Neste trabalho são apresentados os resultados do desenvolvimento e caracterização de transdutores acústicos eletromagnéticos de imãs permanentes periódicos. Foi desenvolvido um transdutor para operar em torno de 230 kHz, produzindo preferencialmente ondas SH0, mas também A0 e S0, em uma chapa de aço com 2 mm de espessura. A direcionalidade do campo sônico do sensor foi avaliada através de ensaios empregando vibrômetros a laser como detectores das vibrações acústicas. Através do processamento dos dados provenientes desse estudo, obtiveram-se gráficos polares da intensidade relativa de cada um dos modos em função do ângulo de propagação principal para todas frequências de excitação empregadas. Os resultados obtidos com o estudo da direcionalidade foram comparados com os resultados de simulação por elementos finitos. Essa comparação mostrou que em ambos os casos estava presente o modo A0 na direção perpendicular à direção principal do EMAT. Foi feito, também, uma comparação entre os resultados experimentais da direcionalidade e dois modelos matemáticos elaborados para descrever o comportamento da intensidade do modo SH0 em função do ângulo com a direção principal. Os resultados desses modelos matemáticos concordam entre si e com os resultados experimentais de forma satisfatória para ângulos de até 25°. Além disso, serão expostos os resultados de medidas de intensidade do sinal em função do afastamento entre os transdutores e a amostra. Esses resultados mostram que é possível utilizar estes transdutores com afastamento de mais de 4 mm em relação à superfície da amostra e obter sinais capazes de carregar informação sobre a integridade da chapa. / This work presents the results of the development and characterization of periodic permanent magnet electromagnetic acoustic transducers. A transducer was designed to operate around 230 kHz, generating primarily SH, but also A0 and S0 waves on a 2 mm thick steel plate. The directivity of the sonic field produced by those transducers was investigated over a test employing laser interferometers as acoustic wave detector. Through the analysis of the data from that study it was obtained polar plots of the relative intensity, from each one of the modes, as a function of the angle to the main propagation direction for all the employed excitation frequencies. The results obtained with the directivity analysis were compared with a finite element simulation. This showed that at both cases the A0 mode was present perpendicularly to the EMAT’s main propagation direction. The experimental results of the directivity were also compared with two mathematical models developed to depict the behavior of the intensity of the SH0 mode as function of the angle to the main propagation direction. The results from those mathematical models agree with each other and with the experimental results well for angles up to 25°. Moreover, it is presented the results from the intensity of the signal as a function of the lift-off. Those results show that is possible to employ the transducers with a liftoff greater than 4 mm and, even though, be able to detect signals high enough to carry information about the plate’s integrity.

A base deste trabalho visa analisar a capacidade de detecção de diferentes tipos de defeitos superficiais em barras trefiladas redondas, onde para o tal estudo do utilizado o equipamento com princípio ensaio de correntes parasitas (eddy current) – CIRCOGRAPH. Foram selecionadas aleatoriamente 13 barras com defeitos superficiais, sendo o tipo de defeito caracterizado a partir de analise metalográfica posterior ao ensaio. A avaliação da detecção, ou não, dos defeitos foi realizada por meio da variação de parâmetros operacionais, calibração e inspeção do equipamento, separação de amostras e correlação dos resultados do ensaio com a morfologia e tipo de defeito encontrado. A partir disso, buscou-se determinar o comportamento do equipamento quanto sua confiabilidade e assertividade da inspeção, relacionando a profundidade dos defeitos e morfologia, conseqüentemente à limitação de detecção do método de correntes parasitas. Por fim, foi realizado um estudo de capabilidade no equipamento para verificar a capacidade de detecção e rejeição por defeitos falsos, assim podendo estabelecer uma parametrização que garanta um ensaio mais adequado para o processo. Logo após definido qual a melhor calibração do equipamento com o estudo de capabilidade, foi realizado um MSA para analisar a interação entre os operadores. A meta do trabalho é garantir uma detecção mais assertiva, buscando evitar a alta incidência de indicações falsas, conhecendo a possibilidade de que o problema não seja eliminado, mas minimizado, principalmente