Na indústria naval, o ensaio de ultrassom (UT) pode detectar defeitos de forma não destrutiva em barcos, iates e outras embarcações marítimas. A inspeção UT de rotina ajuda a garantir que as embarcações marítimas atendam às leis e requisitos regulatórios para manter a segurança das tripulações, passageiros e carga.
Uma empresa que prioriza os ensaios de ultrassom é a marineSOLUTIONS, um avaliador internacional de iates.
Avaliações de iates de embarcações marítimas novas e usadas
A marineSOLUTIONS fornece serviços de avaliação, consultoria e gerenciamento de iates no Mediterrâneo Oriental. Localizada na Península de Bodrum em Turgutreis, Turquia, a empresa realiza avaliações em embarcações novas e usadas para verificar suas condições e valor, bem como para determinar e avaliar danos. Essas avaliações podem fornecer informações detalhadas de inspeção para uma seguradora determinar se um incidente está coberto ou para escritórios jurídicos formularem um pedido de indenização para uma embarcação.
Retrato de Cem Baykent
Suas avaliações de embarcações incluem ensaios de ultrassom com nosso detector de defeitos EPOCH™ 650. As inspeções UT de materiais do barco incluem:
Conversamos com Cem Baykent, engenheiro de ciência de materiais e avaliador da marineSOLUTIONS, para saber mais sobre os ensaios de ultrassom na indústria naval. |  |
Os desafios da inspeção e manutenção de embarcações
A Associação Internacional de Sociedades Classificadoras (IACS) fornece um sistema para promover a segurança, regulamentação, conformidade e manutenção de navios e unidades offshore. Cada sociedade estabelece regras com padrões técnicos.
Apesar desses padrões, o ensaio não destrutivo (NDT) não é obrigatório na indústria naval como acontece na indústria aeroespacial. Além disso, a documentação de inspeção não estará incluída para um iate ou embarcação recreativa se um membro da IACS não o classificar. Devido à formação amadora da maioria dos fabricantes de iates, muitas habilidades de construção não são padronizadas.
A maioria dos iates também não é construída com a inspeção em mente. Os interiores costumam ser preenchidos com revestimentos, equipamentos, tanques, tubulações e maquinários. Este design impede o acesso ao casco e seu reforço a partir do interior. Como resultado, a desmontagem geralmente só é justificável após uma forte suspeita de defeito ou dano.
Os materiais do barco também podem ser difíceis de inspecionar. Para minimizar o peso, muitos barcos modernos são construídos com materiais compósitos que combinam fibras e matrizes de resina. As fibras podem ser dispostas aleatoriamente e, em seguida, achatadas em uma camada (conhecida como fibra de vidro picada) ou entrelaçadas na forma de tecido. O material da fibra é geralmente de vidro, aramida ou carbono; a matriz frequentemente se baseia em polímeros como poliéster, resinas epóxi ou éster vinílica.
Devido aos compósitos reforçados com fibra comumente usados em embarcações e às margens de segurança decrescentes dos designs e materiais do barco (por exemplo, cascos mais finos em iates modernos), a necessidade de caracterizar e encontrar defeitos nos materiais aumentou.
Delaminações, falhas e defeitos nas camadas de fibras compósitas
Falhas e defeitos internos ocultos em uma estrutura compósita podem ter várias origens: anomalias de fabricação, tensões ou fraquezas aplicadas, acidentes ou reparos inadequados. Falhas e defeitos podem afetar significativamente a integridade estrutural de um barco.
Inspetores como a marineSOLUTIONS usam ensaios de ultrassom NDT para localizar e dimensionar com precisão falhas, trincas, cavidades, delaminações e outros defeitos em barcos, iates e outras embarcações marítimas.
Compreendendo os ensaios de ultrassom na indústria naval
Resumindo, os ensaios de ultrassom usam energia sonora de alta frequência para realizar exames e medições. Os UTs podem ser usados para detectar e avaliar falhas, tirar medidas dimensionais, realizar caracterização de materiais e muito mais.
Um detector de defeitos por ultrassom usa um transdutor que gera ondas sonoras e mede o tempo que leva para o som deixar um transdutor, percorrer um material, ricochetear em um refletor e retornar ao transdutor.
