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ULTRA-SOM – AUTOMÁTICO DE SOLDAS PROCEDIMENTO DE END

PR-042 Revisão: 3 (fev/2005)

1. OBJETIVO Este procedimento fixa as condições para a execução dos ensaios por ultra-som automático para detecção e avaliação de descontinuidades em juntas longitudinais e helicoidais soldadas de tubos de acordo com o sistema nacional de Qualificação e Certificação de Pessoal em Ensaios Não Destrutivos. 2. NORMAS DE REFERÊNCIA Especificação API 5L Código ASME - Seção V BS 4331 Parte 3 3. MATERIAL E DIMENSÕES Tubos de aço carbono e de baixa liga de acordo com a especificação API 5L, com espessuras maiores ou iguais a 6,35 mm e diâmetros maiores ou iguais a 150 mm. 4. DIMENSIONAL, TIPO E DETALHE DE JUNTAS JUNTA LONGITUDINAL E HELICOIDAL DE TUBOS a) Junta de topo chanfro reto

b= 0 a 3,2 mm Figura 1

b) Junta de topo com chanfro em V

Figura 2

c) Junta de topo com chanfro em X

Figura 3

A ABENDE, Associação Brasileira de Ensaios Não Destrutivos, é um Organismo de certificação acreditado pelo INMETRO, oferecendo a Certificação de Pessoal atendendo a requisitos

internacionais , através do Sistema Nacional de Qualificação e Certificação de Pessoal em Ensaios Não Destrutivos – SNQC/END

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5. APARELHOS O equipamento deve estar em conformidade com o Anexo I. 6. CABEÇOTES 6.1 Os cabeçotes a serem utilizados devem ser de 2 a 5 MHz.

6.2 Os cabeçotes angulares a serem utilizados devem ter angulo variando de 60 a 70 graus.

6.3 O ruído máximo permitido não deve interferir com a inspeção e a calibração. 6.4 O ângulo do cabeçote deve ser escolhido observando-se os indicados na tabela abaixo:

ÂNGULO DO CABEÇOTE TIPO DE SOLDA TIPO DE CHANFRO ESPESSURA (mm)

70 ou 60 SAW e GMAW RETO,V ou X ≥ 6,35

6.5 O ponto de emissão e o angulo real dos cabeçotes devem ser aferidos a cada 6 meses no bloco padrão V1.

O ângulo real pode variar no máximo, mais ou menos 2 graus em relação ao angulo nominal. 6.6 Os cabeçotes devem apresentar resoluções conforme o requerido no anexo I. 7. CALIBRAÇÃO 7.1 PADRÃO DE REFERÊNCIA O padrão de referência deve ter mesmo diâmetro, espessura e ser do mesmo material do tubo a ser inspecionado. Deverá conter entalhes N5 longitudinais na sua superfície interna e externa e furo passante com diâmetro de 1,6 mm de acordo com a especificação API 5L. Vide anexo II. 7.2 CALIBRAÇÃO E VERIFICAÇÃO O equipamento deverá ser ajustado para produzir indicações bem definidas, quando o padrão de referência utilizado é varrido, de maneira a simular a inspeção do produto. A calibração deverá ser registrada conforme anexo IV. Deve ser checada a calibração do aparelho, com a máxima velocidade a ser utilizada durante a inspeção do produto utilizando o padrão de referência acima. 7.3 FREQUÊNCIA DE CALIBRAÇÃO E DE VERIFICAÇÃO O equipamento deverá ser calibrado no início do trabalho, após qualquer interrupção de energia elétrica e defeito na unidade. Deverá ser feita a verificação da calibração logo após que esta seja executada, ao menos uma vez durante a cada 4 horas de trabalho e no final do trabalho. Caso durante o processo de verificação seja descoberto que a calibração não está adequada, todos os tubos desde a última verificação satisfatória deverão ser reinspecionados. Durante o processo de verificação todos os alarmes (sonoros e luminosos) bem como os de marcação utilizados devem ser verificados. 7.4 MÉTODO DE CALIBRAÇÃO 7.4.1 Calibração da escala de distancia do aparelho A escala de distancia de cada canal deverá ser ajustada para que os ecos correspondentes aos furos e entalhes utilizados estejam situados entre 10 a 90% do comprimento total da tela. 7.4.2 Calibração da sensibilidade A sensibilidade de cada canal utilizado para detecção de descontinuidades, deverá ser feita de tal forma que os ecos dos refletores de referência (furo e chanfros) sejam ajustados em no mínimo 50% da altura da tela (nível de referência). A sensibilidade de cada canal utilizado para controle de acoplamento, deverá ser feita de tal forma que os ecos de referência sejam ajustados em 100% da altura da tela.

