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ESTUDO DA APLICAÇÃO DE EQUIPAMENTO DE RAIOS X PULSADO E DE

RADIOGRAFIA COMPUTADORIZADA NA INSPEÇÃO RADIOGRÁFICA DE

TUBULAÇÃO DE PEQUENO DIÂMETRO E BAIXA ESPESSURA

UTILIZADOS NA INDÚSTRIA DE PETRÓLEO

Jan Marc Soares de Smid

Dissertação submetida ao corpo docente do

Programa de Pós-graduação em Ciência e

Tecnologia de Materiais da Fundação Centro

Universitário Estadual da Zona Oeste - UEZO

como parte dos requisitos para obtenção do grau de

Mestre Profissional em Ciência e Tecnologia de

Materiais.

Orientador: Edmilson Monteiro de Souza

Rio de Janeiro, setembro de 2016



TUBULAÇÃO DE PEQUENO DIÂMETRO E BAIXA ESPESSURA

UTILIZADOS NA INDÚSTRIA DE PETRÓLEO


Dissertação submetida ao corpo docente do Programa de Pós-graduação em Ciência e

Tecnologia de Materiais da Fundação Centro Universitário Estadual da Zona Oeste -

UEZO como parte dos requisitos para obtenção do grau de Mestre Profissional em

Ciência e Tecnologia de Materiais.

Examinada Por:

Rio de Janeiro – Brasil, setembro de 2016

Prof. Edmilson Monteiro de Souza, D.Sc. - UEZO

Prof. Carlos Alberto Martins Ferreira, D.Sc. - UEZO

Sérgio Damasceno Soares, D.Sc. - PETROBRÁS

i

SMID, JAN MARC SOARES

Estudo da aplicação de equipamento de raios x

pulsado e de radiografia computadorizada na

inspeção radiográfica de tubulação de pequeno

diâmetro e baixa espessura utilizados na indústria de

petróleo [Rio de Janeiro] 2016.

XVIII, 56 p., 29,7cm (PPGCTM/UEZO,

M.Sc., Ciência e Tecnologia de Materiais, 2016)

Dissertação (Mestrado Profissional) – UEZO

1 . Raios X Pulsados

2. Radiografia Computadorizada.

3. Image Plate

4. Tubulação de Pequeno Diâmetro

I. PPGCTM/UEZO II. Título (Série).

ii

DEDICATÓRIA E AGRADECIMENTOS

Dedico esse trabalho a minha família, em especial a minha mulher Vera Maria e meus

filhos, Sofia Maria e Jan Marc, pois tudo que faço é para eles.

Agradeço a Deus pela benção de poder realizar esse trabalho, ao Prof Dr Edmilson

Monteiro de Souza, meu orientador, pelo apoio imensurável sem o qual não conseguiria

concluí-lo, e aos colegas Janio, Dário, Geraldo (in memorian) da Radiolab e ao Ivan

Britto da GE pelo suporte para que esse trabalho se tornasse realidade.

iii

Resumo da Dissertação apresentada à PPGCTM/UEZO como parte dos requisitos

necessários para a obtenção do grau de Mestre Profissional em Ciência e Tecnologia de

Materiais (M.Sc.)



TUBULAÇÃO DE PEQUENO DIÂMETRO E BAIXA ESPESSURA UTILIZADOS

NA INDÚSTRIA DE PETRÓLEO


Setembro/2016

Orientador: Edmilson Monteiro de Souza

Programa: Pós- Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais – PGCTM/UEZO

O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de uma metodologia para a realização de

Ensaio radiográfico em dutos de pequeno diâmetro e pequena espessura, utilizando

equipamento de Raios X pulsados e a Radiografia Computadorizada com detectores

Image Plate. Para tal finalidade, estudos sobre a otimização do arranjo radiográfico,

bem como inspeções em corpos de prova com defeitos simulando descontinuidades, e

contendo regiões soldadas foram realizadas, buscando a melhor configuração de

exposição, com o intuito de desenvolver um protocolo de exposição para este tipo de

aplicação e utilização nos empreendimentos de infra-estrutura no Brasil. Os resultados

apresentaram boa concordância com os requisitos de qualidade mínimos exigido pelo

código ASME BPVC Seção V, Apêndice Mandatório VIIII-221.2.

Palavras-Chave: Raios X pulsados, radiografia computadorizada, Image Plate,

tubulações de pequenos diâmetros.

iv

Abstract of Dissertation presented to PPGCTM/UEZO as a partial fulfillment of the

requirements for the degree of Master in Science (M.Sc.)

STUDY OF THE APPLICATION OF PULSED X-RAY MACHINE

RADIOGRAPHY AND COMPUTED RADIOGRAPHY IN RADIOGRAFIC

INSPECTION OF SMALL DIAMETER PIPES WITH LOW WALL THICKNESS

USED IN OIL INDUSTRY


September, 2016

Advisor: Edmilson Monteiro de Souza.

Department: Pós- Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais – PGCTM/UEZO

The aim of this work is to develop a methodology for radiographic testing in small

diameter pipes with low wall thickness using pulsed X-ray device and Image Plate

Computed Radiography system. For this, the optimization of the radiographic setup as

well as radiographic tests in pipes containing stress defect and welded regions were

carried out, in order to develop an exposure protocol for this type of application to use

in Brazilian projects of infrastructure. The results showed good agreement with the

minimum quality requirements of the ASME Code, Section V BPVC, Appendix

Mandatory VIIII-221.2.

Keywords: pulsed X-ray, computed radiography, Image Plate detector, small pipe

diameter.

v

Sumário

CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO

1 – Introdução .......................................................................................

1.1 – Objetivo do Trabalho .......................................................................

CAPÍTULO 2 – FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

2.1 - Introdução a Radiografia Industrial .......................................................

2.1.1 - Princípios e fundamentos da radiografia industrial .................

2.2 - Fontes de radiação para radiografia industrial .......................................

2.2.1 - Radiografia com raios X .........................................................

2.3 - A Radiografia Computadorizada ............................................................

2.3.1 – Imagens Digitais .....................................................................

2.3.1.1 - Qualidade da imagem digital ....................................

2.3.1.2 – Ruído em Imagens digitais .......................................

2.3.2 – Detectores Image Plate ...........................................................

2.4 – Métodos radiográficos para detecção de corrosão e depósitos em

tubos................................................................................................................

2.4.1 – Técnica de parede simples – vista simples (PSVS) ................

2.4.2 – Técnica de Parede Dupla ........................................................

2.4.2.1 – Técnica de Parede Dupla e Vista Simples - PDVS...

2.4.2.2 – Técnica de Parede Dupla e Vista Dupla – PDVD.....

2.4.3 – O Método Tangencial .............................................................

2.4.4 – Ambos os métodos combinados .............................................

CAPÍTULO 3 – MATERIAIS E MÉTODOS

3.1 – Materiais e Equipamentos .....................................................................

3.1.1 – Aparelho de Raios X Pulsado ................................................

3.1.2 – Sistema de Radiografia Computadorizada .............................

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vi

3.2 – Procedimento Experimental ..................................................................

3.2.1 – Determinação dos Corpos de Prova CPs ...............................

3.2.2 – Determinação da Exposição Otimizada .................................

3.2.3 – Utilização de Filtro .................................................................

3.2.4 – Condições de Iluminamento do Escaner ................................

3.2.5 – Execução ................................................................................

CAPÍTULO 4 – RESULTADOS E DISCUÇÕES

4.1 – Determinação da Exposição Otimizada .................................................

4.2 – Condições de Iluminamento do Escâner ................................................

4.3 – Análise das Imagens Radiográficas .......................................................

CAPÍTULO 5 – CONCLUSÕES.............................................................................

CAPÍTULO 6 – SUGESTÃO DE ESTUDOS FUTUROS.....................................

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...................................................................

ANEXO I - Protocolo de Exposição PRC-001 .........................................................

ANEXO II - Protocolo de Exposição PRC-002 ........................................................ ANEXO III - Protocolo de Exposição PRC-003 ......................................................

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ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1 – Arranjo típico de um ensaio radiográfico ................................................

Figura 2 – Probabilidade de ocorrência dos efeitos fotoelétrico, Compton e

produção de pares. ......................................................................................................

Figura 3 – O processo radiográfico ...........................................................................

Figura 4 – Visão externa e interna de um equipamento gerador de raios X de até

300 keV ......................................................................................................................

Figura 5 – Forma da curva de tensão alternada após a retificação. Este tipo de

retificação é conhecido como retificação de meia onda. a) Sinal de entrada (baixa

tensão). b) Processo de retificação .............................................................................

Figura 6 - Indicadores de Qualidade de Imagem ......................................................

Figura 7 – Evolução dos sistemas de aquisição de imagem nos últimos 40 anos .....

Figura 8 – Matrizes de píxels ....................................................................................

Figura 9 – Imagem com resolução de 6 p.p.m ou d.p.m. ........................................

Figura 10 – Exemplos de graus de resolução espacial diferentes para uma mesma

imagem. Observa-se que sempre haverá perda de qualidade e da resolução de uma

imagem digitalizada, quando ampliamos outra imagem já digitalizada, a menos

que se aumente a quantidade de pixels na mesma proporção da ampliação ..............

Figura 11 – Comparação da linearidade dos detectores IP e filme de raios X

quando expostos à radiação beta de 32P por um período de 18 h ...............................

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Figura 12 – Seqüência de processamento do Image Plate para recuperar a imagem

digital na gamagrafia, apagar as informações e a sua reutilização..............................

Figura 13 – Técnica de exposição parede simples – vista simples ...........................

Figura 14 – Técnica de exposição parede dupla e vista simples (a) e parede dupla

e vista dupla (b) ..........................................................................................................

Figura 15 – Arranjo radiográfico na técnica PDVD .................................................

Figura 16 – Detecção de corrosão pelo aumento na densidade do detector no

método PDVS .............................................................................................................

