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DETECÇÃO DE FALHAS EM REVESTIMENTOS
ANTICORROSIVOS ATRAVÉS DA TÉCNICA DE
CORRENTES PARASITAS
Andre Henrique Mascarenhas Lima
Projeto de graduação apresentado ao curso de
Engenharia de Materiais da Escola
Politécnica, Universidade Federal do Rio de
Janeiro, como parte dos requisitos
necessários à obtenção do título de
Engenheiro.
Orientadora: Gabriela Ribeiro Pereira
Rio de Janeiro
Dezembro de 2014
DETECÇÃO DE FALHAS EM REVESTIMENTOS ANTICORROSIVOS
ATRAVÉS DA TÉCNICA DE CORRENTES PARASITAS
Andre Henrique Mascarenhas Lima
PROJETO DE GRADUAÇÃO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO CURSO
DE ENGENHARIA DE MATERIAIS DA ESCOLA POLITÉCNICA DA
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS
REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE
ENGENHEIRO DE MATERIAIS.
Examinado por:
RIO DE JANEIRO, RJ – BRASIL
DEZEMBRO DE 2014
iii
Lima, Andre Henrique Mascarenhas
Detecção de falhas em revestimentos anticorrosivos
através da técnica de correntes parasitas/ Andre Henrique
Mascarenhas Lima – Rio de Janeiro: UFRJ/ Escola
Politécnica, 2014.
x, 100 p.: il.; 29,7cm
Orientadora: Gabriela Ribeiro Pereira
Projeto de Graduação – UFRJ/ POLI/ Engenharia de
Materiais, 2014.
Referências Bibliográficas: p. 96 -98
1.Correntes Parasitas 2.Ensaios não-destrutivos 3.
Revestimentos Anticorrosivos 4.Processamento de imagens
I. Pereira, Gabriela Ribeiro II. Universidade Federal do
Rio de Janeiro, UFRJ, Engenharia de Materiais. III. Detecção
de falhas em revestimentos anticorrosivos através da técnica
de correntes parasitas
iv
“Não há nada como regressar a um lugar que está igual para descobrir o quanto a
gente mudou.”
Nelson Mandela
v
AGRADECIMENTOS
Quero agradecer aos meus pais João Lima e Maria Cristina por terem me
apoiado em todas as etapas e todas as decisões que tomei para que eu chegasse até este
momento.
A minha irmã Ana Paula por ser minha amiga e por ter me acompanhado
durante os anos. Aos meus avós Jurandy Mascarenhas, Gracília Mascarenhas e João
Lima por sempre terem sido um exemplo de vida.
A todos os colaboradores do LNDC e em especial à pessoa que me acompanhou
e orientou, Rodrigo Sacramento, obrigado pelos ensinamentos, conselhos e sugestões.
Todos ajudaram muito no meu crescimento.
Muito obrigado à professora Gabriela Pereira pela orientação na iniciação
científica e neste trabalho.
Aos meus amigos em geral que dividi bons momentos, mas principalmente
àqueles do grupo Metalmat Underground, pois sem eles esse percurso teria sido mais
difícil.
vi
Sumário
1. INTRODUÇÃO. ........................................................................................................... 1
2. REVISÃO TEÓRICA. ................................................................................................. 2
2.1 CORRENTES PARASITAS. ................................................................................. 2
2.1.1 Histórico. ......................................................................................................... 2
2.1.2 Princípios da técnica. ...................................................................................... 2
2.1.3 Plano de impedância. ....................................................................................... 3
2.1.4 Profundidade de penetração. ........................................................................... 5
2.1.4.1 Frequência. ................................................................................................... 7
2.1.4.2 Condutividade elétrica. ................................................................................. 7
2.1.4.3 Permeabilidade Magnética. .......................................................................... 8
2.1.5 Fatores que influenciam as correntes parasitas................................................ 8
2.1.5.1 Geometria do material ensaiado e efeito de borda. ...................................... 8
2.1.5.2 Proximidade entre bobina e o material ensaiado (lift-off). ........................... 9
2.1.6 Sondas. ........................................................................................................... 10
2.1.6.1 Sondas absolutas. ........................................................................................ 10
2.1.6.2 Sondas diferenciais. .................................................................................... 11
2.1.6.3 Sondas reflexivas. ....................................................................................... 11
2.1.7 Vantagens e desvantagens. ............................................................................ 11
2.1.8 Aplicações. .................................................................................................... 12
2.2 REVESTIMENTO. .............................................................................................. 14
2.2.1 Corrosão e seus Custos .................................................................................. 14
2.2.2 Cuidados prévios para aplicação do revestimento. ........................................ 15
2.2.2.1 Limpeza com solventes. ............................................................................. 16
2.2.2.2 Limpeza por ação química. ......................................................................... 16
2.2.2.3 Limpeza por ação mecânica. ...................................................................... 17
vii
2.2.3 Tipos de revestimento. ................................................................................... 18
2.2.3.1 Revestimentos metálicos. ........................................................................... 18
2.2.3.2 Revestimentos não metálicos inorgânicos. ................................................. 18
2.2.3.3 Revestimentos orgânicos – tintas e polímeros. ........................................... 19
2.2.3.3.1 Pintura. ..................................................................................................... 19
2.2.3.3.2 Tintas. ...................................................................................................... 20
2.2.3.3.2.1 Formação de película e propriedades da tinta. ..................................... 21
2.2.3.3.2.2 Mecanismos de proteção. ..................................................................... 22
2.2.3.4 Seleção de um esquema de pintura. ............................................................ 23
2.2.3.5 Falhas em esquema de pintura anticorrosiva. ............................................. 23
2.3 PROCESSAMENTO DE IMAGENS. ................................................................. 25
2.3.1 Imagens digitais. ............................................................................................ 25
2.3.2 Sistema de processamento de imagens digitais. ............................................ 26
2.3.3 Histograma. ................................................................................................... 27
2.3.4 Segmentação e limiarização. ......................................................................... 28
2.3.4.1 Limiarização bilevel. .................................................................................. 28
2.3.4.2 Limiarização multilevel. ............................................................................. 30
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA. .................................................................................. 31
3.1 Avaliação de defeitos com outras técnicas não destrutivas. ................................. 31
3.1.1 Análise utilizando a técnica de termografia. ................................................. 31
3.1.2 Análise pela técnica de ultrassom. ................................................................. 33
3.2 Correntes Parasitas. .............................................................................................. 35
3.2.1 Avaliação de revestimento não condutor por correntes parasitas.................. 35
3.2.2 Detecção de defeitos em estruturas com multicamadas. ............................... 39
3.2.3 Análise de substrato recoberto por material não condutor. ........................... 42
3.3 Processamento auxiliando correntes parasitas. ..................................................... 49
4. MATERIAIS E MÉTODOS. ...................................................................................... 53
viii
4.1 Corpos de prova. ................................................................................................... 53
4.1.1 Substrato. ....................................................................................................... 54
4.1.2 Revestimento. ................................................................................................ 55
4.1.3 Dimensões dos defeitos inseridos. ................................................................. 57
4.2 Ensaio de Correntes Parasitas. .............................................................................. 59
4.2.1 Procedimento experimental. .......................................................................... 59
4.2.2 Configurações e Equipamentos. .................................................................... 61
4.3 Formação e Processamento de Imagem................................................................ 61
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO. .............................................................................. 65
5.1 Resultados dos ensaios ......................................................................................... 69
5.1.1 Corpo de Prova A1. ........................................................................................... 69
5.1.2 Corpo de Prova A2. ........................................................................................... 72
5.1.3 Corpo de Prova A3. ........................................................................................... 74
5.1.4 Corpo de Prova A4. ........................................................................................... 76
5.1.5 Corpo de Prova A5. ........................................................................................... 78
5.1.6 Corpo de Prova A6. ........................................................................................... 80
5.1.7 Corpo de Prova A7. ........................................................................................... 82
5.1.8 Corpo de Prova A8. ........................................................................................... 84
5.1.9 Corpo de Prova A9. ........................................................................................... 86
5.1.10 Corpo de Prova A10. ....................................................................................... 88
5.1.11 Corpo de Prova A11. ....................................................................................... 90
5.2 Comparação com estudos anteriores. ................................................................... 92
6. CONCLUSÕES. ......................................................................................................... 94
7. SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS. ..................................................... 95
8.REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................ 96
ix
Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica/ UFRJ como parte
dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Engenheiro de Materiais.
Detecção de falhas em revestimentos anticorrosivos através da técnica de correntes
parasitas
Andre Henrique Mascarenhas Lima
Dezembro/2014
Orientadora: Gabriela Ribeiro Pereira
Curso: Engenharia de Materiais
Os revestimentos anticorrosivos compósitos compostos com material orgânico com
adição de cargas são cada vez mais utilizados na indústria petroquímica em diversos
componentes. Apesar de seu uso frequente, ainda não existe no mercado uma técnica
não destrutiva que se mostre mais adequada para a inspeção deste tipo de material,
sendo o sistema suscetível a falhas como empolamento do revestimento, falta de
aderência entre substrato e revestimento, ou corrosão localizada do substrato. A
capacidade da técnica de correntes parasitas em detectar a corrosão localizada foi
investigada como possível ferramenta de inspeção para este tipo de sistema. O trabalho
consistiu em obter uma configuração ótima para detectar este tipo de falha e a formação
de uma imagem com os dados obtidos, em seguida essa imagem foi processada com a
finalidade de facilitar a detecção e eliminar sinais de falsos defeitos. Os resultados
mostraram que a técnica de correntes parasitas é uma ferramenta capaz de detectar a
corrosão localizada no substrato e que o processamento de imagens eliminou os falsos
defeitos existentes nas imagens originais.
Palavras-chave: Correntes parasitas, ensaios não-destrutivos, revestimento
anticorrosivo, processamento de imagens.
x
Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a partial fulfillment of
the requirements for degree of Engineer.
Flaw detection in anticorrosive coatings by eddy current technique
Andre Henrique Mascarenhas Lima
December/2014
Advisor: Gabriela Ribeiro Pereira
Course: Materials Engineering
The use of anti-corrosive composite coatings made of organic material with addition of
fillers is growing in petrochemical industry where this system of protection is used in
several elements. There is no nondestructive inspection method that show up more
appropriate to inspect the possible flaws like shoaling of coating, lack of adherence
between coating and substratum, or localized corrosion on the substratum, in these
materials, despite its frequent use. The eddy current capacity to detection of localized
corrosion was analyzed as a possible inspection method for these systems. The objective
of this work is obtain a configuration to detect flaws of localized corrosion of
substratum and a formation of a digital image using the data of the inspection, then this
image was processed with the intention of to render the detection of flaws a more easily
task and to eliminate the noise signals of fake defects. The results shows that the eddy
current inspection method is a tool capable of detecting the localized corrosion on
substratum and that the processing of the images was successful on eliminated the fake
defect presents on original images
Keywords: Eddy currents, nondestructive testing, anticorrosive coating, image
processing
1
1. INTRODUÇÃO.
Sistemas anticorrosivos compostos de aço carbono e revestimento compósito (material
orgânico mais cargas) vêm cada vez mais sendo utilizados nas últimas décadas nas
indústrias química, petroquímica, nuclear, entre outras, onde é encontrado este tipo de
sistema em tanques de armazenamento, dutos, componentes estruturais, vasos de
processos, trocadores de calor, algumas das aplicações podem ser vistas na figura 1.1.
Os ensaios não destrutivos são implementados na indústria com o objetivo de
aperfeiçoar as paradas para manutenção. Através da utilização dos ensaios não
destrutivos, existe a possibilidade de inspecionar os materiais e estruturas sem danificá-
los e até mesmo sem interferir na sua vida em serviço. Apesar do crescente uso de
sistemas anticorrosivos (revestimento compósito e aço carbono), não há no mercado
uma técnica não destrutiva que se mostre ideal para a detecção de falhas, principalmente
quando esta se encontra abaixo do revestimento, impossibilitando a detecção visual.
Nesse contexto surge uma demanda de avaliação da potencialidade de técnicas não
destrutivas no monitoramento de revestimentos anticorrosivos, especificamente na
detecção de falhas de aplicação e de desempenho. Como o substrato é um condutor
elétrico e o revestimento não, consequentemente existe uma diferença entre as
permeabilidades magnéticas dos mesmos, a técnica de correntes parasitas surge com um
forte potencial para a detecção de perda de espessura no substrato (corrosão) e defeitos
na interface substrato revestimento (falta de aderência entre substrato e revestimento).
Este trabalho tem como objetivo avaliar a possibilidade da técnica de correntes parasitas
auxiliada por processamento de imagens ser capaz de detectar defeitos simulando
corrosão localizada no substrato (abaixo do revestimento) e serão discutidas as variáveis
que possuem interferência no ensaio.
(a) (b) (c) (d)
Figura 1.1 (a) dutos (b) tanques (c) interior de tubos e (d) trocadores de calor. [1].
2
2. REVISÃO TEÓRICA.
2.1 CORRENTES PARASITAS.
2.1.1 Histórico.
O ensaio não destrutivo de correntes parasitas tem sua origem em 1831 quando Michael
Faraday descobriu a indução eletromagnética [2]. As equações de Maxwell,
apresentadas em 1864, possibilitaram uma melhor compreensão do fenômeno de
geração e fluxo das correntes induzidas e seu campo eletromagnético. Em 1879, usando
os princípios do ensaio por correntes parasitas, Hughes observou diferenças nas
propriedades de uma bobina em contado com metais de diferentes condutividades
elétricas, permeabilidades magnéticas e temperaturas [2,3].
Posteriormente em meados da década de 1920 Kranz desenvolveu um sistema de
correntes parasitas para medir espessura, Farrow desenvolveu em 1935 um sistema para
inspeção de tubos de aço soldados e em 1942 Vingers, Dinger e Gunn desenvolveram
um sistema para a detecção de falhas em materiais não magnéticos. Atualmente o
método de inspeção por correntes parasitas é compreendido, eficaz e usado nas
indústrias aeronáutica, nuclear, petroquímica para a detecção de defeitos e
caracterização de materiais, entre outras aplicações [2,3].
2.1.2 Princípios da técnica.
Quando uma corrente alternada passa através de uma bobina, é gerado um campo
magnético primário, ao aproximar a bobina de um material condutor, esse campo
primário penetra no material, induzindo as correntes parasitas no mesmo, essas
correntes geram um campo magnético secundário, que possui a mesma direção do
campo primário, porém com sentido oposto, a figura 2.1 representa estas interações
entre material inspecionado e bobina. Caso exista algum fator que aumente a resistência
ao fluxo das correntes parasitas, tais como, descontinuidades, mudanças
microestruturais, mudança na espessura do material onde as correntes estão sendo
3
induzidas, esta diferença no fluxo de correntes parasitas acarreta em uma mudança na
impedância da bobina, que é constantemente monitorada, essa variação na impedância é
a base de informações do ensaio [4,5]
Figura 2.1. Desenho esquemático do princípio da técnica de correntes parasitas.
É possível fazer uma comparação da técnica de ensaio por correntes parasitas com o
princípio de um transformador, onde a bobina equivale ao primário, e o material
condutor elétrico a ser inspecionado equivale ao secundário, com o número de voltas
desse secundário sendo igual a uma unidade [5,6].
2.1.3 Plano de impedância.
Os instrumentos comerciais de correntes parasitas apresentam como resposta do ensaio
um plano de impedância, onde o plano complexo da impedância é representado
graficamente com a componente resistiva R (parte real) no eixo das ordenadas e a
componente indutiva (parte imaginaria) no eixo das abscissas, como mostra a figura
2. O ângulo θ formado pela componente indutiva e a componente resistiva R é
definido como ângulo de fase [2,3,6].
4
Figura 2.2. Desenho esquemático do plano de impedância [2] (adaptado).
Ao se excitar uma bobina com uma corrente elétrica alternada, o fluxo de corrente
encontra duas barreiras: a resistência elétrica (R) que pode ser definida como oposição
do material ao fluxo de corrente elétrica, sendo expressa pela equação 1, e a reatância
indutiva ( ) que pode ser definida como a oposição a mudanças de corrente alternada
que fluem no material, sendo expressa pela equação 2. Sendo definida como impedância
(Z) a oposição total ao fluxo de corrente alternada num material dependente tanto da
reatância indutiva quanto da resistência, sendo expressa pela equação 3 [2,3].
R =
Equação 1
= 2fπL Equação 2
Z =
Equação 3
Onde a resistência elétrica (R) em Ohms, a diferença de potencial através de um resistor
(V) em Volts, a corrente (I) em Ampères, a reatância indutiva ( em Ohms, a
frequência da corrente alternada (f) em Hertz, a indutância (L) em Henry e a impedância
(Z) em Ohms.
5
Artifícios disponíveis nos instrumentos comerciais como a rotação de fase e o ganho,
são utilizados pelos operadores para eliminar sinais indesejados, como o de lift-off, que
será abordado posteriormente neste trabalho, ou variáveis que não são de interesse
naquela inspeção, por exemplo. A figura 2.3(a) representa um visor de um equipamento
de inspeção por correntes parasitas onde o plano de impedância é representado, em que
foi utilizado esse artifício na inspeção de um material contendo diferentes tamanhos de
defeito, o esquema de inspeção está representado na figura 2.3(b). O sinal de lift-off
encontra-se na horizontal, a variação do sinal no ponto A (sem defeito) para o sinal dos
pontos de defeito B, C e D é representado respectivamente pelas curvas AB, AC e AD,
nota-se que é possível diferenciar o tamanho do defeito pelo sinal tanto pela amplitude
quanto pela fase do sinal [2,3,6].
(a) (b)
Figura 2.3. (a) Representação do plano de impedância para defeitos diferentes,
eliminando o sinal de lift-off e (b) esquema do ensaio por correntes parasitas [3]
adaptado.
