Utilização da técnica de radiografia computadorizada na inspeção ...

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  • IV Conferencia Panamericana de END Buenos Aires Octubre 2007

    Utilizao da tcnica de radiografia computadorizada na inspeo de

    soldas circunferenciais na tcnica de parede dupla vista simples

    J Maurcio B Rabello, Humberto S Campinho e Eduardo T Iguchi PETROBRAS/ENGENHARIA/SL/SEQUI/CI

    So Jos dos Campos SP, CEP 12.220-840, Brasil Tel: 55 12 3928 6719 Fax: 55 12 3928 6630

    mauriciorabello@petrobras.com.br

    Edson V Moreira e J Rubens de Camargo Universidade de Taubat

    Taubat- SP, CEP 12.060-440, Brasil Resumo Apesar das vantagens obtidas com a inspeo radiogrfica, os riscos inerentes utilizao de radiaes ionizantes sempre se apresentaram como maiores limitantes relativos ao emprego da tcnica. No entanto, com o advento da radiografia computadorizada, a radiologia industrial volta a ganhar espao devido aos benefcios proporcionados pela nova tecnologia, dentre os quais se destacam: possibilidade de reduo do tempo de exposio radiogrfica e conseqentemente da rea de balizamento, obteno direta de imagens digitais, eliminao do uso de produtos qumicos e a possibilidade de reutilizao dos detectores. Diante de um cenrio to favorvel, a radiografia computadorizada vem sendo destacada como a soluo de quase todos os problemas sem que ainda se conheam plenamente suas vantagens e limitaes. Neste trabalho, foi estudada comparativamente a sensibilidade radiogrfica entre a radiografia convencional e a radiografia computadorizada, aplicada em soldas circunferenciais de dois grupos de tubos de ao utilizando a tcnica parede-dupla vista-simples (PD-VS). Experimentalmente, foi observada uma dificuldade de se atingir o valor de sensibilidade especificado. Os tubos do grupo um apresentaram estatisticamente uma equivalncia em ambas as tcnicas e o grupo dois apresentou o melhor resultado na tcnica convencional. A radiografia computadorizada uma tcnica que apresenta uma srie de vantagens conhecidas, mas que deve ser utilizada com critrio, pois ainda h o que evoluir em termos de qualidade de imagem obtida. Os procedimentos de teste ainda se baseiam muito na experimentao, tentativas e erros, devido falta de uma metodologia consagrada na escolha dos parmetros como no caso da radiografia convencional. 1 Introduo H mais de 100 anos, a radiologia industrial est baseada na utilizao de filmes

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    radiogrficos sensveis aos raios X. Esses filmes especiais foram desenvolvidos para a aplicao nos ensaios no-destrutivos END. Os filmes industriais tm melhor qualidade de imagem do que os filmes para rea mdica, permitindo uma inspeo com maior contraste e com maior resoluo espacial, porm so mais lentos (1, 2). A alta resoluo espacial obtida pela combinao desses filmes com telas de chumbo, onde essas telas produzem um aumento de penumbra geomtrica desprezvel se comparado com as telas fluorescentes (1). Os filmes para a rea mdica foram desenvolvidos a partir de requisitos diferentes dos filmes industriais. Na rea mdica existe o compromisso entre minimizar a dose no paciente e uma qualidade de imagem adequada (3). No final da dcada de 80, diversos pases vm substituindo os sistemas convencionais de registro da imagem por sistemas digitais que dispensam o uso de filmes radiogrficos e processamento qumico. A radiologia digital mdica apresenta uma srie de vantagens em relao s imagens convencionais, tais como: maior sensibilidade, melhor resoluo espacial, reduo do ndice de repeties dos exames, possibilidade de modificar o contraste e brilho da imagem de modo a obter uma melhor qualidade necessria para o diagnstico (4). Aps seu desenvolvimento para a rea mdica, os detectores comearam a ser utilizados na rea industrial em materiais com suas diversas formas e caractersticas diferentes (5). Esta tecnologia foi desenvolvida para aplicaes mdicas, entretanto, existem alguns riscos. Seu ponto mais fraco a baixa resoluo espacial da maioria dos novos sistemas digitais de deteco em comparao com os filmes industriais (3). No Brasil, a inspeo volumtrica de soldas de tubulaes tradicionalmente dominada pelo ensaio radiogrfico. Para este ensaio, so utilizadas fontes de radiao, normalmente Ir192, filmes radiogrficos e sua revelao obtida por meio de processamento qumico (5). Dentre os sistemas digitais existentes para a rea industrial, destacam-se os sistemas com placas de imagem (Imaging Plate Systems). Este sistema consiste do sensor de radiao e armazenamento da imagem, formado pelas placas de fsforo e escner que converte as informaes contidas na placa de fsforo em imagem digital. A radiao quando incide nas placas ir produzir a excitao dos cristais, formando a imagem latente. Quando expostos a um feixe de laser, os cristais liberam a energia armazenada sob a forma de luz, cuja intensidade proporcional radiao recebida. A imagem produzida depender dos parmetros de irradiao, das caractersticas dos fsforos que constituem as placas, bem como dos procedimentos de manuseio das placas, das condies ambientais e do tempo decorrido entre a exposio radiao e a escaneamento das placas. Esta tcnica denomina-se radiografia computadorizada (6). As empresas de ensaios no-destrutivos que utilizam esta tcnica relatam a reduo do tempo de exposio de 5% a 25%, em comparao com a exposio dos filmes radiogrficos (3). Entretanto, no seguro dizer de forma absoluta que estes detectores so melhores do que os filmes. Para cada aplicao, necessrio otimizar as condies de aquisio de maneira a se conseguir imagens com a qualidade requerida (7). A resoluo ainda no est no mesmo nvel da radiografia convencional, tornando a radiografia computadorizada inadequada para inspeo de soldas (8). Segundo Patel (9), existem diversos fatores que afetam a qualidade da radiografia computadorizada e sugere uma validao por meio de comparao das radiografias convencionais e imagens digitais. No setor de petrleo e gs, principalmente nas reas de transporte e refino, so utilizadas as seguintes normas tcnicas da American Society of Mechanical Engineers -