Figura 17 - Princípio da radiografia tangencial ........................................................

Figura 18 - Ilustração da região coberta pela radiografia tangencial e a localização

de um defeito isolado cujas dimensões serão superestimadas ...................................

Figura 19 – Radiografia de um duto de pequeno diâmetro, combinando o método

tangencial e o método de parede dupla em um único ensaio radiográfico .................

Figura 20 – Vista geral do equipamento de raios X pulsado de fabricação da

Golden Engineering ...................................................................................................

Figura 21 – Vista geral do escaner de placas de fósforo de fabricação GE ..............

Figura 22 – Vista da placa de fósforo sobre seu chassis de exposição .....................

Figura 23 – Relação Sinal Ruído em função da velocidade da placa de fósforo ......

Figura 24 – Vista da cabine de raios X onde as exposições foram executadas ........

Figura 25 – Indicador de Qualidade de Imagem - IQI utilizado ...............................

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Figura 26 - Esquema de exposição utilizando-se filtro de cobre ..............................

Figura 27 (a) – Imagem radiográfica do CP 01 com a utilização de filtro de cobre..

Figura 27 (b) – Imagem radiográfica do CP 01 sem a utilização de filtro de cobre..

Figura 28 (a) – Imagem radiográfica do CP 02 com a utilização de filtro de cobre

de 0,5 mm....................................................................................................................

Figura 28 (b) - Imagem radiográfica do CP 02 sem a utilização de filtro de cobre...


de 0,5 mm....................................................................................................................

Figura 29 (b) – Imagem radiográfica do CP 03 sem a utilização de filtro de cobre .

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x

ÍNDICE DE TABELAS

Tabela 1 - Classificação dos raios X quanto à dureza ...............................................

Tabela 2 – Dados do equipamento de Raios X pulsado.............................................

Tabela 3 – Dados do escâner de placa de fósforo .....................................................

Tabela 4 – Dados dos corpos de prova utilizados .....................................................

Tabela 5 - Intervalo de tempo para a execução de cada etapa ...................................

Tabela 6 - Dados de níveis de cinza em função da quantidade de pulsos do CP03 ..

Tabela 7 – Resultado da taxa de exposição em função de pulsos por disparo ..........

Tabela 8 – Relação entre iluminamento na sala de escaneamento e níveis de cinza

na radiografia ..............................................................................................................

Tabela 09 – Parâmetros adotados para o ensaio radiográfico com o CP 01 .............



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ÍNDICE DE ANEXOS

Anexo 1 - Protocolo de Exposição PRC-001............................................................. 60

Anexo II - Protocolo de Exposição PRC-002............................................................

61

Anexo III - Protocolo de Exposição PRC-003...........................................................

62

1

Capítulo 1

Introdução

A demanda da sociedade brasileira por infra-estrutura é muito grande. A redução de

custos de fornecimento dessa infra-estrutura é fundamental para otimizar o capital

necessário para o suprimento de energia e outros bens e serviços. O aumento da

segurança operacional dos empreendimentos também é fundamental, considerando-se

os recentes desenvolvimentos em materiais, processos de fabricação de estruturas e

equipamentos utilizados nesses empreendimentos. As necessidades de suprimento,

muitas das vezes impossibilita realizar a inspeção, sem parada da operação, obrigando

um alto grau de confiabilidade no controle da qualidade durante a fabricação de

estruturas e equipamentos bem como na montagem e construção dos empreendimentos

de infra-estrutura.

Dentre os gargalos de montagem desses empreendimentos, existe o controle de

qualidade de juntas soldadas, bem como das condições de integridade de toda a

tubulação. A integridade destas estruturas pode ser monitorada pelo uso apropriado de

métodos de inspeção não destrutivos mesmo enquanto a instalação estiver em operação,

tornando possível o planejamento de substituição de componentes, reparos e paradas nas

operações. As inspeções não destrutivas têm vantagens adicionais. Por exemplo, a

inspeção não destrutiva permite que sejam realizadas monitorações em detrimento da

remoção de partes instaladas como realizado através de inspeções por métodos

destrutivos. Avaliações não destrutivas podem freqüentemente ser produzidas em

tempos convenientes e não necessariamente necessitar de paradas das operações, sendo

de extremo interesse econômico.

A inspeção através do método radiográfico permanece como a principal técnica de

Ensaio Não Destrutivo - END utilizada em ocasiões críticas, sendo o método externo de

inspeção mais completo até o presente momento. Entre os diferentes métodos de END

(ensaio visual, por ultrassom, líquido penetrante, partícula magnética, etc), o método

radiográfico tem a vantagem de não necessitar, a priori, a remoção do revestimento

externo da tubulação, detectar trincas e fissuras em cordões de solda através de uma

2

imagem, permitir a medida de um dos mais importantes parâmetros em tubulações, ou

seja, a espessura de parede restante após ataque por corrosão, mesmo com a instalação

em funcionamento, além do benefício adicional de poder ser realizado em ambientes a

altas temperaturas [1,2].

A radiografia como é realizada hoje, da mesma forma que a 60 anos atrás, com os

procedimentos de Proteção Radiológica aumentados desnecessariamente,

principalmente no Brasil, pela memória gerada pós acidente radiológico de Goiânia,

causa um impacto negativo em termos de produtividade na construção e montagem dos

empreendimentos de infra-estrutura no Brasil. O ensaio radiográfico, na grande maioria

dos casos, é realizado no período noturno, podendo inviabilizar um terceiro turno de

produção. Ainda no contexto de proteção radiológica, em muitos dos casos o controle

de qualidade das juntas soldadas só é realizado ao final da produção, e não durante,

prorrogando o prazo de entrega do serviço e/ou produção e conseqüentemente aumento

da logística necessária para a manutenção do canteiro de obras ou linha de produção.

Isso se deve em parte à utilização de fontes radioativas como Cobalto, Irídio ou Selênio,

quando há a necessidade de inspeção fora dos bunkers, devido ao tempo em que estas

fontes ficam expostas, exigindo grande aparato para a proteção dos operadores [3].

Devido a evolução e a considerável redução do tempo de exposição, a nova geração dos

detectores Imaging Plates tem aberto novas fronteiras para aplicações da radiografia

computadorizada - CR, inclusive em situações de campo, tornando-se uma ferramenta

em potencial para a substituição dos filmes radiográficos em inspeções de tubulações,

incluindo as de pequenos diâmetros [4]. Além de manter as vantagens da radiografia

tradicional, tais como a flexibilidade do detector, a CR traz outras vantagens, como a

capacidade de visualização da imagem radiográfica em formato digital, capacidade de

reutilização do detector, a eliminação do processo de revelação e consequente utilização

de produtos químicos, redução da exposição (através de uma grande faixa de

sensibilidade do IP) e faixa dinâmica maior do que 5 ordens de grandeza (magnitude)

com relação à dose de raios X [5]. No contexto das fontes geradoras de radiação, a nova

geração de equipamentos portáteis de Raios X pulsados tem se apresentado uma

possível alternativa à utilização de fontes radioativas, especialmente no caso de

inspeção de tubulações com diâmetro menores ou iguais a 2 polegadas (5,08cm),

também conhecidas como tubulações de pequenos diâmetros. Estes equipamentos são

capazes de alcançar energias da ordem de 300 KVp, emitindo raios X com intensidade

de feixe suficiente para ser usado em ensaio radiográfico para análise de solda.

3

O U. S. Environmental Protection Agency, em seu Report SwRI® Project 14.12444

desenvolveu um protocolo para inspeção não destrutiva de dutos de 3 à 16 polegadas de

diâmetro utilizando equipamento portátil de raios X pulsados e a radiografia

computadorizada com detectores Image Plate, e comparou os resultados com imagens

radiográficas obtidas com fonte de Irídio 192 (Ir-192) e filme convencional [6].

Entretanto, tais estudos não abordaram a utilização dos equipamentos de raios X

pulsados em dutos de diâmetros menores ou iguais à 2 polegadas (5.08cm). Também

não se observa na literatura brasileira estudos com o objetivo de utilização de

equipamentos portáteis de raios X pulsados em conjunto com a radiografia

computadorizada para análise de defeitos em solda bem como defeitos estruturais em

tubulações de pequenos diâmetros.

1.1 - Objetivo do estudo

O objetivo deste estudo é o desenvolvimento de uma metodologia para a realização de

Ensaio radiográfico em dutos de pequeno diâmetro e baixa espessura, em situação de

campo, utilizando equipamento de Raios X pulsados e a Radiografia Computadorizada

com detectores Image Plate. Para tal finalidade, inspeções em corpos de prova com

defeitos simulando descontinuidades serão realizadas, em ambientes controlados,

buscando a melhor configuração de exposição, buscando um protocolo de exposição

para este tipo de aplicação e utilização nos empreendimentos de infra-estrutura no

Brasil.

4

Capítulo 2

Fundamentação Teórica

2.1 – INTRODUÇÃO A RADIOGRAFIA INDUSTRIAL

A radiografia industrial é um dos mais antigos métodos de Ensaio Não Destrutivo

(END) [7], e se baseia na absorção diferenciada da radiação ionizante pela matéria para

obter uma visão interna do objeto inspecionado, sem a necessidade de destruição do

mesmo. Os raios X ou gama são projetados em direção a um objeto em análise, e a

intensidade da radiação transmitida através do objeto é registrada por um sistema de

aquisição de imagens, como mostra a Figura 1:

Figura 1 – Arranjo típico de um ensaio radiográfico

Ao registro das diferentes quantidades de radiação que emergem de um corpo irradiado

chamamos de Imagem radiográfica [8,9]. Sendo assim, a radiografia industrial é uma

técnica de END utilizada para detectar a variação de uma região de um determinado

5

material que apresenta uma diferença em espessura ou densidade comparada com uma

região vizinha.