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7.4.3 Ajuste dos patamares 7.4.3.1 Patamar para detecção de defeitos O nível de disparo destes patamares deverão ser ajustados em 50% da altura da tela no sentido coincidente, ou seja, quando um eco subir mais do que o ajustado. A largura do patamar deverá ser ajustada de forma que o seu início detecte o furo lateral confeccionado a 5 mm da margem da solda e seu final detecte o furo central. Vide a figura 4 a seguir.

Figura 4

7.4.3.2 Patamar para controle de acoplamento O nível de disparo destes patamares deverão ser ajustados em 50% da altura da tela no sentido anti-coincidente, ou seja, quando um eco descer mais do que o ajustado. A largura do patamar deverá ser ajustada de forma que o eco correspondente ao acoplamento esteja contido em seu interior. 8. CONDIÇÃO SUPERFICIAL E PREPARAÇÀO A superfície a ser inspecionada deve estar livre de respingos de solda, óxidos, carepas de laminação ou outros que possam a interferir no acoplamento satisfatório e na varredura. 9. ACOPLANTE Água limpa deve ser utilizada. 10. TÉCNICA DE VARREDURA E ARRANJO 10.1 O equipamento deverá ser capaz de inspecionar continua e ininterruptamente o cordão de solda e 1.6 mm

em ambos os lados desta, por toda espessura da parede (área de interesse). 10.2 Os transdutores deverão ser posicionados a uma distância, vide ANEXO III, fixa do cordão de solda com o

feixe sônico principal direcionado conforme as figuras 5 e 6.

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10.3 Durante a varredura da solda esta posição deverá ser mantida em relação a linha de centro da solda.

10.4 A velocidade de inspeção não deverá ser superior à aquela utilizada para fazer a varredura do padrão de

referência.

10.5 O ganho para a varredura deve ser o ganho da calibração (nível de referência), acrescido de 6 dB. Para a avaliação das descontinuidades, o ganho deve ser corrigido, sem este acréscimo de 6 dB.

10.6 Junta com espessura entre 6,35 a 12,7 mm:

10.6.1 O arranjo dos cabeçotes, um par, deve ser feito de tal forma que o centro do feixe sônico esteja

posicionado para região central da espessura do tubo.

Figura 5

10.6.2 Junta com espessura maior de 12,7: O arranjo dos cabeçotes deve ser feito de tal forma que um par esteja com feixe sônico centralizado em ¼ da espessura (região externa) e o outro par centralizado em ¾ da espessura (região interna) do tubo.

Figura 6

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11. CRITÉRIO DE AVALIAÇÃO E LOCALIZAÇÃO DAS DESCONTINUIDADES Trincas, falta de fusão e falta de penetração deverão ser considerados defeitos. Para as demais descontinuidades detectadas que tiverem um eco que ultrapasse o nível de referência, quando analisadas com o ganho primário, ou seja, indicações com a altura maior que 50% da altura da tela, deverão ser consideradas como defeitos. Todas as indicações detectadas com o ganho de varredura deverão ser registradas, solicitando exame complementar. 12. REGISTO DOS RESULTADOS Os resultados das inspeções devem ser registrados em relatório específico do fabricante. 13. ANEXOS ANEXO I - Verificação da aparelhagem de ultra-som. ANEXO II - Padrão de referência. ANEXO III - Tabela de Referência para distâncias de trabalho. ANEXO IV- Formulário para Relatório de Registro da calibração.

