Sistema de inspeção de solda circunferencial

O PipeWIZARD é um sistema automatizado para inspeção de solda circunferencial que utiliza técnicas de UT convencional (AUT) e Phased Array. Especialmente projetado para inspeção de solda com solda em ambientes internos e externos, onshore e offshore.

Os dutos desempenham uma função crítica na economia global, transportando enormes volumes de gás, petróleo, água e outros produtos químicos. Os tubos são soldados no local, normalmente usando sistemas de soldagem automatizados. Na construção de dutos, as soldas são o “ponto fraco”, pois é nessa parte que os defeitos tendem a ocorrer. As soldas são testadas de forma não destrutiva, revestidas e enterradas ou colocadas no fundo do mar. Devido ao exigente ciclo de construção, é importante que os defeitos de solda sejam detectados e analisados muito rapidamente.

Teste ultrassônico automatizado (AUT)

Nos últimos anos, o teste ultrassônico automatizado (AUT) começou a superar a radiografia tradicional como o método de inspeção de solda de duto preferido em todo o mundo. A radiografia tem limitações significativas: detecção insuficiente de defeitos planos, sem capacidade de dimensionamento vertical, problemas de segurança e questões ambientais.

As vantagens do teste ultrassônico automatizado são:

• Sem perigo de radiação, sem produtos químicos, sem licenciamento
• Tempo de ciclo de inspeção muito curto para alta taxa de produção
• Melhor detecção e precisão de dimensionamento, resultando em menor taxa de rejeição
• Uso dos critérios de aceitação da Avaliação Crítica de Engenharia (ECA, sigla em inglês) com medição da altura vertical e profundidade das indicações, reduzindo a taxa de rejeição
• Análise em tempo real da tela de saída inteligente
• Dados e relatórios de inspeção em suporte eletrônico
• Melhor controle do processo de soldagem, também proporcionando menor taxa de rejeição

Tecnologia Phased Array

Os primeiros sistemas AUT usavam sistemas multissonda com sondas ultrassônicas convencionais. Uma década atrás, os sistemas Phased Array tornaram-se disponíveis. O PhasedArray usa formação de feixes eletrônicos para gerar e receber ultrassom. Cada elemento da matriz é pulsado e retardado individualmente para criar uma ampla gama de ângulos de feixe e distâncias focais.

O Phased Array oferece grandes vantagens sobre os sistemas multissonda convencionais:

• Normalmente, duas sondas Phased Array substituem mais de 24 transdutores convencionais
• As configurações Phased Array são realizadas carregando um arquivo, não ajustando cada posição individual do transdutor
• Os feixes de Phased Array são otimizados (ângulo, foco, caminho UT, largura do feixe), definindo os parâmetros apropriados no software, levando a uma melhor precisão de dimensionamento
• O sistema Phased Array tem cerca de 80% menos peças móveis do que o sistema multissonda convencional equivalente, proporcionando confiabilidade de inspeção constante, varredura após varredura
• Um escâner Phased Array é significativamente menor e mais leve do que o escâner multissonda convencional. É, então, mais fácil de manipular e requer menos corte de revestimento em cada lado da solda
• Os sistemas Phased Array são usados para inspecionar quase qualquer tipo de configuração de solda, enquanto os sistemas multissonda convencionais são limitados na espessura da parede e diâmetro do tubo
• A varredura eletrônica Phased Array permite inspeções de solda personalizadas, incluindo ToFD multiangular, imagem avançada e inspeções detalhadas

Conformidade de códigos

Em 1998, a ASTM publicou o código E-1961-98 (reaprovado em 2003), que cobre os principais elementos do AUT de soldas circunferenciais — discriminação de zona, interpretação rápida de dados, blocos de calibração especializados e procedimentos de configuração. O código E-1961 é projetado para ECA. Da mesma forma, em 1999, o American Petroleum Institute (API) publicou a 19ª edição da Norma 1104, que cobre o teste ultrassônico mecanizado e a radiografia de soldas circunferenciais.

O PipeWIZARD permite que as inspeções estejam em conformidade com o código ASTM E-1961 e, por inferência, com o padrão API 1104. Também permite a conformidade com o padrão DNV-OS-F101, o código AUT offshore.