2.1.4 Profundidade de penetração.
As correntes parasitas são mais densas na superfície, à medida que penetram no material
elas diminuem gradativamente até que deixam de existir, esse fenômeno é conhecido
como efeito peculiar, a profundidade padrão de penetração das correntes parasitas, onde
a densidade de correntes parasitas diminui para cerca de 37% da densidade superficial
pode ser calculada pela equação 4 e diminui com a frequência usada na inspeção e é
função da condutividade elétrica e da permeabilidade magnética do material a ser
ensaiado. Para materiais não magnéticos considera-se que a permeabilidade magnética
possui o mesmo valor que a permeabilidade do ar [2,3,6].
6
Equação 4
Onde: δ é a profundidade de penetração padrão em milímetros, ρ é a resistividade
elétrica em micro-ohms-centímetros, f é a frequência de inspeção em Hertz e é a
permeabilidade magnética relativa (adimensional).
Vale ressaltar que existem correntes abaixo da profundidade padrão de inspeção e
usualmente trata-se a profundidade onde a densidade de correntes parasitas é igual a 5%
da densidade de correntes parasitas na superfície como a profundidade efetiva de
penetração, essa é a profundidade onde as correntes parasitas não tem mais influência na
resposta da bobina, geralmente essa profundidade é três vezes a profundidade de
penetração padrão [2,3,6]. A figura 2.4 representa a queda de densidade de corrente à
medida que a profundidade aumenta.
Figura 2.4. Desenho esquemático da queda de densidade de correntes parasitas devido
ao aumento da profundidade [3] adaptado.
O efeito peculiar pode ser explicado dividindo-se hipoteticamente o material em varias
camadas onde as correntes irão passar, em cada camada cria-se um campo magnético
que se opõe ao campo primário, assim as camadas superiores debilitam o campo
magnético nas camadas mais profundas, reduzindo as correntes parasitas à medida que a
profundidade aumenta [2,3,6].
7
A resposta do sinal proveniente de um defeito depende da amplitude e fase das correntes
que foram obstruídas, devido ao efeito peculiar um defeito superficial pequeno ou um
defeito interno grande podem criar a mesma variação na impedância da bobina de
inspeção, logo a analise da fase do sinal é de suma importância para determinar o
tamanho do defeito e localiza-lo [5,6].
2.1.4.1 Frequência.
Por ser um parâmetro instrumental, a frequência usada no ensaio pode ser selecionada
pelo operador e tem influência direta na profundidade de penetração das correntes
parasitas e na sensibilidade para encontrar defeitos.
Usualmente a frequência de inspeção selecionada pelo operador é a maior possível para
a profundidade de penetração a ser inspecionada. Quando é desejado detectar defeitos
com uma profundidade maior, frequências baixas são usadas e a sensibilidade aos
defeitos é sacrificada. Na inspeção de materiais ferromagnéticos, frequências baixas são
usadas devido ao fato da pequena profundidade de penetração nesses materiais [2,3].
2.1.4.2 Condutividade elétrica.
Pode ser descrita como a resistência que o material possui ao fluxo de correntes
elétricas, aqueles com maior resistência são chamados de isolantes elétricos, os que
possuem resistência intermediaria são chamados de semicondutores e os que possuem
pouca resistência são chamados de condutores elétricos, esses por sua vez são os
materiais que são de interesse para a inspeção por correntes parasitas. Uma série de
fatores pode alterar a condutividade elétrica de um material, dentre eles, composição
química, tratamento térmico, materiais encruados a frio, tratamento térmico,
temperatura, mudança da microestrutura local, tamanho de grão e dureza [2,3].
8
2.1.4.3 Permeabilidade Magnética.
Pode ser descrita como a facilidade do material em ser magnetizado, para materiais não
ferrosos como, alumínio, cobre, latão ou aços inoxidáveis austeníticos a permeabilidade
magnética relativa é a mesma que no ar, ou seja, igual a um ( =1), entretanto para
materiais ferromagnéticos como, aço, ligas de níquel e cobalto, por exemplo, a
permeabilidade magnética relativa pode chegar à ordem de grandeza de centenas, e
possuem uma influência na resposta do ensaio. Uma série de fatores pode alterar a
permeabilidade magnética de um material, dentre eles, composição química, dureza,
tensões residuais, defeitos, tratamento térmico [2,6].
2.1.5 Fatores que influenciam as correntes parasitas.
Uma série de fatores além de descontinuidades tem influência no fluxo de correntes
parasitas em um material, tais como, composição química, dureza, resistência, desgaste
por corrosão, grau de encruamento, extensão do tratamento térmico e tamanho de grão.
Entretanto nenhuma dessas propriedades ou estados é medida diretamente, a inspeção
por correntes parasitas é sensível quando as propriedades em estudo alteram a
resistividade elétrica e/ou permeabilidade magnética, sendo assim uma medida indireta
das propriedades do material e é preciso uma compreensão boa dos princípios da técnica
e padrões apropriados para obtenção de resultados desejados [3,6].
Assim para sucesso da inspeção, seja ela na detecção de defeitos ou na caracterização
do material se baseia em eliminar a influência das variáveis que não se deseja
inspecionar no ensaio [3,6].
2.1.5.1 Geometria do material ensaiado e efeito de borda.
No caso em que o campo magnético primário gerado pela bobina, não penetrar toda
espessura da peça inspecionada, a inspeção é somente superficial e subsuperficial, e
9
poderá deixar de detectar descontinuidades mais profundas, vale ressaltar que esse é o
caso mais comum para o ensaio. Caso o campo magnético primário seja maior que a
espessura da peça inspecionada, a descontinuidade será detectada caso altere o fluxo das
correntes parasitas, se houver um aumento de espessura desse material a resposta será
como se houvesse um aumento na condutividade do material, pois se tem maior
densidade de corrente no material [3,4].
Quando a bobina está próxima a cantos vivos, curvaturas, furos e bordas, parte do
campo magnético primário está fora do material, alterando assim a geração e fluxo das
correntes parasitas no mesmo e consequentemente a resposta do ensaio, esse fenômeno
é conhecido como efeito de borda e impossibilita a inspeção nas proximidades das
bordas [2,4].
2.1.5.2 Proximidade entre bobina e o material ensaiado (lift-off).
A distância entre a bobina e o material ensaiado é chamada de lift-off.
Mesmo estando a uma distância em que não induzirá correntes no material a ser
inspecionada, uma bobina excitada com corrente alternada, terá um valor de impedância
e consequentemente uma resposta para o ensaio, ao se aproximar a bobina de um
material condutor a impedância inicial da bobina irá variar gradualmente até que se a
bobina e o material estejam em contato, esse fenômeno é conhecido como efeito lift-off
e é sensível a pequenas variações entre a distância entre a bobina e o material
inspecionado, podendo mascarar informações de interesse no ensaio, além de se tornar
uma dificuldade a mais para a realização dos ensaios em materiais de forma complexa,
pois existe uma redução da sensibilidade do ensaio com o aumento da distância entre
bobina e material inspecionado [2,3,4].
Apesar de ser indesejado em muitas aplicações, o efeito lift-off, pode ser utilizado pelo
operador, como ferramenta para medição de espessura de revestimentos não condutores,
por exemplo [2,3].
10
2.1.6 Sondas.
Existe uma larga variedade de formatos e tamanhos disponíveis para as sondas
utilizadas nos ensaios de correntes parasitas, podendo ser projetadas para aplicações
especificas, a figura 2.5 mostra sondas de diversos tamanhos e formatos. Existem dois
tipos de classificação para as sondas, devido a sua configuração e devido ao seu modo
de operação.
Figura 2.5. Sondas de diversos tamanhos e formatos [7]
A classificação por configuração refere-se à maneira de como as bobinas estão
“embaladas” para examinar o material de interesse, enquanto a classificação por
operação refere-se como a bobina é conectada e dentro desta classificação as sondas
usualmente são divididas em absolutas, diferenciais e reflexivas, e serão discutidas nos
itens subsequentes [7].
2.1.6.1 Sondas absolutas.
São as sondas mais simples e mais usadas, possuem apenas uma bobina, e a resposta do
ensaio é obtida monitorando a variação da impedância da sonda.
11
As sondas absolutas são muito sensíveis a condutividade elétrica, permeabilidade
magnética, lift-off e temperatura, logo é necessário que o operador controle a
instrumentação de correntes parasitas para eliminar as variáveis não desejáveis no
ensaio. Devido à sua versatilidade esse tipo de sonda é usado em detecção de defeitos,
medidas de condutividade elétrica, medida de espessura e medidas de lift-off [5,7].
2.1.6.2 Sondas diferenciais.
Possuem duas bobinas acopladas que obtêm informações de áreas diferentes do material
ensaiado, a resposta da sonda para o ensaio é dada pela diferença entre os dois pontos
inspecionados. A sensibilidade para detectar defeitos pequenos é a principal vantagem
desse tipo de sonda, porém se as duas bobinas estiverem sobre áreas com defeitos
semelhantes ou o mesmo defeito, o mesmo não será detectado [5,7].
2.1.6.3 Sondas reflexivas.
Possuem duas bobinas, entretanto difere da sonda diferencial, pois uma é usada para a
geração das correntes parasitas no material a ser inspecionado, enquanto a outra é usada
para captar a resposta das correntes parasitas [7].
2.1.7 Vantagens e desvantagens.
As vantagens do ensaio não destrutivo por correntes parasitas são [4,6] :
Sensível a pequenas trincas e defeitos;
Resultados imediatos, não requerendo tempo de revelação;
Equipamento portátil e com baterias;
Análise de muitas variáveis físicas e metalúrgicas, uma vez que as variáveis que
não são de interesse podem ser eliminadas;
12
Pode ser usada para diversas aplicações como: caracterização de materiais,
medidas de espessura e detecção de defeitos;
A sonda e o material a ser inspecionado não necessitam estar em contato direto;
Pouca ou nenhuma preparação da superfície do material a ser inspecionado é
necessária.
As desvantagens do ensaio não destrutivo por correntes parasitas são [4,6]:
É necessário treinamento do inspetor para que o mesmo seja capaz de suprimir
as variáveis que não são de interesse, por exemplo;
Apenas materiais condutores podem ser inspecionados;
A superfície deve ser acessível à sonda;
Devido à limitada profundidade de penetração das correntes parasitas, os
defeitos só são detectados superficialmente e subsuperficialmente, nas
aplicações comuns essa profundidade é menor que 5 milímetros;
Em superfícies que sofreram corrosão severa, o ensaio de correntes parasitas
possui uma relação sinal-ruído baixa;
Por ser um método comparativo, blocos de referência para calibração são
necessários.
2.1.8 Aplicações.
Devido suas características o ensaio não destrutivo de correntes parasitas tem aplicação
na detecção de trincas e defeitos superficiais e subsuperficiais, medidas de espessura de
peças finitas, medida de espessura de recobrimentos não condutores sobre substrato
condutor, detecção de fase deletéria sigma em aços duplex, detecção de
desbalanceamento entre a fase austenítica e ferrítica em um aço duplex, caracterização
de materiais, medição de condutividade elétrica e permeabilidade magnética. É ideal
para ensaios passa não passa, sendo amplamente utilizado em linhas de produção de
tubos, por exemplo, além de terem importância nas indústrias petrolífera, petroquímica,
automobilística, aeronáutica e nuclear [2,3,4,5,6].
Como motivações iniciais para o presente trabalho, foram consideradas:
13
A possibilidade de detectar defeitos, mesmo o material a ser inspecionado sendo
ferromagnético, para tal é necessário usar frequências baixas devido a
profundidade de penetração nesses materiais ser limitada [2,5].
A capacidade de medir a espessura de um revestimento não condutor sobre um
substrato condutor, esta medição é realizada através do sinal de lift-off,
grosseiramente, considera-se o material não condutor como o ar, assim o sinal
proveniente de sua variação é semelhante ao sinal de variação do lift-off, a figura
2.6, representa um ensaio de correntes parasitas para medição de espessura de
um revestimento não condutor, nota-se que quanto maior o revestimento, maior
o lift-off , menor a densidade total de correntes parasitas, consequentemente a
amplitude do sinal de resposta será menor, sendo assim possível detectar
variações de espessura do revestimento sobre o substrato [3].
Figura 2.6. Desenho esquemático da influência de um revestimento não
condutor no ensaio por correntes parasitas.
14
2.2 REVESTIMENTO.
2.2.1 Corrosão e seus Custos
A deterioração de um material por ação química ou eletroquímica do meio ambiente é
definida como corrosão, essa interação físico-química representa alterações indesejáveis
ao uso, pois degradam o material, tornando o desempenho do mesmo afetado além de
seu tempo de vida ser alterado [8,9].
Quando se trata de um metal, pode-se traçar um paralelo entre a corrosão e o inverso de
um processo metalúrgico, onde o objetivo principal é a extração do metal a partir de
seus minérios, enquanto na corrosão o metal oxida. Para a obtenção do metal é
necessário um gasto energético, energia que é cedida pelo processo metalúrgico, ao final
do processo o metal refinado possui nível energético superior ao composto que lhe deu
origem, portando, em geral, a corrosão é um processo espontâneo, a figura 2.7 ilustra
esse ciclo [8,9]
Figura 2.7. Desenho esquemático do ciclo de um metal [8] adaptado.
As consequências da corrosão são sentidas em diversos ramos como nas indústrias
químicas, petrolífera, petroquímica, naval, construção civil, automobilística,
aeronáutica, em meios de transporte em geral, nos meios de comunicação, na área da
saúde (medicina e odontologia) e em obras de arte (monumentos e esculturas) [8,10].
15
Os danos devido à corrosão são sentidos portando em muitas áreas, alguns estudos
foram feitos para quantificar economicamente os prejuízos. Uhlig, apresentou em 1949
em uma conferência realizada pela ONU, uma estimativa que o custo da corrosão nos
Estados Unidos era de 5 bilhões de dólares por ano. Hoar e seu grupo, publicaram em
seu relatório em 1971 que o custo anual mínimo da corrosão no Reino Unido era de
aproximadamente 1,36 bilhões de libras esterlinas. Battelle e Specialty Steel Industry of
North America, estimaram em 1995, que o custo anual da corrosão nos Estados Unidos
era de 300 bilhões de dólares, enquanto poderiam ser economizados 100 bilhões de
dólares desde que fossem usados materiais resistentes à corrosão e aplicadas medidas de
proteção adequadas [8,9,10].
A taxa de corrosão dos materiais metálicos pode ser diminuída com a adoção de
métodos práticos baseados em [10]:
Modificação do processo;
Modificação do meio corrosivo;
Modificação do metal;
Revestimentos protetores.
Para evitar a corrosão, as técnicas anticorrosiva mais usadas são: proteção catódica,
proteção anódica, uso de inibidores e revestimentos anticorrosivos, uma seleção de
materiais mais adequados para meios corrosivos. Além destes métodos, é necessária a
manutenção preventiva e preditiva, de equipamentos de que estejam expostos a um
meio propício à corrosão [8,9,10,11].
Para o presente trabalho utilizou-se um revestimento anticorrosivo para proteção do
substrato.
2.2.2 Cuidados prévios para aplicação do revestimento.
A limpeza e o preparo da superfície é uma etapa importante para a aplicação de um
revestimento anticorrosivo, esta etapa visa retirar contaminantes e impurezas da
superfície, como cloretos e sulfatos que contribuem para a rápida degradação do
revestimento, e criar condições para que ocorra uma boa aderência entre substrato e
16
revestimento. Um preparo não adequado pode acarretar em falhas prematuras, como
empolamento da pintura, corrosão do substrato e perda de aderência entre substrato e
revestimento. Dentre os tipos mais comuns de impurezas estão, impurezas oleosas,
somi-sólidas, sólidas, óxidos e produtos de corrosão. Os meios de preparo de superfície
dependem do estado inicial da superfície a ser tratada, do fim que se destina, prazo,
condições econômicas, equipamento disponível e agressão ao meio ambiente, sendo os
meios de preparo mais utilizados, a limpeza com solventes e a limpeza com ação
química ou mecânica [8,9,12].
2.2.2.1 Limpeza com solventes.
É a preparação adequada para materiais onde não houve uma reação química entre o
substrato e o contaminante, na maior parte dos casos a limpeza com solventes é apenas
uma parte do processo de preparação de superfícies, e visa remover contaminantes
oleosos e sais [8,9].
Entre os produtos utilizados na limpeza com solventes estão, detergentes, soluções
alcalinas, solventes orgânicos, vapor e água doce [8].
2.2.2.2 Limpeza por ação química.
É a preparação adequada para materiais onde ocorreu uma reação química entre o
substrato e o contaminante, pode-se destacar os processos de decapagem ácida e a
decapagem alcalina [8,9,12].
A decapagem ácida consiste em mergulhar o material a ser preparado para o
revestimento em soluções de ácidos, esta solução, geralmente contém inibidores. O
processo é apenas possível para peças que possam ser imersas e que não possuam
regiões que permitam a estagnação da solução, sendo indispensável o enxaguamento
com finalidade de eliminar totalmente o ácido da peça, após a decapagem [8,9].
17
A decapagem alcalina, usada principalmente em peças de aço ou ferro, tem como
objetivo solubilizar a camada de ferrugem, formando sais complexos solúveis, apesar de
ser mais lenta e difícil, é utilizada quando a peça exige estabilidade dimensional e
precisão, pois não ataca o substrato. Quando utilizada em metais macios como, alumínio
e zinco, ocorre ataque do metal, portanto a decapagem alcalina não é recomendada para
esses materiais [8,9].
2.2.2.3 Limpeza por ação mecânica.
Tem como objetivo a retirada do produto de corrosão da superfície do substrato, sem
que ocorram danos ao mesmo, pode-se destacar a limpeza por ferramentas mecânicas,
por jateamento abrasivo e hidrojateamento [8,9,12].