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ANEXO I - VERIFICAÇÃO DA APARELHAGEM DE ULTRA-SOM

1. APARELHO DE ULTRA-SOM 1.1 O aparelho de ultra-som deve ser tipo pulso-eco, apresentação tipo "A", capaz de gerar freqüência na faixa

de 1 a 6MHz. 2. CABEÇOTES 2.1 Os cabeçotes devem possuir as seguintes características:

a) cabeçotes normais (ondas longitudinais) para contato direto devem ter cristais com diâmetro variando de 10 a 30mm ou quadrado com 10 a 25mm de lado.

b) cabeçotes angulares (ondas transversais) para contato direto devem ter cristais com área ativa mínima de 70 mm2.

c) cabeçotes tipo duplo cristal, normais ou angulares, para contato direto devem ter cristais de áreas 15 a 900 mm2.

2.2 Os cabeçotes a serem utilizados devem trazer impressos, no seu corpo de forma permanente, um código

que permita identificar as seguintes características: a) tipo do cabeçote; b) material e dimensões do cristal; c) freqüência; d) ângulo no aço; e) index, quando tratar-se de cabeçote angular. (Ponto de saída do som do cabeçote).

3. CONTROLE DE GANHO 3.1. O aparelho deve permitir um ajuste grosso com incrementos de 10 decibéis ou 20 decibéis e um ajuste

fino com incrementos de 1 decibel ou 2 decibéis. 3.2. O aparelho deve possuir capacidade de ampliar pelo menos 80 decibéis. 4. FAIXA OPERACIONAL DE TEMPERATURAS 4.1. A aparelhagem deve permitir a operação em condições satisfatórias nas seguintes faixas de temperaturas:

a) 5 a 40ºC para aparelhos; b) 5 a 60ºC para cabeçotes.

5. LINEARIDADE VERTICAL 5.1 A linearidade do controle de ganho deve ser verificada diariamente através de um cabeçote normal conforme

indicado na Figura 1. 5.2 Escolhendo um dos ecos de fundo como referência, ajustar sua amplitude a 100% da altura da tela do

aparelho. Variar o ganho na quantidade de decibéis indicada na coluna central da tabela da Figura 1. A linearidade do controle de ganho é considerada aceitável, se os valores de amplitude obtidos através desta sistemática se situarem dentro dos limites estabelecidos na coluna da direita da referida tabela.

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Ajuste da indicação em da altura total da tela

Mudança do controle de d Limites da indicação em da altura total da tela

100 - 6 dB 44 a 56 100 - 12 dB 22 a 28 100 -18 dB 11 a 14

Figura 1 - Dados para verificação da linearidade do controle de ganho do aparelho.

5.2.1 A verificação deve ser feita utilizando-se um gabarito de material plástico transparente, conforme a

Figura 2, construído para cada modelo de aparelho.

Notas: (1). Construir de material plástico transparente. (2). Calcular, através do percentual acima citado e da altura da tela do aparelho, a posição correta das faixas

de tolerância.

Figura 2 - Gabarito para verificação da linearidade do controle de ganho do aparelho.

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6. LINEARIDADE HORIZONTAL 6.1 aparelho deve ter linearidade horizontal dentro de mais ou menos 2% da escala de distância empregada. A

verificação pode ser feita, colocando-se como mínimo, 4 ecos na tela do aparelho provenientes de um bloco padrão e verificando-se o posicionamento dos mesmos em relação a faixa de tolerância acima especificada.

7. RESOLUÇÃO 7.1 A aparelhagem deve apresentar resolução conforme procedimento a seguir: 7.2 Resolução com cabeçotes normais. 7.2.1 A resolução deve ser verificada, posicionando o cabeçote no bloco V1, conforme indicado na figura 3; de

forma à se obter três ecos provenientes das superfícies refletoras. O cabeçote deve ser movimentado de forma à se obter os ecos com praticamente a mesma amplitude. O cabeçote apresenta boa resolução se os ecos das espessuras d1, d2, d3 apresentarem separação entre si na metade da amplitude total ou em ponto mais baixo (ver figura 3a).