2.1.1 – Princípios e fundamentos da radiografia industrial

Um feixe de raios X ou gama, ao interagir com qualquer material, sofre variação em sua

intensidade, motivada por uma série de fenômenos físicos que ocorrem

simultaneamente, cada qual com sua própria probabilidade. Os principais fenômenos de

interação da radiação com a matéria na radiografia industrial são o Efeito fotoelétrico, o

Efeito Compton e a Produção de pares [10,11]. A Figura 2 mostra a variação das

probabilidades de ocorrência dos efeitos Fotoelétrico, Compton e Produção de pares

com o número atômico do material absorvedor para diferentes valores de energia. As

interações fotoelétricas predominam para todos os materiais em energias de fótons

suficientemente baixas, mas à medida que a energia cresce, o efeito fotoelétrico diminui

mais rapidamente que o efeito Compton, e acaba se tornando o efeito predominante.

Continuando a aumentar a energia do fóton, ainda que o efeito Compton decresça em

termos absolutos, continua aumentando em relação ao efeito fotoelétrico. Acima da

energia de alguns MeV para o fóton, a produção de pares passa a ser a principal

contribuição para as interações de fótons.

Figura 2 – Probabilidades de ocorrência dos efeitos fotoelétrico, Compton e produção

de pares.

6

Quando se considera uma fonte emissora, a intensidade da radiação que atravessa um

objeto decrescerá exponencialmente com a espessura x do mesmo, de acordo com a

equação:

xeII .0

, (1)

onde:

0I é a intensidade da fonte de radiação;

I é a intensidade da radiação após atravessar o material;

x é a espessura de material;

μ é o coeficiente total de absorção do material.

O coeficiente de absorção linear μ é definido como a soma dos coeficientes

representados pelos processos de absorção da radiação pela matéria: efeito fotoelétrico,

efeito Compton e produção de pares, μf, μc e μp, indicando, respectivamente, a

probabilidade de ocorrência dos fenômenos mencionados. Dessa forma, diferenças na

densidade e variações na espessura do material, ou mesmo diferenças nas características

de absorção causadas por variações na composição do material terão como

conseqüência uma variação na intensidade do feixe transmitido, que dependerá da

natureza do objeto e da energia da fonte de radiação.

Seja uma parte de um dado material, no qual exista uma falha ou uma descontinuidade.

Essa falha será facilmente percebida pela comparação entre a absorção da radiação

naquela região e as regiões próximas, que serão compostas do mesmo material ou de

material de mesma densidade ou, ainda, de densidade muito próxima. No local onde não

houver descontinuidade (falha na estrutura), a intensidade da radiação através da mesma

obedece a Equação 1. Como é suposta a existência de uma descontinuidade com

dimensão d, a intensidade de radiação através das diferentes camadas do objeto, na

região de descontinuidade (falha), será:

KxK eII .

0 , (2)

7

dKm

deII . , (3)

2.2

xm eII , (4)

onde:

IK é Intensidade transmitida imediatamente anterior a falha;

Im é a intensidade que atravessou a falha;

I2 é a intensidade transmitida imediatamente após a falha;

d é o coeficiente de absorção do material de que a falha é composta.

xk é a espessura de material imediatamente anterior a falha;

xm é a espessura da falha;

x2 é a espessura de material imediatamente após a falha;

A probabilidade total será o produto das probabilidades parciais, e assim:

2.2

xm eII ,

2. xdK eeI d ,

2.0

xdx eeeI dK ,

]).([0

2 dxx dKeI ,

Como:

,2 xdxx k (5)

onde:

x' é a espessura total da peça com a falha

Então:

dxxx K 2 (6)

Obtém-se:

])([

02

ddx deII (7)

A equação acima é verdadeira para geometrias de feixes estreitos de radiação.

Entretanto, geometrias de irradiação com grandes aberturas de feixes são usualmente

encontradas em aplicações práticas. Para feixes com grande abertura de campo de

irradiação, temos:

])([

02

ddx deIBI (8)

onde B é chamado de Fator de Build-up, ou fator de aumento da radiação. B

representa a contribuição da radiação espalhada no processo de formação da imagem

radiográfica.

Dessa forma a descontinuidade aparecerá no detector devido à variação entre as

intensidades da radiação que passa através da parte homogênea do corpo e através da

descontinuidade, como mostra a Figura 3.

Figura 3 – O processo radiográfico.

A diferença entre os coeficientes de absorção da radiação μ no material e μd na falha,

aumenta com o aumento entre a diferença das densidades (massa específica = massa da

9

unidade de volume de um corpo) do objeto com e sem descontinuidade, e dessa forma, a

sensibilidade desse método é diretamente proporcional à densidade do objeto e

inversamente proporcional à descontinuidade. μ varia inversamente com a energia

(efeito fotoelétrico e Compton), e, portanto, haverá perda de sensibilidade para fontes de

energias mais altas. Para porosidade, falta de penetração, porosidade vermicular, etc.,

toma-se μd igual a zero.

Pode-se concluir então que:

Como a absorção da radiação gama e X depende da espessura do material, um

vazio ou uma descontinuidade qualquer situada no interior do objeto examinado

se traduzirá por variações locais de intensidade emergente.

Quando a espessura do objeto que está sendo inspecionado aumenta, aumenta

também o tempo de exposição devido ao efeito de absorção da radiação através

do material. Esse aumento no tempo de exposição também ocorrerá para

materiais de elevado número atômico, já que o coeficiente de absorção de um

material varia diretamente com a densidade (massa específica).

Sendo assim, a radiografia industrial é então usada para detectar variação de uma região

de um determinado material que apresenta uma diferença em espessura ou densidade

comparada com uma região vizinha.

2.2 – FONTES DE RADIAÇÃO PARA RADIOGRAFIA INDUSTRIAL

Quanto ao termo fonte, os principais tipos de radiação utilizados em radiografia

industrial são os raios X e as fontes de radiação gama [11]. Considerando-se que

ensaios radiográficos com raios gama não serão abordados neste estudo, as seções

seguintes descrevem as principais características dos equipamentos de raios X.

2.2.1 - Radiografia com raios X

Os raios X são emitidos das camadas eletrônicas dos átomos. Essas emissões não

ocorrem de forma desordenada, mas possui “padrão” de emissão denominado espectro

de emissão.

Os aparelhos de raios X são classificados de acordo com a sua potência e com as

aplicações para as quais são projetados. Os raios X para fins de inspeção na industria

são gerados aplicando-se potencias (tensões) da ordem de 80 a 500 kV. Os principais

componentes de um equipamento de raios X são: o tubo de raios X e o gerador de alta

tensão.

Tubo de raios X industrial

Os raios X destinados ao uso industrial são gerados em um dispositivo denominado

tubo de Coolidge. Este dispositivo consiste numa ampola de vidro com alto vácuo

possuindo dois eletrodos: o catodo e o anodo.

Os eletrodos são projetados para que os elétrons produzidos no catodo (eletrodo

negativo ou filamento) possam ser acelerados por uma diferença de potencial alta em

direção ao anodo (eletrodo positivo ou alvo). Os elementos básicos de um tubo de raios

X industrial e a fotografia de um equipamento de raios X são ilustrados na Figura 4.

Figura 4 – Visão externa e interna de um equipamento gerador de raios X de até

300 keV.

11

Os elétrons são produzidos pelo aquecimento do filamento de tungstênio, fenômeno

conhecido como emissão termoiônica, e acelerados através do tubo para alcançar o alvo,

onde os raios X são por sua vez produzidos.

O ponto focal é a área do alvo que é bombardeada pelos elétrons do catodo (filamento).

A maior parte da energia é convertida em calor, com menos de 1% sendo convertida em

raios X. Para minimizar este problema de aquecimento, utilizam-se anodos com

superfícies suficientemente grandes para evitar um superaquecimento local, ou utiliza-se

anodo giratório. Para uma boa definição da imagem, é necessário que o ponto focal no

anodo tenha pequenas dimensões. Existe, porém, um limite para este tamanho, pois

quanto menor esta faixa, maior o calor concentrado. Para solucionar este problema o

anodo possui uma inclinação entre 6° e 20°, formando um ângulo com o plano

perpendicular do feixe incidente. Desta forma o tamanho aparente do ponto focal é

reduzido. As especificações de fábrica dos aparelhos geralmente mencionam as

dimensões do ponto focal.

Gerador de Alta Tensão

A função dos geradores de alta tensão é produzir uma diferença de potencial necessária

para acelerar os elétrons, que vão produzir os raios X. Estes potenciais são produzidos

através de transformadores elétricos que podem trabalhar com a freqüência nominal da

rede elétrica ou com médias e altas freqüências (dispositivos mais modernos).

Após os transformadores de alta tensão é colocado um sistema de retificação. A

retificação é necessária uma vez que a tensão alternada não é útil para acelerar os

elétrons, que possuem carga negativa e se deslocam em direção a tensões positivas.

Logo, a retificação é responsável pela tensão do anodo ser positiva em relação ao

catodo. A Figura 5 mostra a forma da curva de tensão alternada após a retificação.

12

Figura 5: Forma da curva de tensão alternada após a retificação. Este tipo de retificação

é conhecido como retificação de meia onda. a) Sinal de entrada (baixa tensão). b)

Processo de retificação

Os sistemas de retificação mais conhecidos são os de meia onda (um pulso), de onda

completa (dois pulsos), trifásico (seis pulsos) e geradores com média e alta freqüência.

Os retificadores são posicionados em série entre o transformador de alta tensão e o tubo

de raios X. Os sistemas de retificação dos equipamentos de raios X mais modernos

utilizam um complexo sistema de transformação da tensão alternada em tensão

praticamente contínua. A variação obtida com estes sistemas é menor do que 1 %.

