha segue o padrão de varredura definido. Este processo é ainda mais complicado pelo fato de que uma camada de gel ou óleo de acoplamento deve ser aplicada e reaplicada para permitir a transmissão do ultrassom para a peça. Juntos, esses desafios podem fazer com que os técnicos não consigam identificar falhas críticas e tornar o resultado de qualquer inspeção altamente dependente da diligência do pessoal de inspeção individual. Como a sonda é manipulada manualmente e os A-scans são analisados ​​em tempo real, também não há maneira/necessidade de registrar os dados de inspeção. O registro de inspeção resultante, então, é simplesmente um relatório detalhando a localização de quaisquer falhas detectadas durante o exame.

A abordagem convencional de teste UT pode ser mais robusta realizando uma varredura codificada, em que os A-scans são digitalizados e registrados em cada posição de varredura - os dados UT podem então ser analisados ​​após a aquisição, dando ao inspetor tempo para examinar adequadamente os resultados sem ter que se preocupar em manipular a sonda. A aquisição de dados de varredura codificados com uma sonda de UT convencional requer um sistema de varredura robótica capaz de indexar fisicamente a sonda para obter cobertura da região de interesse – esta abordagem é chamada de UT ou AUT automatizado. Os sistemas de digitalização robótica são caros e difíceis de adaptar às condições de campo. Conseqüentemente, o AUT tem sido tradicionalmente implantado em ambientes de produção onde o custo do sistema poderia ser justificado pelo volume de inspeções, por exemplo, inspeção de novas soldas de tubulações ou realização de pesquisas de corrosão em grandes embarcações.