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.

Submitted by Marcele Costal de Castro (costalcastro@gmail.com) on 2017-09-06T14:26:13Z No. of bitstreams: 1 MARCELO DA SIQUEIRA QUEIROZ BITTENCOURT_D_2000.pdf: 4551219 bytes, checksum: 374ed38139b75087e6417c59c553d869 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-06T14:26:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MARCELO DA SIQUEIRA QUEIROZ BITTENCOURT_D_2000.pdf: 4551219 bytes, checksum: 374ed38139b75087e6417c59c553d869 (MD5) Previous issue date: 2000-03 / A medida de tensão por ultra-som se baseia no efeito acustoelástico, que é o fenômeno da variação da velocidade da onda ultra-sônica em função da tensão no material. Para isso, é necessário realizar medidas do tempo de percurso da onda ultra-sônica com elevada precisão e com resolução de nanossegundo. Este trabalho apresenta a montagem de um sistema ultra-sônico e o desenvolvimento e a aplicação de um novo método para a medida de tempo de percurso da onda ultra-sônica para medida de tensão em materiais. Este método utiliza o processamento do sinal pela correlação cruzada e do aumento da taxa de amostragem utilizando a técnica multitaxas. Foi verificada a utilização do método para avaliação de tensões, tanto aplicadas como residuais, em chapas de alumínio e aço, utilizando a técnica ultra-sônica da birrefringência. É apresentado, também, utilizando o sistema ultra-sônico montado, um processo para a determinação da direção de laminação de chapas. Foi mostrado que o método alcança a precisão e resolução necessárias a sua aplicação para avaliação das tensões tanto aplicadas como residuais, dos materiais examinados. O trabalho, além de mostrar alguns caminhos que geram imprecisão de medida ou que levam muito tempo para se chegar a uma solução, sem que com isso se ganhe em precisão, mostra também opções diferentes de processamento de sinal, fenômenos que podem ser utilizados para separar a influência da direção de laminação na tensão, e equipamentos que devem ou não ser utilizados, pois podem melhorar a resolução da medida. Mostra, também, que a técnica da birrefringência é apropriada para a verificação de tensão residual em chapas soldadas e pode ser usada na avaliação do alívio de tensões residuais por tratamentos térmicos. / Stress measurements by ultrasonic sound waves is based on the acoustoelastic effect that is the phenomenon of the variation of the velocity of the ultrasonic sound wave in a material as a function of the applied stress field. For that purpose it is necessary to measure the ultrasonic time of flight with high precision and with nanosecond resolution. This work describes the assembly of an ultrasonic system, and develops a new method to measure the ultrasonic time of flight in materials under stress. The method proposed uses the cross correlation signal processing of the ultrasonic wave and increases the sampling rate of the signal using the multi-rate technique. The birefringence ultrasonic technique, in conjunction with the measurement method developed, was successfully applied for the evaluation of applied and residual tensions in aluminum and steel plates. Using the assembled ultra-sonic system, it is also proposed a process for the determination of the rolling direction of plates by ultrasonic sound waves. For the materials examined, it was shown that the ultrasonic method reaches the precision and the necessary resolution for the evaluation of residual stresses and tension stresses due to externally applied forces. The work also discusses some of the factors that cause measurement imprecision, or that increase in the solution time without any gain in precision. It also shows different options for signal processing, discusses some of the phenomena that can be explored to separate the influence of the rolling direction in the evaluation of the material tension state, and introduces additional equipment that may be used to improve the resolution of the measure. The work concludes by showing that the acoustic birefringence technique is suitable for the verification of residual tension in welded plates and that it can also be used in the assessment of heat treatments for the stress relief in materials.

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.

Este trabalho tem por objetivo analisar a possibilidade do uso da técnica de análise por ultra-som como uma alternativa aos ensaios de tração para a avaliação das propriedades mecânicas de barras laminadas de aço baixo carbono. O método prevê a aplicação da técnica como uma opção econômica e ágil em programas de qualidade das características dos aços produzidos. Para o desenvolvimento deste estudo foi escolhido como material de análise o aço ASTM A36 na forma de barras redondas laminadas de 1 polegada de diâmetro. Foram adquiridas amostras de 15 corridas de produção deste aço sendo que as amostras de uma destas corridas foram submetidas a diferentes tratamentos térmicos. Foram realizadas medidas de velocidade sônica e avaliação da atenuação sônica por medidas de ganho com a aplicação de ondas longitudinais e com o uso de dois equipamentos diferentes e transdutores de 4, 5 e 15MHz. Esses resultados foram correlacionados com os dados de limite de escoamento, limite de resistência e alongamento na ruptura. Foi realizado um estudo metalográfico de tamanho de grão e do teor de inclusões, além de análise de composição química das amostras e a relação destes fatores com as propriedades acústicas. Foram comparados também os dados de velocidade e atenuação sônica das amostras apenas laminadas com os resultados obtidos com as amostras tratadas termicamente Como resultado, foi demonstrada a possibilidade do uso da técnica apresentada para estimar as propriedades mecânicas do aço estudado, em especial o limite de resistência, determinando a capacidade do uso do ultra-som para o controle das características mecânicas no processo produtivo deste e também de outros tipos de materiais metálicos.

