inspeção por partículas magnéticas automatizada em bisel de tubos

INSPEÇÃO POR PARTÍCULAS MAGNÉTICAS AUTOMATIZADA EM
BISEL DE TUBOS SOLDADOS
Edson Vasques Moreira
TENARIS CONFAB - Pindamonhangaba
[email protected]
João Maurício Godoy
TENARIS CONFAB - Pindamonhangaba
[email protected]
Luiz Fernando Marcondes Moreira
TENARIS CONFAB - Pindamonhangaba
[email protected]
Robson Pedroso Manão
TENARIS CONFAB - Pindamonhangaba
[email protected]
Abstract. Visando atender a necessidade de alguns clientes, em exigir a inspeção por partículas magnéticas nos biséis tubos à
procura do defeito de dupla laminação nesta região dos tubos a CONFAB adquiriu um novo equipamento junto a empresa
Multiflux. Esta inspeção é um requisito adicional a especificação API 5L e é um requisito da norma DNV OS-F101 e de algumas
especificações de clientes principalmente em projetos destinados a aplicações Offshore. Para atender estas exigências foi
desenvolvido um equipamento que faz a inspeção nas extremidades dos tubos em todo o perímetro na região do bisel. O
equipamento foi construído para inspecionar tubos de 12 ¾”a 48” de diâmetro da linha UOE SAW com ciclo total de inspeção
médio menor que 01 minuto.
Palavras Chaves: Tubos, partículas magnéticas, automatizado
1. Introdução
A inspeção por partículas magnéticas nos biséis de tubos vem sendo um requisito muito freqüentemente solicitado
pelos clientes principalmente em projetos Off-Shore e mais recentemente pela DNV OS-F101 2000. A CONFAB
visando atender estas necessidades fez um novo investimento na planta de tubos SAW-UOE situada em
Pindamonhangaba, já para ser aplicado em um projeto da Petrobrás com tubos 18”x 0,500” a serem lançados na Baía da
Guanabara, onde tivemos pela primeira vez um requisito da fabricação de tubos de acordo com a especificação DNV
citada acima e o projeto acompanhado pela própria DNV. O equipamento automatizado de Inspeção por Partículas
Magnéticas nos biséis dos tubos foi desenvolvido em conjunto com a empresa nacional MULTIFLUX. Para atender as
necessidades desta planta em termos de produtividade, layout, operação, durabilidade, eficiência e adequada técnica
para detecção do defeito objetivado além do atendimento das normas e especificações envolvidas, o equipamento foi
construído para detectar dupla laminação na superfície e sub-superfície do bisel dos tubos, com bom desempenho,
adequada produtividade, ótima repetibilidade, fácil operação não necessitando de troca do ferramental e sim pequenos e
rápidos ajustes.
O equipamento inspeciona as duas extremidades do tubo ao mesmo tempo necessitando portanto um inspetor em
cada uma delas. Cada lado é composto por um cabeçote de magnetização que é basicamente um yoke especial, com
pernas articuladas, e fabricada com sistema copiador da superfície do tubo, um circuito fechado de circulação da
suspensão e uma cabine para inspeção, podendo utilizar partículas magnéticas fluorescentes ou não fluorescentes.
2. Características Técnicas do Equipamento
Equipamento:
Yoke por sistema:
Controle da magnetização:
Método de inspeção:
Varredura:
Detecção dos defeitos:
Direção do campo:
Intensidade do campo:
Partículas Magnéticas:
Desmagnetização:
2 sistemas (cabeçotes de magnetização), sendo um em cada extremidade do tubo.
1 Yoke Especial com pernas articuladas.
Realizado através do amperímetro, calibrado, existente em cada sistema.
Contínuo, corrente alternada (AC).
100% do bisel de cada extremidade do tubo.
Descontinuidades superficiais e sub-superficiais no sentido da laminação.
Longitudinal.
0 a 100 A/cm, podendo ser controlada através de um potenciômetro existente no
equipamento.
Partícula via úmida fluorescente ou visível.
Não é necessário, menor que 10 gauss.
02 a 06 de Junho de 2003 / June 2 to 6 2003
Rio de Janeiro - RJ - Brasil
Veículo:
Condição da superfície:
Produtividade :
Faixa de diâmetro:
Faixa de espessura:
Faixa de comprimento:
Água com agente distensor.
