Avaliação de estanqueidade em vasos de pressão de pequeno porte com técnicas acústicas

Abstract

O requisito de estanqueidade em vasos de pressão é essencial para uma operação adequada, uma vez que vazamentos representam perda de eficiência, riscos ambientais e de saúde. Dentre os ensaios não destrutivos aplicados na produção desses equipamentos, a avaliação de estanqueidade é importante parte do controle de qualidade para identificação de possíveis defeitos. Neste trabalho, técnicas foram revisadas na literatura e aplicadas para identificar descontinuidades passantes na região do cordão de solda em vasos de pressão de pequeno porte. Como estudo de caso, quatro vasos de pressão foram avaliados em ambientes de laboratório e de fábrica. Três desses vasos possuem defeitos reais com diferentes taxas de vazamentos e o quarto foi empregado como referência de estanqueidade. O objetivo do estudo foi avaliar comparativamente três técnicas baseadas no método acústico: de ultrassom com ensaios no ar; de emissão acústica aplicada no ar e em meio líquido; de ultrassom em água (hidrofone). As respostas obtidas nos ensaios foram analisadas nos domínios do tempo e da frequência, a fim de identificar sinais gerados pelos vazamentos. A análise dos resultados revelou que, dentre as técnicas avaliadas, a que emprega o hidrofone obteve o melhor nível de detecção de vazamentos tanto em fábrica (para uma taxa de vazamentos na ordem de 0,124 Pa.m³/s) quanto em laboratório (na ordem de 0,018 Pa.m³/s).

Abstract : The requirement for tightness in pressure vessels is essential for proper operation, since leaks represent loss of efficiency, and environmental and health risks. Among the non-destructive tests performed during the manufacturing of such equipments, the leak test is an important part of the quality control to identify possible tightness defects. In this work, techniques were reviewed in literature and applied for identification of through-wall discontinuities in the region of the weld bead of small pressure vessels. As a case study, four pressure vessels were tested in both laboratory and manufacturing environments. Three of those vessels have real manufacturing defects with different leak rates, and the fourth one was used as a reference of tightness. The objective was to comparatively evaluate three techniques based on the acoustic method: ultrasound applied in air; acoustic emission applied in air and in liquid medium; ultrasound applied in water (hydrophone). In order to identify the signals generated by the leaks, the results obtained in the tests were evaluated in time and frequency domains. The analysis of the results showed that, among the techniques evaluated, the one using the hydrophone obtained the best level of leak detection for both factory (for a leak rate of 0.124 Pa\cdot m3/s) and laboratory (for a leak rate of 0.018 Pa\cdot m3/s) environments.