devido a ruídos e vibrações existentes no processo e garantir uma confiabilidade na detecção dos defeitos, conhecendo as limitações do equipamento automático e dos defeitos existentes. Os resultados alcançados com o trabalho foram à garantia de uma inspeção com um índice de defeitos falsos aceitáveis e, uma assertividade na detecção de defeitos reais muito elevadas. / This work was carried out aiming to analyze the detection capacity of different kinds of superficial flaws on drawn bars using the eddy current method (Circograh). Thirteen bars with different types of flaws were collected. The bars had they flaws analyzed metallographically after the eddy current test. The detection of the test was evaluated, varying the process parameter, calibration and comparing the test results to the flaws morphology. Thus, this work aimed to determine the Circograph reliability and assertiveness with respect de flaws morphology and deepness. The equipment capability was evaluated to determine the capacity of detection and rejection of false flaws, thus establishing a group of parameters that ensures a more assertive test. A MSA (Measuring System Analysis) was also performed to find the best calibration for the process and to analyze the iteration of different operator. The target of these studies was to ensure a more assertive detection, avoid the detection of false flaws and find out the equipment limitations. The results were achieved with the work to ensure an inspection with an acceptable rate of false defects and assertive in the detection of very high real defects.

A exploração de petróleo em águas profundas no Brasil iniciou devido a uma necessidade da indústria petrolífera nacional de oferecer preços competitivos para seus produtos no mercado mundial. Essa exploração se tornou possível e economicamente viável devido ao surgimento de tubos flexíveis de multi-camadas. Esses dutos são empregados corriqueiramente no Brasil e existe uma necessidade de inspeção e avaliação da vida útil dos mesmos de um modo contínuo sem paradas na produção. Dentre as técnicas de ensaios não destrutivos disponíveis para esse tipo de aplicação, a Emissão Acústica (EA) tem grande potencial pois permite o monitoramento da integridade estrutural do riser através da aquisição contínua de sinais sonoros que percorram a estrutura e cheguem até os sensores. Esses sinais podem ser tratados estatisticamente e no futuro podem levar à automatização do processo. Para tanto, é necessário um estudo dos parâmetros de Emissão Acústica para se verificar quais são os mais adequados e quais são as melhores condições para adquirir o sinal com o mínimo de erro e ruído. Neste trabalho, estudou-se a resposta acústica de tiras retiradas de risers frente a ensaios de tração e risers em escala real em carregamentos de tração e fadiga. Os resultados mostram que é possível a detecção de ruptura dos arames em todos esses casos, e que parâmetros de EA como Duração e Contagens e são fortemente influenciados por ruído. Além disso, foi criado um limite de confiança de 200μs para Tempo de Subida e 2ms para Duração de modo que se possa avaliar se o limiar e os parâmetros temporais de aquisição estão adequados. / The production of oil in deep waters by the national industry was initiated due to a need to offer competitive prices in the world wide market. This type of enterprise was possible and interesting in the economic point of view mainly due to the development of multi-layered flexible risers. This type of tube is often employed in Brazil and there is a need for an inspection and health monitoring strategy in a continous way without stopping production. Among the non-destructive techniques available for this type of application, the Acoustic Emission technique shows a great potential since it allows the monitoring of structural integrity though continous aquisition of sound waves that run in the structure and arrive at the sensors. These signals may be statistically treated and in the future may also lead to the automation of the process. Thus, a study of the parameters for Acoustic Emission is needed, in order to verify which parameters and acquisition rules are adequate to minimize error and noise. This works presents results from tests where wires taken from risers were load tested and also results from real risers subject to load and fatigue. The results show that it is possible to detect the rupture of the wires in all the above cases, and that parameters such as Duration and Counts are highly influenced by noise. Besides that, a "trust range" was created (200ms for Rise Time and 2ms for Duration) allowing the analyst to evaluate if the threshold and time based aquisition rules are appropriate.

