Inspeção de Juntas Laminadas Compósitas por Termografia Ativa Pulsada

Vitor Manoel de Araújo Silva1*, João Marcos Alcoforado Rebello1, Gabriela Ribeiro Pereira1, Marcella Grosso1

*vmsilva@metalmat.ufrj.br, bolsista de IC (graduação) da COPPETEC1Laboratório de Ensaios Não-Destrutivos, Corrosão e Soldagem, PEMM-COPPE-UFRJ, CP 68505, 21941-972,

Rio de Janeiro, RJ

Resumo O trabalho consiste na avaliação da capacidade de detecção da termografia ativa pulsada em áreas delaminadas ou com bolhas de ar em juntas compósitas laminadas. Após a obtenção dos termogramas originais, foram utilizados algoritmos de primeira e segunda derivada nas imagens termográficas. Os resultados obtidos mostram que defeitos importantes, como bolhas de ar, são detectados nas imagens sem qualquer pós-processamento, o que aumenta o potencial da técnica para utilização em campo. Vale ressaltar que os algoritmos citados mostraram-se eficazes ao aumentar o contraste das descontinuidades que não eram muito evidentes, funcionando como um auxílio na interpretação dos resultados.

Palavras-chave: termografia, compósitos, defeitos, laminados, pós-processamento.

IntroduçãoO uso de materiais compósitos tem sido ampliado em diversos seguimentos da indústria com destaque para a petroleira. Devido à sua alta resistência mecânica específica e elevada resistência à corrosão, dutos feitos deste material apresentam vantagens para aplicação em plataformas offshore. No entanto, a fim de manter a integridade dessas estruturas é necessária uma inspeção regular destes componentes principalmente na fase de montagem dos mesmos. Defeitos como bolhas de ar são comuns de ocorrer e representam perigo quando não são conhecidas. Para mitigar tais problemas, a termografia ativa pulsada pode ser uma ferramenta eficaz já que é uma técnica capaz de inspecionar grandes áreas e não necessita de contato com o componente. Seu princípio de funcionamento consiste na utilização de um pulso de calor na superfície do material. Em resposta, sua temperatura é elevada e com isso, sua emissão de radiação infravermelha para o ambiente também. A emissão distinta entre regiões sadias e defeituosas é captada pela câmera a qual fornece uma imagem com gradientes de temperatura. Tal diferença é o que permite a detecção das descontinuidades.

Materiais e métodosAs juntas utilizadas na inspeção foram fabricadas de modo que ao final da sua confecção houvesse defeitos na superfície do duto bem como entre as camadas de compósitos que a constituem. Outro

tipo de descontinuidade também simulada foi a presença de bolhas de ar.

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Figura 1 – Vista de duas juntas laminadas utilizadas; atrás uma de 4” e na frente uma de 6” de diâmetro.

Após a confecção das juntas, o primeiro passo foi estudar os melhores parâmetros para a inspeção uma vez que são raros estudos da termografia aplicada a estas juntas. Para isto, foi utilizada uma câmera termográfica FLIR SC5600, duas lâmpadas halógenas controladas por um módulo, o IRBOX, e o software IRNDT capaz de controlar o módulo, obter as sequências de imagens e fazer pós-processamento das mesmas.

Tabela 1. Corpos de prova simulados

Identificação Diâmetro Defeitos

Painel PEMM 2013 – 04 e 05 de novembro de 2013

simuladosJ1 4” NãoJ2 4” SimJ3 4” SimJ4 6” SimJ5 6” Não

Para o pós-processamento das imagens foram utilizados algoritmos de primeira e segunda derivada, já inseridos no software utilizado para aquisição das imagens. O princípio destes algoritmos é a obtenção de uma função que reconstrua o sinal termográfico original e com os dados já reconstruídos, aplicar a primeira e segunda derivada a fim de obter melhor contraste nas imagens.

Resultados e discussãoObservando os termogramas originais da Junta 1 e de acordo com a tabela 1, nenhum defeito deveria ser detectado. No entanto uma faixa horizontal aparece do lado esquerdo da junta indicando a presença de uma descontinuidade que pode ter ocorrido durante a sobreposição das mantas. Com a utilização da imagem de segunda derivada ela pôde facilmente ser detectada (figura 2).

Em relação à Junta 2, que possuía defeitos na superfície do duto, entre as mantas e bolhas de ar foi possível detectar uma bolha de maneira clara ainda nos termogramas originais como observa-se na figura 3. Alguns defeitos simulados na superfície do duto também foram detectados sendo eles em formato de tira e quadrado. Além disso, descontinuidades que se formaram devido à aplicação da resina final, que acabou por aprisionar ar, também foram detectadas.

ConclusõesPode-se concluir que a termografia ativa pulsada é eficaz na detecção de defeitos que se formam durante a fase de montagem, como bolhas de ar. O fato de observá-las ainda nos termogramas originais facilita a implementação da mesma in-situ, situação que demanda simplicidade e rapidez. Em alguns casos, se o termograma original não for suficiente, os algoritmos de primeira e segunda

derivadas são eficientes para o realce dos contornos dos defeitos e podem ser utilizados como uma boa ferramenta de pós-processamento sem demandar muito tempo.

Agradecimentos

Agradeço aos professores orientadores, à engenheira Marcella Grosso e aos colabores do LNDC Iane Soares e Rodrigo Souza.

Referências

[1] R. C. Gonzalez, R. E. Woods, Processamento de Imagens Digitais, São Paulo, 2000.

[2] K.R. Castleman, Digital Image Processing, 1996, New Jersey.

Painel PEMM 2013 – 04 e 05 de novembro de 2013

(a)

Figura 2 – Termograma original em (a) e imagem de segunda derivada em (b) da J1.

(b)

Figura 3 – Termograma original de parte da J2 revelando uma bolha de ar