A limpeza por ferramentas mecânicas é utilizada em casos onde não é possível o
jateamento abrasivo, como no caso onde existe a proximidade de motores, painéis
elétricos, e equipamentos que possam ser danificados pelo pó abrasivo. Entre as
ferramentas usadas no preparo da superfície estão, lixas, escovas de aço, raspadeiras e
martelos de impacto. É necessário ressaltar que quando a limpeza é realizada por esse
método, o produto de corrosão não é retirado completamente, logo o tempo de vida útil
do revestimento será inferior quando comparado com outros métodos de preparo
[8,9,12].
A limpeza por jateamento abrasivo é um método eficiente na remoção de contaminantes
e na formação de um perfil de ancoragem para a aderência do revestimento, porém é
necessária a limpeza da superfície com solventes antes do jateamento. O processo em si
se resume na colisão de partículas no substrato a ser revestido, onde a projeção das
partículas é feita por força centrífuga ou ar comprimido, e os abrasivos mais utilizados
são, a escória de fundição de cobre, granalha de aço, bauxita sinterizada e areia. Apesar
de eficiente, é necessário ter cuidados para não ocorrer à contaminação da superfície,
onde devem ser levados em conta os fatores. A qualidade do ar comprimido, tipo e local
do serviço, condições operacionais, grau de limpeza exigido e legislação ambiental [8].
A limpeza por hidrojateamento é um método onde a limpeza dos contaminantes é
realizada pela colisão de água a alta pressão e o substrato, sendo eficiente
18
principalmente quando há sais solúveis na superfície do substrato, quando comparado
com o método de limpeza por jateamento abrasivo tem como principal vantagem o
impacto ambiental, que é nulo por não produzir pó nem faíscas durante o processo,
tendo como desvantagem o perfil de ancoragem que não é dado por este método [8].
2.2.3 Tipos de revestimento.
2.2.3.1 Revestimentos metálicos.
São utilizados com diversas finalidades, tais como, endurecimento superficial,
resistência à corrosão e decorativa. Para revestimentos anticorrosivos, os materiais
atuam como barreira, como nos casos de cromo e alumínio, ou proteção catódica, como
nos casos do zinco e cádmio [8].
Para revestimentos que protegerão o material de forma catódica, a qualidade do
revestimento deve ser de tal forma que contenha uma boa aderência e impermeabilidade
para uma proteção adequada, caso contrário haverá uma formação de uma pilha
galvânica na presença de um eletrólito, acarretando numa rápida corrosão do substrato
já que a área anódica for pequena em relação à área catódica. Porém para revestimentos
anódicos esse tipo de problema é inexistente [8,9].
As principais técnicas utilizadas para aplicação de revestimentos metálicos são:
cladização, imersão a quente, aspersão térmica, eletrodeposição, cementação, reação
química e deposição de fase gasosa [8].
2.2.3.2 Revestimentos não metálicos inorgânicos.
São constituídos de compostos inorgânicos que são formados sobre a superfície do
substrato ou depositados sobre essa superfície. Podem ser citados esmaltes vitrosos,
vidros, porcelanas, cimentos, óxidos, carbetos, nitretos, boretos e silicietos como os
principais revestimentos inorgânicos depositados sobre superfícies metálicas para
19
proteção contra corrosão. Nesta classe estão os revestimentos formados diretamente
sobre a superfície metálica são obtidos por reação química entre o substrato e o meio
adequado, tendo como produto da reação um composto que protege a superfície contra a
corrosão. A obtenção deste tipo de revestimento é feita pelos processos de anodização,
cromatização e fosfatização [8].
2.2.3.3 Revestimentos orgânicos – tintas e polímeros.
Uma das técnicas de proteção contra corrosão mais utilizada é a aplicação de tintas ou
esquemas de pintura, tendo como principais vantagens o baixo custo e a facilidade de
aplicação e manutenção. Apesar da pintura ser uma técnica antiga, o avanço tecnológico
se deu no século XX, devido a criação de novas resinas (polímeros). Este tipo de
revestimento foi utilizado no presente trabalho [8].
2.2.3.3.1 Pintura.
Define-se pintura como o processo de revestimento de uma superfície por meio de
tintas, sendo uma técnica anticorrosiva muito difundida, entretanto complexa, dinâmica
e capaz de acompanhar o desenvolvimento tecnológico em outras áreas e se adaptar a
tendências como o forte apelo pela conservação do meio ambiente [11].
Quando o objetivo da pintura é proteger uma estrutura, utiliza-se o termo aplicação de
um esquema de pintura para o processo, sendo o esquema de pintura um procedimento
que especifica todos os detalhes técnicos envolvidos na aplicação, como [8,9]:
Tipo de preparação e grau de limpeza da superfície;
Tintas de fundo (primer), intermediária, e de acabamento a serem aplicadas;
Espessura de cada uma das demãos de tintas;
Os intervalos entre demãos e métodos de aplicação das tintas;
Os critérios para execução de retoques na pintura;
20
Os ensaios de controle de qualidade a serem executados na pintura;
As normas e procedimentos a serem seguidos para cada atividade a ser realizada.
Um esquema de pintura para fins de proteção contra corrosão, geralmente, é composto
por três tipos de tinta. A tinta de fundo (primer), que são aplicadas diretamente sobre o
substrato, contendo em sua composição os pigmentos anticorrosivos que exercem o
mecanismo de proteção química ou eletroquímica e são responsáveis pela aderência do
revestimento ao substrato. As tintas intermediárias, que são utilizadas no esquema de
pintura para aumentar a espessura do revestimento, com um menor número de demãos,
logo são constituídas de um alto teor de sólidos. As tintas de acabamento, que tem como
objetivo conferir resistência química ao revestimento, estando em contato direto com o
meio corrosivo, também conferem a cor final do revestimento [8].
2.2.3.3.2 Tintas.
Os constituintes da tinta são o veiculo fixo, pigmentos e solventes (veículo volátil) e
aditivos. As tintas em pó possuem todos os constituintes menos os solventes, enquanto
os vernizes não apresentam os pigmentos [8,9].
O veículo fixo ou não volátil (VNV) é o constituinte ligante das partículas de pigmento,
tem como função a continuidade e formação da película de tinta, em geral, são formados
por um ou mais tipos de resinas, que por sua vez em sua maioria tem natureza orgânica.
É responsável pela maior parte das propriedades físico-químicas da tinta [8,9].
Os solventes são empregados tanto para auxiliar na fabricação das tintas, na
solubilização da resina e no controle de viscosidade [8,9].
Os aditivos são compostos empregados, em pequenas concentrações, nas formulações
das tintas com objetivos diversos como: melhorar a secatividade, reduzir a sedimentação
dos pigmentos, evitar a formação de uma fina camada chamada de nata, nivelamento,
evitar a formação de espuma, evitar a formação de fungos, conferir flexibilidade
adequada e evitar o escorrimento vertical da tinta [8,9].
21
Os pigmentos são partículas sólidas, finamente divididas, insolúveis no veiculo fixo,
utilizados para se obter proteção anticorrosiva, cor, opacidade, impermeabilidade e
melhoria das características físicas da película. Podem ser classificados em:
anticorrosivos, opacificantes coloridos, cargas e funcionais [8,9].
2.2.3.3.2.1 Formação de película e propriedades da tinta.
O mecanismo de secagem e de formação de película é um processo pelo qual um filme
de tinta, após sua aplicação, se converte em uma película sólida com propriedades
desejadas. Sendo a resina responsável pela formação dessa película, portanto o
constituinte com maior influência nas propriedades físico-químicas da mesma. As
resinas podem ser classificadas em função do mecanismo de formação da película de tal
forma [8]:
Evaporação de solventes, onde a secagem e cura da película dependem apenas
da evaporação do solvente, possuem baixa resistência a solventes e não
necessitam ser lixadas para aplicação de uma nova demão. Sendo as resinas
vinílicas, acrílicas, borracha clorada, asfalto e nitrocelulose, desta categoria.
Oxidação, onde a formação da película ocorre através da reação química da
película com o oxigênio presente no ar, deve ser aplicada dentro da espessura
especificada, caso contrário falhas como retardamento da cura e enrugamento
podem ocorrer. Sendo as resinas de óleo vegetal, alquídicas modificadas com
óleo vegetal e fenólicas modificadas com óleo vegetal, desta categoria.
Através da reação química de polimerização por condensação à temperatura
ambiente, onde as resinas são compostas com dois ou mais componentes que
quando misturados, em proporções corretas, reagem quimicamente gerando um
composto com as características desejadas. Sendo as resinas epóxi,
poliuretânicas e polissiloxano desta categoria.
Polimerização térmica, onde a formação da película ocorre por meio do calor.
Sendo silicones e tintas em pó, classificados nessa categoria.
Hidrólise, onde a formação da película ocorre através da reação do filme de tinta
com a umidade do ar, logo a velocidade de cura varia conforme a umidade do ar,
22
as tintas formadas pelo mecanismo de hidrólise possuem alto desempenho e são
ideais para ambientes marinhos e industriais. Como exemplo de resina nesta
categoria, pode-se citar o silicato de etila.
Coalescência, onde partículas da resina são dispersas num meio aquoso e após a
aplicação, a película começa a formar-se a medida da evaporação da água
ocorre, as partículas da resina se aproximam até que ocorra a fusão entre as
mesmas. Sendo as resinas poli (acetato de vinila) e acrílicas em emulsão desta
categoria
Para o presente trabalho utilizou-se resinas do tipo epóxi. Este tipo de resina é um dos
mais importantes veículos fixos para o combate a corrosão, devido sua resistência
química, a alta resistência a abrasão e ao impacto e as propriedades de aderência com o
substrato.
2.2.3.3.2.2 Mecanismos de proteção.
Existem três tipos de mecanismos de proteção contra corrosão conferidos por uma tinta,
estes mecanismos são definidos tomando-se o aço como substrato de referência e são
[8,9]:
Barreira, que consiste em colocar entre o substrato e o meio corrosivo uma
película, a mais impermeável possível, com objetivo de introduzir no sistema
substrato-meio uma resistência que abaixe a corrente de corrosão a níveis
desprezíveis. A eficiência desse mecanismo depende da espessura do
revestimento e da resistência das tintas ao meio corrosivo;
Inibição, também chamado de passivação anódica, nesse mecanismo, as tintas de
fundo possuem pigmentos inibidores que dão origem a uma camada passiva
sobre a superfície do metal, impedindo assim a corrosão;
Proteção catódica, as tintas com esse mecanismo possuem alto teor de elementos
considerados anódicos quando comparados ao metal do substrato, protegendo-o
de forma catódica na presença de um eletrólito.
23
2.2.3.4 Seleção de um esquema de pintura.
Os fatores a serem considerados na seleção do esquema de pintura que atendam
especificações técnicas e econômicas, tornam a tarefa de seleção complexa. É de
extrema importância o conhecimento técnico das características da tinta além das
condições de uso de equipamento a ser protegido pelo revestimento. Sendo os principais
fatores para a seleção de um esquema de pintura [8]:
As condições prévias em que se encontra o equipamento ou a estrutura;
As condições de exposição;
O tipo de substrato a ser revestido;
A facilidade de manutenção;
A finalidade da pintura.
A eficiência dos revestimentos orgânicos contra a corrosão depende do preparo prévio
da superfície, do tipo e concentração dos pigmentos anticorrosivos, do método de
formação do filme, da aderência entre revestimento e substrato, e das propriedades
mecânicas do revestimento [8,9].
2.2.3.5 Falhas em esquema de pintura anticorrosiva.
Existem dois tipo de falha em um revestimento por pintura, o primeiro quando a vida
útil do revestimento atinge seu limite, sendo uma falha esperada portanto não critica. A
segunda falha é a prematura e pode ocorrer por diversos fatores relacionados com
diferentes etapas da aplicação do esquema de pintura, esse tipo de falha acarreta
prejuízos e para evita-la uma série de fatores como o projeto dos equipamentos,
condições prévias do substrato, preparação da superfície, especificação do esquema de
pintura, aplicação das tintas, qualidade e características técnicas dos produtos usados e a
manutenção constante devem ser considerados [8,9].
As principais áreas de ocorrência de falhas, e consequentemente áreas a serem
monitoradas mais frequentemente pela equipe de manutenção, são: parafusos e porcas,
24
cantos vivos, soldas e suas proximidades e locais onde possa haver estagnação de água
[8,9].
Os principais defeitos são: o escorrimento da tinta sobre a superfície, surgimento de
bolhas no revestimento, crateras, nivelamento deficiente, enrugamento, porosidade,
fendimento, empolamento, descascamento, degradação acentuada do revestimento e
corrosão onde observa-se produto de corrosão do substrato no revestimento [8,9].
O objetivo deste trabalho é contribuir com uma técnica de inspeção que possa detectar
falhas prematuras que possam ocorrer com equipamentos, onde haja o tipo de
revestimento presente no estudo, procurando detectar defeitos que possam ocorrer na
interface entre substrato e revestimento [8,9].
25
2.3 PROCESSAMENTO DE IMAGENS.
2.3.1 Imagens digitais.
Sabe-se que os computadores trabalham com linguagem numérica, logo uma imagem
será representada em um computador por um conjunto de números, para que o mesmo
seja capaz de reproduzi-la e processa-la.
Uma imagem digital é uma função discreta f(x,y), tanto em coordenadas espaciais
quanto em intensidade de cinza (brilho). As coordenadas (x,y) identificam a posição
espacial enquanto o valor da função refere-se ao brilho naquela coordenada. Cada ponto
representa um elemento da imagem e é chamado de pixel, como abreviação de picture
element. Outra maneira de representar uma imagem digital é por meio de uma matriz
MxN, onde cada combinação do índice i e j representa um pixel e o valor do elemento
corresponde à sua intensidade. Na figura 2.8, observa-se um exemplo de como uma
imagem física (fotografia) é representada por uma matriz, onde cada elemento da matriz
tem seu valor de intensidade [13,14,15].
Figura 2.8. Representação de uma imagem física e sua correspondente como imagem
digital [13] adaptado.
O processamento de imagens digitais pode ser resumido na manipulação de imagens por
um computador, ou seja, manipulação da matriz que representa essa imagem. O
processamento tem como finalidade a melhoria da informação contida na imagem
digital para a análise humana, como no caso de melhoria da imagem digital para análise
26
de uma inspeção por ensaios não destrutivos, ou percepção automática através de
máquinas como detectores automáticos de endereço. No primeiro caso, onde a imagem
digital após o processamento será analisada por um observador, o sucesso ou não do
processamento não é tão claro, pois depende da interpretação visual do observador,
tornando a qualidade do processamento subjetiva [13,14,16].
2.3.2 Sistema de processamento de imagens digitais.
O conjunto de operações que podem ser efetuados sobre uma imagem é conhecido
como sistema de processamento de imagens, sendo estas operações: aquisição,
armazenamento, processamento, transmissão e exibição [14].
A aquisição de uma imagem consiste na conversão de uma imagem em uma
representação numérica adequada para o processamento a ser realizado. Esta primeira
etapa é dividida em duas partes, a primeira onde: um dispositivo físico sensível a uma
faixa de energia eletromagnética que produza um sinal elétrico de saída proporcional a
um nível de energia percebida, e a segunda parte onde: um digitalizador converte o sinal
elétrico em informação digital. Para o presente trabalho o dispositivo físico utilizado foi
o equipamento de correntes parasitas enquanto o digitalizador foi um osciloscópio
[14,15].
O armazenamento é dividido em três categorias: armazenamento por curto tempo,
armazenamento “on-line” para acesso rápido e armazenamento em arquivo [14].
O processamento de imagens envolve procedimentos que são expressos em forma
algorítmica e é caracterizado por soluções específicas, logo técnicas que tem bons
resultados para uma área podem se mostrar inadequadas em outra área. Utilizou-se o
software MatLab® para o processamento de imagens no presente trabalho [14,15].
A última operação é a exibição das imagens. Os principais dispositivos de exibição são
os monitores de TV, quando a exibição é feita em papel, a melhor opção é a reprodução
fotográfica [14,15].
27
2.3.3 Histograma.
Uma ferramenta simples e muito usada no processamento de imagens digitais é o
histograma, que pode ser descrito como um representação de quantos pixels possuem
determinada intensidade de cinza, podendo também ser estendido para imagens RGB
[13,14]. Uma imagem digital com intensidades de cinza dentro do intervalo [0,L-1] é
uma função discreta h( ) = , onde é a i-esima intensidade de cinza e é o
número de pixels na imagem digital com essa intensidade de cinza, é o número total
de pixels da imagem e i = 0,1,2,3,...,L-1. A função h( ) é uma estimativa da
probabilidade de ocorrência da intensidade de cinza , o histograma dessa imagem é
um gráfico onde o eixo das abcissas representa a intensidade de cinza e o eixo das
ordenadas representa a frequência (numero de pixels) em que essa intensidade ocorre na
imagem, como pode ser observado na figura 2.9(b) que é a representação do histograma
da imagem digital representada pela figura 2.9(a), onde existem mais pixels de
intensidade menor, ou seja, intensidade de cor mais próxima ao preto, do que pixels com
intensidade maior, com intensidade de cor próxima ao branco [13,14,17].
(a) (b)
Figura 2.9. (a) imagem digital e (b) histograma da imagem [15] adaptado.
Através do histograma é possível tirar conclusões sobre a imagem, como contraste (alto
ou baixo), se uma imagem possui muito ou pouco detalhe, se uma imagem é clara ou
escura, além de ser possível obter informações como área total em que determinada
intensidade de cinza ocupa [14,18].
28
2.3.4 Segmentação e limiarização.
A segmentação subdivide a imagem em suas partes ou objetos constituintes, sendo o
nível dessa subdivisão dependente do problema a ser resolvido, ou seja, a segmentação
é interrompida quando os objetos de interesse na aplicação tiverem sido isolados do
fundo, a análise é feita desconsiderando-se ou descartando-se o fundo, assim o objeto de
interesse possui forma, tamanho e posição destacadas após a segmentação [14,16,19].