A manutenção da qualidade do processo com o uso da inspeção não destrutiva em equipamentos é vital para produção, seja em plantas de processo em terra ou em plataformas marinhas. Deve-se destacar a inspeção em permutadores de calor que são responsáveis pela troca térmica entre fluidos durante o processo, representando uma grande economia de energia. A inspeção de tubos de permutadores de calor pode ser realizada por diversas técnicas, cada uma apresentando suas vantagens e desvantagens, entre elas, pode-se destacar a técnica de inspeção por correntes parasitas. Tendo em vista a aplicabilidade desta técnica, este trabalho teve como objetivo estudar suas características, fazendo um detalhamento dos principais fatores que afetam sua realização e, por conseguinte, uma análise da resposta que cada tipo de descontinuidade fornece na inspeção. Permitindo com isso, uma avaliação mais detalhada da viabilidade da inspeção de tubos de permutadores de calor com essa técnica. Sua melhor aplicação encontra-se em matériais não ferromagnéticos e, para os materiais ferromagnéticos, pode-se utilizar outras técnicas que se utilizam das propriedades das correntes parasitas, apresentando bons resultados. / Maintaining the process quality with the use of non destructive inspection is vital to production, either on shore or off shore process plants. Of notice is the inspection of heat exchangers which are responsible for heat exchange between fluids in the process, representing in great energy saving. The inspection of tubes of heat exchangers can be performed by several techniques, each presenting its advantages and disadvantages, among them, one can highlight the Eddy current inspection. Focused in the application of this technique, this work aims to study its characteristics, analyze the main factors affecting its performance and, therefore, understand the response to each type of discontinuity during inspection. This work provides a more detailed assessment of the feasibility of non destructive inspection of heat exchanger tubes with this technique. Its best application is with nonferromagnetic materials while for ferromagnetic materials, one can use other techniques that use the eddy current properties with good results.

Este trabalho tem como objetivo principal otimizar o ajuste do equipamento de correntes parasitas para aumentar a confiabilidade de separação de diferentes composições químicas de aço. Para atingir este objetivo foram realizados experimentos utilizando o aparelho de correntes parasitas - MAGNATEST D - sendo avaliado três diferentes variáveis do processo: frequência de teste, fator de enchimento e avaliação por harmônica. Foram empregadas frequências de ensaio 2, 4, 8, 16, 32 e 64 Hz, fatores de enchimento de 40% e 18%, as harmônicas utilizadas foram de 1a e 3a ordem. As amostras do teste foram barras de 63,50mm de diâmetro com 6 metros de comprimento e composições químicas SAE 1020, 8620, 4320, 8640, 1045 e 4140 isentas de qualquer tratamento térmico. Os resultados demonstraram a possibilidade de separar os materiais, onde obtivemos mais de 96% de acerto de separação sem erros falsos para frequência 4 Hz e harmônica de 1a ordem. O fator de enchimento teve pouca influência nos resultados, indicando que com 40% é mais confiável devido a não indicação de erros falsos. / The aim of this work was to find the optimal parameters for Eddy Current equipment to detect different grades of steel thus improving the reliability for this application. The eddy current equipment utilized was a MAGNATEST D. Three different process parameters were evaluated: frequency, fill factor and harmonic analysis. Frequency varied form 2, 4, 8, 16, 32 and 64 Hz, fill factor ranged from 40% and 18%, and 1st and 3rd harmonic were used. The samples were steels bars with 63,50mm diameter, 6 meters in length in six SAE steel grades: 1020, 8620, 4320, 8640, 1045 e 4140, without heat treatments. The results have shown the possibility of separating the materials, with more than 96% of success of separation without false errors for frequencies 4 Hz and harmonic of the 1st order. The fill factor had little influence on results, with 40% being more reliable due to no indication of false errors.

