Figura 1 — AxSEAM™ Scanner em uma configuração de varredura axial em uma seção de tubulação com diâmetro externo de 8 pol.
Desafios típicos da inspeção de solda axial longa
Inspecionar uma solda axial longa — ou axial — é um desafio acústico e mecânico. Do ponto de vista acústico, a geometria do tubo tende a desfocalizar o feixe ultrassônico, reduzindo a resolução potencial da imagem. As soldas axiais longas forjadas usando o método de fabricação de soldagem por resistência elétrica (ERW) são propensas a defeitos de difícil detecção, como trincas verticais ou de gancho. Um instrumento de aquisição, como o detector de defeitos OmniScan™ X3, que possui recursos de método de foco total (TFM) e oferece representações volumétricas é a ferramenta ideal para detecção e caracterização aprimoradas de tais defeitos. Em relação aos aspectos mecânicos, como o equipamento utilizado, o escâner para solda axial longa deve poder apoiar-se corretamente no diâmetro externo curvo do tubo enquanto é rolado ao longo do tubo na direção axial. Como as sondas devem ser posicionadas à distância desejada da linha central da solda, o fácil reposicionamento é uma vantagem. O escâner também deve estar equipado com um mecanismo para aplicar pressão constante na sonda para garantir o acoplamento acústico. O design do AxSEAM™ Scanner (Figura 1) leva em consideração todos esses requisitos mecânicos, permitindo fácil configuração de testes ultrassônicos Phased Array (PAUT) ou TFM e configurações de tempo de voo de onda difratada (ToFD) para uma inspeção multitecnológica de soldas axiais longas.
Recursos e descrição do AxSEAM™ Scanner
O AxSEAM Scanner foi projetado para inspeção de solda na direção axial para diâmetros de tubos que variam de 152,4 mm (6 pol.) de diâmetro externo até plano, mas também pode ser usado em uma configuração de varredura circunferencial em tubos de até 114,3 mm (4,5 pol.) de diâmetro externo ao usar apenas 2 sondas ou 254 mm (10 pol.) de diâmetro externo ao usar as sondas PAUT e ToFD ou 4 sondas no total (Figura 2).
Figura 2 — Vista lateral do AxSEAM Scanner nas configurações de duas sondas (esquerda) e quatro sondas (direita), ambas na solda circunferencial
O escâner possui quatro rodas magnéticas em forma de cúpula (patenteadas) que permitem que ele seja usado em uma variedade de diâmetros externos sem ajuste. Um sistema de freio pode ser usado para travar as rodas traseiras para manter a posição do escâner, o que é particularmente útil para configurações de varredura vertical. Outras características práticas incluem uma conveniente luva de gerenciamento de cabos para a sonda e os cabos de irrigação, bem como mecanismos intuitivos sem ferramentas para posicionamento da sonda e ajustes de configuração do escâner (Figura 3).
Figura 3 — Principais componentes do AxSEAM Scanner
O módulo ScanDeck™ do AxSEAM™ Scanner (Figura 4) fornece informações importantes do status ao operador diretamente na linha de visão durante a varredura e permite a operação remota do instrumento. De fácil alcance, o módulo inclui um botão para ‘zerar’ o codificador e iniciar a aquisição em qualquer instrumento OmniScan™. O segundo botão ativa a guia do laser. Quando o AxSEAM Scanner é usado em conjunto com o detector de defeitos OmniScan™ X3, os indicadores LED do módulo ScanDeck também ajudam a facilitar o processo de varredura para o operador. O indicador de status à esquerda do módulo alerta o operador para uma perda de acoplamento. O segundo indicador consiste em um conjunto de dois indicadores de status, informando o operador quando a velocidade do escâner está abaixo ou excedeu a taxa máxima permitida de aquisição do instrumento. |  Figura 4 — Módulo ScanDeck™ |
Resultados experimentais usando o AxSEAM Scanner em uma amostra de tubo de aço carbono
A Figura 5 mostra um C-scan PAUT obtido em uma solda axial longa com falhas usinadas. A aquisição foi realizada usando um detector de defeitos OmniScan X3 e um AxSEAM Scanner. Duas falhas diferentes são indicadas nos C-scans. O AxSEAM Scanner permitiu a varredura estável, mesmo nas baixas velocidades de rastreamento necessárias para a configuração multigrupo do método de foco total (TFM) (quatro conjuntos de ondas).
Figura 5 — C-scan (dados bloqueados) no PAUT mostrando duas falhas diferentes, uma falta de fusão vertical empilhada (esquerda) e uma falha de sobrecorrente (direita)
A Figura 6 e a Figura 7 mostram os resultados obtidos com PAUT e TFM em ambas as falhas. O desenho da falha também é mostrado para referência. A curvatura da imagem das Figuras 6c e 7c alude a uma das vantagens que a imagem TFM oferece sobre o PAUT — as falhas são retratadas em uma representação quase fiel à geometria.
 (a) Falta de fusão empilhada |  (b) PAUT |  (c) TFM: modo T-T |
Figura 6 — Resultados da falta de fusão na pilha (vertical)
 (a) ID em excesso |  (b) PAUT |  (c) Modo TFM: T-T |  (c) Modo TFM: TT-T |
Figura 7 — Resultados em uma falha de sobrecorrente
Resumo dos benefícios
O operador pode usar o AxSEAM Scanner para inspecionar rápida e facilmente as soldas axiais longas e circunferenciais em uma ampla variedade de diâmetros de tubo. Acomodando até quatro sondas, o escâner permite que as tecnologias PAUT e ToFD sejam usadas ao mesmo tempo para oferecer uma combinação eficaz de detecção e análise. As mesmas sondas Phased Array também podem ser usadas para uma segunda varredura mais direcionada da região de interesse, usando até quatro modos TFM para representações mais fáceis de interpretar e melhor caracterização de defeitos verticais e para compensar a desfocalização por feixe ultrassônico. O escâner possui o inovador módulo ScanDeck™, que incorpora um botão de início de aquisição, um guia a laser, um indicador LED de verificação de acoplamento e um indicador LED de velocidade de varredura. Embora o botão Iniciar e a guia do laser possam ser usados com qualquer modelo de detector de defeitos OmniScan, os monitores de verificação de acoplamento e status da velocidade de varredura são compatíveis apenas com o detector de defeitos OmniScan™ X3.