A segmentação por limiarização pode ser subdividida em dois grupos conforme a
processamento, sendo esses grupos [17]:
bilevel, onde a imagem é binarizada obtendo-se uma imagem com o objeto em
branco e o fundo em preto ou vice-versa.
multilevel, onde há mais de um objeto de interesse na imagem e é necessário
diferenciar esses objetos.
2.3.4.1 Limiarização bilevel.
A partir da análise do histograma, estabelecer uma intensidade chamada (t), que será o
limiar, os pixels com valores maiores ou iguais ao valor de (t), serão convertidos em
branco e o restante deles em preto, ao final do processo restará apenas uma imagem com
fundo preto e objetos de interesse em branco [13,14,16].
De forma matemática, o processamento por limiarização bilevel gera uma imagem
g(x,y), alterando a intensidade dos níveis de cinza da imagem original f(x,y) de tal
forma que:
g(x,y) = 1 se f(x,y) ≥ t
0 se f(x,y) < t
O valor do limiar é escolhido através do histograma, e mais simples quando o mesmo
apresenta apenas dois picos, dessa forma o limiar (t) é a intensidade de cinza que
corresponde ao vale, também é possível escolher o limiar quando a área do objeto de
interesse é previamente conhecida, conhecendo-se também o número de pixels que essa
29
área ira representar, assim com auxílio do histograma identifica-se a região de interesse
e o limiar [13,17,18,19].
A figura 2.10(a) representa um histograma de uma imagem antes de ser limiarizada,
onde o valor do limiar t está indicado, enquanto a figura 2.10(b) representa um
histograma de uma imagem após ser limiarizada. A figura 2.11 mostra uma imagem
antes e depois de ser limiarizada.
(a) (b)
Figura 2.10. (a) histograma da imagem antes da limiarização e (b) histograma da
imagem depois da limiarização [15].
(a) (b)
Figura 2.11. (a) Imagem digital original e (b) imagem digital após limiarização [15].
30
2.3.4.2 Limiarização multilevel.
Quando a imagem digital apresenta mais de uma região de interesse, onde essas regiões
possuem intensidades de cinza diferentes, é necessário escolher mais de um valor de
limiar para que a imagem processada tenha valor para análise, desta forma, os objetos
de interesse dessas regiões serão destacados na imagem processada. Também é usada
quando há necessidade de diferenciar os objetos que serão destacados após a
limiarização [16,17], por exemplo, quando é feita uma análise, por meio de imagens, de
danos estruturais, os defeitos encontrados precisam ser quantificados para saber-se o
quanto compromete a estrutura, sendo assim uma imagem binarizada não atende esse
requisito.
De forma matemática, o processamento por limiarização multilevel gera uma imagem
g(x,y), alterando a intensidade dos níveis de cinza da imagem original f(x,y) de tal
forma que:
g(x,y) = se 0 ≤ f(x,y) ≤
se < f(x,y) ≤
se < f(x,y) ≤
se < f(x,y) ≤
...
se < f(x,y) ≤
Sendo igual ao valor da intensidade de cinza após o processamento, onde i =
(1,2,3,...,N) e igual ao valor do limiar onde k = (1,2,3,...,N), nota-se que na
limiarização multilevel, a imagem processada g(x,y) não é binarizada, podendo separar e
diferenciar vários objetos do fundo [17].
31
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA.
Embora a técnica de correntes parasitas seja bem difundida e utilizada no mercado, não
existe na literatura uma gama de trabalhos disponível relacionando a técnica com
detecção de defeitos em substrato ferromagnético revestido com compósito não
condutor.
Esta sessão do trabalho apresentará estudos relacionados com a inspeção de materiais
semelhantes por outras técnicas de ensaio não destrutivos, a detecção de defeitos e
avaliação de revestimento não condutor pela técnica de correntes parasitas,
processamento de sinais e processamento de imagens para auxilio na técnica de
correntes parasitas.
3.1 Avaliação de defeitos com outras técnicas não destrutivas.
Diversos trabalhos procuraram detectar falhas em sistemas de pintura anticorrosiva por
ensaios não destrutivos, a técnica de termografia foi estudada por Grosso et al [20] e a
técnica de ultrassom foi estudada por Almeida et al [21] ambos os estudos procuraram
analisar os tipos de defeito, tais como, falta de aderência entre substrato e revestimento
e detecção de corrosão localizada do substrato. Grosso et al também estudou a falha de
empolamento [20,21].
Algumas das amostras que procuraram simular corrosão localizada no substrato
utilizadas nestes trabalhos [20,21] são as mesmas analisadas no presente trabalho, e os
resultados serão comparados no subitem 5.2.
3.1.1 Análise utilizando a técnica de termografia.
A técnica de termografia foi utilizada na sua modalidade pulsada, na qual é utilizada
uma fonte externa de calor para excitação do objeto inspecionado através de um pulso
de calor bem definido no tempo. Tal pulso elevará a temperatura do material resultando
32
em um aumento da emissão de radiação infravermelha, que é a base do ensaio
termográfico, que será diferente para regiões sadias e defeituosas. A resposta final do
ensaio pode ser apresentada em forma de imagem e é a ferramenta utilizada para análise
do operador.
Para a realização dos ensaios foram confeccionados 4 corpos de prova, sendo os
revestimentos semelhantes ao utilizados no presente trabalho, a tabela 3.1 mostra as
características dos revestimentos e defeitos simulados em cada corpo de prova [20].
Tabela 3.1
Corpo de Prova Composição do
Revestimento
Defeito Simulado
1
Composto
polímero/cerâmica. Resina
epóxi modificada de dois
componentes em reação
com um agente de cura
cicloalifático de amina com
reforços de cerâmicas
Falha de aderência
2
Composto de resina epóxi
novolac reforçado com
carga de flocos de vidro
Empolamento com origem
de ensaios de corrosão em
autoclave
3
Resina epóxi modificada
multifuncional com agente
de cura modificado
aminociclofático com
reforços minerais
modificados
Corrosão localizada abaixo
do substrato
4
Sistema bicomponente de
resinas epóxi
multifuncionais aditivadas
com escamas de vidro,
agente de cura sendo a
poliamida modificada
Corrosão localizado abaixo
do substrato com a
presença de produto de
corrosão.
As figuras 3.1(a), 3.1(b), 3.1(c) e 3.1(d) são imagens termográficas dos ensaios de cada
um dos corpos de prova. Os defeitos de falta de aderência e empolamento foram
facilmente detectados, suas imagens podem ser vistas nas figuras 3.1(a) e 3.1(b)
respectivamente, o trabalho não procurou avaliar a severidade desses defeitos. A figura
3.1(c) mostra os defeitos do corpo de prova 3, que foram detectados e dimensionados,
sendo o maior erro relativo do dimensionamento na imagem original de 17.96% e o
menor de 5,58%. A figura 3.1(d) mostra que a técnica teve dificuldade na detecção de
33
defeitos abaixo do revestimento na presença de produto de corrosão, sendo apenas os
defeitos maiores detectados com facilidade [20].
(a) (b)
(c) (d)
Figura 3.1. Imagens termográficas dos corpos de prova com os defeitos simulados, (a)
falta de aderência, (b) empolamento, (c) corrosão localizada, (d) corrosão localizada
com produto de corrosão [20].
3.1.2 Análise pela técnica de ultrassom.
A modalidade de ultrassom utilizada no estudo de Almeida et al [21] foi o método de
pulso-eco onde o mesmo transdutor é responsável por transmitir e receber o pulso de
energia sônica, introduzido no material em intervalos regulares de tempo. Quando os
pulsos encontram alguma superfície refletora, a energia é totalmente ou parcialmente
refletida e retorna ao transdutor, que converte as vibrações em energia elétrica e a
transforma na resposta do ensaio, que é apresentada na forma de C-scan [21].
Foram confeccionados 6 corpos de prova simulando corrosão localizada no substrato,
sendo dois dos corpos de prova contendo produto de corrosão, dois com ausência de
produto de corrosão e dois corpos de prova com defeitos de falta de aderência. A figura
34
3.2(a) mostra uma imagem C-scan da resposta do ensaio do corpo de prova simulando
corrosão localizada sem a presença de produto de corrosão, a figura 3.2(b) mostra uma
imagem C-scan da resposta do ensaio do corpo de prova simulando corrosão localizada
com a presença de produto de corrosão e a figura 3.2(c) mostra uma imagem C-scan da
resposta do ensaio do corpo de prova simulando falta de aderência entre substrato e
revestimento [21].
(a)
(b)
(c)
Figura 3.2. Imagens C-scan dos corpos de prova (a) simulando corrosão localizada no
substrato sem produto de corrosão, (b) simulando corrosão localizada no substrato com
produto de corrosão e (c) simulando falta de aderência [21].
Todos os tipos de defeito estudados foram detectados com sucesso em todos os corpos
de prova, com uma dificuldade maior quando há a presença de produto de corrosão, os
defeitos de corrosão localizada foram dimensionados tendo como resultado 25% dos
defeitos apresentam erro relativo percentual maior que 15% [21].
35
3.2 Correntes Parasitas.
3.2.1 Avaliação de revestimento não condutor por correntes parasitas.
A avaliação de um revestimento não condutor cerâmico foi estudado por Khan et al
[22]. O revestimento estudado atua como barreira térmica e é utilizado em turbinas de
propulsão a gás. A barreira térmica pode ser dividida em 3 camadas, uma liga com o
substrato, a primeira camada de revestimento ligante ao substrato e a segunda camada
de revestimento que terá uma resistência ao choque térmico, baixa condução térmica e
um coeficiente de expansão térmica alto. A primeira camada de revestimento tem como
objetivo minimizar o efeito da diferença de expansão térmica entre o substrato e a
camada de revestimento superior além de ser responsável pelas propriedades de
aderência do conjunto e proteger o substrato contra corrosão em altas temperaturas.
Kahn estudou um conjunto onde a primeira camada de revestimento é um pó (Ni-5Al)
com tamanho variando entre 50 e 90 μm e a segunda camada uma cerâmica de
composição 76Zr -24MgO (óxido de magnésio e zircônia) sendo o substrato uma
superliga de níquel [22].
O substrato tem formato retangular e espessura de 5 mm, ambos os revestimentos foram
aplicados com auxílio de plasma, a primeira camada com espessura de 95 ± 10 μm e a
segunda camada com 180 ± 20 μm. A figura 3.3 mostra uma secção transversal do
sistema logo após a confecção do mesmo feita em um microscópio eletrônico de
varredura (MEV) [22].
36
Figura 3.3. Secção transversal do sistema logo após ser confeccionado [22] adaptado.
Após serem confeccionadas, as amostras sofreram um tratamento térmico em um forno
em temperaturas (750, 900, 1000 ºC) e tempos diferentes (10, 30, 60 horas), sendo
resfriados dentro do próprio forno com sua porta fechada. Após o tratamento térmico
foram feitas as imagens dessas amostras no microscópio eletrônico de varredura (MEV),
as figuras 3.4(a), 3.4(b), 3.4(c), 3.4(d), 3.4(e), 3.4(f) mostram algumas das imagens em
diferentes regimes de tratamentos térmicos submetidos [22].
(a) (b)
37
(c) (d)
(e) (f)
Figura 3.4 (a) regime de 10 horas à 750 ºC, (b) regime de 30 horas à 750 ºC, (c) regime
de 10 horas à 900 ºC, (d) regime de 30 horas à 900 ºC, (e) regime de 60 horas à 900 ºC e
(f) regime de 60 horas à 1000 ºC [22] adaptado.
Observou-se o surgimento de uma fase intermetálica entre as duas camadas de
revestimento, onde a variação de espessura dessa camada varia conforme o regime do
tratamento térmico, portanto esta camada foi chamada de camada afetada termicamente
(CAT). A CAT foi analisada por um EDS onde verificou-se que sua composição era
rica em níquel com presença de oxigênio e pequenas quantidades de ferro, sendo
formada basicamente de óxidos [22].
Após as amostras serem submetidas aos diferentes tratamentos térmicos foi realizado o
ensaio de correntes parasitas, onde foi utilizada uma sonda absoluta e frequência de 4
kHz e com a fase do sinal de lift-off rotacionada em torno de 120º para que os sinais de
lift-off permaneçam na horizontal no plano de impedância do aparelho. As amostras
38
logo após confeccionadas (antes de sofrerem o tratamento térmico) foram consideradas
como padrões para a realização dos ensaios [22].
O sistema inspecionado é constituído por um substrato (superliga de níquel), que é
condutor e não magnético, onde a influência do substrato ao ensaio de correntes
parasitas foi considerada igual para todas as amostras. A segunda camada do
revestimento é de um material não condutor e não magnético que funciona como ar
(tendo seu efeito no ensaio como o efeito lift-off) entre a sonda e a primeira camada de
revestimento (que por sua vez é condutora). A fase do sinal se manterá constante se a
espessura da segunda camada for constante [22].
A camada afetada termicamente (CAT), formada principalmente de óxidos, tem como
resposta do sinal uma redução do ângulo de fase do ensaio e um aumento da amplitude.
Logo a análise da resposta do ensaio está ligada a formação da CAT. Dois gráficos,
mostrando a amplitude e a fase dos ensaios, podem ser observados na figura 3.5(a) e
3.5(b) respectivamente, onde observou-se um aumento amplitude e a redução do ângulo
de fase para as amostras onde a temperatura do tratamento térmico foi de 750 e 900 ºC
conforme o tempo do tratamento térmico aumenta. No caso das amostras onde a
temperatura do tratamento foi de 1000 ºC há um comportamento diferente devido ao
fato que essa temperatura após 10 horas forma-se a CAT e a resposta do ensaio é
esperada como nas temperaturas mais baixas, mas com o tempo a segunda camada de
revestimento se separa do sistema, sendo prejudicial para o mesmo e alterando as
características do corpo de prova, alterando a resposta do ensaio [22].
39
(a)
(b)
Figura 3.5. (a) amplitude do ensaio de correntes parasitas e (b) ângulo de fase do ensaio
de correntes parasitas [22] adaptado.
Khan et al concluíram que ao passar por tratamento térmico uma camada afetada
termicamente (CAT) é criada no sistema de revestimento, essa camada é indesejada e
pode afetar a qualidade do mesmo, a espessura da CAT aumenta com a temperatura e
tempo do tratamento térmico e pode ser medida pelo ensaio de correntes parasitas uma
vez que a CAT possui influência tanto na amplitude quanto no ângulo de fase da
resposta do ensaio [22].
Khan et al não procuraram medir a espessura da CAT com o ensaio de correntes
parasitas, tendo como objetivo principal apenas a detecção desta camada.
3.2.2 Detecção de defeitos em estruturas com multicamadas.
Disque e Becker estudaram a inspeção de defeitos não visíveis causados pela corrosão
devido a umidade entre camadas de alumínio com material adesivo na interface entre as
camadas, este tipo de material é utilizado na indústria aeronáutica e sua detecção é
extremamente necessária para evitar falhas catastróficas [23].
40
A amostra confeccionada para a realização das inspeções, é composta por 3 camadas de
alumínio com diferentes espessuras, sendo estas 0,7; 0,8 e 1 milímetros, entre as
camadas existe uma camada de adesivo de 0,4 milímetros. Na interface entre a primeira
camada de alumínio e o adesivo realizou-se artificialmente a simulação de um dano
causado por corrosão, com formato circular de 14 milímetros em degraus de 0,1 e 0,5
milímetros e uma área maior com corrosão constante com 0,3 milímetros de
profundidade. Na interface entre a última camada de alumínio e o adesivo a corrosão foi
simulada em diferentes áreas com diferentes profundidades, de 0,2 à 0,7 milímetros. A
área de corrosão na primeira camada de alumínio cobre parcialmente a área de corrosão
na última camada. A figura 3.6 representa a realização do ensaio nesse material [23].
Figura 3.6. Representação do ensaio no material com multicamadas [23] adaptado.
Os seguintes parâmetros foram considerados como agentes que influenciam a
impedância da sonda, consequentemente a resposta do ensaio, sendo estes: espessura
das diferentes camadas de alumínio e adesivo, tamanho e forma dos defeitos simulando
corrosão, e a frequência utilizada no ensaio.
Como o ensaio de correntes parasitas é um método indireto e sensível a muitas
variáveis, foram aplicadas várias frequências simultaneamente com o objetivo de obter
informação suficiente para avaliar o dano causado pela corrosão e caracterizar a perda
de espessura das diferentes camadas de alumínio [23].
A calibração do equipamento de correntes parasitas foi realizada com o uso de camadas
de alumínio com defeitos circulares com diâmetro de 14 milímetros com profundidades
entre 0,2 e 0,7 milímetros. Filtros foram utilizados para a diferenciação dos sinais
provenientes das diferentes camadas de alumínio, tornando possível inspecionar uma
camada em uma profundidade específica e desejada, sendo a variação da espessura da
41
camada adesiva um parâmetro que pode causar resultado indesejado, sendo quando
possível suprimido pelos filtros [23].
As figuras 3.7(a) e 3.7(b) representam os resultados obtidos na inspeção de diferentes
camadas, na parte superior das figuras encontra-se as imagens C-scan geradas com os
dados da inspeção enquanto na parte inferior encontra-se a amplitude correspondente a
uma área de inspeção que contenha o defeito. Na figura 3.7(a) o filtro foi aplicado de
modo que apenas os defeitos inseridos na primeira camada de alumínio são detectados,
a mesma área é representada na figura 3.7(b), porém com a utilização do filtro para
detectar a corrosão na última camada, notou-se que mesmo com a tentativa de suprimir
o sinal dos defeitos presentes na primeira camada, estes ainda são detectados, também
foi detectado o defeito presente na última camada [23].