Espectros de raios X

Os raios X são produzidos como resultado da perda de energia por elétrons que reduzem

a velocidade quando interagem com o material alvo "bremsstrahlung" ou por transições

de elétrons dentro dos átomos (raios X característico). A distribuição em energia da

radiação produzida é denominada espectro de Raios X. O espectro de raios X é

formado de duas partes distintas e superpostas: uma contínua e outra em linhas

discretas. A parte contínua deve-se aos raios X de “bremsstrahlung”, e vai de energias

muito baixas até uma energia máxima, aproximando ao maior valor de tensão aplicada

ao tubo. As linhas discretas são em decorrência dos raios X característicos. A Tabela 1

ilustra a escala de “dureza” dos raios X.

(a) (b)

13

Tabela 1 - Classificação dos raios X quanto à dureza

RADIAÇÃO TENSÃO NO TUBO

Muito mole Inferior a 20 kV

Mole 20 – 60 kV

Semi-mole 60 – 150 kV

Duro 150 – 400 kV

Muito duro 400 – 3000 kV

Ultraduro Superior a 3000 kV

A intensidade e a qualidade da radiação emergente de um tubo de raios X são função da

corrente e tensão aplicada ao tubo, do tempo de exposição, do material e ângulo do alvo

(anodo), da composição e espessura dos filtros do feixe. A quantidade de raios X

gerados é proporcional ao número atômico (Z) do material do alvo, a aproximadamente

o quadrado do valor da tensão (kV)2, e à corrente aplicada ao tubo (mA). Já a

distribuição em energia do espectro de raios X é determinada pelo potencial aplicado

(kV), pelo material e ângulo de inclinação do anodo, e pela composição e espessura do

material de filtração. Contudo o fator principal é a tensão aplicada ao tubo.

Filtração

A filtração total de um feixe de raios X consiste na filtração inerente mais a filtração

adicional. A filtração inerente é constituída pelos componentes que envolvem o tubo de

raios X, como o óleo isolante e o vidro da janela por onde sai o feixe útil de raios X. A

filtração adicional por sua vez é usada para complementar a filtração inerente. A função

da filtração é eliminar os raios X de baixa energia, que não contribuem para a formação

da imagem radiográfica.

14

Fatores que afetam a exposição

Os fatores que afetam a exposição são a tensão e a corrente aplicadas ao tubo, e o tempo

de exposição, e representam os controles básicos para o contraste, densidade e detalhe

ou nitidez da imagem. O detalhe ou nitidez da imagem depende também de fatores

geométricos, tais como tamanho do ponto focal, distância foco-detector e distância

objeto-detector.

A tensão aplicada ao tubo (kV) representa a capacidade de penetração do feixe de raios

X. A corrente e o tempo de exposição geralmente são combinados (produto) em uma

única unidade, denominada de “corrente-tempo de exposição” (mAs), que é considerado

como fator primário de controle da intensidade (integrada) do feixe de raios X. Portanto,

o produto corrente-tempo (mAs) é o fator de controle primário da densidade de uma

radiografia.

Critérios de qualidade para imagens radiográficas com raios X

Os fatores de qualidade que são levados em conta para se obter uma radiografia

otimizada, que é o objetivo de um exame radiológico, são: densidade, contraste, detalhe

e distorção e artefatos.

A densidade radiográfica pode ser descrita como o grau de enegrecimento da radiografia

processada. Quanto maior o grau de enegrecimento, maior a densidade. O fator que

mais influencia a densidade radiográfica é o produto corrente-tempo (mAs), que

controla a densidade através da quantidade de raios X emitida durante uma exposição.

Além do produto corrente-tempo (mAs), outro fator de controle é a distância do tubo de

15

raios X ao detector que, de acordo com a lei do inverso do quadrado da distância, reduz

a intensidade do feixe de raios X.

O contraste é o grau de diferenciação entre duas estruturas adjacentes, e sua função é

tornar visíveis as interfaces e estruturas anatômicas. A tensão é um dos fatores que mais

influenciam o contraste radiográfico, controlando a energia ou a capacidade de

penetração do feixe primário. Quanto maior a tensão, menor será a diferença entre a

intensidade de fótons provenientes das várias densidades do corpo inspecionado,

produzindo menor variação na atenuação. O aumento da tensão provoca, também,

aumento da energia e quantidade de raios X que chegam ao detector, causando aumento

de densidade radiográfica. O detalhe pode ser definido como a nitidez de estruturas na

radiografia. A nitidez da imagem é demonstrada pela clareza de linhas estruturais finas e

pelas bordas de estruturas visíveis na imagem radiográfica. A insuficiência de detalhes

ou a definição é conhecida como “borramento“ da imagem.

Indicadores de qualidade imagem - IQI`s

Os indicadores da qualidade da imagem (IQI) são ferramentas utilizadas para a

avaliação da qualidade da imagem radiográfica. Existem várias normas para a sua

confecção, sendo que todas são muito idênticas entre si. Sendo que estes devem ser

fabricados a partir de um material tão semelhante o quanto possível aos materiais a

serem radiografados e são posicionados sobre a peça em estudo. As normas EN ISO

19232 – Parte 1 [12] e ASTM E747 [13], bem como NP EN 462-1 [14] descrevem os

diferentes tipos de IQI’s, que também podem ser observados através da Figura 6. O

objetivo da sua utilização consiste em possibilitar a avaliação da qualidade da imagem

radiográfica (avaliação dos contrastes obtidos) e conseqüentemente, da sensibilidade do

ensaio para a detecção de descontinuidades.

Figura 6: Indicadores de Qualidade de Imagem.

2.3 - A RADIOGRAFIA COMPUTADORIZADA

Por cerca de 60 anos, os filmes (películas) de raios X foram o sistema de aquisição de

imagem padrão para a radiografia industrial, devido a sua utilidade funcional e

qualidade elevada da imagem obtida. O filme radiográfico tem executado a função de

detector, sistema de armazenamento da imagem e de comunicação de dados. Porém,

novas tecnologias têm surgido como alternativa à utilização dos filmes radiográficos. A

Figura 7 mostra a evolução dos sistemas de aquisição de imagens nos últimos 40 anos.

Figura 7 – Evolução dos sistemas de aquisição de imagem nos últimos 40 anos

IQI tipo degrau/furo IQI tipo arames

17

2.3.1 – Imagens Digitais

Imagens podem ser dispostas em um formato digital, de forma a ser processadas por um

computador. A imagem digital consiste de uma matriz em que cada elemento, ou pixel é

representado por um valor numérico, que representa uma tonalidade de cor, como

mostra a Figura 8, em que, cada píxel possui uma única tonalidade de cor e possui a

mesma medida horizontal e vertical [11,15].

Figura 8 – Matrizes de píxels

O número de pixels contidos em uma imagem é o produto do número de linhas pelo de

colunas, que é usualmente um múltiplo do número 2 devido às características binárias

do sistema digital. A dimensão e a forma da matriz (número de linhas e colunas)

dependem da aplicação específica e da capacidade do sistema que cria a imagem. O

formato mais comum é o quadrado, embora seja possível ter imagens digitais

retangulares. Para uma matriz quadrada, o número de pixels é proporcional ao quadrado

da dimensão da matriz. Quando a dimensão da matriz é aumentada por um fator de 2

(isto é, de 256 para 512), o número de pixels aumenta por um fator de 4 [15].

2.3.1.1 - Qualidade da imagem digital

Quando falamos em qualidade da imagem digital, estamos nos referindo à resolução da

imagem. A resolução é definida como sendo a menor separação (distância) entre dois

pontos da imagem que podem ser distinguidos ou visualizados.

18

Em imagens digitais, o número de pixels lineares existentes em uma medida padrão, tal

como milímetro ou polegada (p.p.m ou do inglês d.p.m), defini a resolução da imagem,

e é única para toda a imagem. Por exemplo, uma resolução de 6 p.p.m. significa que

existem 6 píxels em cada medida linear de 1 mm, como mostra a Figura 9.

Figura 9 – Imagem com resolução de 6 p.p.m ou d.p.m.

O tamanho e a quantidade de pixels são fatores determinantes para a análise de

detalhes em uma imagem digital. Desde que cada pixel tem somente um valor numérico

ou escala de cinza, não é possível ver qualquer detalhe anatômico com apenas um pixel,

uma vez que todas as estruturas dentro da área coberta por este pixel serão representadas

por um único valor numérico ou escala de cinza. Conseqüentemente, boa resolução

requer pixels pequenos que são obtidos por selecionar matrizes de grandes dimensões,

como mostra a Figura 10.

Figura 10 – Exemplos de graus de resolução espacial diferentes para uma mesma

imagem. Observa-se que sempre haverá perda de qualidade e da resolução de uma

imagem digitalizada, quando ampliamos outra imagem já digitalizada, a menos que se

aumente a quantidade de pixels na mesma proporção da ampliação

Outro fator importante é o número de bits (dígitos binários) usados para representar

cada pixel. Este fator afeta o número de escalas de cinza ou níveis de brilho (nitidez)

que podem ser amostrados: quanto maior o número de bits por pixel, maior será a escala

de tons de cinza, ou níveis de brilho da imagem,

O campo de visão, FOV (do inglês Field Optical View), com respeito ao corpo que está

sendo radiografado é outro fator que deve ser considerado com respeito aos detalhes de

uma imagem digital. O tamanho efetivo do pixel que limita a visibilidade dos detalhes

é:

matrizFOVPixeldoTamanho , (9)

20

Para grandes valores de FOV, matrizes de grandes dimensões são requeridas para

produzir o mesmo detalhe que uma matriz pequena com relação a menores valores de

FOV.

Portanto para avaliar a capacidade de resolução de diferentes sistemas de imagem a

quantidade e o tamanho dos píxels são fatores determinantes. Na radiografia industrial,

valores como 2500 x 3000 pixels de 100 µm (cem microns) de tamanho são comuns

para uma boa qualidade de imagem.

Outro parâmetro que mede a qualidade da imagem é o contraste entre dois pontos

adjacentes como uma função da sua distância de separação. Este fator é chamado de

“Função Transferência de Modulação - MTF”, ou às vezes Função de Transferência de

Contraste, e assume valores entre 0 e 1 dependendo do sistema digital utilizado.