Um pulso de som gerado por um transdutor percorre uma amostra e reflete de volta a partir da superfície interna (aqui inferior).
Um detector de defeitos por ultrassom pode ser usado para localizar e dimensionar descontinuidades, como trincas, cavidades, porosidade e descolamentos em vários materiais e juntas soldadas. A detecção de defeitos pode ser aplicada a quase qualquer material de engenharia. A maioria dos testes envolve aço e outros metais estruturais, mas os detectores de defeitos também podem ser usados com grande sucesso em plásticos, compósitos, fibra de vidro e cerâmica.
Um detector de defeitos também pode medir a espessura do material razoavelmente, mas não foi projetado para medir a espessura de precisão. Para saber mais, leia nosso Tutorial sobre detecção de defeitos por ultrassom.
A tecnologia NDT, como um detector de defeitos, é uma maneira poderosa de determinar a integridade dos componentes ou da estrutura de um barco e descobrir falhas sem causar qualquer dano. Como o NDT não danifica, sobrecarrega ou destrói materiais, ele economiza tempo e dinheiro ao inspecionar as estruturas e componentes do barco.
As inspeções NDT podem ser realizadas durante o processo de construção da embarcação, pré-entrega, pré-compra, inspeções de rotina, inspeção de danos ou como parte das inspeções pós-reparo. Na indústria comercial de embarcações marítimas, o NDT ultrassônico é regularmente executado em embarcações de aço e alumínio para detectar e quantificar a corrosão. De formas semelhantes, o NDT ultrassônico pode ser usado para medir a espessura e integridade de estruturas compósitas.
A inspeção de soldas estruturais em metais é uma aplicação comum do NDT por ultrassom na indústria naval. Os tipos de falhas em soldas incluem trincas, falta de fusão, penetração incompleta, porosidade e inclusões de escória. Todas essas falhas são potencialmente detectáveis por meio de ensaios de ultrassom.
Combinando o UT com a proficiência do NDT na inspeção de embarcações
Sem um programa de inspeção NDT no estágio de fabricação, muitas vezes não há padrões de referência para a forma como as embarcações não comerciais e recreativas são fabricadas. Isso torna o trabalho dos ensaios de ultrassom mais desafiador.
Inspetores como a marineSOLUTIONS devem usar seu conhecimento e experiência. Com isso em mente, a marineSOLUTIONS montou um pequeno laboratório para examinar diversos materiais do barco, desde vários tipos de materiais compósitos a diferentes tipos de metais.
Cem Baykent usa o detector de defeitos EPOCH 650 com o transdutor M2008 para examinar materiais compósitos de embarcações marítimas.
"Os ensaios de ultrassom em compósitos ainda são um nicho, uma área desconhecida e inexplorada no mundo NDT porque não há regulamentação ou padrão determinando o que fazer e quando fazer. Portanto, a marineSOLUTIONS está basicamente construindo seu próprio procedimento e aplicando conhecimento especializado de NDT por meio da equipe de engenharia", explicou Cem.
Além de materiais compósitos, as embarcações marítimas são frequentemente construídas em alumínio ou aço. Praticamente tudo o que é feito de metal está sujeito à corrosão, principalmente no ambiente marinho.
Cem observou que ignorar as inspeções de cascos de metal é surpreendentemente comum, embora a integridade do casco comprometida seja um grande risco para a segurança. Em termos simples, o casco é a parte exterior e estrutural de uma embarcação que se encontra parcialmente submersa no mar. Ele protege a carga, maquinários e área de acomodação de uma embarcação contra intempéries, inundações e danos estruturais.
Cem Baykent inspeciona o casco de uma embarcação marítima usando o detector de defeitos por ultrassom EPOCH 650
Os barcos são regularmente levantados em terra para inspecionar as chapas do casco desde o exterior, mesmo que seja somente para uma inspeção visual e esvaziamento. No entanto, os enchimentos, revestimentos e camadas de tinta no exterior do casco do iate podem tornar as inspeções visuais desafiadoras.
Acima de tudo, a inspeção visual fornece apenas uma visão limitada. A corrosão geralmente progride desde o interior. Somente depois que a maior parte do material fica desgastada com a corrosão, será possível detectar os danos internos pelo lado de fora por meio de métodos convencionais.