(a) (b)
Figura 3.7. (a) inspeção na primeira camada e (b) inspeção na última camada [23]
adaptado.
Disque e Becker [23] realizaram o dimensionamento da profundidade dos defeitos com
erro relativo menor de 10% [23].
O estudo apresentado mostrou que é possível à detecção de defeitos causados pela
corrosão em camadas não visíveis e que materiais como adesivo, que na maioria dos
casos é um material polimérico, possui uma influência indesejada para o ensaio,
suprimiu-se essa influência com a utilização de filtros, que também tornaram possível a
diferenciação da profundidade de inspeção desejada, consequentemente a área
inspecionada.
42
Para o presente trabalho ambos os revestimentos utilizados possuem base polimérica e
há a presença de defeito simulando corrosão abaixo do revestimento.
3.2.3 Análise de substrato recoberto por material não condutor.
Em dois trabalhos Angani e Park et al. investigaram a variação da perda de espessura de
um aço inoxidável recoberto por um material não condutor que simula revestimentos
anticorrosivos, a principal diferença entre os trabalhos é o tipo de sonda utilizado
(absoluta e diferencial) [24,25].
Nos estudos realizados, foi utilizada a modalidade pulsada de correntes parasitas, que
difere da convencional, que por sua vez opera em uma única frequência senoidal, a
modalidade pulsada aplica repetitivos pulsos em pequenos intervalos de tempo, a
resposta do ensaio é obtida após o pulso de excitação acabar, sendo um método menos
suscetível a interferências [24,25].
Os corpos de prova utilizados buscam simular a perda de espessura do substrato,
possuem forma de escada, como pode ser vista na figura 3.8, uma camada de material
polimérico recobre a parte plana do corpo de prova, sendo essa camada com diferente
espessura nos dois trabalhos (6 milímetros para a sonda absoluta e 8 milímetros para
sonda diferencial).
Figura 3.8. Corpo de prova utilizado nos ensaios com sonda absoluta [24] adaptado.
43
Foi utilizado um sistema automatizado de inspeção onde a sonda é capaz de percorrer a
superfície inspecionada nos eixos XY com velocidade controlada. Para o controle da
inspeção foi utilizado um software baseado na plataforma LabVIEW [24,25].
Para analisar a resposta do ensaio foram plotadas as amplitudes em função da posição
da sonda durante a inspeção, como pode ser visto nas figuras 3.9(a) e 3.9(b), nota-se que
tanto o ensaio com a sonda absoluta quanto o ensaio com sonda diferencial foram
capazes de detectar a variação de espessura do substrato, também é possível notar que a
amplitude da sonda absoluta ao inspecionar o material são negativas enquanto da sonda
diferencial são positivas, a forte dependência do ensaio de correntes parasitas com a
área de calibração pode explicar essa diferença, onde no ensaio com sonda absoluta a
calibração foi feita em tubos com variações de espessura e no ensaio com sonda
diferencial foi realizada na própria amostra [24,25].
(a)
44
(b)
Figura 3.9 . (a) resultado do ensaio com a sonda absoluta e (b) resultado do ensaio com
sonda diferencial [24,25] adaptado.
Os trabalhos de Angani e Park et al. [24,25] mostraram a capacidade da técnica de
correntes parasitas em detectar a perda de espessura de um substrato de material
condutor recoberto por material não condutor.
Scottini e Quakkelsteijn [26] mostraram em seu trabalho o monitoramento da variação
de espessura de materiais revestidos ou em lugares de difícil acesso pela técnica de
correntes parasitas, neste trabalho também foi utilizada a modalidade pulsada da técnica
[26].
A corrosão debaixo da camada de revestimento é um grande problema em instalações e
estruturas de aço carbono, sendo a inspeção periódica e monitoramento de áreas sujeitas
a esse tipo de falha um método de aumentar a vida útil dos equipamentos. A técnica de
correntes parasitas foi escolhida para tal finalidade no trabalho de Scottini e
Quakkelsteijn [26], pois possui características de ter o menor contato possível com o
material inspecionada, e não ser necessário a retirada do revestimento para que a
inspeção seja realizada [26].
Devido à alta dependência com a calibração da técnica, foi desenvolvido um algoritmo
que relaciona a resposta do sinal com a espessura do material, esse algoritmo é
45
funcional apenas para aços baixo carbono, sendo o sistema de inspeção capaz de dar a
resposta do ensaio em poucos segundos, já relacionando com a espessura do substrato,
além de ser armazenada e poder ser analisada futuramente. Infelizmente com a
aplicação do algoritmo, a detecção de defeitos localizados, como pits, por exemplo, não
são detectados [26].
No trabalho, Scottini e Quakkelsteijn [26] consideraram que foi possível a detecção do
defeito mais importante que o dimensionamento do mesmo, sendo a comparação entre
diversas inspeções utilizada para monitorar áreas com defeitos previamente detectados
[26].
A inspeção de substratos condutores revestidos com material não ferromagnético e não
condutor foi possível, uma vez que foi considerado que o material do revestimento não
possui influência no ensaio. A figura 3.10(a), mostra uma inspeção na estrutura de um
tanque de armazenamento esférico, onde essa estrutura é recoberta por concreto, a
aquisição de dados do ensaio foi feita em cada 100 milímetros, a figura 3.10(b), mostra
a resposta do ensaio, nota-se que a técnica foi capaz de detectar a perda de espessura do
substrato com sucesso [26].
(a)
46
(b)
Figura 3.10. (a) Fotografia da inspeção e (b) resultado da inspeção [26] adaptado.
Crouzen et al. estudaram o perfil de tubos atacados por corrosão abaixo da camada de
pintura pela técnica de correntes parasitas na modalidade pulsada. Crouzen et al. [27]
analisaram as propriedades elétricas e magnéticas de alguns revestimentos, sendo eles,
pinturas, polímeros e concreto, e concluíram que para o ensaio de correntes parasitas a
magnitude dessas propriedades podem ser comparadas com o vácuo, não tendo
influência efetiva no ensaio. Também foi analisado a influência de produto de corrosão
e como a condutividade do produto de corrosão pode ser desprezada quando comparada
com o substrato, considerou-se que não existem correntes parasitas no produto de
corrosão, portanto este também não possui influência no ensaio [27].
Com o objetivo de detectar a perda de espessura da parede externa do tubo, os sinais do
ensaio de correntes parasitas são obtidos em uma área do corpo de prova que não
contém defeito, sendo obtidas respostas para o ensaio para diferentes valores de lift-off,
como pode ser visto na figura 3.11(a) , a figura 3.11(b) mostra a amplitude do sinal
obtido em função do lift-off, essa curva foi utilizada como base do ensaio e representa a
calibração. A inspeção realizada em um material com defeito esta representada na figura
3.11(c) e a resposta do ensaio na figura 3.11(d), a amplitude do sinal são comparadas
com as amplitudes da curva de calibração, sendo assim a perda de espessura detectada
com o gráfico lift-off versus posição do sensor que reflete o perfil do material ensaiado
[27].
47
(a) (b)
(c) (d)
Figura 3.11. (a) calibração; (b) curva de calibração; (c) inspeção do material e (d)
resultado do ensaio [27] adaptado.
A figura 3.12(a) mostra um tubo onde foi realizada a inspeção, após a remoção da
pintura, enquanto a figura 3.12(b) mostra a resposta para o ensaio, os dados do ensaio
foram aquisitados em diversos pontos da superfície externa do tubo, assumiu-se que não
existia corrosão interna no tubo, é possível observar a diferença de espessura e
severidade de corrosão em diversas áreas, os pontos verdes e azuis são pontos onde não
houve detecção de perda de espessura efetiva enquanto os pontos em amarelo, cinza,
roxo, vermelho foram pontos em que houve detecção de corrosão com a severidade
variando nesta ordem, foi detectado a perda total de espessura (furo) em um ponto,
representado pela célula de cor branca, esse furo foi posteriormente confirmado por um
exame destrutivo do tubo [27].
48
(a)
(b)
Figura 3.12. (a) Tubo onde foi realizada a inspeção e (b) resposta do ensaio [27]
adaptado.
Crouzen et al. mostraram que a técnica de corrente parasitas é capaz de detectar perda
de espessura em um substrato revestido com pintura, e que esta não possui interferência
no ensaio, assim como o produto de corrosão, possibilitando assim que o ensaio seja
49
realizado sem nenhuma preparação de superfícies. Crouzen et al. também mostraram
que a técnica possui a tendência de minimizar a profundidade com defeitos com
diâmetro em torno de 30 milímetros sendo esse efeito menor a medida que o os defeitos
são maiores [27].
3.3 Processamento auxiliando correntes parasitas.
Não se encontra com facilidade na literatura trabalhos sobre processamento de imagens
aplicado para o auxílio da técnica de correntes parasitas, porém existem diversos
trabalhos focados no processamento de sinais do ensaio, em sua maioria aplicados para
eliminar a interferência do sinal de lift-off durante o ensaio.
Ribeiro et al [28] descobriram em seu trabalho uma relação exponencial entre a
distância da sonda e o corpo de prova com a amplitude de sinal do ensaio, sendo quanto
mais próxima a sonda do corpo de prova, maior a amplitude. Foi desenvolvido um filtro
que reduzia essa dependência do sinal com o lift-off [28] .O material utilizado para os
ensaios foi uma liga de alumínio 2024 T3, sendo assim o filtro desenvolvido útil para
ensaios com esse tipo de material. A figura 3.13 mostra os gráficos antes e depois da
aplicação do filtro, sendo a amplitude do sinal normalizada para cada ensaio.
(a)
50
(b)
Figura 3.13. (a) Antes do processamento e (b) depois do precessamento [28] adaptado.
Nota-se que Ribeiro et al foi capaz de diminuir a redução de amplitude para maiores lift-
offs, quando é aplicado o filtro desenvolvido.
Cacciola et al e Chen et al [29,30], estudaram em diferentes trabalhos o processamento
de sinal de ensaios de correntes parasitas por meio de transformadas wavelet, sendo em
ambos os trabalhos o objetivo final a redução do ruído proveniente do sinal de lift-off.
Ambos os trabalhos utilizaram corpos de prova contendo defeitos simulando trincas
[29,30].
He et al [31] estudaram em seu trabalho a caracterização de defeitos através de
processamento de imagens C-scan formadas com dados de um ensaio de correntes
parasitas pulsada. Como corpos de prova, utilizou-se duas placas de alumínio com um
defeito controlado em cada placa, estes simulando corrosão [31].
A figura 3.14 mostra a imagem C-scan antes de ser processada, proveniente dos ensaios
nos dois corpos de prova diferentes, a barra de cores representa a amplitude do sinal no
ensaio e sua grandeza é de milivolts [31]. Lembrando que a modalidade de correntes
parasitas pulsada também é dependente do tempo.
51
(a)
(b)
Figura 3.14. Imagens C-scan detectando os defeitos inseridos [31] adaptado.
Com o objetivo de retirar o ruído das imagens obtidas, He et al propuseram a aplicação
de um processamento nas imagens por meio de uma transformada wavelet. As imagens
após serem processadas podem ser vistas na figura 3.15.
52
(a) (b)
Figura 3.15 Imagens após o processamento [31] adaptado.
He et al consideraram que o processamento das imagens foi eficaz, pois possibilitou a
melhor detecção do defeito, sendo sinais provenientes de defeito na cor amarela ou
vermelha após o processamento ser realizado [31].
53
4. MATERIAIS E MÉTODOS.
Como o objetivo deste trabalho é analisar a capacidade de detecção de defeitos de
corrosão em aços carbono revestidos com materiais compósitos não condutores pelo
ensaio não destrutivo de correntes parasitas, este item do trabalho apresentará os
aspectos relacionados à confecção dos corpos de prova, dos defeitos inseridos,
configuração do ensaio de correntes parasitas e o processamento de imagens realizado.
4.1 Corpos de prova.
Para o presente trabalho foram confeccionados onze corpos de prova com defeitos
controlados, ou seja, com dimensões e localização conhecidas. Estes defeitos buscam
simular falhas de perda de espessura do substrato devido à corrosão localizada,
reproduzindo uma situação encontrada na prática, uma vez que revestimentos
anticorrosivos são usados em tanques de armazenamento, por exemplo, onde existe a
possibilidade de ocorrência de corrosão localizada no substrato sem que haja uma
indicação na superfície, impossibilitando uma inspeção visual.
Com finalidade de avaliar se o tipo de revestimento possui influência efetiva no ensaio
de correntes parasitas, foram utilizados dois tipos de revestimento, denominados de
revestimento A e revestimento B, suas características serão descritas no item 4.1.2.
Com finalidade de avaliar se o produto de corrosão ( ) possui influência efetiva no
ensaio de correntes parasitas, foi adicionado este produto nos defeitos inseridos em seis
dos onze corpos de prova antes da aplicação do revestimento.
54
4.1.1 Substrato.
Foram utilizadas como substrato, placas de aço carbono, com dimensões: 150
milímetros de comprimento, 100 milímetros de largura e 4,7 milímetros de espessura,
estas placas sofreram o jateamento com microesferas de vidro.
Os defeitos de perda de espessura no substrato devido à corrosão localizada foram
simulados através de furos controlados que não atravessaram o substrato. Estes furos
foram feitos de duas maneiras, a primeira com a utilização de uma fresa e a segunda
com a utilização de uma furadeira, os furos feitos com a fresa apresentam uma
profundidade constante e uniforme, com seu fundo paralelo a superfície do substrato,
sendo chamado de furo planar, enquanto os furos feitos com a furadeira apresentam
forma cônica e não paralela a superfície do substrato, sendo chamados de furo cônico.
Em 6 dos corpos de prova foram feitos 6 furos, enquanto em 5 dos corpos de prova
foram feitos 3 furos, a tabela 4.1 mostra a quantidade de furos por corpo de prova, o
tipo de revestimento utilizado, o tipo de furo (planar ou cônico) e se existe ou não
presença de produto de corrosão no defeito controlado. A figura 4.1 mostra diversos
corpos de prova antes da aplicação do revestimento.
Tabela 4.1.
Corpo de
Prova
Quantidade de
Furos
Tipo de
Revestimento
Tipo de
Furo
Produto de
Corrosão A1 6 A Planar Não
A2 6 B Planar Não
A3 6 B Planar Sim
A4 6 A Cônico Não
A5 6 B Cônico Não
A6 6 B Cônico Sim
A7 3 A Planar Sim
A8 3 A Planar Sim
A9 3 A Cônico Não
A10 3 A Cônico Sim
A11 3 A Cônico Sim
55
(a)
(b)
(c)
(d)
Figura 4.1. Fotografias dos substratos antes da aplicação do revestimento. (a)
amostra com 6 furos planares, (b) amostra com 6 furos cônicos, (c) amostra
com 3 furos planares, (d) amostra com 3 furos cônicos.
4.1.2 Revestimento.
Para o presente trabalho foram usados dois tipos de revestimento que são utilizados
comercialmente no interior de tanques de armazenamento de petroquímicos. O método
utilizado para a preparação da superfície do substrato foi à limpeza mecânica por
jateamento abrasivo, utilizando microesferas de vidro como abrasivo. A aplicação dos
revestimentos foi feita, com pincel, através de uma fina camada, evitando a área dos
furos. Essa camada serviu como adesivo para a fixação de uma película seca,
previamente preparada com o próprio revestimento. As películas foram feitas em uma
56
placa de teflon, aplicando os revestimentos com extensor. Depois de curados, os
revestimentos foram destacados manualmente e fixados nos corpos de prova. A tabela
4.2 apresenta as principais características de cada revestimento. As figuras 4.2(a) e
4.2(b) mostram uma etapa da aplicação do revestimento para dois corpos de prova e as
figuras 4.2(c) e 4.2(d) mostram dois corpos de prova com os revestimentos A e B
aplicados.
Tabela 4.2. Características dos revestimentos A e B
Tipo de Revestimento Composição Indicação de uso
Revestimento A
Sistema bicomponente de
resina epóxi
multifuncionais aditivadas
com escamas de vidro.
Sólidos 98%, agente de
cura: poliamida modificada
Resiste a uma larga gama
de produtos químicos
agressivos, incluindo
solventes e ácidos fortes, à
temperatura ambiente até
temperaturas elevadas (80
Cº)
Revestimento B
Resina epóxi modificada
multifuncional com agente
de cura modificado:
aminociclolifático com
reforços minerais
modificados.
100% sólidos.
Resistente a soluções
alcalinas e alvejantes,
acetona, bunker C, diesel,
etanol, gasolina, álcool
isopropílico, querosene,
metanol, MEK, MIBK,
nafta, água salgada, esgoto,
tolueno, xileno, ac. acético
(5%), ac. nítrico (10-60%),
ac.fosfórico (30-85%), ac.
sulfúrico (30-98%)
(a) (b)
57
(c) (d)
Figura 4.2. (a) primeira etapa da aplicação do revestimento A, (b) primeira etapa da
aplicação do revestimento B, (c) corpo de prova com revestimento A, (d) corpo de
prova com o revestimento B
As especificações para espessura final são de 240 µm para 3 a 4 demãos com tempo
total de cura de 7 dias a 25ºC para o revestimento A, e de 375 à 500 µm por demão com
tempo de cura total de 250 horas a 25ºC para o revestimento B.
4.1.3 Dimensões dos defeitos inseridos.
A tabela 4.3 apresenta as principais dimensões dos defeitos inseridos em cada corpo de
prova além de apresentar o tipo do furo (planar ou cônico), tipo de revestimento (A ou
B), se existe ou não a presença de produto de corrosão nos defeitos inseridos.
58
Tabela 4.3. Especificações dos corpos de prova.