O presente trabalho avalia a viabilidade de execução de técnicas não intrusivas de inspeção em dois vasos separadores de produção. Para tanto a guia de inspeção não intrusiva DNV-RP-G103 foi seguida para a realização do planejamento de inspeção dos equipamentos. Foi realizado um estudo dos mecanismos de deterioração atuantes a partir dos relatórios de inspeção visual interna. A efetividade do plano de inspeção é avaliada pelo uso de um modelo matemático que utiliza a Simulação de Monte Carlo para a avaliação da probabilidade de detecção das descontinuidades e determinação da probabilidade de falha do equipamento antes e após a realização da inspeção. Estudos de probabilidade de detecção de trincas de fadiga por técnicas de inspeção não intrusiva realizados são abordados na revisão bibliográfica. Esses dados são de relevância para a obtenção dos parâmetros necessários para avaliar a efetividade das técnicas de inspeção proposta. / The present work evaluates the viability of non invasive inspection technique of two production pressure vessel. The non invasive inspection guide DNV-RP-G103 was applied for equipment inspection plan realization. The equipment aging process study was done according to the inspections reports of internal visual inspection previously done. The plan inspection affectivity is evaluated with a mathematic model that applies The Monte Carlo Simulation for calculate the discontinuity probability detection and determine the equipment failure probability before and after inspection realization. Detection probability study of fatigue cracks by non invasive techniques is revised in bibliographic review. This data are pertinent for obtain the needed parameters to reach the required effectiveness of inspection technique planned.

LIMA JÚNIOR, J. V. Avaliação microestrutural do aço ASTM A516 grau 60, através de técnicas não destrutivas: ruído magnético Barkhausen (RMB) e correntes parasitas (CP). 2014. 116 f. Dissertação (Mestrado em Ciência de Materiais) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-12-10T18:03:25Z No. of bitstreams: 1 2014_dis_jvlimajúnior.pdf: 14347852 bytes, checksum: 32823e46f0cdb332c2cbc30f0359bd6a (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-12-18T12:27:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_dis_jvlimajúnior.pdf: 14347852 bytes, checksum: 32823e46f0cdb332c2cbc30f0359bd6a (MD5) / Made available in DSpace on 2015-12-18T12:27:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_dis_jvlimajúnior.pdf: 14347852 bytes, checksum: 32823e46f0cdb332c2cbc30f0359bd6a (MD5) Previous issue date: 2014-07-18 / In this study thirteen samples of ASTM A516 Gr 60, which is a type of carbon steel widely used in the construction of pressure pipes for industrial boilers were selected for microstructural evaluation of the behavior of each sample after a process of thermomechanical treatment. The methods used for this test were nondestructive test: Magnetic Barkhausen Noise (MBN) and Eddy Current (EC) which are electromagnetic techniques with great dependence on the microstructural characteristics of the samples were assessed. The samples were divided into groups and each group underwent a different treatment from others. Two groups of eight samples were cold rolled with a thickness reduction of 1, 3, 5 and 7% and one of the groups was normalized. A sample was as received from the factory, reference sample and the remainder was normalized and then annealing was done at 750 °C. Then all groups were metallographically characterized using an optical microscope to determine the average grain size. After this step signals MBN and EC were collected. The signals were evaluated using signal processing techniques and statistical functions, thereby determining values that correspond to the reflection of thermomechanical treatments on the microstructures. For signs of MBN sought the position and maximum peak amplitude of the signal energy, rms, skewness, kurtosis directed only to the time domain. As for the signs of EC, we sought variations or phase angle and amplitude for different excitation frequencies of the probe. Data were compared with the reference sample, yielding results as expected in the literature / Neste trabalho, treze amostras de aço ASTM A516 Gr. 60, que é um tipo de aço carbono muito utilizado na construção de tubos de pressão e caldeiras pela indústria, foram selecionados para uma avaliação do comportamento microestrutural de cada amostra após um processo de tratamento termomecânico. Os métodos utilizados para este ensaio foram os não destrutivos: ruído magnético de Barkhausen (RMB) e correntes parasitas (CP), são técnicas eletromagné-ticas com características dependentes da microestrutura das amostras que se pretende avaliar. As amostras foram divididas em grupos e cada grupo passou por um tratamento diferente dos demais. Dois grupos de oito amostras foram laminados a frio com redução de espessura de 1, 3, 5 e 7% sendo que um dos grupos foi normalizado. Uma amostra ficou como recebido da fábrica, amostra de referência, e o restante foi normalizado e em seguida foi feito um recozi-mento a 750°C. Em seguida, todos os grupos foram caracterizados metalograficamente através de um microscópio óptico para definir o tamanho médio de grãos. Após esta etapa foram coletados sinais de RMB e CP. Os sinais foram avaliados por meio de técnicas de processa-mento de sinais e funções estatísticas, assim determinar valores que correspondam ao reflexo dos tratamentos termomecânicos sobre as microestruturas. Para os sinais de RMB buscou-se a posição e amplitude máxima de pico, o sinal de energia, rms, assimetria e curtoses voltados apenas para domínio do tempo. Já para os sinais de CP, buscaram-se as variações de fase ou angular e amplitude para diferentes frequências de excitação da sonda. Os dados foram con-frontados com a amostra de referência, obtendo-se resultados conforme esperado na literatura.

