Reparos compósitos autoexcitáveis na inspeção com shearografia

Abstract

Na indústria do petróleo e gás, é comum que estruturas metálicas sofram com processos de corrosão devido ao ambiente em que estão inseridas. Por esse motivo, procedimentos de manutenção que sejam realizados de forma ágil, eficaz e com o mínimo de interferência na produção são necessários para uma operação segura. Nos últimos anos, materiais compósitos reforçados por fibras vêm sendo muito utilizados no reparo dessas estruturas. Após a realização do reparo, é de extrema importância que inspeções sejam feitas para garantir que esteja de acordo com as normas exigidas. Uma das técnicas que podem ser aplicadas é a shearografia, que é um método de inspeção não destrutiva que utiliza luz laser e baseia-se em técnicas de interferometria. Para que seja possível identificar os defeitos no material durante a aplicação desse método, é necessário gerar um campo de deformações na superfície da estrutura analisada através de um carregamento (excitação). Nesse trabalho, a excitação será gerada por camadas do próprio revestimento, denominado de reparo autoexcitável. Para isso, um corpo de prova foi desenvolvido para a avaliação do comportamento do material através de análises com termopares, simulações térmicas e ensaios com shearografia. Ainda, dois métodos adicionais de excitação térmica com lâmpada halógena e infravermelha foram analisados para fins de comparação com o método desenvolvido neste trabalho. Verificou-se que, dentre as opções de carregamento, a lâmpada halógena apresenta melhores resultados do ponto de vista térmico para o aquecimento mais uniforme do revestimento. Notou-se, também, que o reparo autoexcitável conseguiu evidenciar os defeitos presentes no material o suficiente para gerar imagens razoáveis na inspeção com shearografia. Portanto, o método estudado neste trabalho satisfaz as necessidades de uma inspeção em campo. Para fins de comparação com os resultados obtidos neste trabalho e para o melhor desenvolvimento do método, novos corpos de prova podem ser construídos alterando-se a disposição das fibras, e testes podem ser refeitos com diferentes configurações no corpo de prova atual.

Abstract: In the Oil and Gas industry, it is common for metallic structures to suffer from corrosion processes due to the environment in which they are inserted. For this reason, maintenance procedures that are performed quickly, efficiently and with minimal interference in production are necessary for safe operation. In recent years, fiber-reinforced composite materials have been widely used to repair these structures. After the repair is done, it is extremely important to perform inspections to ensure that the repair is in accordance with the required standards. One of the techniques that can be applied is shearography, which is a non-destructive inspection method that uses laser light and is based on interferometry techniques. In order to identify defects in the material during the application of this method, it is necessary to generate a deformation field on the surface of the analyzed structure through loading (excitation). In this study, the excitation will be applied through layers of the coating itself, named self-excitable repair. In this regard, a specimen was developed to evaluate the material's behavior through thermocouple analysis, thermal simulations and shearography tests. Furthermore, two additional methods of thermal excitation with halogen and infrared lamp were analyzed for comparison purposes with the method developed in this study. It was found that, among the charging options, the halogen lamp presents better results from a thermal point of view for more uniform heating of the coating. It was also noted that the self-excitable repair was able to evidence the defects present in the material enough to generate reasonable images in the inspection with shearography. Therefore, the method studied in this work satisfies the needs of a field inspection. For purposes of comparison with the results obtained in this work and for the best development of the method, new specimens can be built by changing the fiber arrangement, and tests can be redone with different configurations on the current specimen.