60ª Reunião Anual da SBPC

INTRODUÇÃO:

Dutos são amplamente utilizados para o transporte de gás natural, petróleo e seus derivados por empresas do Brasil e no mundo. Dada sua importância econômica, torna-se interessante o desenvolvimento de métodos de avaliação experimental das tensões existentes em suas paredes. Para isso, é possível utilizar o ultra-som e os conceitos da acustoelasticidade. Em 1953, Hughes e Kelly mostraram que existe uma relação entre a velocidade das ondas ultra-sônicas e a tensão na região do material percorrida por tais ondas. Desde então, observou-se que a velocidade das ondas ultra-sônicas não depende apenas de qual material é estudado, mas também da temperatura em que é realizado o ensaio, da pressão no contato peça-transdutor, da microestrutura e da textura do material. O objetivo deste trabalho foi estudar a aplicação da acustoelasticidade na avaliação de tensões e determinar a influência da temperatura do material na velocidade de ondas longitudinais em aço API 5L x70, utilizado na fabricação de dutos petrolíferos. A quantificação destes e dos demais fatores de influência é fundamental para a obtenção da tensão existente no objeto ensaiado.

METODOLOGIA:

A equação básica da teoria da acustoelasticidade é expressa, conforme Bray e Stanley (1997), na forma simplificada para levar em consideração o efeito da temperatura: ∆σ = E(t-t0-∆tT)/(L11tref) = (E∆tF)/(L11tref) O termo tref é o tempo de percurso da onda a uma temperatura de referência, com o material livre de tensão; t é o tempo de percurso no material submetido ao carregamento externo; o termo ∆tT é usado se a temperatura em que é realizado o ensaio for diferente da temperatura de referência. O termo L11 é a constante acustoelástica para ondas longitudinais criticamente refratadas. ∆tF é o efeito provocado pela variação do carregamento externo do material. Tendo por objetivo determinar a variação do tempo de percurso das ondas em função da variação da temperatura, isto é, obter uma relação com dimensão nanosegundo por grau Celsius, fez-se variar a temperatura das amostras de aço API 5L x70 com a ajuda de um sistema de refrigeração. Foram medidos os tempos de percurso das ondas para diversas temperaturas. O equipamento usado para realizar as medições é composto por um microcomputador com uma placa de aquisição de dados NI 5911, um pulsador-receptor Panametrics e um conjunto de transdutores, que é um sistema básico para a medição com propagação das ondas longitudinais.

RESULTADOS:

O procedimento descrito foi realizado com cinco amostras do aço retirados da mesma placa original e cortados no mesmo sentido, de modo a evitar que a orientação cristalográfica resultante do processo de conformação mecânica interferisse nos dados coletados. Os resultados indicam que em barras diferentes o tempo de percurso pode ser diferente para uma dada temperatura. Uma possível explicação para esse fato é que, embora as amostras tenham sido extraídas de uma mesma placa original, esta não possui estrutura cristalina plenamente homogênea, levando a diferentes resultados se diferentes pontos forem ensaiados. Para todas as amostras o tempo de percurso apresenta o mesmo comportamento em função da variação de temperatura. As curvas ajustadas aos dados são lineares e apresentam praticamente a mesma inclinação, de 14,4 ns/ºC.

CONCLUSÕES:

Os resultados confirmam aquilo que foi previsto pela literatura, isto é, os efeitos da temperatura no tempo de percurso de ondas ultra-sônicas podem ser expressos por uma relação na forma linear. Quanto maior a temperatura, maior o tempo de percurso. Para diferentes amostras de chapas de aço API 5L x70, o coeficiente angular da curva obtida não muda consideravelmente, porém, o coeficiente linear apresenta variações significativas entre as amostras. Esta última observação se explica por diferenças de textura existentes entre as chapas. Estes dados permitirão a medição adequada da tensão existente em dutos de aço API 5L x70, pela leitura do tempo de percurso de ondas ultra-sônicas e posterior correção deste tempo em função da temperatura do duto.

Instituição de fomento: CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

Trabalho de Iniciação Científica

Palavras-chave: acustoelasticidade, ultra-som, dutos

E-mail para contato: edsonmiyaura@yahoo.com.br