Medição de espessura ultrassônica - Ultrasonic thickness measurement
No campo dos testes ultrassônicos industriais , a medição de espessura ultrassônica ( UTM ) é um método de realização de medição não destrutiva (medição) da espessura local de um elemento sólido (normalmente feito de metal, se estiver usando o teste de ultrassom para fins industriais) com base em o tempo que a onda de ultrassom leva para retornar à superfície. Este tipo de medição é normalmente realizado com um medidor de espessura ultrassônico .
Observou-se que ondas ultrassônicas viajam através de metais em uma característica de velocidade constante para uma determinada liga, com pequenas variações devido a outros fatores como temperatura. Assim, dada essa informação, chamada de velocidade, pode-se calcular o comprimento do caminho percorrido pela onda usando esta fórmula:
onde é a espessura da amostra é a velocidade do som na amostra dada é o tempo de percurso
A fórmula apresenta divisão por dois porque normalmente a instrumentação emite e registra a onda de ultrassom no mesmo lado da amostra usando o fato de que ela é refletida na fronteira do elemento. Assim, o tempo corresponde a percorrer a amostra duas vezes.
A onda é geralmente emitida por uma célula piezoelétrica ou sensor EMAT que é embutido na cabeça do sensor de medição e o mesmo sensor é usado para registrar a onda refletida. A onda sonora tem um padrão esférico de propagação e sofrerá diferentes fenômenos, como reflexão ou difração por multipercurso. A medição não precisa ser afetada por estes, uma vez que o primeiro retorno registrado será normalmente a cabeça da onda emitida viajando na distância mais curta, que é equivalente à espessura da amostra. Todas as outras devoluções podem ser descartadas ou podem ser processadas usando estratégias mais complicadas.
Medidor de espessura
Um medidor de espessura ultrassônico é um instrumento de medição para a investigação não destrutiva da espessura de um material usando ondas ultrassônicas .
O uso de um medidor de espessura ultrassônico para testes não destrutivos para verificar as propriedades do material, como medição de espessura, é regular em todas as áreas de medições industriais. A capacidade de medir a medição de espessura sem exigir acesso a ambos os lados da peça de teste oferece a essa tecnologia uma infinidade de aplicações possíveis. Medidores de espessura de pintura, medidores de espessura de revestimento ultrassônico, medidores de espessura digitais e muitas outras opções estão disponíveis para testar plásticos, vidro, cerâmica, metal e outros materiais. Junto com a espessura do revestimento, é amplamente utilizado para espessuras de vidro, madeira e plásticos e também serve como principal equipamento de teste na indústria de corrosão.
Um medidor de espessura ultrassônico robusto determina a espessura da amostra medindo a quantidade de tempo que leva para o som atravessar do transdutor através do material até a extremidade posterior de uma peça e vice-versa. O medidor de espessura ultrassônico, então, calcula os dados com base na velocidade do som através da amostra testada.
O primeiro medidor de espessura ultrassônico foi feito em 1967 por Werner Sobek ; um engenheiro polonês de Katowice. Este primeiro medidor de espessura ultrassônico mediu a velocidade das ondas que ele emitiu em amostras de teste particulares, então calculou a espessura em micrômetros dessa medição de velocidade por uma equação matemática aplicada.
Existem dois tipos de transdutores que podem ser usados como um medidor de espessura ultrassônico. Esses sensores são sensores piezoelétricos e EMAT . Ambos os tipos de transdutores emitem ondas sonoras para o material quando excitados. Normalmente, esses transdutores usam uma frequência predeterminada, no entanto, certos medidores de espessura permitem o ajuste de frequência a fim de inspecionar uma faixa mais ampla de material. A frequência padrão usada por um medidor de espessura ultrassônico é 5 MHz.
Alguns medidores de espessura de revestimento ultrassônico requerem que um acoplante em formato de gel, pasta ou líquido seja usado para eliminar lacunas entre o transdutor e a peça de teste. Um acoplante comum é o propilenoglicol , mas existem muitas outras opções que podem ser substituídas.
Hoje existem muitos modelos de alta tecnologia no mercado. Medidor de espessura digital moderno tem a capacidade de salvar dados e enviar para uma variedade de outros dispositivos de registro de dados. Uma interface amigável e dados e configurações salvos permitem o máximo de facilidade para os operadores. Isso permite que até mesmo usuários relativamente novatos obtenham medições precisas e econômicas.
Vantagens
- Técnica não destrutiva
- Não requer acesso a ambos os lados da amostra
- Pode ser projetado para lidar com revestimentos, forros, etc.
- Boa precisão (0,1 mm e menos) pode ser alcançada usando técnicas de temporização padrão
- Pode ser facilmente implantado, não requer condições de laboratório
- Equipamento relativamente barato
- EMAT não requer o uso de acoplante.
- EMAT pode realizar medições de espessura por meio de corrosão e outros revestimentos de superfície em metais
- Não há necessidade de remover o revestimento do metal.
Desvantagens
- Normalmente requer calibração para cada material
- Requer bom contato com o material
- Não é possível medir a ferrugem (não se aplica a EMAT)
- Requer material de acoplamento entre a superfície medida e a sonda. (Não se aplica a EMAT)
- A interpretação requer experiência
Uso típico
O UTM é freqüentemente usado para monitorar a espessura do metal ou a qualidade da solda em ambientes industriais, como mineração. Os técnicos da NDE equipados com sondas UTM portáteis alcançam o chapeamento de aço nas laterais, tanques, conveses e superestrutura. Eles podem ler sua espessura simplesmente tocando o aço com o cabeçote de medição (transdutor). O contato geralmente é garantido removendo primeiro a incrustação de corrosão visível e, em seguida, aplicando vaselina ou outro acoplante antes de pressionar a sonda contra o metal. No entanto, quando o UTM é usado com um transdutor acústico eletromagnético, o uso do acoplante não é necessário. Esses métodos de teste são usados para inspecionar o metal para determinar a qualidade e a segurança sem destruir ou comprometer sua integridade. É um requisito de muitas sociedades de classificação
As técnicas e tecnologias associadas ao UTM estão intimamente relacionadas ao uso de ultrassom em outros contextos, como as várias outras medições ultrassônicas industriais , bem como ultrassonografia médica e micro-ultrassom de imagem pré - clínica . A tecnologia UTM combinada com transferência de dados sem fio agora está sendo usada por algumas empresas para monitorar a espessura dos metais em chutes de transferência.
Requisitos de classificação para pesquisas de casco UTM
As sociedades de classificação têm requisitos detalhados para a medição da espessura das estruturas do casco. Esses requisitos dependem muito do tipo, idade e comprimento dos navios. Todas as classificações de membros do IACS têm requisitos semelhantes, pois precisam estar em conformidade com as diretrizes do IACS. A espessura de diminuição permitida depende das regras de construção de cada classificação. Também dependendo do tipo, as sociedades solicitam um ou dois operadores. Os operadores UTM precisam ser certificados de nível II de acordo com SNT-TC-1A ou padrão semelhante. Além disso, a empresa que realiza a pesquisa de medição ultrassônica de espessura deve ser aprovada pela classificação na qual o vaso está registrado. A sociedade de classificação analisa os procedimentos documentados da empresa UTM e audita-os a bordo para emitir um certificado de aprovação. Finalmente, o equipamento usado deve ser aprovado pelas classificações.