Medindo a MTF, é possível avaliar a eficiência de um sistema na detecção de pequenas

mudanças no contraste em função de sua separação.

A fim de simplificar a medida, as separações são indicadas em termos da freqüência

espacial, que é o inverso da distância entre detectores (píxels).

d

fN 21

, (10)

onde Δd é a distância entre detectores.

Quando a freqüência espacial aumenta, aumenta-se a capacidade de resolução. Como a

MTF em uma dada freqüência aumenta, a imagem será mais facilmente distinguida, e

conseqüentemente melhor visualizada pelo olho humano. Isto significa que quanto

maior for o valor da MTF mais facilmente será visualizada uma falha.

2.3.1.2 – Ruído em imagens digitais

Ruído é qualquer sinal desvantajoso que corrompe, reduz a informação contida no sinal

ou interfere com o sinal desejado. É freqüentemente definido como a incerteza em um

sinal devido a flutuações randômicas no mesmo [16].

Há muitas causas para esta flutuação. Por exemplo, um feixe de radiação emergindo de

um tubo de raios X ou sendo emitido por uma fonte de radiação é estatístico por

natureza, e o número de fótons emitidos pela fonte por unidade de tempo varia com uma

21

distribuição gaussiana. Outras fontes de flutuação randômica são introduzidas pelo

processo de atenuação da radiação pela matéria, que também obedece a uma

distribuição gaussiana. Finalmente, o sistema de detecção introduz ruído devido ao

processamento eletrônico do sinal [8,17].

Há diferentes fontes de ruído para uma imagem. Dentre as principais destacam-se o

ruído quântico e o ruído associado à eletrônica do sistema de detecção. Por ruído

quântico entende-se como a imprecisão estatística introduzida no sinal de radiação pela

flutuação randômica na produção e atenuação dos fótons. O ruído quântico ocorre

naturalmente, e não pode ser evitado. Para um detector, o ruído quântico é calculado em

termo dos fótons absorvidos pelo detector e utilizados para gerar a imagem. Qualquer

fóton que passa através do detector sem ser absorvido ou mesmo aqueles que são

absorvidos sem gerar informação para a imagem é desperdiçado, e não contribuem para

reduzir o ruído na imagem. Esta modalidade de ruído é altamente dependente da dose de

radiação no detector [8,17]. O ruído eletrônico consiste na incerteza adicionada ao sinal

proveniente do sistema de processamento do mesmo. A magnitude do ruído eletrônico é

geralmente dependente da intensidade do sinal [8,17].

O desvio padrão é talvez o mais simples, e um dos mais úteis caminhos para

caracterizar o ruído em um sistema de imagens. Ele quantifica a variação nos valores

dos pixels da imagem em torno de um valor médio [8,17]. Se ix são valores individuais

de um conjunto de dados, podemos obter o desvio padrão da amostra através da média

m dos dados e da variância s2 através das relações:

Ni

iii x

Nxm

1

1 (11)

2

1

22

11

Ni

iii mx

Nmxs (12)

e,

2s (13)

22

Se os dados em análise obedecerem a uma distribuição gaussiana ou a uma distribuição

de Poisson [55], o desvio padrão, isto é, a incerteza do valor em torno de um valor

médio, pode ser calculado pela simples relação:

m , (14)

onde m é a média dos valores de pixel na imagem [18].

Entretanto, para a descrição de ruído ter significado físico, este geralmente deve ser

relacionado a um sinal. Desde que o ruído quantifica a incerteza do sinal, isto é, a

estimativa da variação dos valores de pixel de uma imagem em torno de um valor

médio, o conceito de razão sinal-ruído (do inglês Signal-to-Noise Ratio - SNR) é usado

para descrever a relação entre o valor médio do sinal e a variação em torno deste valor

médio, isto é, o ruído:

SSNR (15)

onde dizemos que um sistema de aquisição de imagens é eficiente em termos de razão

sinal-ruído quando, para um mesmo valor de dose no detector, a razão sinal ruído nas

imagens geradas permanece constante, independente da configuração de exposição

[8,17].

2.3.2 – Detectores Image Plate

Na década de 80, visando aplicações médicas, a Fuji Film do Japão desenvolveu um

detector inovativo bidimensional denominado Image Plate – IP para radiografia [19].

IP usa uma placa flexível coberta por um tipo de fósforo que arquiva a radiação

incidente como uma imagem latente. A imagem latente pode ser lida fora da placa em

um computador como uma figura digital utilizando um escaner especial. Recentemente,

estes equipamentos vêm sendo utilizados na radiografia industrial devido a uma série de

vantagens com relação aos filmes convencionais tais como: sensitividade até três ordens

de grandeza superior a um filme convencional, redução do tempo de exposição de 5 a

20 vezes, maior faixa dinâmica, latitude de exposição cerca de 1000 vezes maior do que

a de filmes convencionais, linearidade superior, excelente resolução espacial da ordem

de 25 m e as imagens são digitais e podem ser processadas no computador através de

vários programas de tratamento de imagens, e serem duplicadas sem perda da qualidade.

A Figura 11 mostra a excepcional linearidade do Image Plate em relação ao filme

convencional, quando ambos são submetidos a diferentes doses de radiação ionizante.

Figura 11 – Comparação da linearidade dos detectores IP e filme de raios X quando

expostos à radiação beta de 32P por um período de 18 h [20].

A abscissa corresponde a doses de radiação emitidas por uma amostra padrão de 32P

(radiação beta de 1,7 MeV). O eixo da ordenada à esquerda representa a quantidade de

radiação luminescente acumulada pelo Image Plate. O eixo da ordenada à direita mostra

a densidade de escurecimento de um filme de raios X. O detector Image Plate mostra

uma linearidade excepcional em relação ao filme de raios X. Estas características são

também similares para raios beta de diferentes energias, elétrons, raios X e gama.

A tecnologia do Image Plate baseia-se na habilidade de certos cristais de fósforos (em

média, 5 m de diâmetro) capturarem uma imagem latente. Esta imagem é composta de

cristais de BaFBr:Eu+2, nos quais os elétrons são aprisionados num nível de maior

energia após ser expostos a radiação ionizante. Este estado dos elétrons pode ser

desfeito através de uma estimulação com feixes de laser. O retorno dos elétrons para

níveis de energia originais é seguido de emissão de fótons na região de luz visível. Este

processo é chamado de Luminecência Foto Estimulada, do inglês PSL (Photo

Stimulated Lminescence). Quanto mais radiação chega nos cristais de fósforos, maior é

a densidade de aprisionamento, portanto, mais centros PSL são gerados e como

24

conseqüência, mais luz visível será emitida durante a varredura com feixe de laser. A

PSL emitida durante a varredura do laser é coletada por um tubo fotomultiplicador e

posteriormente convertida em sinais elétricos em ordem cronológica.

Subseqüentemente, estes sinais elétricos são convertidos em sinais digitais de 8 a 16

bits.

O processo de leitura das informações latentes no IP é mostrado esquematicamente na

Figura 12. Após o processo de “zerar” as informações, o IP pode ser reutilizado e este

número de ciclos está em torno de 10000 vezes. Com respeito à leitura de imagens de

radiação num scanner próprio para IP, a densidade de leitura pode ser selecionada entre

5 a 40 píxels/mm para scanners de resolução superior a 50 microns.

Figura 12 – Seqüência de processamento do Image Plate para recuperar a imagem

digital na gamagrafia, apagar as informações e a sua reutilização

25

Um aspecto importante no uso do IP é que qualquer fonte de exposição que possa ser

utilizada com filmes convencionais para raios X e gama também pode ser utilizada com

esta tecnologia. Mais importante, os IP são flexíveis e podem substituir diretamente os

filmes radiográficos. Eles podem ser utilizados no mesmo cassete como os utilizados

para filmes convencionais e podem ser utilizados em aplicações que requeiram um

detector flexível, como em ensaios radiográficos de estruturas circunferenciais como um

duto de petróleo. A luz ambiente não causa uma imagem no IP como ocorre com filmes

convencionais, embora luz muito brilhante pode causar o apagamento de uma imagem

arquivada. Entretanto, os Image Plate em geral requerem menos precauções com

relação a exposição a luz ambiente do que os filmes convencionais.

2.4 – MÉTODOS RADIOGRÁFICOS PARA DETECÇÃO DE CORROSÃO E

DEPÓSITOS EM TUBOS

As disposições e arranjos geométricos entre a fonte de radiação, a peça, e o detector

devem seguir algumas técnicas especiais tais que permitam uma imagem radiográfica de

fácil interpretação e localização das descontinuidades rejeitadas. Dentre as principais

técnicas, pode se destacar três principais em radiografia industrial:

2.4.1 – Técnica de parede simples – vista simples (PSVS)

Essa técnica é assim chamada, pois no arranjo entre a fonte de radiação, peça e detector,

somente a seção da peça que está próxima ao detector será inspecionada e a projeção

será em apenas uma espessura do material [11]. A Figura 13 ilustra as diferentes formas

de se produzir ensaios com a técnica PSVS. PSVS é a principal técnica utilizada em

inspeções radiográficas, e a mais fácil de ser interpretada.

26

Figura 13 – Técnica de exposição parede simples – vista simples

2.4.2 – Técnica de Parede Dupla

2.4.2.1 – Técnica de Parede Dupla e Vista Simples - PDVS

Nesta técnica de parede dupla vista simples, o feixe de radiação proveniente da fonte

atravessa duas espessuras da peça sendo, entretanto, projetada no filme somente a seção

da peça que está mais próxima ao mesmo [11].

Freqüentemente esta técnica é utilizada em inspeções de juntas soldadas, as quais não

possuem acesso interno, como por exemplo, tubulações com diâmetros maiores que 3.½

polegadas, vasos fechados, e outros.

É importante lembrar que esta técnica requer que a radiação atravesse duas espessuras

da peça e, portanto, o tempo de exposição será maior que a inspeção pela técnica de

parede simples. Assim, esta opção deverá ser selecionada quando outra técnica não for

possível ou permitida. A Figura 14 ilustra a técnica PDVS.