As especificações da empresa podem exceder os códigos, normalmente solicitando um dimensionamento aprimorado ou uma resolução melhor.

Experiência PipeWIZARD

O sistema PipeWIZARD é especialmente projetado para trabalhar em ambientes extremos, desde regiões frias da Sibéria até desertos quentes do Oriente Médio; em condições úmidas, salobras ou secas. Testes extensivos também foram realizados para garantir a capacidade do PipeWIZARD de resistir a vibrações, choques e interferências eletromagnéticas.

O PipeWIZARD se encaixa em todas as configurações de soldas circunferenciais:

• Quaisquer tipos de perfis de solda: CRC-Evans, bisel J, bisel V, duplo V, X, etc.
• Espessura típica da parede do tubo: de 6 mm (0,25 pol.) a mais de 35 mm (1,4 pol.)
  Outras opções estão disponíveis para tubos mais espessos
• Diâmetro típico do tubo: de 152,4 mm (6 pol.) a mais de 142,24 cm (56 pol.)
  As opções estão disponíveis para diâmetros menores
• Material do tubo: desde aço carbono padrão até configurações mais complexas como Inconel, tubo revestido, tubos sem costura com variação de espessura de parede, etc.

Os defeitos detectados típicos são: falta de fusão, penetração incompleta, porosidade, queima, corte inferior, baixo, rachadura, lapidação a frio, inclusão, etc.

O tempo do ciclo de inspeção é entre 2 minutos e 6 minutos, dependendo do tipo de solda, diâmetro do tubo, localização e ambiente.

Resumo da implantação do PipeWIZARD

• Os sistemas Phased Array PipeWIZARD são usados nos maiores projetos de construção de dutos onshore e offshore em todo o mundo.
• Mais de um milhão de soldas já foram inspecionadas com sistemas PipeWIZARD.
• Grandes empresas de petróleo e gás já qualificaram os sistemas PipeWIZARD para projetos de construção de dutos:
  • Exxon Mobil
  • Shell
  • Total
  • BP
  • Chevron
  • Eni
  • Petrobrás
  • Gazprom
• Centenas de operadores em todo o mundo já são treinados nos sistemas PipeWIZARD.

Técnica de inspeção de discriminação de área

A principal técnica usada com o sistema PipeWIZARD é a técnica de discriminação de área, onde cada área individual da solda é inspecionada com um feixe ultrassônico específico.A altura das áreas é aproximadamente igual a uma passagem de soldagem.

Duas sondas Phased Array, uma em cada lado da solda, garantem uma cobertura total da área de chanfro e do volume da solda. As configurações de eco de pulso e transmissão-recepção (“pitch-catch”) são usadas dependendo da área inspecionada. Esses canais Phased Array são exibidos no modo registrador de agulhas.

Uma técnica adicional é usada para melhorar a detecção e dimensionamento em indicações pequenas ou desorientadas: tempo de voo de onda difratada (ToFD). Também é usado para confirmar as indicações detectadas nos canais do registrador de agulhas. Os dados de ToFD podem ser fornecidos pelas sondas Phased Array ou por transdutores convencionais dedicados.

Um módulo transversal opcional com 4 transdutores convencionais dedicados pode ser usado para detectar indicações transversais na solda.

Canais específicos são exibidos para monitorar o acoplamento de cada sonda Phased Array durante as varreduras da solda e do bloco de calibração.

Cada configuração de solda requer um bloco de calibração dedicado com o mesmo diâmetro, espessura e material que os tubos que serão usados no local. Refletores específicos são usinados, representando os defeitos típicos mais prováveis de aparecer durante o processo de soldagem. Todos os feixes são calibrados de acordo com o procedimento de inspeção.

Software avançado de fácil utilização

O software PipeWIZARD v.4 é baseado no robusto e comprovado software de análise e aquisição de dados TomoView. Possui criação de configuração automática simples, várias ferramentas de análise de dados (incluindo visualização 2D), relatórios fáceis e recursos avançados de inspeção de solda. O software PipeWIZARD v.4 foi projetado para ser simples, flexível e escalável para configurações mais complexas de inspeção. A interface do usuário foi otimizada para treinamento rápido e operação de campo eficiente; nenhum treinamento adicional é necessário para operadores experientes.

