Uso de varredura a laser para avaliar a aptidão para o serviço

Com sua precisão de mícron e tempos de inspeção reduzidos, a inspeção a laser integrada com o moderno software de análise de elemento finito e adequação ao serviço é um método rápido de retorno ao serviço de análise de corrosão.

A varredura a laser (perfilometria) é um método de inspeção altamente eficaz e preciso para medir alterações na geometria de vasos, tubos e tubulações pressurizados. Os dados de varredura a laser são usados ​​para medir desvios da geometria normal, como os causados ​​por corrosão, danos mecânicos e outras distorções estruturais. O principal objetivo da análise de varredura a laser é alimentar dados geométricos de alta precisão de embarcações e componentes em serviço em pacotes avançados de software de modelagem e análise.

Escaneamento a laser 3D e avaliações de corrosão

A varredura a laser permite a avaliação interna e externa de corrosão, deslocamento e outras formas de danos estruturais. (Para saber mais sobre essa técnica, leia Usando análise a laser 3D para testes não destrutivos e avaliação de corrosão de dutos.) tamanho e forma de defeitos estruturais. Depois que uma área problemática é identificada, os dados podem passar por engenharia reversa em um modelo CAD para que possam ser importados para análise posterior e avaliação da corrosão.

Os três níveis de avaliação variam em complexidade e conservadorismo, sendo o Nível 1 o menos complexo e o mais conservador. As avaliações de Nível 2 exigem informações mais detalhadas sobre as condições operacionais e propriedades do material para fornecer um nível mais alto de análise. As avaliações de nível 3 são as mais avançadas e requerem dados detalhados, análise de computador e um alto nível de conhecimento técnico e experiência em procedimentos de avaliação de adequação ao serviço. Depois que uma avaliação de Nível 3 é realizada em equipamentos de pressão usando dados de varredura a laser em uma análise de elementos finitos (FEA), o custo das avaliações subsequentes é reduzido.

A varredura a laser é altamente vantajosa se uma avaliação não atender ou passar na avaliação de Nível 2, por exemplo, quando a área de interesse estiver próxima a uma grande descontinuidade estrutural ou a geometria do componente for complicada e difícil de modelar. com precisão através da análise de elementos finitos. A tensão resultante do modelo pode então ser avaliada contra os critérios de aceitabilidade do FSS em caso de falha. Os dados de varredura a laser permitem uma avaliação rápida e, portanto, um retorno muito mais rápido ao resultado do serviço ou planejamento de remediação. O corolário natural disso é que o gerenciamento geral de ativos e o gerenciamento de segurança são significativamente aprimorados.

Resultados da varredura a laser

O exemplo a seguir (Figura 1) mostra a varredura a laser aplicada a um tubo que sofre corrosão interna e externa. O tubo tinha um comprimento de 1320 mm, um diâmetro externo de 635 mm e uma espessura de 24 mm. Em comparação com os métodos tradicionais de fazer medições de grade de espessura usando um medidor de espessura, a varredura a laser fornece um perfil de espessura mais preciso e permite a repetibilidade futura. O alto nível de precisão também significa que o nível de conservadorismo empregado durante uma avaliação pode ser minimizado, reduzindo reparos desnecessários e tempo de inatividade.

As varreduras a laser são compatíveis com todos os principais softwares FEA e de modelagem. A imagem abaixo ilustra o processo de Avaliação de Perda de Metal FEA Nível 3 usando um modelo digitalizado a laser. Neste caso, pode-se observar que o perfil de corrosão é captado pela varredura (Figura 1). Este nível de modelagem do perfil de corrosão não pode ser razoavelmente alcançado por meio de técnicas padrão.

Nas etapas seguintes, são aplicadas as respectivas propriedades do material, condições de contorno e carga, precedidas pela construção da malha FEA no modelo (Figura 2).

A simulação é então executada e os resultados de tensão são extraídos. Outra vantagem da análise baseada em FEA é que os parâmetros operacionais e de carga podem ser facilmente modificados, permitindo a avaliação de múltiplos cenários operacionais de forma rápida e fácil.

A Figura 3 mostra um exemplo dos resultados de tensão quando o tubo é submetido a uma pressão interna de 1 MPa. A magnitude e a localização das tensões de pico podem ser claramente vistas e extraídas para uso em uma avaliação de Nível 3. Além das avaliações de perda de metal, os resultados também podem ser usados ​​para uma variedade de propósitos, incluindo, entre outros, a avaliação do pressão máxima admissível de trabalho, a análise de fadiga cíclica e a análise de vazamentos antes da ruptura. Formas mais avançadas de avaliação, como simulações mecânicas e de transferência de calor e análise modal, também são possíveis por meio do uso de FEA.

Conclusão

Com precisão de mícron e reduzindo os tempos de inspeção em um fator de 10, a inspeção a laser integrada com o software moderno de adequação ao serviço e análise de elementos finitos é um método rápido de análise de retorno ao serviço.

A integração dos dados de escaneamento a laser com a adequação para serviço e a avaliação da vida útil restante fornece uma avaliação mais precisa, econômica e eficiente em termos de tempo do que era possível com os métodos disponíveis anteriormente.

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