27

Figura 14 - Técnica de exposição parede dupla e vista simples (a) e parede dupla e vista

dupla (b)

2.4.2.2 – Técnica de Parede Dupla e Vista Dupla – PDVD

Neste caso, o feixe de radiação proveniente da fonte também atravessa duas espessuras.

Entretanto, projetará no filme a imagem de duas seções da peça, e serão objetos de

interesse. Nesta técnica, devem ser levadas em conta as duas espessuras das paredes que

serão atravessadas pela radiação no cálculo do tempo de exposição [11].

A técnica de parede dupla e vista dupla (PDVD) é freqüentemente usada para inspeção

de juntas soldadas em tubulações com diâmetros menores que 3.½ polegadas (89 mm).

A Figura 15 ilustra o arranjo radiográfico na técnica PDVD.

Figura 15 - Arranjo radiográfico na técnica PDVD

(a) (b)

28

Tanto na técnica PDVS como PDVD, corrosão pode ser detectada pelo aumento na

densidade no detector produzida pela perda de material, Como mostra a Figura 16.

Entretanto, a espessura de parede restante não pode ser medida diretamente por estes

métodos, embora algumas informações possam ser obtidas da magnitude da mudança na

densidade do detector. As técnicas PDVS e PDVD são recomendadas para a detecção de

defeitos isolados, e podem ser utilizados para a detecção de áreas extensas de corrosão.

Figura 16 – Detecção de corrosão pelo aumento na densidade do detector no método

PDVS

2.4.3 – O Método Tangencial

No método tangencial, a radiografia mostra uma imagem direta da parede da peça.

Perda de espessura de parede provocada por corrosão pode então ser detectada e medida

pela redução na imagem da espessura da parede, como ilustrado na Figura 17 [1].

Fonte de Raios X ou Gama

Corrosão

Tubo

Detector Imagem da Corrosão do tubo no Detector

29

Figura 17 – Princípio da radiografia tangencial

A extensão da perda de espessura da parede devido a corrosão interna ou externa pode

ser medida diretamente das imagens radiográficas, onde técnicas de calibração

apropriadas são utilizadas para corrigir a magnificação da imagem radiográfica causada

quando a distância entre a peça e o detector é diferente de zero.

O método tangencial inspeciona somente uma pequena extensão da circunferência do

tubo para uma simples posição fonte/detector. Então, um defeito isolado aparece

normalmente fora da região de inspeção, a menos que várias radiografias sejam

produzidas ao redor da circunferência do tubo (por mover a fonte e o detector juntos

circunferencialmente ao redor do tubo). Se um defeito isolado estiver localizado dentro

da região de inspeção, sua extensão será superestimada a menos que o mesmo esteja

posicionado muito próximo a posição exata em que o feixe de radiação forma uma

tangente com a parede do tubo, como ilustrado na Figura 18.


Corrosão de Área Estendida

Tubo

Imagem da Parede do Tubo no Detector

Detector

30

Figura 18 – Ilustração da região coberta pela radiografia tangencial e a localização de

um defeito isolado cujas dimensões serão superestimadas

O método de radiografia tangencial é recomendado para a detecção e determinação de

extensão de áreas atacadas por corrosão, e não deve ser generalizada para a detecção de

defeitos isolados, a não ser que sua localização circunferencial já tenha sido

estabelecida por outro método radiográfico de inspeção com PDVS e PDVD.

2.4.4 – Ambos os métodos combinados.

Para dutos de espessuras relativamente finas, uma radiografia simples tem suficiente

faixa dinâmica e área para mostrar a presença de corrosão tanto pelo método tangencial

como pelo de parede dupla [1]. Neste caso, a posição da fonte de radiação deve então

ser central com relação ao centro do duto, como ilustra a Figura 19.


Região Inspecionada

Região isolado do tubo com pequena perda de espessura

de parede

Tubo

Detector

31

Figura 19 – Radiografia de um duto de pequeno diâmetro, combinando o método

tangencial e o método de parede dupla em um único ensaio radiográfico.

Para este tipo combinado de radiografia, o método tangencial pode ser aplicado para

ambos os lados do duto no mesmo ensaio, e a região central do mesmo mostrará

qualquer perda de espessura de parede através do aumento na densidade no detector.


Tubo com pequeno diâmetro

Detector

32

Capítulo 3

Materiais e Métodos

3.1- MATERIAIS E EQUIPAMENTOS

3.1.1 - Aparelho de raios X pulsado

Pela baixa quantidade de radiação gerada, o aparelho de raios X pulsado só é

operacionalmente viável em radiografia computadorizada ou digital, não tendo

capacidade para sensibilizar filmes radiográficos.

O aparelho de Raios X pulsado possui pequenas dimensões e peso (tabela 2),

possibilitando uma ampla disposição de exposição radiográfica se unido a vasta gama

de tripés e monopés disponíveis comercialmente no mercado. Outra grande vantagem é

que este tipo de equipamento opera com baterias de 14.4 V. O aparelho utilizado neste

estudo é de fabricação da Golden Engineering, e pode ser observado na Figura 20. A

Tabela 2 ilustras as principais características deste equipamento.

Figura 20 - Vista geral do equipamento de raios X pulsado de fabricação da Golden

Engineering

33

Tabela 2: Dados do equipamento de Raios X pulsado ESPECIFICAÇÕES

DIMENSÕES 36 cm x 12 cm x 19 cm

PESO 5.5 Kg

DOSE DO PULSO 2,6 a 4,0 mR (26 a 40 μSv) a 300 mm

TAXA DE PULSO 15 pulsos por segundo nominal

FOCO 3 mm

ENERGIA ÚNICA 270 KVP

LARGURA DO PULSO 50 nano segundos

CORRENTE 20 A @ 13,4 V

BATERIA Recarregável, Removível de 14,4 V

PULSOS POR CARGA DE

BATERIA

4000

CICLO MÁXIMO DE

TRABALHO

200 pulsos a cada 4 minutos

TEMPERATURA DE

TRABALHO

-10°C a 50°C

AQUECIMENTO Não requerido

FUGA DE RADIAÇÃO 3 mR a 50 mm detrás do aparelho

Esse modelo não possui relógio ou timer, e funciona com disparador de pulsos, onde

podemos programar de 1 a 99 pulsos. Como há uma emissão de 15 pulsos por segundo,

cada disparo de 90 pulsos leva em média 6 segundos. Por ser pulsado, ao contrário dos

equipamentos de geração contínua, ele não apresenta sistema de refrigeração, o que

possibilita uma redução drástica em tamanho e peso, porém requer maiores cuidados

quanto aos ciclos de trabalho. A cada exposição de 99 pulsos, é necessário um intervalo

de 3 minutos, conforme informação do fabricante.

34

3.1.2 – Sistema de Radiografia Computadorizada

Escâner de placa de fósforo Image Plate

Foi utilizado o escâner de fabricação General Electric – GE modelo CRX Vision. A

Figura 21 ilustra o escâner utilizado neste estudo, e suas especificações são observadas

na Tabela 3.

Figura 21 - Vista geral do escâner de placas de fósforo de fabricação GE

Tabela 3: Dados do escâner de placa de fósforo

Dimensões 56cm x 128cm x 46cm

Peso 20 kg (44 lbs.) sem bateria

21 kg (46 lbs.) com bateria

Resolução 35 µm e 70 µm

Interface USB

35

Placa de Fósforo

Como a capacidade de geração de raios X é crítica pelo aparelho portátil, foi utilizada a

placa de fósforo (Image plate) IPS que é uma placa intermediária, mais rápida, porém

com menor relação sinal ruído (SNR) que a placa IPU, porém mais lenta e com relação

sinal ruído (SNR melhor que a IPC2). Ela é fabricada a base do composto

BaSrFBrI:Eu2+, com uma luminescência de 390 nm. As placas de fósforo utilizadas

foram escaneadas com resolução de 70 μm. A Figura 22 ilustra a placa de fósforo

utilizada sobre seus chassis de exposição.

Figura 22 - Vista da placa de fósforo sobre seu chassis de exposição (dimensão de 4,5 x

17 polegadas)

Um gráfico comparativo entre as placas IPS e IPC2 , com relação ao tempo de

exposição e Relação Sinal Ruído – SNR é apresentado na Figura 23.

36

Figura 23 - Relação Sinal Ruído em função da velocidade da placa de fósforo.

Cabine de Inspeção para Ensaios com Raios X

As exposições foram efetuadas nas instalações da GE, dentro de uma cabine do tipo

ISOVOLT 450, fabricado em aço e chumbo com as seguintes dimensões

como ilustrado na Figura 24. Esta cabine é especialmente projetada para execução de

radiografia industrial, fabricada em aço e chumbo com dimensões de 2,5 x 2,5 x 2,0 m.

Figura 24 - Vista da cabine de raios X onde as exposições foram executadas.

37

IQI - Indicador de Qualidade Imagem

O IQI utilizado foi selecionado em conformidade ao determinado na norma EN462-1,

que contempla os arames 10 à 16. A Figura 25 ilustra o IQI utilizado.

Figura 25 - Indicador de Qualidade de Imagem - IQI utilizado

3.2 – PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

3.2.1 – Determinação dos Corpos de Prova – CPs.

O diâmetro e espessura de parede das tubulações estudadas foram escolhidos em função

da atual demanda pelos serviços de radiografia industrial no Brasil, que tem se

concentrado em tubulações de pequeno diâmetro e baixas espessuras em função do

aumento da utilização do ensaio por ultrassom nas demais dimensões. Esse aumento

deve-se em grande parte a radio fobia existente hoje na comunidade técnica nacional,

decorrente da falta de conhecimento e treinamento da maior parcela dos envolvidos,

trazendo grandes riscos aos empreendimentos. O ensaio por ultrassom tem substituído o

radiográfico em todas as juntas acima de 60mm de diâmetro interno e de 3,9mm de

espessura, ou seja, deixando para a radiografia as juntas de tubulação abaixo dessas

dimensões. As tubulações de 60mm de diâmetro ainda podem ser radiografadas pela

técnica parede dupla vista simples (PDVS), o que permite uma boa produtividade.