F
U
R
O
A1
Furo Planar
Revestimento A
Sem Produto de Corrosão
A2
Furo Planar
Revestimento B
Sem Produto de Corrosão
A3
Furo Planar
Revestimento B
Com Produto de Corrosão
Diâmetro
(mm)
Profundidade
(mm)
Diâmetro
(mm)
Profundidade
(mm)
Diâmetro
(mm)
Profundidade
(mm)
1 5,45 1,5 5,41 1,00 5,15 1,96
2 5,25 2,3 5,36 1,90 5,20 2,21
3 5,25 2,8 5,26 2,37 5,15 2,86
4 10,75 1,5 11,20 1,53 11,04 1,88
5 11,00 2,15 11,20 1,93 10,96 2,14
6 10,84 2,7 11,24 3,00 10,85 2,73
F
U
R
O
A4
Furo Cônico
Revestimento A
Sem Produto de Corrosão
A5
Furo Cônico
Revestimento B
Sem Produto de Corrosão
A6
Furo Cônico
Revestimento B
Com Produto de Corrosão
Diâmetro
(mm)
Profundidade
(mm)
Diâmetro
(mm)
Profundidade
(mm)
Diâmetro
(mm)
Profundidade
(mm)
1 3,45 1,46 3,33 1,46 3,44 1,48
2 3,40 2,70 3,38 2,60 3,41 2,56
3 3,44 3,30 3,40 3,80 3,44 2,87
4 6,35 1,46 6,40 1,46 6,35 1,48
5 6,45 2,70 6,38 2,60 6,38 2,56
6 6,43 3,30 6,42 3,80 6,40 2,87
F
U
R
O
A7
Furo Planar
Revestimento A
Com Produto de Corrosão
A8
Furo Planar
Revestimento A
Com Produto de Corrosão
A9
Furo Cônico
Revestimento A
Sem Produto de Corrosão
Diâmetro
(mm)
Profundidade
(mm)
Diâmetro
(mm)
Profundidade
(mm)
Diâmetro
(mm)
Profundidade
(mm)
1 5,65 3,43 5,43 3,42 4,89 3,41
2 5,56 2,54 5,6 2,45 4,98 2,56
3 5,53 1,47 5,58 1,51 4,64 1,42
F
U
R
O
A10
Furo Cônico
Revestimento A
Com Produto de Corrosão
A11
Furo Cônico
Revestimento A
Com Produto de Corrosão
Diâmetro (mm) Profundidade
(mm)
Diâmetro (mm) Profundidade
(mm)
1 4,89 3,51 4,96 3,52
2 4,98 2,46 5,01 2,40
3 4,64 1,37 4,67 1,45
59
4.2 Ensaio de Correntes Parasitas.
4.2.1 Procedimento experimental.
Para o presente trabalho foi usada a modalidade convencional da técnica de correntes
parasitas, sendo utilizada uma mesa para a movimentação da sonda absoluta de forma
automatizada, onde é possível fazer a varredura em dois eixos. Esta movimentação
automatizada da mesa permite que seja definida a área de varredura, e
consequentemente o tamanho da matriz que representará o ensaio.
Para o controle da mesa e aquisição dos dados foi utilizado um software, baseado na
plataforma Labview, desenvolvido no LNDC pelo departamento de Tecnologia e
Informação (T.I). Os sinais aquisitados pelo equipamento de correntes parasitas são
digitalizados por um osciloscópio e em seguida enviados ao software, que formará as
matrizes, estas serão a base para a formação das imagens digitais. Para cada ensaio
realizado se obtêm duas matrizes, uma para a componente resistiva do campo de
impedância e a outra para a componente indutiva. Na prática tentou-se eliminar o efeito
da variação do lift-off mudando a fase e o ganho do equipamento para que sinais
provenientes desse efeito estivessem apenas na componente indutiva, logo a imagem
resultante dessa matriz terá uma relação sinal/ruído baixa e não foi utilizada para a
análise dos defeitos, portanto não estando presentes neste trabalho. Entretanto a imagem
proveniente da matriz da componente resistiva possui relação sinal/ruído alta, sendo
assim utilizada no presente trabalho.
A formação da imagem para análise foi realizada utilizando o software MatLab®, A
imagem formada é do tipo C-scan. O número de pontos em que o sinal de correntes
parasitas foi aquisitado é escolhido pelo operador, utilizando uma ferramenta do
software de controle da mesa, que possibilita a escolha do tamanho de cada passo dado
(o quanto a mesa se desloca em milímetros a cada movimentação), a aquisição de um
número maior de pontos (passo pequeno) gera imagens de melhor resolução e
qualidade, porém aumentam o tempo de ensaio. A figura 4.3(a) representa a
movimentação da mesa, enquanto a figura 4.3(b) representa o ensaio pela técnica de
correntes parasitas em um material que contêm defeito e sua imagem C-scan
proveniente dos dados da matriz associada à resposta do ensaio.
60
(a)
(b)
Figura 4.3. (a) desenho esquemático da movimentação da mesa e (b) desenho
esquemático do ensaio e a geração da imagem C-scan.
A calibração do equipamento de correntes parasitas foi feita, antes de cada ensaio, nas
próprias amostras, em uma região onde acreditou-se ser ausente de defeitos, geralmente
essa região era o ponto (0,0) no sistema de coordenadas (X,Y) de inspeção do ensaio.
Como o ensaio por correntes parasitas é um método comparativo, todos os outros
pontos de obtenção de dados do ensaio serão comparados ao ponto de calibração. Assim
qualquer variância de espessura do revestimento ou na inclinação (empeno) da mesa que
seja sensível ao ensaio terá influência no mesmo e poderá mascarar os resultados. O lift-
off utilizado foi o menor possível, contanto que a sonda não estivesse em contato com o
corpo de prova em nenhum momento do ensaio.
61
Devido ao fato da profundidade de penetração ser limitada para materiais
ferromagnéticos, os ensaios foram realizados apenas nas faces dos corpos de prova que
continham os defeitos inseridos.
4.2.2 Configurações e Equipamentos.
Os equipamentos utilizados no ensaio foram:
Equipamento de correntes parasitas ZETEC – MIZ 21;
Sonda de correntes parasitas ZETEC – 5kHz à 50 kHz;
Osciloscópio Tektronix MSO 4030;
Software de aquisição de dados em forma de matriz;
Mesa de varredura XY;
Software para obtenção da imagem a partir da matriz (MatLab®).
O equipamento de correntes parasitas foi configurado com frequência de 10 kHz, ganho
de 33 dB, ângulo de fase de 122 º, sendo enviada para a sonda uma corrente de 0,02
mA. Para os ensaios realizados no presente trabalho foi utilizada uma resolução de 1
passo por milímetro.
4.3 Formação e Processamento de Imagem.
Os dados com a resposta do ensaio são apresentados em forma de matriz, esta será a
base da imagem usada para análise do corpo de prova. Com o auxílio do software
MatLab®, uma imagem digital é formada a partir dos dados da matriz obtida no ensaio.
Para operações aritméticas o MatLab® utiliza matrizes com formato Double onde os
valores dos elementos são números reais com diversas casas decimais, sendo o número
de casas decimais dependente da capacidade de processamento de cada computador
[32].
62
Como os valores da resposta do ensaio de correntes parasitas em cada ponto (elemento
da matriz) são números reais com casas decimais, não foi necessário transformar os
elementos da matriz para escala de tons de cinza, variando de 0 à 255.
O tom de cor das imagens utilizado foi o próprio default do MatLab®. A barra de cores
é formada conforme o valor de cada pixel, onde o pixel de menor valor terá uma
correspondente de cor de valor mais baixo, no caso do presente trabalho o azul, e o pixel
de maior valor terá uma correspondente de cor de valor mais alto, no caso do presente
trabalho o vermelho [33].
Para exemplificar uma matriz com 10 elementos 2X5 está representada abaixo com seus
valores na figura 4.4(a) e sua representação como imagem digital representada na figura
4.4(b), no mesmo método utilizado neste presente trabalho. Nota-se que o elemento de
menor valor da matriz possui a cor de menor valor associado e as cores da imagem
variam gradualmente com os valores dos elementos da matriz.
(a) (b)
Figura 4.4. (a) Uma matriz, figura e (b) sua representação como imagem digital
utilizando o MatLab®
O processamento de imagens utilizado no presente trabalho foi a limiarização
multilevel, para cada amostra obteve-se a imagem original, e uma imagem processada.
O objetivo do processamento foi de facilitar a detecção dos defeitos quando comparados
com a imagem original e eliminar regiões que possuam variação de espessura do
revestimento que mascaram a inspeção com sinais de falsos defeitos.
O valor do limiar foi escolhido com o auxílio do histograma de cada amostra. Como os
corpos de prova possuem defeitos controlados, sabe-se a área e localização que estes
possuem, e a área de inspeção é escolhida e varia para cada ensaio, mas também é um
parâmetro controlado. Com estes dados sabe-se previamente a quantidade de pontos
aquisitados pelo ensaio de correntes parasitas que terão resposta com características de
63
defeito, essas características variarão para cada amostra pela forte dependência do
ensaio com a calibração, como já foi mencionado anteriormente neste trabalho.
Além das quantidades de sinais provenientes do defeito foi investigada a amplitude dos
mesmos na imagem original na região da borda do defeito, onde a amplitude do sinal de
defeito será menor ao comparada com o centro do defeito.
Com o objetivo de eliminar as regiões de falsos defeitos na imagem original, mas
podendo ainda ter uma diferenciação dos defeitos após o processamento, pois defeitos
maiores terão maior risco estrutural e precisam ser diferenciados de defeitos menores,
os valores dos limiares secundários são iguais ao valor do elemento da imagem inicial,
na prática esses valores não são alterados pelo processamento. Matematicamente para os
casos onde o defeito tem amplitude positiva, tem-se:
g(x,y) = f(x,y) se f(x,y) ≥ t
0 se f(x,y) < t
Matematicamente para os casos onde o defeito tem amplitude negativa, tem-se:
g(x,y) = f(x,y) se f(x,y) ≤ t
0 se f(x,y) > t
Onde f(x,y) representa a imagem original, g(x,y) a imagem processada e t é o valor do
limiar escolhido.
As rotinas utilizadas no MatLab® para os processamentos estão no anexo deste
trabalho.
O dimensionamento dos defeitos foi realizado utilizando a ferramenta brush do
MatLab®, que é um modelo de interação com gráficos e imagens onde os dados dentro
do retângulo são destacados [34].
A função de brush fornece valores das posições do retângulo, tornando possível assim
dimensionar os defeitos. Para o presente trabalho, todos os defeitos inseridos tem forma
superficial cilíndrica e o dimensionamento utilizou a média aritmética entre a diagonal
do eixo X e a diagonal do eixo Y dos defeitos identificados, a figura 4.5 mostra a função
brush em um gráfico de pontos, nota-se que é possível medir os lados do retângulo.
64
Figura 4.5. Função brush em um gráfico de pontos no MatLab®.
65
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO.
A inspeção de revestimentos não condutores através da técnica de correntes parasitas é
baseada na variação de lift-off, pois os mesmos não possuem interferência nas correntes
parasitas em si (apenas na distância entre sonda e substrato, ou seja, lift-off) como
mostra os trabalhos de Scottini e Crouzen [26,27], nas regiões onde o revestimento é
mais espesso, o valor de lift-off é maior e nas regiões onde o revestimento é menos
espesso, o valor de lift-off é menor, a relação entre lift-off e amplitude de sinal foi
demonstrada por Ribeiro et al [28], onde esta relação é inversa, ou seja quanto maior
lift-off menor a amplitude do sinal, portanto quanto maior a espessura do revestimento,
menor a amplitude do sinal.
A escala de cor presente na imagem C-scan é fortemente dependente da região do corpo
de prova onde é realizada a calibração. Em todos os corpos de prova a calibração foi
feita em um ponto onde acreditou-se não conter defeitos, o ponto (0,0) em coordenadas
cartesianas da movimentação da mesa, esta região de referência equivale ao zero da
escala de cor da imagem original (imagem proveniente do ensaio, sem sofrer
processamento), assim todas as regiões do corpo de prova que possuírem mesma
espessura de revestimento e não contenham defeito no substrato ou na interface entre
substrato e revestimento, a tonalidade de cor será a mesma do ponto de calibração
daquele corpo de prova.
Para eliminar a presença das regiões onde houve a variação de espessura foi realizado o
processamento de imagens (limiarização multilevel). Para cada corpo de prova foi feito
um processamento, sendo o processamento realizado considerando-se a própria imagem
original e seu histograma. A tabela 5.1 mostra o limiar dos processamentos utilizados
para cada amostra e tenta exemplificar a alteração realizada pelo processamento na
matriz associada à imagem original f(x,y).
66
Tabela 5.1. Limiares dos processamentos e a alteração na imagem original
Corpo de Prova Limiar do processamento
O que alterou na
imagem original f(x,y)
com o processamento
A1 0 Volts Se f(x,y) < 0
g(x,y) = 0
A2 0 Volts Se f(x,y) < 0
g(x,y) = 0
A3 0,35 Volts Se f(x,y) < 0,35
g(x,y) = 0
A4 0,63 Volts Se f(x,y) < 0,63
g(x,y) = 0
A5 - 0,9 Volts Se f(x,y) > -0,9
g(x,y) = 0
A6 0,6 Volts Se f(x,y) > -0,6
g(x,y) = 0
A7 -1,7 Volts Se f(x,y) > -1,7
g(x,y) = 0
A8 -1,2 Volts Se f(x,y) > -1,2
g(x,y) = 0
A9 -1 Volt Se f(x,y) > -1
g(x,y) = 0
A10 -1,93 Volts Se f(x,y) > -1,93
g(x,y) = 0
A11 -1 Volt Se f(x,y) > -1
g(x,y) = 0
Assim como nos trabalhos de Angani e Park et al [24,25] verificou-se que os sinais
provenientes de defeitos tanto com amplitude positiva quanto negativa. Pode-se
relacionar este fato à região do corpo de prova em que foi realizada a calibração, sendo
a espessura do revestimento neste local diferente para cada corpo de prova.
A diferença de amplitude do sinal quando há ou não a presença de defeitos pode ser
vista na figura 5.1, os sinais são provenientes do corpo de prova A1, onde na figura
5.1(a) percorreu-se uma região que não contém defeito, nota-se que a variação da
67
amplitude nesse caso é pequena e se deve ao sinal de variação do lift-off e ruídos
existentes na inspeção, enquanto na figura 5.1(b) percorreu-se uma região que contém
dois defeitos, nota-se que a variação da amplitude é maior quando comparada com uma
região sem defeito.
Estes sinais demonstrados foram realizados fixando-se a linha e varrendo as colunas da
matriz que representará o ensaio. A imagem que irá ser formada pelo ensaio é
constituída de n sinais como este.
(a)
(b) Figura 5.1 (a) Sinal proveniente de uma região sem nenhum defeito e (b) Sinal
proveniente de uma região com dois defeitos
A presença de produto de corrosão não possui interferência significativa no ensaio de
correntes parasitas, esta conclusão foi feita após a análise das imagens obtidas para
68
todas as amostras, observou-se que não houve diferença na amplitude do sinal devido à
presença ou não do produto de corrosão, o que confirma a conclusão de Crouzen et al.
[27]. O que pode ser visto nos itens subsequentes que irão apresentar os resultados
obtidos para cada corpo de prova.
A figura 5.2(a) mostra s histograma da imagem original obtida após o ensaio do corpo
de prova A1, destacando o parâmetro t utilizado no processamento, enquanto a figura
5.2(b) mostra o histograma da imagem após o processamento realizado. Como esperado
a área de fundo da imagem possui uma quantidade de pixels maior que o objeto
(defeitos inseridos simulando corrosão localizada), pois a área total dos defeitos quando
comparada com a área total do corpo de prova é pequena, logo a quantidade de dados do
ensaio provenientes de defeitos é menor de que a quantidade de dados das regiões sem
defeitos.
(a)
69
(b)
Figura 5.2 Histogramas da imagem do ensaio do corpo de prova A1, (a) original e (b)
processada.
5.1 Resultados dos ensaios
5.1.1 Corpo de Prova A1.
A figura 5.3(a) mostra a imagem C-scan formada a partir dos dados do ensaio de
correntes parasitas, do corpo de prova A1. Observa-se que a técnica foi capaz de
detectar os 6 defeitos inseridos.
A imagem original do corpo de prova A1 pode ser observada na figura 5.3(a), as regiões
dos defeitos de maior diâmetro apresentam valores de amplitude em torno de 2,5 Volts
enquanto os defeitos de menor diâmetro apresentam valores de amplitude de 1,5 Volts.
Existem regiões na imagem, onde a amplitude do sinal é negativa em até -1 Volt
aproximadamente. Essas variações de amplitude devem ao fato da variação do lift-off,
com a possível variação da espessura do revestimento. Sabe-se que não é um defeito
uma vez que os campos magnéticos nestas regiões apresentam sentido contrário ao das
regiões de defeito, visto que os valores de amplitude dos defeitos possuem sinais
positivos enquanto regiões de variação de revestimento possuem sinais negativos.
70
A imagem processada pode ser vista na figura 5.3(b). Com a utilização do
processamento, a detecção dos defeitos foi facilitada e o efeito de variação de espessura
eliminado para este corpo de prova.
O dimensionamento dos defeitos inseridos no corpo de prova A1 pode ser visto na
tabela 5.2, observa-se que o maior erro relativo para a imagem C-scan original é de 5%,
sendo o menor de 0%, sendo o maior erro relativo do dimensionamento após o
processamento de 33% e o menor de 0%.
Tabela 5.2. Dimensionamento do corpo de prova A1.
Corpo de Prova A1
Furo Diâmetro Nominal
(mm)
Dimensionamento Imagem
Original (mm) e seu erro
relativo
Dimensionamento pós
Processamento (mm) e seu
erro relativo
1 5,45 5,5 1% 4 27%
2 5,25 5,5 5% 3,5 33%
3 5.25 5,25 0% 4 24%
4 10,75 10,5 2% 10,5 2%
5 11,00 11 0% 11 0%
6 10,84 10,75 1% 10,75 1%
(a)
71
(b)
Figura 5.3. Imagem do corpo de prova A1; (a) imagem original, (b) imagem
processada.
