A introdução da formação de imagem de coerência de fase (Phase Coherence Imaging, PCI) no detector de defeitos OmniScan™ X3 64 melhorou consideravelmente os recursos de visualização e caracterização para alguns dos defeitos mais difíceis de detectar usando as técnicas de ultrassom convencionais. Os aprimoramentos na formação de imagem da PCI oferecem melhorias não apenas para esses casos de uso desafiadores, mas também para casos de uso comuns, como inspeções de solda e dimensionamento de fissuras.
Ao contrário das tecnologias atuais de testes de ultrassom – incluindo as técnicas convencionais de phased array (PA) e método de foco total (TFM) –, o processamento do sinal da PCI não leva a amplitude em consideração ao gerar as imagens do TFM. Os defeitos são detectados usando apenas as informações de fase do sinal através da medição da coerência de fase dos A-scans elementares para cada ponto na zona do TFM.
Desafios que a PCI ajuda a superar
Materiais de grãos grossos e atenuantes de som
Contar com a fase do sinal em vez da amplitude significa que, mesmo em materiais com alta atenuação ou ruído de fundo, continua sendo possível avaliar a coerência do sinal, pois a distribuição de frequência pode ser encontrada mesmo com uma amplitude de sinal baixa.
Na verdade, quanto mais ruidoso for o ruído de fundo, mais fácil será para a PCI distinguir entre a coerência de fase do sinal do defeito e a incoerência do ruído caótico. É por isso que os resultados são melhores em materiais de grãos grossos, como aços austeníticos.
Detecção de pequenos defeitos, especialmente aqueles próximos a grandes refletores
Por exemplo, compare essa imagem do TFM convencional com a imagem do modo de PCI da deformação:
O ruído de fundo e o eco da parede traseira na imagem do TFM baseada em amplitude (fundo azul) obscurecem a deformação, que é claramente visível na imagem do modo de PCI (fundo cinza). Ambas as imagens foram adquiridas usando uma sonda Dual Linear Array™ (DLA) de 64 elementos e 10 MHz e o conjunto de ondas L-L. 4
Uma vez que a amplitude deixa de ser um fator, os ajustes de ganho e a saturação do sinal também são eliminados. Isso ajuda a mitigar problemas como ecos fortes da parede traseira ou outros grandes refletores obscurecendo pequenos defeitos em sua proximidade.
Veja a seguir 4 casos de uso em que a PCI é especialmente eficaz, lembrando que eles definitivamente não abordam todas as possibilidades:
1. Ataque de hidrogênio a alta temperatura (HTHA)
O ataque de hidrogênio a alta temperatura (High-Temperature Hydrogen Attack, HTHA) é um mecanismo de dano muito difícil de detectar usando técnicas de amplitude, principalmente em suas fases iniciais. Isso decorre de vários fatores, como a orientação dos defeitos, o tamanho dos defeitos e sua proximidade em relação à parede traseira.
Uma vez que a PCI gera imagens do TFM usando apenas as informações de fase dos A-scans elementares e não a amplitude, o HTHA pode ser potencialmente detectado em suas fases iniciais. Isso ocorre porque a resposta de difração desses pequenos refletores é altamente coerente em comparação com grandes refletores especulares, como a parede traseira. A orientação do defeito também tem menos importância pelos mesmos motivos. Uma vez que cada pequena "borda" no defeito emite um sinal de difração, a direção e a orientação podem ser facilmente visualizadas.
Imagem do dano do HTHA usando o modo de PCI do detector de defeitos OmniScan X3 64.
A PCI demonstrou fornecer imagens melhores do HTHA na fase inicial do que as técnicas baseadas em amplitude.
2. Danos de sulfeto de hidrogênio úmido (H2S)
As fissuras induzidas por hidrogênio causadas pela formação de bolhas de um ambiente rico em sulfeto de hidrogênio (H2S) geram um desafio interessante para inspeções por ultrassom baseadas em amplitude. As bolhas podem ser visualizadas facilmente usando uma inspeção de 0 grau com phased array ou TFM convencional, porém, determinar se a bolha se conectou à superfície pode ser difícil ou impossível. O motivo disso é porque o som é incapaz de acessar as conexões da superfície ou a amplitude não é suficiente para determinar a extensão da formação de bolhas.
Renderização da PCI da formação de bolhas induzida por sulfeto de hidrogênio (H2S). A imagem exibida no software OmniPC™ foi adquirida pelo detector de defeitos OmniScan X3 64, uma sonda DLA de 64 elementos e 7,5 MHz e o conjunto de ondas L-L.
