Detecção por métodos ópticos de falhas de adesão de revestimentos de materiais compostos usados na indústria do petróleo

Abstract

Devido à natureza dos ambientes encontrados na indústria do petróleo, os dutos de transporte estão sujeitos à corrosão e perda de integridade. Para evitar o problema, estes podem ser revestidos com materiais compostos que fornecem resistência à corrosão e, opcionalmente, reforço estrutural. Apesar da proteção contra corrosão dada pelos revestimentos, após a sua aplicação não é mais possível a inspeção visual da superfície metálica do duto. É por isso que é muito importante garantir uma perfeita adesão entre o revestimento e a superfície do duto para garantir a qualidade do revestimento. Este trabalho trata da utilização da técnica óptica de shearography para a detecção e localização destas falhas de adesão. Esta técnica é do tipo não-destrutiva e consiste na análise das imagens resultantes da interferência entre regiões vizinhas da superfície inspecionada iluminada por laser, medindo o campo de deformações do objeto. Essa é a sua principal vantagem em relação a outras técnicas ópticas que medem apenas o campo de deslocamentos. Sendo assim, a shearography é mais sensível a variações no campo de deformações (e conseqüentemente à detecção de falhas) e menos sensível a deslocamentos de corpo rígido. Essa vantagem a torna mais adequada à utilização em campo sem a necessidade de equipamentos para isolação de calor e vibrações. Para a medição do campo de deformações, são obtidas imagens do objeto em dois estados diferentes de carregamento, que por sua vez aqui é aplicado utilizando três métodos: carga mecânica, vácuo e aquecimento localizado. O objetivo final do trabalho é desenvolver um protótipo capaz de detectar um conjunto de falhas artificiais especialmente construídas para este trabalho e validar a aplicabilidade da técnica na detecção destas falhas de adesão. Due to the nature of the environments found in the oil industry, oil and gas pipes are subject to corrosion and integrity loss. To avoid this problem these pipes can be coated with composite materials, providing them corrosion protection and, optionally, structural reinforcements. Despite the corrosion protection that should be given by the composite coatings, after they are applied it is not possible to visual inspect their metallic surface anymore. It is why it is very important to guarantee perfect adhesion between coating and pipe to guarantee the quality of the coating. This work is about the use of the optical technique called shearography to detect and locate these adhesion defects. It is a non-destructive form of inspection and consists in comparing two images resulting from the interference between neighbor areas from the surface illuminated by a laser, measuring the stress field of the object. This is its main advantage in comparison to other optical techniques who measure only the displacement field. In this way, the shearography is more sensitive to the stress field variations (and consequently to the defects detection) and less sensitive to rigid body motions. This advantage turns it more adequate to be used in the field without equipment to isolate vibrations and heat. To measure the stress field, two pictures of the object are taken in two distinct loading states. The loading is here applied to the pipe using three methods: mechanical stress, surface vacuum and heating. The main purpose of this work is to develop a prototype which is capable of detecting a series of adhesion defects specifically built and validate the applicability of shearography in detecting this special kind of adhesion defects.