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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/29601| Título: | Correção do posicionamento de descontinuidades em procedimentos de inspeção ultrassônica Phased Array em altas temperaturas |
| Título(s) alternativo(s): | Correction of discontinuities position in phased array ultrasonic inspection procedures at high temperatures |
| Autor(es): | Slongo, Juliano Scholz |
| Orientador(es): | Neves Junior, Flavio |
| Palavras-chave: | Testes não-destrutivos Equipamentos industriais - Avaliação Ultrassom Ondas ultrassônicas Análise térmica Non-destructive testing Industrial equipment - Rating of Ultrasonics Ultrasonic waves Thermal analysis |
| Data do documento: | 26-Ago-2022 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | SLONGO, Juliano Scholz. Correção do posicionamento de descontinuidades em procedimentos de inspeção ultrassônica Phased Array em altas temperaturas. 2022. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2022. |
| Resumo: | Técnicas ultrassônicas de inspeção e ensaios não destrutivos são amplamente aplicadas na avaliação de produtos e equipamentos em indústrias, tais que óleo e gás, petroquímica, siderúrgica, naval e de energia. Essas técnicas são bem estabelecidas e comprovadamente eficientes em procedimentos de inspeção em temperatura ambiente. No entanto, erros no posicionamento e dimensionamento das falhas e/ou descontinuidades identificadas são observados quando tais técnicas são aplicadas na inspeção em altas temperaturas de trabalho. Durante tais procedimentos, alguns elementos do sistema ultrassônico de inspeção, como por exemplo a sapata, são sujeitos a gradientes de temperatura. A presença de tais gradientes resulta na variação das propriedades acústicas em regiões adjacentes entre si no interior do material, o que, por sua vez, determina variações na velocidade de propagação da onda ultrassônica e alterações na direção de propagação do feixe sônico. A não consideração de tais distorções na análise dos sinais ultrassônicos pode resultar, em situações limite, em decisões equivocadas por parte dos inspetores e profissionais responsáveis pela garantia de qualidade de produtos ou integridade dos equipamentos avaliados. Neste cenário, o presente trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de uma técnica de inspeção ultrassônica phased array que, aplicada em superfícies metálicas quentes, seja capaz de compensar os erros oriundos dos gradientes de temperatura ao longo do caminho percorrido pelo feixe ultrassônico, e assim possibilite a identificação e a caracterização de falhas ou descontinuidades com um grau de confiabilidade maior que o das técnicas geralmente utilizadas na indústria. Para tal se mostra necessário modelar o processo de propagação de calor através da sapata e definirem-se os gradientes de temperatura observados. Adicionalmente, a relação entre a velocidade de propagação da onda ultrassônica e a temperatura do material que constitui a sapata é analisada e validada do ponto de vista experimental. Em seguida, com base nas informações obtidas por modelagem, simulação e experimentação, técnicas relacionadas à teoria dos raios são aplicadas com o objetivo de definir-se o percurso desenvolvido por um feixe ultrassônico e seu tempo de trânsito no interior da sapata sujeita a gradientes de temperatura. Os tempos de trânsito são então utilizados para a correta definição dos atrasos relativos de excitação dos elementos ativos do transdutor phased array para a geração de uma varredura linear, ou seja, para a correção das Leis Focais, promovendo a compensação das distorções causadas pelos gradientes de temperatura e a diminuição dos erros de posicionamento de descontinuidades no processo de reconstrução de imagens em ensaios não destrutivos por ultrassom em altas temperaturas. |
| Abstract: | Ultrasonic inspection techniques and non-destructive tests are widely applied in the evaluation products and equipment in industries such as oil, petrochemical, steel, naval, and energy. These methods are well established and efficient for inspection procedures at room temperature. However, some errors can be observed in positioning the identified flaws or discontinuities when applying such techniques in inspection procedures under high working temperatures. In such conditions, some components of the ultrasonic inspection system might be subject to temperature gradients. The presence of such gradients, in the wedge, for example, results in acoustic properties variation for adjacent regions along the medium, which can results in variation in the propagation speed of the ultrasonic wave and change the propagation of the sonic beam. Failure to consider such distortions in ultrasonic signals can result, in extreme situations, in mistaken decision-making by inspectors and professionals responsible for guaranteeing product quality or the integrity of the evaluated equipment. In this scenario, the present work develops an ultrasonic phased array inspection technique that considers the existence of temperature gradients along the path covered by the ultrasonic when applied to hot metallic surfaces. As a result, the proposed approach allows for the identification and characterization of flaws or discontinuities with good reliability. For such technique development, it is necessary to model the heat propagation process through the wedge and define the observed temperature gradients. Also, the relationship between the ultrasonic wave propagation speed and the medium temperature is experimentally evaluated. Based on the information obtained by modeling, simulation, and experimentation, the methods based on ray tracing are applied to define the ultrasonic beam path inside a non-homogeneous temperature wedge. Thus, the compensation for distortions and the reduction in the errors of flaw positioning is carried out by adequately calculating the relative excitation times for the active elements of the phased array transducer. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/29601 |
| Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial |
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