Essas conexões da superfície podem ser facilmente visualizadas com a PCI, pois mesmo uma amplitude baixa retorna sinal. Apesar do sinal fraco, ainda é possível avaliar as informações de fase, o que revela essa informação oculta, porém, essencial.
3. Fissura causada por corrosão sob tensão (SCC)
A maior sensibilidade da PCI a defeitos verticais em comparação com o TFM convencional é especialmente eficaz na detecção e dimensionamento de fissuras causadas por corrosão sob tensão (Stress Corrosion Cracking, SCC). Com o TFM convencional, muitas vezes é difícil visualizar os defeitos verticais e são necessários conjuntos de ondas auto-tandem. Se o defeito for exibido com conjuntos de ondas auto-tandem, muitas vezes a parte superior e a parte inferior são divididas em dois grupos, dificultando a caracterização do defeito. Isso ocorre porque a orientação desses defeitos resulta em uma resposta de amplitude fraca e inconsistente.
Por outro lado, a PCI detecta de forma confiável esses defeitos irregulares verticais e eles se destacam claramente no visor. Além disso, os melhores resultados são normalmente alcançados com os modos de propagação pulso-eco T-T e TT-TT. Isso se deve ao fato de que as difrações da ponta das mudanças de direção acentuadas na fissura retornam uma baixa amplitude, mas uma resposta de fase altamente coerente. Essas difrações da ponta permitem que você identifique facilmente o formato e a direção da fissura, e você pode usar os hot spots das pontas para dimensioná-las de forma precisa.
Com a PCI, é possível usar menos grupos para obter imagens de melhor qualidade em situações em que há defeitos como a SCC. Usar menos grupos melhora a eficiência da sua configuração e coleta de dados e facilita muito o aprendizado de como usar a PCI, principalmente para inspetores de ultrassom convencional com menos experiência.
4. Inspeção de soldas
A PCI pode ser muito eficaz para as inspeções de soldas uma vez que combina as vantagens dos sinais refletidos – como phased array (PA) – e as informações de fase de difração da ponta – como TOFD. Outra vantagem da PCI é que são necessários menos grupos para a mesma cobertura de escaneamento.
A PCI pode facilitar a caracterização de alguns tipos de defeito:
- O dimensionamento é mais fácil.
- As imagens dos defeitos se aproximam mais de suas características reais.
- É menos provável que os defeitos sejam divididos entre grupos diferentes.
A PCI é altamente sensível aos reflexos das bordas, fornecendo um retrato preciso de um defeito para a sua análise, e os hot spots da difração da ponta permitem que você dimensione facilmente um defeito, como essa falta de fusão da solda (LOF). 8
Falta de fusão:
Embora os defeitos de falta de fusão (Lack-Of-Fusion, LOF) possam ser facilmente visualizados usando técnicas baseadas em amplitude, eles muitas vezes apresentam um desafio quanto ao dimensionamento. Não é raro que o sinal de uma falta de fusão seja saturado, tornando o dimensionamento impossível. Uma vez que é impossível saturar o sinal com a PCI, isso nunca é um problema. Também é mais rápido e fácil dimensionar a falta de fusão, pois as pontas criam difrações que podem ser usadas como pontos de referência para o dimensionamento sem a necessidade de alterar o ganho ou encontrar a queda de 6 dB.
Porosidade:
A porosidade muitas vezes pode ser difícil de detectar com técnicas baseadas em amplitude porque a resposta da amplitude é semelhante ao ruído de fundo. Uma vez que a PCI é mais sensível a pequenos defeitos, a porosidade não é apenas visível, mas você também pode diferenciar e identificar poros individuais.
Fissuras:
Pelos mesmos motivos da SCC, a PCI é uma ferramenta excelente para identificar e dimensionar fissuras ao inspecionar soldas.
Esses são apenas alguns exemplos de aplicações em que a PCI forneceu melhores resultados em comparação com as técnicas baseadas em amplitude, no entanto, suas vantagem podem ser estendidas a outras inspeções que envolvem materiais ruidosos ou atenuantes e pequenos defeitos.
Se quiser saber como a PCI pode melhorar seus processos de inspeção, entre em contato com o seu representante local da Evident para agendar uma demonstração ou confira alguns dos outros recursos em nosso site.
Os proprietários atuais do OmniScan X3 64 podem atualizar para o software MXU 5.10 para começar a usar a PCI hoje!
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