Colar de múltiplos sensores de Shearografia para inspeção de reparos e uniões de materiais compósitos

Abstract

Com importantes aplicações nos mais diversos setores industriais, os materiais compósitos têm encontrado sua aplicação também na indústria petroquímica. A fabricação de tubos e componentes de tubulação, bem como, a utilização de material compósito em reparos de estruturas metálicas são, atualmente, as aplicações mais difundidas neste setor. Defeitos na fase de montagem de tubulações de compósito e na aplicação dos reparos em campo são predominantes no histórico de falhas destes materiais na indústria do petróleo e gás. Neste contexto, torna-se imprescindível o desenvolvimento de equipamentos e métodos capazes de inspecionar estas estruturas de compósito. A prática da inspeção contribui para minimizar a probabilidade de ocorrência de danos causados por um eventual colapso nas tubulações das instalações petroquímicas. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema de inspeção capaz de avaliar tanto a qualidade de reparos compósitos aplicados em tubulações metálicas com trincas, ranhuras ou degradadas pela ação de corrosão, como também a qualidade de adesão de juntas tipo ponta e bolsa em tubulações de compósito. Um sistema modular com múltiplos sensores a laser, utilizando a técnica interferométrica shearografia, foi projetado e fabricado. Os resultados deste trabalho mostram que é possível inspecionar, de forma rápida e em uma única etapa, toda região perimetral de uma junta adesivada ou de um reparo de compósito. O método de inspeção proposto é não destrutivo e pode ser executado durante a operação da linha, sem impacto na sua produção. Experimentos aprofundados, com diferentes módulos do equipamento, permitiram avaliar de forma criteriosa o desempenho do sistema visando a sua aplicação em campo e o aumento da segurança deste setor industrial.<br>

Abstract : Composite materials are widely applied in several industrial sectors, including the oil and gas industry. The use of fiber reinforced plastic pipes and fittings as well as the use of composite material to protect or repair corroded metal structures and parts are currently the most widespread applications in this sector. In the oil and gas industry, defects in composite materials can arise during the pipe assembly stage and the application of the repairs in field. In this context, it is essential to develop equipment and methods to inspect these composite structures. The practice of inspection helps to minimize the probability of damage occurrence caused by a possible collapse in the pipelines or other parts of petrochemical plants. This work presents the development and evaluation of an inspection system able to assess both the quality of composite repairs applied to metal pipes degraded by corrosion, as the quality of adhesion of composite bell-and-spigot joints. A modular system with multiple laser sensors using shearography, an interferometric optical technique, was designed and manufactured. The results of this study show that it is possible to inspect, quickly and in one step, the entire perimeter of a bonded joint or a composite repair. The proposed inspection method is non-destructive and may be performed during line operation without impact on production. Careful experiments with different equipment modules have been carried out to evaluate the system performance, aiming its application in field and the safety increasing in the oil and gas industry.