7.3 Resolução com cabeçotes angulares. 7.3.1 A resolução deve ser verificada posicionando o cabeçote no bloco mostrado na figura (4a) de forma a se

obter 2 ecos provenientes de dois raios distintos. O cabeçote deve ser movimentado de forma a se obter os seus ecos com a mesma amplitude.

7.3.2 cabeçote apresenta boa resolução quando a separação entre os ecos ocorre na metade da amplitude total ou em ponto mais baixo (ver figura 4b).

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bloco para verificação de resolução de cabeçote angular

Frequência do Cabeç Degrau Recomenda

4 MHz 2 mm 2,25 MHz 3 mm

2 MHz 4 mm

Figura 4 - Verificação resolução para cabeçote angular

8. BLOCOS PARA A DETERMINAÇÃO DO FEIXE DE 20 Db 8.1 A determinação dos limites do feixe de 20 dB deve ser feita com o auxílio do bloco mostrado na figura 5.

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FIGURA 5 - Bloco para Determinação do feixe de 20 dB 9. BLOCOS DE CALIBRAÇÃO 9.1 Aferição dos Blocos de Calibração. 9.2 A integridade, rugosidade superficial e dimensões dos blocos de calibração, devem estar de acordo com as

respectivas normas específicas (Ex. DIN - 54120, DIN - 54122, BS 4331 parte 3). 9.3 Aferição dos blocos de Referência. 9.3.1 Os blocos de referência devem apresentar dimensões dentro das tolerâncias indicadas no procedimento

de ensaio. 9.3.2 Teste de integridade dos blocos.

Todos os blocos de referência a serem utilizados na calibração da sensibilidade dos equipamentos de ultra-som devem ter sua integridade comprovada por meio de ultra-som, com cabeçote duplo-cristal com a finalidade de comprovar a inexistência de descontinuidades tais como: porosidade, segregação, dupla-laminação; que possam prejudicar ou falsear as calibrações a serem realizadas. Áreas que apresentam indicação cuja amplitude seja maior que o eco de fundo remanescente devem ser descartadas.

Todos os furos com diâmetro de 1,5 mm

Todas as dimensões em mm

Furos para verificação de resolução. Ver detalhe (c) ao lado

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ANEXO II - PADRÃO DE REFERÊNCIA

Padrão de Referência

DETALHE DO ENTALHE N5 P = 5% t ± 15% com o mínimo de 0,3 ± 0,05 mm P 1 mm máx.

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ANEXO III - TABELA DE REFERÊNCIA PARA DISTÂNCIAS DE TRABALHO

VALORES DE DISTÂNCIA DE TRABALHO POR DIAMETRO, ESPESSURA E ANGULO DO CABEÇOTE.

DIAM ESP. ANG. 0,5P 0,75P P 1,25P 1,5P 1,75P 2P 2,25P 2,5P 10 0,250 45 7 10 14 17 21 24 27 31 34 10 0,375 45 11 16 22 27 32 38 43 48 54 10 0,500 45 15 23 30 38 45 53 60 68 75 12,75 0,250 45 7 10 14 17 20 24 27 30 34 12,75 0,375 45 10 16 21 26 31 37 42 47 52 12,75 0,500 45 14 22 29 36 43 51 58 65 72 14 0,250 45 7 10 13 17 20 23 27 30 34 14 0,375 45 10 16 21 26 31 36 41 47 52 14 0,500 45 14 21 29 36 43 50 57 64 71 14 0,625 45 18 28 37 46 55 64 74 83 92 16 0,250 45 7 10 13 17 20 23 27 30 33 16 0,375 45 10 15 21 26 31 36 41 46 51 16 0,500 45 14 21 28 35 42 49 56 63 70 16 0,625 45 18 27 36 45 54 63 72 81 90 18 0,250 45 7 10 13 17 20 23 27 30 33 18 0,375 45 10 15 20 25 31 36 41 46 51 18 0,500 45 14 21 28 35 42 49 56 62 69 18 0,625 45 18 27 36 44 53 62 71 80 89 20 0,250 45 7 10 13 16 20 23 26 30 33 20 0,375 45 10 15 20 25 30 35 40 45 50 20 0,500 45 14 21 27 34 41 48 55 62 69 20 0,625 45 18 26 35 44 53 61 70 79 88