PESSOA, D. B. Estudo dos efeitos da microestrutura do material e da frequência do sinal ultrassônico na análise de flutuações. 2013. 106 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia e Ciência dos Materiais) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2014-04-01T13:29:52Z No. of bitstreams: 1 2013_dis_dbpessoa.pdf: 6806613 bytes, checksum: ebdef81181b7e0f2a3a1486a27440a7f (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2014-04-02T17:38:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_dis_dbpessoa.pdf: 6806613 bytes, checksum: ebdef81181b7e0f2a3a1486a27440a7f (MD5) / Made available in DSpace on 2014-04-02T17:38:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_dis_dbpessoa.pdf: 6806613 bytes, checksum: ebdef81181b7e0f2a3a1486a27440a7f (MD5) Previous issue date: 2013-11-28 / It is usual the application of ultrasonic non-destructive evaluation to detect discontinuities in different materials applied in industry Furthermore information about the microstructure of the inspected material can be obtained by signal processing of time series produced during the inspection Simulation of ultrasonic testing can be an important tool to help the understanding and predicting the interaction of mechanical wave in materials First of all computational materials modeling to reproduce the characteristics of specimens through which the wave propagates is necessary Five different one-dimensional materials composed of domains (grains) with different average size and same density were designed in this work Simulations of ultrasonic wave propagation in the modeled materials were performed at four different wave frequencies Concomitantly ultrasonic signals were acquired from five steel samples containing different average grain sizes using probes with central frequency of 225 5 10 and 20 MHz Detrended fluctuation analysis DFA and rescaled range analysis R/S two techniques for analyzing fluctuations in time series were used to process the signals in order to filter out spurious information and evaluate the influence of selected variables (grain size and frequency of the signal) on the ultrasonic signals obtained Finally simulated and experimental data and compared in order to evaluate the simulation performance / É corrente o uso de inspeção não-destrutiva ultrassônica na detecção de descontinuidades nos mais diversos materiais utilizados na indústria Adicionalmente informações sobre a microestrutura do material inspecionado podem ser obtidas a partir do processamento da série temporal produzida durante a inspeção A simulação do ensaio ultrassônico representa uma importante ferramenta para o entendimento e previsão da interação da onda mecânica com o meio No entanto faz-se necessário primeiramente modelar o meio que reproduza as características de uma amostra objeto de estudo por onde a onda propaga Cinco meios unidimensionais compostos por domínios (representando grãos) com tamanho médio distinto e a mesma densidade média foram definidos neste trabalho Simulações de propagação de ondas ultrassônicas nos meios modelados foram executadas para quatro diferentes frequências de ondas Concomitantemente foram capturados sinais ultrassônicos sobre cinco amostras de aço contendo diferentes tamanhos médios de grão utilizando transdutores de 2.25 5.0 10.0 e 20.0 MHz Todos os sinais obtidos foram submetidos à detrended fluctuation analysis DFA e rescaled range analysis R/S duas técnicas de análise de flutuações em séries temporais com vista a filtrar informações espúrias e avaliar influência das variáveis selecionadas (tamanho de grão e frequência do sinal) sobre os sinais ultrassônicos obtidos Por fim é feita uma comparação entre os dados simulados e experimentais e avaliação da qualidade da simulação