Livre de óleo e graxa.
Ciclo total médio de 1 minuto.
323,8mm a 1219,2mm (12 3/4” a 48”).
6,35mm a 31,75mm (0,250” a 1,250”).
9000 a 12450 mm, especial de 6000 à 9000 mm
3. Processo de Fabricação dos Tubos Soldados
O equipamento de partículas magnéticas está instalado no final da linha de fabricação de tubos imediatamente após
o tubo ter sido biselado. Esta planta fabrica tubos pelo processo UOE-SAW, e é uma das mais produtivas e eficientes da
CONFAB. Utiliza-se de chapas laminadas que são ensaiadas nas usinas de aço nacionais ou internacionais. Basicamente
o processo UOE significa prensar a chapa em forma de “U” e de “O”, solda por arco submerso interno e externo e
expandir os tubos. Estes tubos posteriormente são testados hidrostaticamente e sua solda é inspecionada em toda
extensão por ultra-som e nas extremidades são realizados os ensaios radiográficos por uma extensão de
aproximadamente 205 mm de acordo com a API ou 300 mm pela DNV. As extremidades dos tubos são biseladas,
inspecionadas visual e dimensionalmente. Também, se especificado, inspecionados por partículas magnéticas ou
líquidos penetrantes. Após isto, é feita a pesagem, medição de comprimento e marcação dos tubos. Cada ponto do
processo é lançado o status da inspeção do tubo gerando total rastreabilidade deste em todas as etapas de fabricação.
Um sistema computadorizado supervisiona esta fabrica. SRQ que significa Sistema de Rastreabilidade e Qualidade.
Este sistema controla também testes nos laboratórios, liberações e carregamento dos tubos.
Figura 1 – Fluxograma dos pontos principais planta UOE-SAW
4. Equipamento de Inspeção
Figura 2 – Visão geral do equipamento de inspeção
Este equipamento tem uma faixa de trabalho no sentido do comprimento do tubo de tal forma que se possa trabalhar
com as variações de comprimento dos tubos especificadas e cada uma das maquinas se move a procura da extremidade
do tubo. No início da obra se ajusta o equipamento para o diâmetro e a espessura, colocando um tubo da obra com um
defeito artificial simulando uma dupla laminação na região central do bisel. Os tubos que serão inspecionados são
posicionados sobre rolos rotativos suspensos e finalmente os sistemas de magnetização são acoplados às extremidades
do tubo. Este acoplamento é feito manualmente pelo próprio inspetor. Após o equipamento estar acoplado ao tubo, os
rolos rotativos, os yokes e o aplicador da suspensão (chuveiro) são ligados e a inspeção é iniciada. A velocidade
máxima de rotação do tubo é de 5 m/min dependendo das variáveis envolvidas no projeto como tamanho de defeito,
tipo de partículas e outras. Os sistemas de magnetização são inclinados entre 20 e 30 graus com o objetivo de evitar que
a suspensão, que é drenada por gravidade, remova as indicações formadas antes que o inspetor possa realizar a
avaliação. Estes sistemas são independentes sendo que cada sistema possui dois tipos de copiador. O primeiro deles
serve para manter sempre fixa a distância entre o centro das pernas do yoke e a face do bisel, e tem o objetivo de deixar
sempre constante esta distância, para que a inspeção possa ser realizada em uma zona onde o campo magnético esteja
entre o mínimo e o máximo valor admissível, por exemplo 17 a 65 A/cm. O segundo tipo de copiador mantém as pernas
dos Yokes sempre a uma mesma distância da superfície do tubo. O cilindro pneumático mantém cada perna do Yoke
sempre em contato com a superfície do tubo e é acionado imediatamente após o posicionamento da maquina em relação
ao bisel do tubo. O campo magnetizante e a solução também são acionados neste momento. Vide Figuras 3 e 4.
Figura 3 – Detalhe dos copiadores
Figura 4 – Detalhe do copiador da perna do Yoke.