O software PipeWIZARD v.4 é baseado na plataforma Tomoview, que é constantemente revisada para desenvolver melhorias. Isso também significa que as atualizações podem ser facilmente implementadas, mesmo em campo.

Criação de configuração automática

Um operador pode criar uma configuração offline, independentemente da instrumentação. Em questão de minutos, o arquivo de configuração pode ser salvo e enviado para qualquer local de trabalho por e-mail, então, o operador local só precisa calibrar o sistema.

Além dos canais de registrador de agulha padrão e visualizações B-scan de lei focal única (ToFD, mapeamento volumétrico e de raiz), as configurações agora podem apresentar canais de varredura setorial e linear. Esse novo recurso tem o potencial de melhorar a detecção de defeitos e o dimensionamento muito além dos requisitos do código de discriminação de área.

Calibração e inspeção

Os dados adquiridos são exibidos em tempo real durante a sequência de inspeção. Os nomes dos arquivos de dados são incrementados automaticamente.

A unidade de aquisição TomoScan FOCUS LT usada no PipeWIZARD v.4 melhorou a taxa de transferência de dados em comparação com a unidade de aquisição anterior (4 MB/s contra 0,7 MB/s). Isso permite a coleta completa de dados de A-scan compactado; além disso, várias configurações podem ser executadas simultaneamente, durante a digitalização em até 100 mm/s.

Análise rápida e detalhada

O software PipeWIZARD oferece um número virtualmente ilimitado de canais em 10 layouts separados. Este software permite a interpretação automática dos dados exibindo a posição do defeito no perfil chanfrado, bem como sua posição circunferencial.

Muitas ferramentas de análise estão disponíveis para ajudar o operador a dimensionar e posicionar as indicações:

• Portão gêmeo para o registrador de agulhas
• Sobreposição de solda na varredura de setor e varredura linear (veja abaixo)
• Função de zoom
• Exibir links
• Visualizações personalizadas
• Medição automática
• Medição de indicações cumulativas
• Função de fusão C-scan
• Paleta de cores personalizável

Relatórios automáticos

O software PipeWIZARD fornece geração automática de relatórios. Os relatórios são personalizáveis e podem incluir o nome do projeto, data e hora do escaneamento, ID da solda, nome do operador, visualizações do escaneamento completo, desenho chanfrado com informações das zonas inspecionadas, tabela de defeitos com identificação, comprimento, altura, posição na solda, status da solda e comentários do operador, etc.

Fácil armazenamento de dados

Todos os arquivos de dados podem ser armazenados em qualquer disco rígido externo ou arquivados em CD/DVD para consulta posterior. O recurso de backup automático permite o espelhamento de dados para aumentar a segurança dos dados. Os arquivos de dados também podem ser facilmente enviados via Internet para outras partes.

PipeWIZARD VIEWER

O PipeWIZARD VIEWER™ é um software gratuito para Phased Array e visualização de dados ultrassônicos. Este software oferece a capacidade de carregar arquivos de dados gerados pelo software PipeWIZARD v.4. É muito útil para terceiros ou clientes finais revisarem as varreduras. O software PipeWIZARD VIEWER é executado no Microsoft Windows XP Pro com SP2, Microsoft Windows Vista e Microsoft Windows 7.

Aplicativos avançados

O sistema PipeWIZARD é versátil e permite a inspeção de configurações e aplicações especiais de soldagem.

Tubo revestido: o PipeWIZARD já está qualificado para projetos de tubo revestido com técnicas de inspeção específicas usando ondas longitudinais e os recursos avançados do software.

Tubo sem costura: uma técnica de inspeção exclusiva foi desenvolvida e qualificada para o software PipeWIZARD para permitir a inspeção de soldas com grandes variações de espessura da parede do tubo.

Tubo espesso: o sistema PipeWIZARD pode ser adaptado para inspecionar soldas de tubos grossos usando diferentes sondas, calços e com pequenas modificações mecânicas.