Este trabalho tem por objetivo definir a sistemática da correta detecção de indicações de inclusões do tipo sulfeto no aço 15V45 durante a inspeção por ultrassom (US) em linha automática, de forma a garantir uma inspeção confiável, detectando as inclusões existentes com a mínima incidência de indicações falsas. Para atingir o objetivo, os sulfetos foram identificados através da realização do ensaio por ultrassom (US) manual e, por amostragem, foram analisadas as morfologias destas inclusões encontradas via técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV) para conhecer sua distribuição, visando a definição de testes no equipamento automático. As inclusões do tipo sulfeto são descontinuidades de difícil detecção devido a sua morfologia, semelhante a pequenas trincas ramificadas. Como metodologia para garantir o melhor ajuste do US automático, foi realizado um brainstorming de onde surgiram as variáveis com maior impacto na detecção das descontinuidades. Estas variáveis foram computadas e analisadas em um Diagrama de Ishikawa, a partir do qual foram identificados alguns parâmetros do equipamento influentes na falha de detecção das descontinuidades, tais como, rotação, taxa de repetição de pulso, curva de correção altura distância, bem como foram ajustadas as rotinas de limpeza e manutenção. Por fim, foi realizado um estudo de Planejamento de Experimentos para testar estas variáveis e foi elaborado o Plano de Ação. Com o direcionamento correto de todas as ações propostas, a meta do trabalho é garantir uma detecção mais assertiva, buscando (i) evitar a alta incidência de indicações falsas, conhecendo a possibilidade de que o problema não seja eliminado, mas minimizado, principalmente devido a ruídos e vibrações existentes no processo e (ii) reduzir ao máximo a falha na detecção dos defeitos, conhecendo as limitações do equipamento automático e dos defeitos existentes, respectivamente em relação à confiabilidade e à morfologia. / This work aims to define a methodology for the correct detection of the sulfide type inclusions in 15V45 steel during the inline ultrasound (US) inspection to ensure a reliable test, detecting the existing discontinuities with the minimum incidence of false indications. To achieve this purpose, the sulfides were first identified through portable ultrasound (US) inspection. Then, some samples were analyzed by scanning electron microscopy (SEM) technique to evaluate the morphology and the distribution of these discontinuities in order to define the tests parameters for the automated equipment. The difficulty of detection of sulfide inclusions by inline US is due to their morphology, that is similar to branch and discontinuous small cracks. As a methodology to ensure the best online US parameters, brainstorming was used to identify the variables with greater impact in the discontinuities detection. These variables were computed and analyzed in a Ishikawa diagram, in wich influential parameters of the equipment failure in the discontinuities detection were identified, such as rotation, pulse repetition rate, time distance curve correction, as well as some cleaning and maintenance routine adjustments. Finally, a design of experiments study was conducted to test these variables, resulting in an Action Plan. With the proper guidance of all proposed actions, the aim of this work is to guarantee a more assertive discontinuities detection, seeking to (i) avoid the high incidence of false indications, knowing the possibility that the problem will not be eliminated, but minimized, mainly due to the process noise and vibration (ii) reduce the discontinuities misdetection, knowing the limitations of the automated equipment and the discontinuities morphology, with the single goal of ensuring customer satisfaction.

TESSER, J. A. Caracterização de defeitos de soldagem por análise fractal utilizando emissão acústica em ensaios de tração. 2004. 110 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia e Ciência de Materiais) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2004. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2012-04-25T14:34:44Z No. of bitstreams: 1 2004_dis_jatesser.pdf: 4788817 bytes, checksum: 0fa39e94c4b91b9c080ac89743aaa7ed (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2012-04-25T14:35:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2004_dis_jatesser.pdf: 4788817 bytes, checksum: 0fa39e94c4b91b9c080ac89743aaa7ed (MD5) / Made available in DSpace on 2012-04-25T14:35:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2004_dis_jatesser.pdf: 4788817 bytes, checksum: 0fa39e94c4b91b9c080ac89743aaa7ed (MD5) Previous issue date: 2004-02 / The present work aims at characterizing and correlating waveforms of acoustic emission signals from welded test samples, with defects, of ASTM 516 - Grade 60 steel used in pressure vessels, pipes, storage spheres, etc., by us-ing fractal analysis and spectral analysis, in order to evaluate their structural integrity. The signals were generated by submitting the samples to tensile tests, and were analyzed in the time domain by using the box counting