PHASED ARRAY em materiais inoxidáveis

Aplicação da Técnica Phased Array em Soldas de Materiais Inoxidáveis: Vantagens e Desafios

A técnica de ultrassom Phased Array (PAUT) tem se consolidado como uma solução eficiente para a inspeção de soldas em diversos tipos de materiais, incluindo aços inoxidáveis austeníticos, duplex e superduplex, frequentemente utilizados em indústrias como a química, petroquímica, papel e celulose, energia e óleo e gás.

Esses materiais são amplamente empregados na fabricação de tubos e chapas soldados, devido à sua elevada resistência à corrosão, especialmente sob condições agressivas (meios ácidos, salinos ou com cloretos). No entanto, a inspeção por ultrassom desses materiais apresenta desafios específicos, que exigem um bom entendimento da técnica e das propriedades metalúrgicas envolvidas.

Vantagens do Uso do Phased Array em Materiais Inoxidáveis

A aplicação do PAUT em soldas de inox (tubos e chapas) traz uma série de benefícios:

• Inspeção volumétrica com alta resolução, capaz de detectar descontinuidades internas como:
  1. Falta de fusão
  2. Falta de penetração
  3. Trincas
  4. Inclusões
• Registro digital e geração de imagens A-scan, B-scan e C-scan, que permitem melhor análise e rastreabilidade dos resultados.
• Velocidade de inspeção superior à radiografia e ultrassom convencional.
• Segurança operacional, já que não utiliza radiação ionizante.
• Permite inspeção em campo, inclusive durante paradas de planta.
• Maior sensibilidade a defeitos orientados paralelamente à solda, o que é uma limitação comum da radiografia.

Desafios na Inspeção de Inoxidáveis com Phased Array

Apesar das vantagens, existem desafios técnicos importantes:

• 1. Atenuação do sinal

Os aços inoxidáveis, especialmente os austeníticos, têm grão grosseiro e estrutura anisotrópica, o que causa:

1. Maior dispersão e atenuação do feixe ultrassônico;
2. Redução da amplitude do sinal;
3. Dificuldade em detectar pequenos defeitos em profundidade.

• 2. Ruído de fundo elevado
1. O tamanho e a orientação dos grãos geram um ruído metálico de fundo maior, o que pode mascarar pequenos defeitos.
• 3. Velocidade do som variável
1. A velocidade de propagação do som em inoxidáveis pode ser diferente dos aços carbono, exigindo calibração e ajustes específicos nos equipamentos e nas técnicas.
• 4. Escolha do ângulo e modo de onda
1. Pode ser necessário utilizar modos de onda longitudinal, transversal ou modo combinado, dependendo da geometria da solda e do tipo de material.

Aplicação em Aços Duplex e Superduplex

Os aços inoxidáveis duplex (ex: UNS S31803, SAF 2205) e superduplex (ex: UNS S32750, SAF 2507) possuem estrutura bifásica (austenita + ferrita), conferindo alta resistência mecânica e excelente resistência à corrosão por cloretos. Porém, a inspeção por PAUT nesses materiais também possui características particulares:

Vantagens:

• Estrutura de grão mais refinada do que os austeníticos comuns → menor atenuação do sinal.
• Melhor repetibilidade na detecção de descontinuidades, comparado ao inox austenítico puro.

Desafios:

• A proporção entre ferrita e austenita pode afetar a velocidade do som e a propagação do feixe;
• A variação de microestrutura na zona fundida (ZAC) pode causar refrações e distorções no feixe;
• É necessário fazer calibração com blocos de referência do mesmo material ou equivalente metalúrgico.

Considerações Finais

A técnica de ultrassom Phased Array é altamente eficaz para a inspeção de soldas em aços inoxidáveis, duplex e superduplex, tanto em tubos quanto em chapas, oferecendo alta confiabilidade e versatilidade. No entanto, é essencial considerar as particularidades metalúrgicas de cada liga para garantir a correta aplicação do ensaio.

A escolha do transdutor, o tipo de acoplamento, o modo de onda e a calibração devem ser criteriosamente ajustados para superar os desafios impostos pelos materiais inoxidáveis.

O domínio técnico da aplicação do PAUT nesses materiais permite substituir com segurança métodos tradicionais, como a radiografia, especialmente em ambientes com restrições operacionais ou exigência de inspeções em tempo real.