Este trabalho tem por objetivo analisar a possibilidade do uso da técnica de análise por ultra-som como uma alternativa aos ensaios de tração para a avaliação das propriedades mecânicas de barras laminadas de aço baixo carbono. O método prevê a aplicação da técnica como uma opção econômica e ágil em programas de qualidade das características dos aços produzidos. Para o desenvolvimento deste estudo foi escolhido como material de análise o aço ASTM A36 na forma de barras redondas laminadas de 1 polegada de diâmetro. Foram adquiridas amostras de 15 corridas de produção deste aço sendo que as amostras de uma destas corridas foram submetidas a diferentes tratamentos térmicos. Foram realizadas medidas de velocidade sônica e avaliação da atenuação sônica por medidas de ganho com a aplicação de ondas longitudinais e com o uso de dois equipamentos diferentes e transdutores de 4, 5 e 15MHz. Esses resultados foram correlacionados com os dados de limite de escoamento, limite de resistência e alongamento na ruptura. Foi realizado um estudo metalográfico de tamanho de grão e do teor de inclusões, além de análise de composição química das amostras e a relação destes fatores com as propriedades acústicas. Foram comparados também os dados de velocidade e atenuação sônica das amostras apenas laminadas com os resultados obtidos com as amostras tratadas termicamente Como resultado, foi demonstrada a possibilidade do uso da técnica apresentada para estimar as propriedades mecânicas do aço estudado, em especial o limite de resistência, determinando a capacidade do uso do ultra-som para o controle das características mecânicas no processo produtivo deste e também de outros tipos de materiais metálicos.

O presente trabalho avalia a viabilidade de execução de técnicas não intrusivas de inspeção em dois vasos separadores de produção. Para tanto a guia de inspeção não intrusiva DNV-RP-G103 foi seguida para a realização do planejamento de inspeção dos equipamentos. Foi realizado um estudo dos mecanismos de deterioração atuantes a partir dos relatórios de inspeção visual interna. A efetividade do plano de inspeção é avaliada pelo uso de um modelo matemático que utiliza a Simulação de Monte Carlo para a avaliação da probabilidade de detecção das descontinuidades e determinação da probabilidade de falha do equipamento antes e após a realização da inspeção. Estudos de probabilidade de detecção de trincas de fadiga por técnicas de inspeção não intrusiva realizados são abordados na revisão bibliográfica. Esses dados são de relevância para a obtenção dos parâmetros necessários para avaliar a efetividade das técnicas de inspeção proposta. / The present work evaluates the viability of non invasive inspection technique of two production pressure vessel. The non invasive inspection guide DNV-RP-G103 was applied for equipment inspection plan realization. The equipment aging process study was done according to the inspections reports of internal visual inspection previously done. The plan inspection affectivity is evaluated with a mathematic model that applies The Monte Carlo Simulation for calculate the discontinuity probability detection and determine the equipment failure probability before and after inspection realization. Detection probability study of fatigue cracks by non invasive techniques is revised in bibliographic review. This data are pertinent for obtain the needed parameters to reach the required effectiveness of inspection technique planned.

O presente trabalho avalia a viabilidade de execução de técnicas não intrusivas de inspeção em dois vasos separadores de produção. Para tanto a guia de inspeção não intrusiva DNV-RP-G103 foi seguida para a realização do planejamento de inspeção dos equipamentos. Foi realizado um estudo dos mecanismos de deterioração atuantes a partir dos relatórios de inspeção visual interna. A efetividade do plano de inspeção é avaliada pelo uso de um modelo matemático que utiliza a Simulação de Monte Carlo para a avaliação da probabilidade de detecção das descontinuidades e determinação da probabilidade de falha do equipamento antes e após a realização da inspeção. Estudos de probabilidade de detecção de trincas de fadiga por técnicas de inspeção não intrusiva realizados são abordados na revisão bibliográfica. Esses dados são de relevância para a obtenção dos parâmetros necessários para avaliar a efetividade das técnicas de inspeção proposta. / The present work evaluates the viability of non invasive inspection technique of two production pressure vessel. The non invasive inspection guide DNV-RP-G103 was applied for equipment inspection plan realization. The equipment aging process study was done according to the inspections reports of internal visual inspection previously done. The plan inspection affectivity is evaluated with a mathematic model that applies The Monte Carlo Simulation for calculate the discontinuity probability detection and determine the equipment failure probability before and after inspection realization. Detection probability study of fatigue cracks by non invasive techniques is revised in bibliographic review. This data are pertinent for obtain the needed parameters to reach the required effectiveness of inspection technique planned.