method, which gives the fractal dimension, and the rescaled range Hurst technique, and, in the frequency domain, the spectral method of Fourier. From the relations predicted by the scaling laws, it can be concluded that the exponents obtained from the spectral analysis and rescaled range Hurst analysis are correlated between themselves and to the fractal dimension obtained by the box counting method. It was also shown that there are two distinct regions which characterize the transi-tion between the elastic and plastic regimes for the samples submitted to the tensile loading. It has also been verified that this behaviour was characteristic of the welded materials as well as of the base metal. / O presente trabalho tem como objetivo caracterizar e correlacionar for-mas de onda de sinais de emissão acústica, utilizando métodos de análise es-pectral e fractal, em corpos de prova previamente soldados com seus respecti-vos defeitos, avaliando assim a integridade estrutural do material aço carbono ASTM 516 Grau 60, utilizado em vasos de pressão, tubulações, esferas de ar-mazenamento, etc. Os sinais de emissão acústica foram gerados submetendo os corpos de prova a ensaios de tração. Para análise dos sinais no domínio dos tempos, foram utilizados o método de contagem de caixas, que fornece a dimensão fractal, e o de intervalo re-escalado de Hurst, e no domínio das fre-qüências o método espectral de Fourier. Através das relações previstas pelas leis de escala, concluiu-se que os expoentes calculados pelos métodos espec-tral de Fourier e re-escalado de Hurst, correlacionam-se entre si, bem como com a dimensão fractal obtida pelo método de contagem de caixas. Mostrou-se também a existência de duas regiões de escala distintas que caracterizam a mudança do regime elástico para o regime plástico quando as amostras foram submetidas ao carregamento de tração. Verificou-se ainda que este comporta-mento foi característico tanto para os materiais soldados como para o metal de base.

A exploração de petróleo em águas profundas no Brasil iniciou devido a uma necessidade da indústria petrolífera nacional de oferecer preços competitivos para seus produtos no mercado mundial. Essa exploração se tornou possível e economicamente viável devido ao surgimento de tubos flexíveis de multi-camadas. Esses dutos são empregados corriqueiramente no Brasil e existe uma necessidade de inspeção e avaliação da vida útil dos mesmos de um modo contínuo sem paradas na produção. Dentre as técnicas de ensaios não destrutivos disponíveis para esse tipo de aplicação, a Emissão Acústica (EA) tem grande potencial pois permite o monitoramento da integridade estrutural do riser através da aquisição contínua de sinais sonoros que percorram a estrutura e cheguem até os sensores. Esses sinais podem ser tratados estatisticamente e no futuro podem levar à automatização do processo. Para tanto, é necessário um estudo dos parâmetros de Emissão Acústica para se verificar quais são os mais adequados e quais são as melhores condições para adquirir o sinal com o mínimo de erro e ruído. Neste trabalho, estudou-se a resposta acústica de tiras retiradas de risers frente a ensaios de tração e risers em escala real em carregamentos de tração e fadiga. Os resultados mostram que é possível a detecção de ruptura dos arames em todos esses casos, e que parâmetros de EA como Duração e Contagens e são fortemente influenciados por ruído. Além disso, foi criado um limite de confiança de 200μs para Tempo de Subida e 2ms para Duração de modo que se possa avaliar se o limiar e os parâmetros temporais de aquisição estão adequados. / The production of oil in deep waters by the national industry was initiated due to a need to offer competitive prices in the world wide market. This type of enterprise was possible and interesting in the economic point of view mainly due to the development of multi-layered flexible risers. This type of tube is often employed in Brazil and there is a need for an inspection and health monitoring strategy in a continous way without stopping production. Among the non-destructive techniques available for this type of application, the Acoustic Emission technique shows a great potential since it allows the monitoring of structural integrity though continous aquisition of sound waves that run in the structure and arrive at the sensors. These signals may be statistically treated and in the future may also lead to the automation of the process. Thus, a study of the parameters for Acoustic Emission is needed, in order to verify which parameters and acquisition rules are adequate to minimize error and noise. This works presents results from tests where wires taken from risers were load tested and also results from real risers subject to load and fatigue. The results show that it is possible to detect the rupture of the wires in all the above cases, and that parameters such as Duration and Counts are highly influenced by noise. Besides that, a "trust range" was created (200ms for Rise Time and 2ms for Duration) allowing the analyst to evaluate if the threshold and time based aquisition rules are appropriate.