Porém, nas tubulações com diâmetros abaixo de 60mm, a técnica parede dupla vista

dupla (PDVD) apresenta-se como única opção, não sendo tão produtiva quanto a técnica

PDVS.

38

Esse estudo foi elaborado com base na norma de construção de equipamentos e

tubulações mais utilizada no mundo, o código ASME [21]. A premissa básica foi atingir

os requisitos de qualidade mínimos exigido pelo código ASME BPVC Seção V,

Apêndice Mandatório VIIII-221.2, de redação:

"VIII-221.2 Procedure Demonstration. Demonstration of image quality indicator (IQI)

image requirements of the written procedure on production or technique radiographs

using phosphor imaging plate shall be considered satisfactory evidence of compliance

with that procedure"

Considerando-se isto, o estudo foi idealizado para se efetuar exposições otimizadas para

cada corpo de prova. Por exposições otimizadas entende-se a obtenção de imagens que

possuam a qualidade mínima exigível através da visualização do arame essencial com o

menor desgaste do equipamento.

Foram utilizados 3 corpos de prova, com as especificações discriminadas na Tabela 4.

Tabela 4 - Dados dos corpos de prova utilizados

NÚMERO DO

CORPO DE

PROVA

MATERIAL DIAMETRO

INTERNO (cm)

ESPESSURA

DE PAREDE

(cm)

1 Inconel 1,37 0,165

2 Aço carbono 6,03 0,391

3 Aço Inoxidável 2,66 0,397

3.2.2 - Determinação da exposição otimizada

De forma a se obter a exposição otimizada, a primeira medida foi determinar o número

ideal de pulsos e de disparos para o equipamento de raios X utilizado. Essa premissa

tem especial importância devido o alto tempo de descanso que o equipamento necessita,

em média de 3 minutos a cada 99 pulsos. O maior inconveniente não é a espera em si

entre uma exposição e outra, mas sim a perda de imagem (imagem latente) pela emissão

de luz da placa de fósforo já exposta durante esse intervalo de descanso.

39

3.2.3 - Utilização de filtro

A utilização de filtros é aconselhável quando se pretende diminuir o ruído e melhorar a

definição da imagem. Dessa forma foram avaliados os filtros de cobre de 0,5mm de

espessura e o de 1,0mm de espessura. O filtro de cobre de 1,0mm foi logo descartado

por bloquear demais a quantidade de radiação emitida, reduzindo não só o número de

valores de cinza como também não conseguindo obter a visualização do arame

essencial, produzindo no final uma imagem com má definição.

O filtro foi posicionado bem a frente da janela de saída do feixe de radiação, como

mostra a Figura 26.

Figura 26 - Esquema de exposição utilizando-se filtro de cobre.

40

3.2.4 - Condições de iluminamento do escâner.

Foram realizadas duas exposições idênticas e consecutivas com níveis de iluminamento

diferentes para se avaliar a influencia do ambiente nos níveis de cinza da imagem

radiográfica.

3.2.5 – Execução

A escolha do número de disparos deve ser bem avaliada no planejamento de execução

dos serviços, pois impacta diretamente no tempo total de inspeção devido ao tempo

necessário de repouso de 3 minutos entre as exposições que o aparelho de raios X exige.

Se considerarmos que cada escaneamento de placa de fósforo leva em média 5 minutos,

o tempo necessário para radiografar uma posição leva aproximadamente 10 minutos

conforme cada etapa de execução a seguir:

Preparação

Consiste em carregar a placa de fósforo no chassis e elaborar a identificação para

rastreabilidade da inspeção.

Montagem do Arranjo

Etapa que consiste em montar o arranjo radiográfico, posicionando os marcadores de

posição, o IQI e a placa de fósforo na peça.

Posicionamento do equipamento de Raios X

Essa etapa é crítica especialmente em serviços de campo onde existe a necessidade de se

utilizar dispositivos de posicionamento como tripés e monopés.

41

Repouso do equipamento

Não é necessário, uma vez que as etapas de preparação e montagem de arranjo são

superior a 3 minutos, tempo necessário de intervalo para repouso informado pelo

fabricante entre duas exposições consecutivas.

Escaneamento e arquivamento

Etapa de escaneamento da placa de fósforo para obtenção da imagem digital e

arquivamento da imagem no sistema.

A Tabela 5 mostra o tempo total para a execução de cada etapa, considerando-se um

único disparo.

Tabela 5 – Intervalo de tempo para a execução de cada etapa

ETAPA DE EXECUÇÃO DA

RADIOGRAFIA

TEMPO TOTAL COM

1 DISPARO (min)

Preparação 2

Montagem do Arranjo 2

Posicionamento do equipamento de raios X

(laboratório)

0,5

Exposição dos raios X 0,1 (6 segundos)

Repouso do equipamento -

Escaneamento e Arquivamento 5

Tempo Total 9,6

42

Capítulo 4

Resultados e Discussões

4.1 - Determinação da exposição otimizada

Apesar de não haver um valor mínimo universal de limiar para valores de cinza (GV)

entre uma exposição aceitável e não aceitável pois cada usuário tem seu valor de

referencia foi utilizado o valor numérico de 3000 valores de cinza como meta para cada

exposição foi realizada.

A Tabela 6 apresenta uma comparação entre diferentes condições de exposição para o

Corpo de Prova C3, e o nível de cinza alcançado no detector Image Plate. O CP 3 foi

selecionado para essa avaliação em função de ser o mais crítico para se obter um nível

de cinza mínimo para qualidade da imagem. Os valores nível de cinza (GV) são para

exposições sem filtro.

Tabela 6 - Dados de níveis de cinza em função da quantidade de pulsos do CP 03.

Critérios Exposição

P1

Exposição

P2

Exposição

P3

Exposição

P4

Distância Fonte

Detector (cm) 220 220 220 220

Nº disparos

X

Nº pulsos

1 x 80 3 x 80 2 x 50 1 x 99

Intervalo entre

disparos NA 3 minutos NA NA

Tempo de Exposição

(s) 5,3 16 6,6 15

GV

(Valores de Cinza) 1800 2700 1800 3100

43

Com base nas informações constantes na Tabela 6, pode-se concluir que:

- Comparando-se as exposições P1 e P2, observa-se que apesar de triplicarmos o

número de pulsos, os valores de cinza de P2 aumentaram apenas 50% em relação à P1.

Acredita-se que este comportamento tenha ocorrido devido a perda da imagem latente

pela emissão de luz da placa de fósforo entre uma exposição e outra.

- Comparando-se as exposições P3 e P4, observa-se que apesar dos números de pulsos

totais serem extremamente próximos, os valores de cinza não apresentaram o mesmo

comportamento. Conseguiu-se um valor de cinza superior em 72% com a exposição em

um disparo comparando-se com a exposição em dois disparos.

Esse motivou a reflexão sobre a necessidade de tentar medir a taxa de dose no detector,

e conseqüentemente a exposição, em cada disparo com diferentes números de pulsos. A

Tabela 7 apresenta os resultados obtidos. Para tal, foi utilizada uma câmara de

ionização de fabricação Ludlum, modelo 9DP-1. Os valores observados correspondem a

taxa de dose máxima alcançada durante cada exposição.

Tabela 7 - Resultado da taxa de exposição em função de pulsos por disparo

Número de pulsos por disparo Taxa de exposição (μSv/h)

20 76

50 166

80 206

99 244

Os resultados mostraram que a taxa de exposição aumenta progressivamente com o

incremento dos pulsos. Dessa forma foi determinado que as exposições teriam um

disparo com 99 pulsos.

4.2 - Condições de iluminamento do escâner.

Foram realizadas duas exposições idênticas e consecutivas com níveis de iluminamento

diferentes para se avaliar a influencia do ambiente nos níveis de cinza da imagem

radiográfica. A primeira imagem foi obtida escaneando-se a placa de fósforo após a

44

retirada da mesma do chassis com as luzes da sala acesas. A segunda imagem foi obtida

com a placa sendo irradiada após ser retirada do chassis com as luzes da sala apagadas,

porém na penumbra das luzes das salas vizinhas, procedimento considerado satisfatório

pela GE. A Tabela 8 mostra os resultados obtidos, medindo-se o iluminamento com um

luxímetro:

Tabela 8 - Relação entre iluminamento na sala de escaneamento e níveis de

cinza na radiografia

ILUMINAMENTO (lux) (GV) NÍVEL DE CINZA

430 920

17 4670

Concluiu-se que a perda de níveis de cinza é muito expressiva com o aumento do

iluminamento na sala de escaneamento da placa de fósforo, tornando-se uma variável

importante na utilização de equipamentos de raios X pulsados.

4.3 – Análise das imagens radiográficas

Esta seção apresenta os resultados obtidos através dos ensaios radiográficos com os

corpos de prova 01, 02 e 03. Foi utilizado o software RYTHM da GE para o

processamento e análise das imagens. Todas as imagens foram geradas em formato TIF.

Para atender os requisitos do Código ASME deve-se visualizar o arame número 13 do

IQI. Para facilitar a identificação do arame correto foi colocado uma esfera de chumbo

em cada extremidade desse arame, que aparece na imagem radiográfica como círculos

com tonalidades mais claras.

45

A Tabela 9 mostra os parâmetros adotados para o ensaio radiográfico com o Corpo de

Prova 01.