Cada sistema de magnetização possui um coletor, cuja finalidade é colher a solução que foi aspergida sobre a
superfície do bisel, para que a mesma retorne ao tanque, podendo assim ser reaproveitada. Possui também um
amperímetro calibrado que serve para que o próprio inspetor monitore constantemente o correto funcionamento do yoke
a maquina possui alarme de falta de campo que é indicado imediatamente no painel de controle do operador. No caso de
utilizarmos partículas magnéticas fluorescentes, uma cabine escura é instalada de forma que atenda os níveis de
luminosidade, e luz negra conforme especificado. Periodicamente, normalmente duas vezes por turno de trabalho, a
eficiência do ensaio é checada através de “Padrões de Verificação de Eficiência” e de um tubo padrão especialmente
construído que possui uma indicação artificial em cada bisel, simulando uma dupla laminação. O controle da
luminosidade, concentração das partículas e outros são também avaliados.
4.1. Área de Inspeção e Avaliação
Para garantir a eficiência da inspeção na área a ser inspecionada (bisel), é utilizado um Medidor de Campo
Magnético de efeito Hall, modelo 5070, marca F.W.Bell, calibrado, determinando um campo magnético entre 24 e 40
ou 17 a 65 A/cm de acordo com a especificação envolvida. Este campo é ajustado utilizando uma distância do centro da
perna do yoke à face do bisel, por exemplo igual a 50 mm e então ajusta-se a potência no potenciômetro existente no
painel de comando. Com isto pode-se ajustar o campo máximo (40 ou 65 A/cm) no eixo do Yoke e a extensão do bisel
que atinge o valor mínimo (17 ou 24 A/cm). Este é o setup do aparelho. A região onde a solução com as partículas
magnéticas devem ser jogadas e o local onde o inspetor deve dar o laudo é determinado. Como rotina esta região é
sempre próxima ao eixo do Yoke. Caso por algum motivo houver necessidade de se alterar a potência do equipamento,
a distância entre o centro das pernas do yoke e a face do bisel deve ser analisada para confirmar se há ou não a
necessidade de ser alterada para manter o mesmo nível de campo magnético.
Figura 5 - Potenciômetro
Figura 6 – Painel de Trabalho
4.2. Variáveis da Inspeção
Na inspeção, as seguintes variáveis devem ser consideradas:
Iluminação
Concentração das Partículas Magnéticas
Distância do centro das pernas do yoke a face do bisel
Velocidade de rotação do tubo
Intensidade de magnetização
Posição do aplicador de suspensão (chuveiro)
Posição do sistema de magnetização (inclinação entre 20 e 30 graus)
Posição do olho do inspetor.
Qualificação do inspetor.
5. Conclusão
Este equipamento automático de inspeção por partículas magnéticas instalado na CONFAB desde Junho de 2002
atende a diversos requisitos adicionais de inspeção por partículas magnéticas nas extremidades dos tubos, de forma
extremamente satisfatória. Este equipamento apresenta também uma boa produtividade, repetibilidade e sensibilidade.
Outro fator importante é o fato de o inspetor ter a sua integridade física preservada, pois é um equipamento de fácil
manuseio não havendo necessidade de grande esforço físico ou de movimentos repetitivos, que são comuns nas
inspeções com yokes manuais. Este projeto foi bastante interessante e com este conceito não exigiu enormes maquinas
de magnetização que além de encarecer o fornecimento teríamos vários problemas com peças de reposição.
7. Referências
American Petroleum Institute, API Specification 5L, Washington, July 2000.
American Society for Testing and Materials, ASTM E709 Standard Guide for Magnetic Particle Examination,
1995.
British Standards Institution, BS 6072 Method for Magnetic Particle Flaw detection, 1981.
ISO 13664 Seamless and welded steel tubes for pressure purposes – Magnetic particle inspection of the tube ends
for the detection of laminar imperfections, 1997.
8. Abstract
The inspection of magnetic particles at bevel of the pipe is used to attend the customer necessity to obtain pipes
checked by magnetic particle on the bevel area, to detect laminations in this area of the pipes, a new equipment was
obtained together Multiflux company. This inspection is an additional specification to API 5L and requirement of the
standard DNV OS-F101, customers’ specifications and offshore projects. To carry out requirement, the equipment was
developed to inspect in both extremes of the pipe ends on all bevel perimeter area. The equipment was made to inspect
pipes from 12 ¾” to 48” of diameter of the UOE SAW manufacturer with total perimeter cycle smaller than 01 minute.
9. Direitos Autorais
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