A corrosão interna progride principalmente em áreas quase impossíveis de observar durante as inspeções de porão. O acesso aos porões para inspeção visual é frequentemente limitado devido a tanques, maquinários e outros componentes e estruturas que impedem a passagem. Se não detectada e não tratada, a corrosão pode enfraquecer as chapas do casco e resultar em vazamentos perigosos e, eventualmente, falhas estruturais. A inspeção regular das chapas do casco é importante para melhorar a segurança e minimizar custos.
Um detector de defeitos por ultrassom confiável para avaliações de iates
Junto com uma equipe experiente, a marineSOLUTIONS tem uma variedade de equipamentos e amostras padrão para atender a diversos requisitos. Como a espinha dorsal do equipamento, eles contam com o detector de defeitos EPOCH 650 devido à sua combinação de desempenho e usabilidade.
Detector de defeitos por ultrassom EPOCH 650 da Olympus
Aqui estão três maneiras como a marineSOLUTIONS usa o detector de defeitos:
1. Ensaio de ultrassom de mastros e barcos compostos
Para inspecionar estruturas e materiais compósitos de embarcações, a marineSOLUTIONS emparelha o detector de defeitos EPOCH 650 com um transdutor de linha de atraso M2008 da Olympus (0,5 MHz, 1 pol. de diâmetro). Este transdutor é ideal para estruturas compósitas altamente atenuantes.
"Os materiais compósitos para iates são anisotrópicos, o que o torna ainda mais desafiador. Você pode obter mais informações sobre materiais anisotrópicos usando o transdutor M2008", explicou Cem. "O M2008 é muito forte para atravessar materiais compósitos de polímeros reforçados com fibra espessa (FRP). Ele funciona como um milagre e oferece resultados diretos. Experimentamos transdutores de outras empresas conceituadas, projetados para o mesmo propósito, e não alcançamos resultados nem sequer próximos."
Em compósitos, os ensaios de ultrassom podem ser usados para detectar:
- Uniformidade da espessura do laminado
- Presença e tipo de delaminação
- Presença de cavidades e/ou porosidade
- Qualidade e colagem do laminado e integridade dos reparos
- Inclusões e presença de material estranho no laminado
Os ensaios de ultrassom de mastros e barcos compostos têm muitas vantagens, incluindo:
- O acesso unilateral é suficiente
- Equipamento portátil para inspeções em locais remotos e trabalho em suspensão
- Preparação mínima ou desnecessária da superfície
- Alta precisão para determinar o ponto exato de uma anomalia oculta e suas principais características, como profundidade, tamanho e forma
- Fornece resultados e dados instantâneos
Cem Baykent realiza ensaios de ultrassom de mastros e barcos compostos usando o detector de defeitos EPOCH 650
2. Medição de corrosão de chapas do casco com ensaios de ultrassom
Outra maneira pela qual a marineSOLUTIONS usa o detector de defeitos EPOCH 650 é para medir a corrosão nas chapas do casco.
Cem explicou: "Os danos no casco e mastro são bastante comuns, e os ensaios de ultrassom fornecem os meios para estabelecer a extensão espacial dos danos. Esse conhecimento proporciona tranquilidade para todos os envolvidos e fornece informações valiosas para estimar os custos de reparo. Ambos proporcionam vantagens inestimáveis."
A espessura da chapa de metal pode ser avaliada de forma não destrutiva com medidores de espessura ultrassônicos, sem remover enchimentos, camadas de tinta ou outros revestimentos. É importante observar que, ao avaliar chapas com corrosão por pites, esses dispositivos deduzem as espessuras mínimas da chapa por algoritmos predefinidos e podem ser eventualmente enganosos.
A marineSOLUTIONS recorre ao detector de defeitos EPOCH 650 com um transdutor de elemento duplo DL4R-6X20 (4 MHz) para inspeção de corrosão em metais. Isso permite que o espectro de eco ultrassônico seja exibido. A partir da forma de onda, atenuação e mudanças de fase, um avaliador NDT experiente pode inferir muitas informações sobre uma chapa ou estrutura. O avaliador também deve distinguir entre ecos verdadeiros, reflexos e difrações falsos e muito mais.