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    ASME: ASME B 31.3 - Process Piping; ASME B 31.4 - Pipeline Transportation Systems for Liquid Hydrocarbons and Other Liquids e ASME B 31.8 - Gas Transmission and Distribution Piping Systems. Essas normas remetem ou para o cdigo ASME Section V - Nondestructive Examination, ou para a norma API 1104 Welding of Pipelines and Related Facilities o estabelecimento de requisitos mnimos para a realizao dos ensaios no-destrutivos (5). Embora a radiografia computadorizada tenha sido introduzida no ASME Seo V Edio de 2004, por meio da adenda de vero de 2005 (2005 Summer Addenda), como apndice mandatrio no VIII (Radiography Using Phospor Imaging Plate) (10), algumas comisses do prprio ASME ainda no permitem sua utilizao, como por exemplo: o ASME B 31.3 Process Piping referencia para a execuo dos ensaios no destrutivos o ASME Seo V Edio 2001 (A2003); Como a radiografia computadorizada em comparao com a radiografia convencional apresenta vantagem da reduo do tempo de exposio radiogrfica e conseqentemente da rea de balizamento e obteno das imagens radiogrficas digitais de forma mais rpida e limpa, pois elimina o uso de produtos qumicos, as indstrias do setor de petrleo e gs tm enorme interesse na sua utilizao, entretanto, o seu uso muito recente e a sua aplicao ainda no esta totalmente regulamentada. O presente trabalho tem por objetivo o estudo comparativo da sensibilidade radiogrfica entre as imagens obtidas pela tcnica de radiografia computadorizada com o uso de raios X de potencial constante e a tcnica radiogrfica convencional com o uso de filmes e raios (Ir192) em tubulaes, em dois grupos de tubulaes de ao. 2 Materiais e Mtodos Para o desenvolvimento desse trabalho, foram utilizados os materiais e equipamentos listados no item 2.1 e a metodologia utilizada esta detalhada no item 2.2. Todas os experimentos foram feitos em condies de campo. 2.1 Materiais a) Tubos sem costura, de ao carbono conforme ASTM A 106, soldados;

    Dimenses: 4" x 8,6 mm, 4" x 11,1 mm, 6" x 7,1 mm, 6" x 11,1 mm, 8"x8,2 mm, 8" x 12,7 mm, 10" x 9,3 mm, 10" x 12,7 mm, 16" x 12,7mm e 18" x 14,3 mm; Altura mxima de reforo de solda conforme Tabela 1.

    Tabela 1 - Altura mximo de reforo Tabela 341.3.2 do ASME B31.3

    Espessura parede Altura mxima de reforo

    e 6 mm 1,5 mm 6 mm < e 13 mm 3,0 mm 13 mm < e 25 mm 4,0 mm e > 25 mm 5,0 mm

    b) Fonte Radioativa

    Ir192 Dimenses da fonte: 2,75 mm x 2,75 mm (dimenso efetiva 3,89 mm)

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    c) Aparelho de raios X 160kV 10 mA 3,00 mm (1,5 IEC 336) 4 mA 1,0 mm (0,4 IEC 336)

    d) Filme Radiogrfico Filme Classe 2

    e) Sistema de radiografia computadorizada o Monitor

    Tela de 17, resoluo 1280 x 1024 dpi 240 m e luminosidade 350 cd/m2 o Escner

    Laser classe I varredura vertical, laser spot size de 210 m, desenvolvido para a aplicaes odontolgicas.

    o Placas de Imagem Dimenses: 75 x 150 mm ou 75 x 300 mm; Resoluo 4 linhas pares por milmetro para 150 DPI (dado do fabricante)

    o Software de Processamento e Gerenciamento de Imagem Desenvolvido para aplicaes odontolgicas

    2.2 Mtodos Foram executados ensaios radiogrficos na soldas circunferenciais dos tubos citados em 2.1, utilizando a tcnica convencional e computadorizada na quantidade mostrada na Tabela 2.

    Tabela 2 - Quantidade de ensaios executados

    (pol)

    espessura (mm)

    Quantidade de soldas ensaiadas

    4 8,60 2 4 11,10 6 6 7,10 3 6 11,10 3 8 8,20 2 8 12,70 2

    10 9,30 2 10 12,70 1 16 12,70 1 18 14,30 2

    2.2.1 Radiografia convencional Foram executados ensaios nos corpos-de-prova relacionados na Tabela 2 ut