72
5.1.2 Corpo de Prova A2.
A figura 5.4(a) mostra a imagem C-scan formada a partir dos dados do ensaio de
correntes parasitas, do corpo de prova A2. Observa-se que a técnica foi capaz de
detectar os 6 defeitos inseridos.
A imagem original do corpo de prova A2 pode ser observada na figura 5.4(a), as regiões
dos defeitos de maior diâmetro apresentam valores de amplitude em torno de 2,4 Volts
enquanto os defeitos de menor diâmetro apresentam valores de amplitude de 1,5 Volts.
Existem regiões na imagem, onde a amplitude do sinal é negativa em até -1 Volt
aproximadamente. Essas variações de amplitude devem ao fato da variação do lift-off,
com a possível variação da espessura do revestimento. Sabe-se que não é um defeito
uma vez que os campos magnéticos nestas regiões apresentam sentido contrário ao das
regiões de defeito, visto que os valores de amplitude dos defeitos possuem sinais
positivos enquanto regiões de variação de revestimento possuem sinais negativos.
A imagem processada pode ser vista na figura 5.4(b). Com a utilização do
processamento, a detecção dos defeitos foi facilitada e o efeito de variação de espessura
eliminado para este corpo de prova.
O dimensionamento dos defeitos inseridos no corpo de prova A2 pode ser visto na
tabela 5.3, observa-se que o maior erro relativo para a imagem C-scan original é de 7%,
sendo o menor de 2%, sendo o maior erro relativo do dimensionamento após o
processamento de 26% e o menor de 4%.
Tabela 5.3. Dimensionamento do corpo de prova A2.
Corpo de Prova A2
Furo Diâmetro Nominal
(mm)
Dimensionamento Imagem
Original (mm) e seu erro
relativo
Dimensionamento pós
Processamento (mm) e seu
erro relativo
1 5,41 5,5 2% 4 26%
2 5,36 5,5 3% 4 25%
3 5,26 5 5% 4 24%
4 11,20 11 2% 10 11%
5 11,20 11 2% 10 11%
6 11,24 10,5 7% 10,75 4%
73
(a)
(b)
Figura 5.4. Imagem do corpo de prova A2; (a) imagem original, (b) imagem
processada.
74
5.1.3 Corpo de Prova A3.
A figura 5.5(a) mostra a imagem C-scan formada a partir dos dados do ensaio de
correntes parasitas, do corpo de prova A3. Observa-se que a técnica foi capaz de
detectar os 6 defeitos inseridos.
A imagem original do corpo de prova A3 pode ser observada na figura 5.5(a), as regiões
dos defeitos de maior diâmetro apresentam valores de amplitude em torno de 1,9 Volts
enquanto os defeitos de menor diâmetro apresentam valores de amplitude de 1,6 Volts.
Existem diversas regiões na imagem, onde a amplitude do sinal é negativa em até -1,5
Volts. Essas variações de amplitude devem ao fato da variação do lift-off, com a
possível variação da espessura do revestimento. Sabe-se que não é um defeito uma vez
que os campos magnéticos nestas regiões apresentam sentido contrário ao das regiões de
defeito, visto que os valores de amplitude dos defeitos possuem sinais positivos
enquanto regiões de variação de revestimento possuem sinais negativos.
A imagem processada pode ser vista na figura 5.5(b), com a utilização do
processamento foi facilitada a detecção dos defeitos, porém observou-se regiões nas
imagens que possuem o campo magnético com o mesmo sentido que nas regiões de
defeitos, porém com amplitude menor, em torno de 0,5 Volts, essa região pode ser tanto
de variação de espessura do revestimento tanto como uma região onde ocorreu o efeito
de borda ou defeitos inseridos de forma não intencional no preparo do corpo de prova
A3, como defeitos de interface entre revestimento e substrato.
O dimensionamento dos defeitos inseridos no corpo de prova A3 pode ser visto na
tabela 5.4, observa-se que o maior erro relativo para a imagem C-scan original é de
13%, sendo o menor de 3%, sendo o maior erro relativo do dimensionamento após o
processamento de 63% e o menor de 7%.
75
Tabela 5.4. Dimensionamento do corpo de prova A3.
Corpo de Prova A3
Furo Diâmetro Nominal
(mm)
Dimensionamento Imagem
Original (mm) e seu erro
relativo
Dimensionamento pós
Processamento (mm) e seu
erro relativo
1 5,15 5 3% 4 22%
2 5.20 4,5 13% 2 63%
3 5.15 5 3% 3,5 32%
4 11,04 10,25 7% 10,25 7%
5 10,96 10 9% 9 18%
6 10,85 10 8% 8,5 22%
(a)
(b)
Figura 5.5. Imagem do corpo de prova A3; (a) imagem original; (b) imagem
processada.
76
5.1.4 Corpo de Prova A4.
A figura 5.6(a) mostra a imagem C-scan formada a partir dos dados do ensaio de
correntes parasitas, do corpo de prova A4. Observa-se que a técnica foi capaz de
detectar os 6 defeitos inseridos.
A imagem original do corpo de prova A4 pode ser observada na figura 5.6(a), as regiões
dos defeitos de maior diâmetro apresentam valores de amplitude em torno de 1,9 Volts
enquanto os defeitos de menor diâmetro apresentam valores de amplitude em torno de 1
Volts. Existem regiões na imagem, próximas aos defeitos com menor diâmetro onde a
amplitude do sinal é positiva, em torno 0,5 Volts, que estão sobrepostas aos defeitos,
essa sobreposição acarretou em uma redução na amplitude dos sinais dos defeitos
inseridos.
Existem também outras regiões com amplitudes negativas, essas regiões de sinal
negativo podem ser explicadas pela variação do lift-off, com a possível variação da
espessura do revestimento. Sabe-se que não é um defeito uma vez que os campos
magnéticos nestas regiões apresentam sentido contrário ao das regiões de defeito, visto
que os valores de amplitude dos defeitos possuem sinais positivos enquanto regiões de
variação de revestimento possuem sinais negativos.
A imagem processada pode ser vista na figura 5.6(b), observa-se regiões com tonalidade
de cor correspondente a defeito devido ao campo magnético nessas regiões ter mesmo
sentido que nas regiões de defeitos, porém de amplitude menor ao comparado com os
defeitos de diâmetro maior, lembrando que os defeitos de diâmetro menor foram
atenuados por uma região de sinais menores, sobreposta a eles, essa região pode ser
tanto de variação de espessura do revestimento tanto como defeitos inseridos de forma
não intencional no preparo do corpo de prova A4.
O dimensionamento dos defeitos inseridos no corpo de prova A4 pode ser visto na
tabela 5.5, observa-se que o maior erro relativo para a imagem C-scan original é de
16%, sendo o menor de 2%, sendo o maior erro relativo do dimensionamento após o
processamento de 41% e o menor de 9%.
77
Tabela 5.5. Dimensionamento do corpo de prova A4.
Corpo de Prova A4
Furo Diâmetro Nominal
(mm)
Dimensionamento Imagem
Original (mm) e seu erro
relativo
Dimensionamento pós
Processamento (mm) e seu
erro relativo
1 3,45 4 16% 4,5 30%
2 3,40 3,5 3% 2 41%
3 3,44 3 13% 2 42%
4 6,35 6,5 2% 7,5 18%
5 6,45 7 9% 7 9%
6 6,43 7,25 13% 7,25 13%
(a)
(b)
Figura 5.6. Imagem do corpo de prova A4; (a) imagem original, (b) imagem
processada.
78
5.1.5 Corpo de Prova A5.
A figura 5.7(a) mostra a imagem C-scan formada a partir dos dados do ensaio de
correntes parasitas, do corpo de prova A5. Observa-se que a técnica foi capaz de
detectar os 6 defeitos inseridos.
Diferentemente dos outros corpos de prova analisados até este ponto, os defeitos
detectados apresentaram valores de amplitude negativos. Isto se deve ao fato da região
tomada como referência na calibração poder apresentar uma maior espessura da camada
de revestimento.
A imagem original do corpo de prova A5 pode ser observada na figura 5.7(a), as regiões
dos defeitos de maior diâmetro apresentam valores negativos de amplitude em torno de
-2,3 Volts enquanto os defeitos de menor diâmetro apresentam valores de amplitude
negativos em torno de -1 Volt. Existe uma grande região na imagem, onde a amplitude
dos sinais é negativa e menor ou igual a -1 Volt, essa região sobrepõe dois defeitos de
menor diâmetro, dificultando a detecção dos mesmos, mas não a ponto de impossibilita-
la.
A imagem processada pode ser vistas na figura 5.7(b), observa-se regiões com
tonalidade de cor correspondente a defeito devido ao campo magnético nessas regiões
ter mesmo sentido que nas regiões de defeitos, porém de menor amplitude, em módulo,
ao comparado com os defeitos de diâmetro maior, lembrando que dois defeitos de
diâmetro menor foram atenuados por uma região de sinais menores, em módulo,
sobreposta a eles, essa região pode ser tanto de variação de espessura do revestimento
tanto como defeitos inseridos de forma não intencional no preparo do corpo de prova
A5.
O dimensionamento dos defeitos inseridos no corpo de prova A5 pode ser visto na
tabela 5.6, observa-se que o maior erro relativo para a imagem C-scan original é de
18%, sendo o menor de 4%, sendo o maior erro relativo do dimensionamento após o
processamento de 32% e o menor de 2%.
79
Tabela 5.6. Dimensionamento do corpo de prova A5.
Corpo de Prova A5
Furo Diâmetro Nominal
(mm)
Dimensionamento Imagem
Original (mm) e seu erro
relativo
Dimensionamento pós
Processamento (mm) e seu
erro relativo
1 3,33 3,5 5% 2,5 25%
2 3,38 3,5 4% 3,5 4%
3 3,40 4 18% 3 12%
4 6,40 6,75 5% 6,5 2%
5 6,38 7 10% 6,5 2%
6 6,42 7,5 17% 8,5 32%
(a)
(b)
Figura 5.7. Imagem do corpo de prova A5; (a) imagem original, (b) imagem
processada.
80
5.1.6 Corpo de Prova A6.
A figura 5.8(a) mostra a imagem C-scan formada a partir dos dados do ensaio de
correntes parasitas, do corpo de prova A6. Observa-se que a técnica foi capaz de
detectar os 3 dos 6 defeitos inseridos.
Como no corpo de prova A5, os defeitos detectados apresentaram valores de amplitude
negativos. Isto se deve ao fato da região tomada como referência na calibração poder
apresentar uma maior espessura da camada de revestimento.
A imagem original do corpo de prova A6 pode ser observada na figura 5.8(a), as regiões
dos defeitos detectados apresentam valores negativos de amplitude em torno de 0,2
Volts. Existe uma grande região na imagem, onde a amplitude dos sinais é positiva e
sobrepõe os defeitos de menor diâmetro, impossibilitando a detecção dos mesmos, essa
região pode conter defeitos inseridos de maneira não intencional tanto no substrato
como na interface entre revestimento e substrato.
A imagem processada pode ser vista na figura 5.8(a), foi possível detectar um defeito
que não foi detectado na imagem original.
O dimensionamento dos defeitos inseridos no corpo de prova A6 pode ser visto na
tabela 5.7, observa-se que o maior erro relativo para a imagem C-scan original é de
18%, sendo o menor de 17%, sendo o maior erro relativo do dimensionamento após o
processamento de 18% e o menor de 2%.
Tabela 5.7. Dimensionamento do corpo de prova A6.
Corpo de Prova A6
Furo Diâmetro Nominal
(mm)
Dimensionamento Imagem
Original (mm) e seu erro
relativo
Dimensionamento pós
Processamento (mm) e seu
erro relativo
1 3,44 - - - -
2 3,41 - - - -
3 3,44 - - 3,5 2%
4 6,35 7,5 18% 7,5 18%
5 6,38 7,5 18% 7,5 18%
6 6,40 7,5 17% 7,5 17%
81
(a)
(b)
Figura 5.8. Imagem do corpo de prova A6; (a) imagem original, (b) imagem
processada.
82
5.1.7 Corpo de Prova A7.
A figura 5.9(a) mostra a imagem C-scan formada a partir dos dados do ensaio de
correntes parasitas, do corpo de prova A7. Observa-se que a técnica foi capaz de
detectar os 3 defeitos inseridos.
A imagem original do corpo de prova A7 pode ser observada na figura 5.9(a), as regiões
dos defeitos detectados possuem amplitude negativa com aproximadamente -2,3 Volts.
Nos 3 defeitos detectados existem regiões em torno deles que possuem amplitude
negativa porém de menor modulo, essas regiões podem conter defeitos inseridos de
maneira não intencional tanto no substrato como na interface entre revestimento e
substrato.
Existem também outras regiões com amplitudes positivas, essas regiões de sinal
positivo, que podem ser explicadas pela variação do lift-off, com a possível variação da
espessura do revestimento. Sabe-se que não é um defeito uma vez que os campos
magnéticos nestas regiões apresentam sentido contrário ao das regiões de defeito, visto
que os valores de amplitude dos defeitos possuem sinais negativos enquanto regiões de
variação de revestimento possuem sinais positivos.
A imagem processada pode ser vista na figura 5.9(b), observa-se a quase total
eliminação das manchas existentes na imagem original, facilitando a detecção dos
defeitos inseridos.
O dimensionamento dos defeitos inseridos no corpo de prova A7 pode ser visto na
tabela 5.8, observa-se que o maior erro relativo para a imagem C-scan original é de
10%, sendo o menor de 2%, sendo o maior erro relativo do dimensionamento após o
processamento de 28% e o menor de 1%.
Tabela 5.8. Dimensionamento do corpo de prova A7.
Corpo de Prova A7
Furo Diâmetro Nominal
(mm)
Dimensionamento Imagem
Original (mm) e seu erro
relativo
Dimensionamento pós
Processamento (mm) e seu
erro relativo
1 5,65 5,75 2% 4,5 20%
2 5,56 5 10% 4 28%
3 5,53 5 10% 5,5 1%
83
(a)
(b)
Figura 5.9. Imagem do corpo de prova A7; (a) imagem original, (b) imagem
processada.
84
5.1.8 Corpo de Prova A8.
A figura 5.10(a) mostra a imagem C-scan formada a partir dos dados do ensaio de
correntes parasitas, do corpo de prova A8. Observa-se que a técnica foi capaz de
detectar os 3 defeitos inseridos.
A imagem original do corpo de prova A8 pode ser observada na figura 5.10(a), as
regiões dos defeitos detectados possuem amplitude negativa com aproximadamente -2
Volts. Nos 3 defeitos detectados existem regiões em torno deles que possuem amplitude
negativa porém de menor modulo, essas regiões podem conter defeitos inseridos de
maneira não intencional tanto no substrato como na interface entre revestimento e
substrato.
A imagem processada pode ser vista na figura 5.10(b), observa-se a eliminação de duas
das manchas existentes na imagem original, facilitando a detecção dos defeitos
inseridos, porém uma mancha ainda existe na imagem processada, essa região
possivelmente contém um defeito ou no substrato ou na interface entre substrato e
revestimento, inserido de maneira não intencional.
O dimensionamento dos defeitos inseridos no corpo de prova A8 pode ser visto na
tabela 5.9, observa-se que o maior erro relativo para a imagem C-scan original é de
33%, sendo o menor de 3%, sendo o maior erro relativo do dimensionamento após o
processamento de 51% e o menor de 3%.
Tabela 5.9. Dimensionamento do corpo de prova A8.
Corpo de Prova A8
Furo Diâmetro Nominal
(mm)
Dimensionamento Imagem
Original (mm) e seu erro
relativo
Dimensionamento pós
Processamento (mm) e seu
erro relativo
1 5,43 5,25 3% 5,25 3%
2 5,6 6 7% 5 11%
3 5,58 3,75 33% 2,75 51%
85
(a)
(b)
Figura 5.10. Imagem do corpo de prova A8; (a) imagem original, (b) imagem
processada.
86
5.1.9 Corpo de Prova A9.
A figura 5.11(a) mostra a imagem C-scan formada a partir dos dados do ensaio de
correntes parasitas, do corpo de prova A9. Observa-se que a técnica foi capaz de
detectar os 3 defeitos inseridos.
A imagem original do corpo de prova A9 pode ser observada na figura 5.11(a), as
regiões dos defeitos detectados possuem amplitude negativa com aproximadamente -1,5
Volts. Em 2 defeitos detectados existem regiões em torno deles que possuem amplitude
negativa porém de menor modulo, essas regiões podem conter defeitos inseridos de
maneira não intencional tanto no substrato como na interface entre revestimento e
substrato.
Existem também regiões com amplitudes positivas, essas regiões de sinal positivo, que
podem ser explicadas pela variação do lift-off, com a possível variação da espessura do
revestimento. Sabe-se que não é um defeito uma vez que os campos magnéticos nestas
regiões apresentam sentido contrário ao das regiões de defeito, visto que os valores de
amplitude dos defeitos possuem sinais negativos enquanto regiões de variação de
revestimento possuem sinais positivos.
A imagem processada pode ser vista na figura 5.11(b), observa-se a eliminação de
manchas existentes na imagem original, facilitando a detecção dos defeitos inseridos,
porém duas manchas ainda estão presentes na imagem processada, estas regiões
possivelmente contém um defeito ou no substrato ou na interface entre substrato e
revestimento, inserido de maneira não intencional.
O dimensionamento dos defeitos inseridos no corpo de prova A9 pode ser visto na
tabela 5.10, observa-se que o maior erro relativo para a imagem C-scan original é de
23%, sendo o menor de 0%, sendo o maior erro relativo do dimensionamento após o
processamento de 25% e o menor de 2%.