O detector de defeitos por ultrassom EPOCH 650 exibe um espectro em uma chapa do casco de alumínio com corrosão por pites progressiva. A distinta corcunda dupla com o cume alto à esquerda indica corrosão severa por pites. À direita, a inspeção visual da seção da chapa do casco relacionada não revela qualquer indicação de corrosão por pites. Os danos ficam ocultos pela superfície externa carenada e revestida, bem como pelos tanques e demais estruturas internas que bloqueiam o interior.
3. Ensaio de ultrassom de soldas
A marineSOLUTIONS também usa o detector de defeitos EPOCH 650 com um transdutor de feixe angular AM4R-8X9-70 da Olympus para inspecionar soldas.
Embora as técnicas de feixe reto possam ser altamente eficazes para encontrar defeitos laminares, elas são ineficazes ao testar muitas soldas comuns, onde as descontinuidades normalmente não são paralelas à superfície. A combinação da geometria da solda, orientação dos defeitos e presença do cordão ou coroa de solda requerem uma inspeção do lado da solda usando um feixe gerado em um ângulo.
O teste de onda de cisalhamento, também conhecido como inspeção de feixe angular, é uma técnica de UT usada principalmente para inspeções de solda. A inspeção de solda é realizada introduzindo ondas de cisalhamento em uma chapa em um ângulo selecionado e manipulando o transdutor para escanear toda a solda.
Em inspeções típicas, o feixe de som percorre o ângulo gerado para a parte inferior da amostra e, em seguida, reflete para cima no mesmo ângulo. Mover a sonda para frente e para trás faz com que o feixe de som atravesse toda a altura da solda. Este movimento de escaneamento permite a inspeção de todo o volume de solda e a detecção de descontinuidades nas linhas de fusão e dentro do corpo de solda.
Os transdutores de feixe angular são transdutores de elemento único usados com um calço para emitir uma onda de cisalhamento refratada ou longitudinal em uma amostra. Aqui, é exibido um calço de 45°.
A inspeção UT pode detectar os seguintes defeitos nas soldas:
- Trincas na zona de solda
- Descontinuidades e penetração incompleta das juntas de solda
- Falta de fusão em juntas soldadas
- Porosidade em juntas soldadas
- Inclusões de escória nas juntas soldadas
- Áreas com distorção
- Estratificação do metal de solda
Trabalhando com a Olympus como um fornecedor de equipamentos NDT
Quando a marineSOLUTIONS decidiu investir em um dispositivo de inspeção de ultrassom, entrou em contato com vários fornecedores de equipamentos NDT. A Olympus se destacou por sua reputação de produtos de alta qualidade e pessoal experiente.
Cem mencionou uma avaliação anterior em que descobriu delaminação em um mastro composto de carbono usando o detector de defeitos EPOCH 650. Cem reportou essa falha ao cliente e, com base na reputação da marineSOLUTIONS e da Olympus, o proprietário decidiu inspecionar de forma destrutiva a parte do iate. A inspeção destrutiva de um mastro de carbono torna o mastro irreparável e inutilizável.
"Embora o proprietário tenha tomado a decisão, foi muito estressante testemunhar um mastro de carbono de alto valor sendo inspecionado de forma destrutiva com base em nossas descobertas. Mesmo assim, estávamos confiantes em nossa experiência e na credibilidade do equipamento Olympus", disse Cem.
A falha foi encontrada no local exato reportado e uma inspeção posterior levou à descoberta de um defeito de fabricação. A avaliação resultou na substituição de todo o mastro por parte do fabricante, que custou cerca de US$ 250.000.
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Um mastro é destruído e lixado para revelar um defeito. O defeito foi descoberto pela primeira vez usando o detector de defeitos EPOCH 650. |
A marineSOLUTIONS continua a investir em produtos Olympus. "Nunca ficamos desapontados com o suporte em campo e credibilidade dos produtos", disse Cem.
Cem acrescentou: "O equipamento de ensaio de ultrassom da Olympus oferece resultados inquestionáveis e confiáveis. Olympus é um nome conceituado e bem estabelecido para NDT de ultrassom. Nossos clientes levaram algumas de nossas descobertas de ultrassom a tribunais em vários países ao redor do mundo com sucesso reproduzível."
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