Procedimento para avaliação da profundidade de defeitos em placas de materiais compósitos usando shearografia com excitação térmica

Abstract

As indústrias do petróleo e derivados, e químicas em geral têm mostrado interesse crescente na aplicação de revestimentos e componentes construídos de materiais compósitos, principalmente por sua imunidade à corrosão. Sua aplicação, feita em campo, muitas vezes em condições não ideais, pode apresentar alguns defeitos, que devem ser detectados e corrigidos. A shearografia é uma técnica óptica interferométrica capaz de detectar estes defeitos em materiais compósitos quando sobre estes é aplicado um carregamento, normalmente térmico. Apresenta bons resultados quantitativos. A quantificação das dimensões, profundidades e severidade de defeitos não é fácil. Depende de experiência e julgamento do inspetor. O presente trabalho contribui desenvolvendo e avaliando um caminho não subjetivo para extrair informações quantitativas dos defeitos. Foi desenvolvido um procedimento usando shearografia com excitação térmica e um software especialmente desenvolvido para quantificar as dimensões laterais e profundidades de defeitos presentes em materiais compósitos. Uma base de dados foi formada com defeitos de forma geométrica quadrada artificialmente produzidos e inseridos em diferentes profundidades de corpos de prova. Para avaliar os resultados, defeitos quadrados foram quantificados em um corpo de prova independente, levando a resultados promissores para defeitos próximos à superfície. As limitações, potencialidades e próximos passos do caminho desenvolvido são discutidos no trabalho.

The oil and gas and chemicals industries have shown increasing interest in applying coatings and components made of composite materials, mainly due to its immunity to corrosion. Its application on the field, often in non-ideal conditions, can present some defects, which must be detected and corrected. Shearography is an optical interferometric technique capable of detecting defects composite in response to an external loading, usually produced by heating. It provides quite good qualitative results. By the other hand, extracting quantitative features, like dimensions, depth and severity of defects, is not easy. It depends on experience and judgment of the inspector. The present work developed and evaluates a non-subjective procedure using shearography to extract quantitative information about the defects. The procedure involves thermal excitation, specially developed software and an algorithm to estimate dimension and depths of defects present in composite materials. As a first step, a database was formed with data extracted from square-shaped defects artificially produced and placed at different depths of a set of specimens. To evaluate the results, square defects were quantified in an independent specimen, leading to promising results for quantitative evaluation of defects near the surface. Limitations, potential and the next steps are also discussed.