87
Tabela 5.10. Dimensionamento do corpo de prova A9.
Corpo de Prova A9
Furo Diâmetro Nominal
(mm)
Dimensionamento Imagem
Original (mm) e seu erro
relativo
Dimensionamento pós
Processamento (mm) e seu
erro relativo
1 4,89 3,75 23% 5 2%
2 4,98 5 0% 3,75 25%
3 4,64 5 8% 5 8%
(a)
(b)
Figura 5.11. Imagem do corpo de prova A9; (a) imagem original, (b) imagem
processada.
88
5.1.10 Corpo de Prova A10.
A figura 5.12(a) mostra a imagem C-scan formada a partir dos dados do ensaio de
correntes parasitas, do corpo de prova A10. Observa-se que a técnica foi capaz de
detectar os 3 defeitos inseridos.
A imagem original do corpo de prova A10 pode ser observada na figura 5.12(a), as
regiões dos defeitos detectados possuem amplitude negativa com aproximadamente -2,7
Volts. Nos 3 defeitos detectados existem regiões em torno deles que possuem amplitude
negativa porém de menor modulo, essas regiões podem conter defeitos inseridos de
maneira não intencional tanto no substrato como na interface entre revestimento e
substrato.
Existem também outras regiões com amplitudes positivas, essas regiões de sinal
positivo, que podem ser explicadas pela variação do lift-off, com a possível variação da
espessura do revestimento. Sabe-se que não é um defeito uma vez que os campos
magnéticos nestas regiões apresentam sentido contrário ao das regiões de defeito, visto
que os valores de amplitude dos defeitos possuem sinais negativos enquanto regiões de
variação de revestimento possuem sinais positivos.
A imagem processada pode ser vista na figura 5.12(b), observa-se a quase total
eliminação das manchas existentes na imagem original, facilitando a detecção dos
defeitos inseridos.
O dimensionamento dos defeitos inseridos no corpo de prova A10 pode ser visto na
tabela 5.11, observa-se que o maior erro relativo para a imagem C-scan original é de
12%, sendo o menor de 2%, sendo o maior erro relativo do dimensionamento após o
processamento de 23% e o menor de 14%.
Tabela 5.11. Dimensionamento do corpo de prova A10.
Corpo de Prova A10
Furo Diâmetro Nominal
(mm)
Dimensionamento Imagem
Original (mm) e seu erro
relativo
Dimensionamento pós
Processamento (mm) e seu
erro relativo
1 4,89 5,5 12% 6 23%
2 4,98 5,25 5% 5,75 15%
3 4,64 4,75 2% 4 14%
89
(a)
(b)
Figura 5.12. Imagem do corpo de prova A10; (a) imagem original, (b) imagem
processada.
90
5.1.11 Corpo de Prova A11.
A figura 5.13(a) mostra a imagem C-scan formada a partir dos dados do ensaio de
correntes parasitas, do corpo de prova A11. Observa-se que a técnica foi capaz de
detectar os 3 defeitos inseridos.
A imagem original do corpo de prova A11 pode ser observada na figura 5.13(a), as
regiões dos defeitos detectados possuem amplitude negativa com aproximadamente -1,5
Volts. Nos 3 defeitos detectados existem regiões em torno deles que possuem amplitude
negativa porém de menor modulo, essas regiões podem conter defeitos inseridos de
maneira não intencional tanto no substrato como na interface entre revestimento e
substrato.
Existem também regiões com amplitudes positivas, essas regiões de sinal positivo, que
podem ser explicadas pela variação do lift-off, com a possível variação da espessura do
revestimento. Sabe-se que não é um defeito uma vez que os campos magnéticos nestas
regiões apresentam sentido contrário ao das regiões de defeito, visto que os valores de
amplitude dos defeitos possuem sinais negativos enquanto regiões de variação de
revestimento possuem sinais positivos.
A imagem processada pode ser vista na figura 5.13(b), observa-se a quase total
eliminação das manchas existentes na imagem original, facilitando a detecção dos
defeitos inseridos, porém ainda existe uma região onde a amplitude do sinal é
semelhante a de defeito, essa região pode conter defeitos inseridos de maneira não
intencional tanto no substrato como na interface entre revestimento e substrato.
O dimensionamento dos defeitos inseridos no corpo de prova A11 pode ser visto na
tabela 5.12, observa-se que o maior erro relativo para a imagem C-scan original é de
19%, sendo o menor de 0%, sendo o maior erro relativo do dimensionamento após o
processamento de 30% e o menor de 1%.
91
Tabela 5.12. Dimensionamento do corpo de prova A11.
Corpo de Prova A11
Furo Diâmetro Nominal
(mm)
Dimensionamento Imagem
Original (mm) e seu erro
relativo
Dimensionamento pós
Processamento (mm) e seu
erro relativo
1 4,96 4 19% 5 1%
2 5,01 5 0% 3,5 30%
3 4,67 5,5 18% 4 14%
(a)
(b)
Figura 5.13. Imagem do corpo de prova A11; (a) imagem original, (b) imagem
processada.
92
5.2 Comparação com estudos anteriores.
Assim como na técnica de ultrassom, estudada por Almeida et al. [21], a técnica de
corrente parasitas se mostrou uma boa ferramenta para a detecção de defeitos de
corrosão localizada no substrato abaixo do revestimento, uma vez que a técnica de
ultrassom detectou todos os defeitos inseridos nas amostras apresentadas no estudo [21],
enquanto a técnica de correntes parasitas foi capaz de detectar aproximadamente 96%
dos defeitos.
Com relação ao dimensionamento em seu estudo Almeida et al. [21] obteviveram em
25% dos defeitos analisados um erro percentual maior que 15% entre o valor medido e
o valor real do defeito [21], enquanto para os resultados do presente trabalho, em torno
de 15% para o dimensionamento sem filtro e 50% para o dimensionamento utilizando o
filtro possuíram medidas com erro maior que 15%.
Em seu estudo Almeida et. al [21] não processaram a imagem obtida, sendo a facilidade
de detecção visual do defeito, pela análise das imagens, comparável com as imagens
obtidas pela técnica de correntes parasitas (sem utilização de processamento).
Entretanto a maior facilidade de detecção de defeitos com o uso de processamento de
imagens é nítido quando comparadas as imagens (originais e processadas).
Uma vantagem da técnica de correntes parasitas quando comparada com a técnica de
ultrassom é a preparação do corpo de prova, onde os cuidados necessários são menores,
além de não ser necessário a utilização de acoplante.
Em seu estudo Grosso et al [20] analisaram apenas dois corpos de prova com defeitos
simulando corrosão localizada no substrato abaixo do revestimento, e mostrou
dificuldade na detecção de defeitos menores em um dos corpos de prova.
O dimensionamento apresentado no trabalho de Grosso et al [20] foi feito apenas em
uma amostra, porém foi analisada uma comparação entre diferentes processamentos de
imagem, para o processamento de segmentação todas as medidas obtiveram um erro
relativo maior que 15% (pior resultado) enquanto para a imagem reconstituída todas as
medidas obtiveram um erro relativo menor que 15%.
93
Com os resultados do trabalho de Grosso et al, nota-se a facilidade da técnica de
termografia em detectar falhas do tipo de empolamento e falta de aderência entre
substrato e revestimento, enquanto houve dificuldade na detecção de defeitos de
corrosão localizada em uma dos corpos de prova analisados. O dimensionamento se
mostrou eficaz no dimensionamento dos defeitos, porém foram apresentados apenas os
resultados do processamento para o corpo de prova onde todos os defeitos foram
detectados, não mostrando se os processamentos utilizados auxiliam na detecção dos
defeitos.
94
6. CONCLUSÕES.
A técnica de correntes parasitas se mostrou uma ferramenta capaz de detectar defeitos
que simularam corrosão localizada nos substratos condutores, revestidos com material
compósito não condutor, mesmo quando o substrato é um material ferromagnético, uma
vez que detectou a grande maioria dos defeitos (simulando corrosão do substrato)
inseridos, possibilitando também a diferenciação dos defeitos, pois defeitos de maior
tamanho possuem uma amplitude de sinal maior quando comparados com defeitos de
menor tamanho.
Devido a variação da espessura do revestimento, há um sinal de variação de lift-off no
ensaio de correntes parasitas. Para eliminar este sinal indesejado foi utilizada uma
técnica de processamento de imagens, que por sua vez , se mostrou eficaz, eliminando
os sinais de falsos defeitos devido a variação da espessura do revestimento, facilitando a
análise para a detecção dos defeitos inseridos, uma vez que o processamento de imagens
utilizado não modificou as áreas que continham defeitos na imagem original. A
capacidade da técnica de diferenciar defeitos de maior tamanho dos de menor tamanho
pela diferença de amplitude de sinal foi mantida.
Além dos defeitos propositadamente inseridos a técnica foi capaz de detectar defeitos
inseridos de maneira não intencional durante a confecção dos corpos de prova, estes
defeitos estando presentes na interface entre revestimento e substrato, sendo
possivelmente defeitos de falta de aderência.
A presença ou não de produto de corrosão não impossibilitou a detecção dos defeitos
inseridos, não possuindo interferência no ensaio e portando pode ser ignorada pelo
operador para a realização do ensaio.
Em suma, a técnica de correntes parasitas auxiliada pelo processamento de imagens
proposto, foi capaz de detectar defeitos simulando corrosão do substrato com ou sem a
presença de produto de corrosão.
95
7. SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS.
Modificações, no presente trabalho, que poderão ser estudadas futuramente:
Analisar a detecção de defeitos simulando corrosão por outra modalidade do
ensaio de correntes parasitas, pulsada, por exemplo;
Analisar a detecção de defeitos de falta de aderência do revestimento no
substrato pela técnica de correntes parasitas;
Analisar se é possível medir a espessura do revestimento pela técnica de
correntes parasitas;
Analisar outra forma de escolha do limiar para o processamento de limiarização
multilevel, para que se elimine a necessidade de escolha de um operador;
Procurar outras formas de processamento de imagem, como a transformada
wavelet ou histogram matching, para este último é necessário uma amostra
padrão;
Confecção de amostras ditas como padrão, para que a calibração seja realizada
nas mesmas, permitindo que o ensaio seja reprodutivo (a calibração no presente
trabalho foi realizada em cada amostra antes do ensaio ser realizado);
Confeccionar amostras para testes cegos (defeitos inseridos não são conhecidos
pelo operador);
Verificar o limite do tamanho de defeito que a técnica de correntes parasitas é
capaz de detectar.
96
8.REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] Catálogo, Chesterton - metal composite systems, disponível em:
http://www.chesterton.com/ENU/Products/Pages/Product.aspx?ProductLine=ARC&Cat
egory=Metal+Composite+Systems&ModelID=S4%2b - acessado em 20/10/2014.
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[2] Handbook, ASM. Non destructive Evaluation and Quality Control. Vol. 17.
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[4] Handbook, Nondestructive Testing. Eletromagnetic Handbook. [ed.] Udpa S. S.
3º. Vol. 5.
[5] Testing, American Society for Nondestructive. Non destructive testing Handbook.
Columbia : s.n. Vol. 2.
[6] Henriques P.C. F, Carneval R. O., Ensaio Não-destrutivo por Correntes
Parasitas. s.l. : Petrobras.
[7] https://www.nde-ed.org/ , acessado em 15/07/2014. [Online]
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[10] Jambo, H. C. M., Fofano S., Corrosão - Fundamentos, Monitoramento e
Controle. Rio de Janeiro : Ciência Moderna Ltda., 2008.
[11] J., Vernon W. H., Metallic Corrosion and Conservation of Natural Resoucers .
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[12] Handbook, ASM., Corrosion. Vol. 13.
[13] R., Castleman K., Digital Image Processing. 1º. New Jersey : Prentice Hall, 1996.
[14] Gonzalez R. C., Woods R. E. Processamento de Imagens Digitais. 1º. São Paulo :
Edgard Blutcher, 2000.
97
[15] Marques O. F., Neto V. H., Processamento Digital de Imagens. 1º. São Paulo :
Brasport, 1999.
[16] C., Russ J., The Image Processing Handbook. 2º. s.l. : CRC.
[17] Sahoo P., Wilkins C. and Yeager J. "Threshold Selection Using Renyi´s Entropy".
s.l. : Elsevir Science, 1997, pp. 71 - 84.
[18] Sahoo P. K., Soltani S., Wong A. K. C. "A Survey of Thresholding Techiniques".
[19] S., Weszka J, "A Survey of Threhold Selection Techiniques".. s.l. : Computer
Graphics and Image Processing 7, 1978, pp. 259 - 265.
[20] Grosso M., Rebello J. M. A., Margarit-Mattos I. C. P.,Pereira G. R., Soares S. D.,
"Análise Termográfica Qualitativa e Quantitativa de Defeitos em Revestimentos
Compósitos". s.l. : COTEQ2013, 2013. 101.
[21] Almeida P. D., Rebello J. M. A., Margarit-Mattos I. C. P., Pereira G. R., Soares S.
D., "Detecção por Ultrassim de Falha em Substrato Metálico Revestido por Camada
Anticorrosiva". s.l. : COTEQ2013, 2013. 129.
[22] Khan A. N., Khan S. H., Ali F., Iqbal M. A. "Evaluation of ZrO2-24MgO Ceramic
Coating by Eddy Current Method". s.l. : Computational Materials Science 44, 2009.
[23] Disque M., Becker R.. "Multifrequency Eddy Current (EC) Inspection of Layered
Aluminium Aircraft Structures to Detect and Size Hidden Corrosion". [ed.] G.
Dobmann. s.l. : Eletromagnetic Nondestructive Evaluation (VII), IOS Press, 2006.
pp. 57 - 61.
[24] Park D. G., Angani C. S., Kim C. G., Cheong Y. M. "Evaluation of Pulsed Eddy
Current Response and Detection of Thickness Variation in Stainless Steel". IEEE
Transaction on Magnetics. 2009, Vol. 45, pp. 3893 - 3896.
[25] Angani C. S., Park D. G., Kim C. G., Leela P., Kollu P. "The Pulsed Eddy Current
Differential Probe to Detect a Thickness Variation in an Insulated Stainless Steel".
Nondestructive Evaluation Journal. 2010, Vol. 29, pp. 248 - 252.
[26] Scottini R., Quakkelstijn H. J. "Monitoring Average Wall Thickness of Insulated
or Difficult to Acess Objects with Pulsed Eddy Current". s.l. : RTD Group.
98
[27] Crouzen P., Verweij M., Eggink C., "Electromagnetic Profiler for Inspections of
Steel Throught Corrosion Product". s.l. : ECNDT, 2006.
[28] Ribeiro A. L., Alegria F., Postolache O. A., Ramos H. M. G., "Liftoff Correction
Based on Spatial Spectral Behavior of Eddy-Current Images". IEEE Transactions on
istrumentation and measurement. 2010, Vol. 59, pp. 1632 - 1637.
[29] Cacciola M., Gasparics A., Morabito F. C., Versaci M., Barrile V. "Tests Advances
in Signal Processing to Reduce Lift-off Noise in Eddy Current". s.l. : PIERS ONLINE,
2007, Vol. 3, pp. 517 - 521. 4.
[30] Chen G., Yamaguchi A., Miya K."A Novel Signal Processing Techinique for
Eddy-Current Testing of Steam Generator Tubes". s.l. : IEEE TRANSACTIONS ON
MAGNETICS, 1998, Vol. 34. 3.
[31] He Y., Luo F., Pam M., "Defect characterization based on pulsed eddy current
imaging techinique". Sensers and Actuators A: Physical. 164, 2010.
[32] A., McAndrew., An Introduction to Digital Image Processing with Matlab. s.l. :
Victoria University od Technology.
[33] http://www.mathworks.com/help/matlab/ref/colormap.html acessado em
05/08/2014. [Online]
[34] http://www.mathworks.com/help/matlab/ref/brush.html acessado em 13/08/2014.
[Online]
99
Anexo
Rotina do MatLab® para a formação da imagem original, processamento e formação da
imagem processada.
- Para os corpos de prova onde os defeitos possuem amplitude positiva, como exemplo
para a demonstração da rotina, utilizaremos o corpo de prova A1, onde seu limiar (t)
escolhido foi de 0.
load A1.txt imagesc(A1'); xlabel('mm','fontsize',26); ylabel('mm','fontsize',26); colorbar set(gca,'YDir','normal') set(gca,'FontSize',20) colormap(jet) saveas(gcf,'A1_a.fig')
[m,n] = size(A1);
for i=1:m
for j=1:n
A1_processada(i,j) = A1(I,j);
if (A1_processada(i,j) < t)
A1_processada(i,j) = 0;
end
end
end
imagesc(A1_processada'); xlabel('mm','fontsize',26); ylabel('mm','fontsize',26); colorbar set(gca,'YDir','normal') set(gca,'FontSize',20) colormap(jet) saveas(gcf,'A1_processada.fig')
- Para os corpos de prova onde os defeitos possuem amplitude negativa. como exemplo
para a demonstração da rotina, utilizaremos o corpo de prova A5, onde seu limiar (t)
escolhido foi de -0,9.
load A5.txt imagesc(A5'); xlabel('mm','fontsize',26); ylabel('mm','fontsize',26); colorbar set(gca,'YDir','normal') set(gca,'FontSize',20) colormap(jet) saveas(gcf,'A5_a.fig')
[m,n] = size(A5);
for i=1:m
100
for j=1:n
A5_processada(i,j) = A1(I,j);
if (A5_processada(i,j) > t)
A5_processada(i,j) = 0;
end
end
end
imagesc(A5_processada'); xlabel('mm','fontsize',26); ylabel('mm','fontsize',26); colorbar set(gca,'YDir','normal') set(gca,'FontSize',20) colormap(jet) saveas(gcf,'A1_processada.fig')
Onde t é o valor do limiar escolhido e varia de amostra para amostra.