Introdução
Para ambientes que induzem corrosão ou condições exigentes, como perfuração de petróleo offshore profunda ou transporte de líquidos sob alta pressão, tubos com espessura de parede muito pesada (WT) ou alta relação WT/diâmetro são necessários. Esses tubos, devido aos contextos em que são usados, também requerem um método de inspeção confiável e de alta qualidade para o controle de qualidade, semelhante aos tubos de paredes muito finas.
Para se manterem competitivos no mercado de produtos tubulares de países petrolíferos (OCTG) e de perfuração offshore, os fabricantes de tubos precisam ser capazes de controlar a qualidade dos tubos de paredes espessas em altos níveis de produtividade. Esta nota de aplicação apresenta uma solução de inspeção automatizada para tubos com paredes espessas e altas relações WT/diâmetro que atende a esses requisitos.
Figura 1: Tubo de espessura de parede pesada
Desafios da utilização de UT para inspeção de tubos com paredes muito espessas
Para tubos de paredes espessas, os métodos de inspeção ultrassônica padrão, às vezes, são ineficazes ou ineficientes. Em alguns casos, o salto da parede do diâmetro interno (ID) pode criar um trajeto de som bastante longo, diminuindo a relação sinal-ruído (SNR) (consulte a Figura 2). Por outro lado, também é difícil realizar a inspeção UT quando nenhuma reflexão de diâmetro interno ocorre porque a relação WT/diâmetro do tubo é muito alta (consulte a Figura 3). Um ângulo de sonda inferior pode às vezes ser usado, mas esta solução tem limitações quando o WT do tubo ou a proporção está acima de um certo valor. Por causa das paredes espessas do tubo, uma longa coluna de água é necessária, o que aumenta o percurso total do trajeto do som. Ao usar o método de reflexão de diâmetro interno padrão, o trajeto de som mais longo afeta a qualidade da inspeção e diminui a velocidade de inspeção, reduzindo a produtividade.
Figura 2: Longo trajeto de som ultrassônico com um salto de diâmetro interno dentro de um tubo pesado WT
Figura 3: Sem reflexão interna do feixe ultrassônico em um tubo de alta proporção e parede espessa
Solução de inspeção de tubo rotativo para tubos espessos usando teste ultrassônico Phased Array (PAUT)
Para espessuras de parede de tubo igual ou superior a 50,8 mm (2 pol.), esta solução de inspeção de tubo rotativo usa duas sondas definidas em ângulos diferentes dentro de um calço de água para detectar defeitos de entalhe de diâmetro interno e externo longitudinais.
- Um ângulo de incidência de 8 graus é usado para detecção do diâmetro interno.
- Um ângulo de incidência de 25 graus, criando um caminho direto para a parede externa, é usado para defeitos do diâmetro externo.
Dois calços de água são usados para inspecionar ambos os lados de cada defeito:
- O primeiro calço inspeciona os defeitos do diâmetro interno no sentido horário e os defeitos do diâmetro externo no sentido anti-horário.
- O segundo calço de água inspeciona os defeitos do diâmetro externo no sentido horário e os defeitos do diâmetro interno no sentido anti-horário.
Esta configuração fornece um trajeto de som mais direto para os defeitos, permitindo que a coluna de água seja reduzida para 60 mm (2,36 pol.) para espessura de parede de tubo de 50 mm a 75 mm (1,96 pol. a 2,95 pol.).
Resultados
Um trajeto direto para o defeito reduz a distância de viagem do ultrassom e ajuda a aumentar a probabilidade de detecção (POD) para defeitos longitudinais em tubos de paredes espessas. Para tubos de alta relação WT/diâmetro, esta técnica pode resolver a dificuldade de criar uma reflexão do diâmetro interno eficiente para detectar defeitos do diâmetro externo.
A Figura 5 e a Figura 6 apresentam um exemplo de varredura de tubo. Na visualização de rolagem (na parte superior), o eixo X representa o comprimento axial do tubo e o eixo Y mostra a amplitude de detecção de defeitos dos diâmetros interno e externo. Abaixo da visualização de rolagem, a visualização de mapeamento também mostra resultados 2D completos ao redor do tubo. O WT do tubo para o exemplo abaixo é de 75 mm (2,95 pol.) e a relação sinal-ruído é aproximadamente de 15 dB e 22 dB para os entalhes dos diâmetros interno e externo, respectivamente.
Figura 5: Resultados da inspeção para defeitos de diâmetro interno longitudinais
Figura 6: Resultados da inspeção para defeitos de diâmetro externo longitudinais
Conclusão e principais benefícios desta solução de tubo de parede espessa
Para tubos de paredes muito espessas ou tubos com altas taxas de espessura de parede para diâmetro, esta solução simples de Phased Array (PA) pode ser usada para inspecionar com segurança defeitos orientados longitudinalmente em superfícies de diâmetros interno e externo. Nem a repetibilidade nem a relação de sinal-ruído são comprometidos pelo caminho de som mais curto e pela inspeção dedicada usada para detectar os defeitos de diâmetros interno e externo.
Testamos e validamos a viabilidade desse método em tubos com proporções acima de 30% e espessuras de 75 mm (2,95 pol.), expandindo os recursos de teste ultrassônico em uma faixa de inspeção de tubos que antes era considerada muito difícil e desafiadora. Os fabricantes que precisam de uma solução de inspeção de tubos de paredes espessas podem implementar este método para ajudar a melhorar a produtividade e a confiabilidade de seu controle de qualidade.