VALORES DE DISTÂNCIA DE TRABALHO POR DIAMETRO, ESPESSURA E ANGULO DO CABEÇOTE

DIAM ESP. ANG. 0,5P 0,75P P 1,25P 1,5P 1,75P 2P 2,25P 2,5P 10 0,250 60 13 19 25 32 38 44 51 57 63 10 0,375 60 21 31 42 52 63 73 84 94 105 10 0,500 60 31 47 63 79 94 110 126 142 157 10 0,625 60 48 72 97 121 145 169 193 217 241 12,75 0,250 60 12 18 25 31 37 43 49 55 61 12,75 0,375 60 20 29 39 49 59 69 79 88 98 12,75 0,500 60 28 42 57 71 85 99 113 127 141 12,75 0,625 60 39 58 78 97 117 136 156 175 195 14 0,250 60 12 18 24 30 36 42 49 55 61 14 0,375 60 19 29 39 48 58 67 77 87 96 14 0,500 60 27 41 55 69 82 96 110 124 137 14 0,625 60 37 56 74 93 111 130 149 167 186 16 0,250 60 12 18 24 30 36 42 48 54 60 16 0,375 60 19 28 38 47 57 66 75 85 94 16 0,500 60 27 40 53 66 80 93 106 119 133 16 0,625 60 35 53 71 88 106 124 141 159 177 18 0,250 60 12 18 24 30 36 41 47 53 59 18 0,375 60 19 28 37 46 56 65 74 83 93 18 0,500 60 26 39 52 65 78 91 104 116 129 18 0,625 60 34 51 68 85 102 119 136 153 170 20 0,250 60 12 18 24 29 35 41 47 53 59 20 0,375 60 18 27 37 46 55 64 73 82 91 20 0,500 60 25 38 51 63 76 89 102 114 127 20 0,625 60 33 50 66 83 100 116 133 149 166

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ANEXO III - TABELA DE REFERÊNCIA PARA DISTÂNCIAS DE TRABALHO

VALORES DE DISTÂNCIA DE TRABALHO POR DIAMETRO,

ESPESSURA E ANGULO DO CABEÇOTE DIAM ESP. ANG. 0,5P 0,75P P 1,25P 1,5P 1,75P 2P 2,25P 2,5P 12,75 0,250 70 23 34 45 56 68 79 90 101 113 12,75 0,375 70 47 71 95 119 142 166 190 213 237 14 0,250 70 22 33 44 55 65 76 87 98 109 14 0,375 70 41 61 82 102 123 143 163 184 204 16 0,250 70 21 32 42 53 63 74 84 95 105 16 0,375 70 37 55 74 92 110 129 147 165 184 18 0,250 70 20 31 41 51 61 72 82 92 102 18 0,375 70 35 52 69 87 104 121 139 156 173 18 0,500 70 57 85 114 142 171 199 227 256 284 20 0,250 70 20 30 40 50 60 70 80 90 100 20 0,375 70 33 50 67 83 100 116 133 150 166 20 0,500 70 51 77 102 128 154 179 205 230 256 22 0,250 70 20 30 40 49 59 69 79 89 99 22 0,375 70 32 48 65 81 97 113 129 145 161 22 0,500 70 48 72 96 120 145 169 193 217 241 22 0,625 70 73 110 147 184 220 257 294 331 367 24 0,250 70 20 29 39 49 59 68 78 88 98 24 0,375 70 32 47 63 79 95 110 126 142 158 24 0,500 70 46 69 92 115 139 162 185 208 231 24 0,625 70 66 99 132 166 199 232 265 298 331 26 0,250 70 19 29 39 48 58 68 77 87 97 26 0,375 70 31 46 62 77 93 108 124 139 155 26 0,500 70 45 67 89 112 134 157 179 201 224 26 0,625 70 62 93 125 156 187 218 249 280 311

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ANEXO IV - FORMULÁRIOS PARA RELATÓRIO DE REGISTRO DA CALIBRAÇÃO

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