A manutenção da qualidade do processo com o uso da inspeção não destrutiva em equipamentos é vital para produção, seja em plantas de processo em terra ou em plataformas marinhas. Deve-se destacar a inspeção em permutadores de calor que são responsáveis pela troca térmica entre fluidos durante o processo, representando uma grande economia de energia. A inspeção de tubos de permutadores de calor pode ser realizada por diversas técnicas, cada uma apresentando suas vantagens e desvantagens, entre elas, pode-se destacar a técnica de inspeção por correntes parasitas. Tendo em vista a aplicabilidade desta técnica, este trabalho teve como objetivo estudar suas características, fazendo um detalhamento dos principais fatores que afetam sua realização e, por conseguinte, uma análise da resposta que cada tipo de descontinuidade fornece na inspeção. Permitindo com isso, uma avaliação mais detalhada da viabilidade da inspeção de tubos de permutadores de calor com essa técnica. Sua melhor aplicação encontra-se em matériais não ferromagnéticos e, para os materiais ferromagnéticos, pode-se utilizar outras técnicas que se utilizam das propriedades das correntes parasitas, apresentando bons resultados. / Maintaining the process quality with the use of non destructive inspection is vital to production, either on shore or off shore process plants. Of notice is the inspection of heat exchangers which are responsible for heat exchange between fluids in the process, representing in great energy saving. The inspection of tubes of heat exchangers can be performed by several techniques, each presenting its advantages and disadvantages, among them, one can highlight the Eddy current inspection. Focused in the application of this technique, this work aims to study its characteristics, analyze the main factors affecting its performance and, therefore, understand the response to each type of discontinuity during inspection. This work provides a more detailed assessment of the feasibility of non destructive inspection of heat exchanger tubes with this technique. Its best application is with nonferromagnetic materials while for ferromagnetic materials, one can use other techniques that use the eddy current properties with good results.

Este trabalho tem como objetivo principal otimizar o ajuste do equipamento de correntes parasitas para aumentar a confiabilidade de separação de diferentes composições químicas de aço. Para atingir este objetivo foram realizados experimentos utilizando o aparelho de correntes parasitas - MAGNATEST D - sendo avaliado três diferentes variáveis do processo: frequência de teste, fator de enchimento e avaliação por harmônica. Foram empregadas frequências de ensaio 2, 4, 8, 16, 32 e 64 Hz, fatores de enchimento de 40% e 18%, as harmônicas utilizadas foram de 1a e 3a ordem. As amostras do teste foram barras de 63,50mm de diâmetro com 6 metros de comprimento e composições químicas SAE 1020, 8620, 4320, 8640, 1045 e 4140 isentas de qualquer tratamento térmico. Os resultados demonstraram a possibilidade de separar os materiais, onde obtivemos mais de 96% de acerto de separação sem erros falsos para frequência 4 Hz e harmônica de 1a ordem. O fator de enchimento teve pouca influência nos resultados, indicando que com 40% é mais confiável devido a não indicação de erros falsos. / The aim of this work was to find the optimal parameters for Eddy Current equipment to detect different grades of steel thus improving the reliability for this application. The eddy current equipment utilized was a MAGNATEST D. Three different process parameters were evaluated: frequency, fill factor and harmonic analysis. Frequency varied form 2, 4, 8, 16, 32 and 64 Hz, fill factor ranged from 40% and 18%, and 1st and 3rd harmonic were used. The samples were steels bars with 63,50mm diameter, 6 meters in length in six SAE steel grades: 1020, 8620, 4320, 8640, 1045 e 4140, without heat treatments. The results have shown the possibility of separating the materials, with more than 96% of success of separation without false errors for frequencies 4 Hz and harmonic of the 1st order. The fill factor had little influence on results, with 40% being more reliable due to no indication of false errors.