Tabela 9 – Parâmetros adotados para o ensaio radiográfico com o CP 01

PARAMETROS CP 1 EXP 1 CP1 EXP 2

DIÂMETRO 13,72 mm 13,72 mm

ESPESSURA 1,65 mm 1,65 mm

REFORÇO 1,0 mm 1,0 mm

MATERIAL Inconel Inconel

IQI Fe Fe

POSIÇÃO Lado fonte Lado fonte

TÉCNICA PDVD PDVD

DFD 180 mm 180 mm

Nº PULSOS 99 99

Nº DE DISPAROS 1 1

RESOLUÇÃO 70 μm 70 μm

FILTRO Cu 0,5 mm sem

ARAME REQUERIDO X VISIVEL 13 x 13 13 X14

GV (Níveis de Cinza) 3224 4670

SNRn 183 226

RESULTADO aprovado aprovado

46

As Figuras 27 (a) e (b) apresentam a imagem radiográfica obtida com e sem a

utilização de filtro de cobre.


de 0.5mm.

Pode-se observar que a imagem sem filtro obteve uma relação sinal ruído normalizado

(SNRn) maior, o que em tese representa uma qualidade de imagem superior. Esta

impressão pode ser confirmada ao se visualizar o arame 14 por inteiro na radiografia

47

sem filtro, um arame a mais do requerido. Na exposição com filtro, o arame 14 é

visualizado apenas no metal de base. É possível visualizar o invólucro de plástico do

IQI na exposição com filtro devido a não saturação da imagem fora da região do CP. A

exposição sem filtro apresentou excelente resultado em termos de nível de cinza,

relação sinal ruído normalizado e visualização de IQI.

Figura 27 (b) – Imagem radiográfica do CP 01 sem a utilização de filtro de cobre.

48


Prova 02, e as Figuras 28 (a) e (b) apresenta a imagem radiográfica obtida sem e com a



PARAMETROS CP1 EXP 1 CP 1 EXP 2



REFORÇO 3,0 mm 3,0 mm

MATERIAL Aço Carbono Aço Carbono

IQI Fe Fe

POSIÇÃO Lado filme Lado filme

TÉCNICA PDVS PDVS

DFD 120 mm 120 mm

Nº PULSOS 99 99

Nº DE TIROS 1 1


FILTRO Cu 0,5 mm Sem

ARAME REQUERIDO X VISIVEL 13 x 13 13 x 14


SNRn 160 127

RESULTADO aprovado Aprovado

49



Figura 28 (a) – Imagem radiográfica do CP 02 com a utilização de filtro de cobre de

0,5mm.

Nas exposições desse CP, pode-se observar que a imagem obtida utilizando-se filtro de

cobre possui uma relação sinal ruído normalizado (SNRn) superior a realizada sem

filtro. Entretanto, ao se observar a imagem radiográfica, tem-se a impressão oposta. Esta

impressão pode ser confirmada ao se observar além do arame 13 requerido, o arame 14

50

também por inteiro. Neste CP o arame 14 também é visualizado, porém parcialmente na

exposição com filtro. Vale ressaltar que em ensaios radiográficos com filme, com fontes

regulares de Irídio 192, não é possível visualizar o arame 14 para esse tipo de solda

específica em nenhuma circunstancia.


51


Prova 03, e as Figuras 29 (a) e (b) apresenta a imagem radiográfica obtida sem e com a

utilização de filtro de cobre. Os resultados obtidos das exposições desse CP foram muito

próximos tanto na relação sinal ruído como na visualização dos arames do IQI.


PARAMETROS CP 1 EXP 1 CP1 EXP 2



REFORÇO 1,5 mm 1.5 mm

MATERIAL Aço Inox Aço Inox

IQI Fe Fe

POSIÇÃO Lado fonte Lado fonte

TÉCNICA PDVD PDVD

DFD 220 mm 220 mm

Nº PULSOS 99 99

Nº DE DISPAROS 1 1


FILTRO Cu 0,5 mm Sem

ARAME REQUERIDO X VISIVEL 13 x 13 13 x 13


SNRn 164 161

RESULTADO aprovado aprovado

52



Figura 29 (a) – Imagem radiográfica do CP 03 com a utilização de filtro de cobre de

0,5mm.

53


Pode-se observar que esse corpo de prova foi o único a apresentar um valor muito

próximo de relação sinal ruído normalizado (SNRn) em ambas as exposições, porém o

número de cinzas (GV) foi superior em 21% na exposição sem filtro. Em ambas as

exposições o contraste se mostrou melhor sobre a solda onde se consegue visualizar até

o arame essencial 14.

54

o que em tese representa uma qualidade de imagem superior. Esta impressão pode ser

confirmada ao se visualizar o arame 14 por inteiro na radiografia sem filtro, um arame a

mais do requerido. Na exposição com filtro, o arame 14 é visualizado apenas no metal

de base. É possível visualizar o invólucro de plástico do IQI na exposição com filtro

devido a não saturação da imagem fora da região do CP. A exposição sem filtro

apresentou excelente resultado em termos de nível de cinza, relação sinal ruído

normalizado e visualização de IQI.

55

Capítulo 5

Conclusões

Com base nos resultados obtidos, pode-se inferir as seguintes conclusões:

- Podemos concluir que o sistema utilizado atende os requisitos mínimos de qualidade

estipulados pelo Código ASME de construção de caldeiras e vasos de pressão. Uma vez

que atende ao requisito de visualização do fio essencial conforme descrito no Apêndice

VIII, item VIII-221.2, tanto para imagens coletadas tanto com filtro de cobre quanto

sem a utilização deste.

- Não se pode determinar uma regra geral quanto a utilização ou não de filtros de cobre,

apesar de os CP´s 01 e 02 apresentarem a visualização melhor do arame requerido com

as exposições sem filtro. Para soldas similares ao CP 03, a utilização do filtro altera

muito pouco o resultado final

- As relações de sinal ruído dos CP´s 01 e 03 alcançaram bons valores enquanto as do

CP 02 apenas regulares

- As imagens apresentam uma granulação que incomoda a visualização, mas que não

afetam a visualização dos arames nem a relação sinal ruído.

- Os procedimentos de inspeção devem qualificar previamente todas as exposições a

serem realizadas antes de se inspecionar soldas de produção.

- Não se tornou viável a execução de radiografias com múltiplas exposições em função

da perda da imagem latente pela emissão de luz da placa de fósforo entre uma exposição

e outra.

Recomenda-se ao menos 03 aparelhos com duas baterias cada para que se possa obter

produtividade necessária compatível com as de fontes radioativas sem o risco de se

danificar o equipamento.

56

Capítulo 6

Sugestão de estudos futuros

Existe hoje toda uma gama de possibilidades de aplicação de radiografia

computadorizada com raios X pulsados. Dentro do escopo do atual estudo existe ainda a

necessidade de identificar melhor as variáveis de arranjo radiográfico que influenciam

os níveis de cinza bem como o relação sinal ruído normalizado para se otimizar os

processos e formalizar os protocolos.

Considerando-se outros materiais existe espaço para estudos tanto em compósitos nas

industrias de petróleo e gás, e aeroespacial, como em ligas de alumínio na industria

aeroespacial. Existe uma ausência de estudos que determinem protocolos para essas

aplicações.

57

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Radiography - IAEA-TECDOC-1445. International Atomic Energy Agency, Wien,

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Nondestructive Testing Employing Digital Radiography as an Alternative to Film

Radiography. LA-UR-00-2560, Los Alamos National Laboratory, 2000.

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ancient Egyptian boat models”. Spectrochimica Acta, v. 61(10-11), pp. 1224-1228.

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ray Machine Radiography as an Alternative to Industry Radiography Cameras,

Demonstration Pilot Project - Report SwRI® Project 14.12444. Radiation Protection

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[8] SPRAWLS, P., Physical Principles of Medical Imaging. 2 ed. Medical Physics

Publishing Madison, Wisconsin, 1995.

58

[9] SEIBERT, J. A.; BOONE, M. J.; “X-Ray Imaging Physics for Nuclear Medicine

Technologists. Part 2: X-Ray Interactions and Image Formation”, Journal of Nuclear

Medicine Technology, v. 33, n. 1, pp. 3-18, March. 2005.

[10] TAUHATA, L.; SALATI, I.P.A.; DI PRINZIO, R.; R.DIPRINZIO, A.

Fundamentos de Radioproteção e Dosimetria, 3a ed., Rio de Janeiro, CNEN

Publicações, 1991.

[11] ANDREUCCI, R. Radiologia Industrial. Ed. Jul. 2003, ABENDE publicações,

2003.

[12] INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION, ISO 19232-

1, Non-Destructive Testing – Image quality of radiographs – Part 1: Image quality

indicators (wire type) – Determination of image quality value, Genebra, 2004.

[13] ASTM E747. Standard Practice for Design, Manufacture and Material Grouping

Classification of Wire Image Quality Indicators (IQI) Used for Radiology. ASTM

INTERNATIONAL, West Conshohocken, Pennsylvania, 2004.

[14] DIN EM 462-1. Non-Destructive Testing – Image Quality of Radiographs.

Deutsches Institut For Norming e.V., Berlin, 1994.

[15] SEEMANN, T., Digital Imagem Processing using Local Segmentation. Ph.D.

Tesis, School of Computer Science and Software Engineering, Monash University,

Australia, 2002.

[16] KIM K. H. Low Frequency Noise in Hydrogenated Amorphous Silicon Thin Film

Transistors. M.Sc. Thesis, University of Saskatchewan, Saskatoon, Canada, 2006.

[17] WOLBARST, A. P., Physics of Radiology. 2 ed. Medical Physics Publishing

Madison, Wisconsin, 2005.

[18] MONTGOMERY, C. D.; RUNGER, G. C., Estatística Aplicada e Probabilidade

para Engenheiros, 2 ed, Rio de Janeiro, LTC, 2003.

59

[19] ROWLANDS, J. A. “The Physics of Computed Radiography”, Phys Med Biol,v.

47, pp. R123-R166, 2002.

[20] SHINOHARA, A. H.; ACIOLI, E. KHOURY, H. J. “Avaliação da Técnica de

Radiografia Digital em Gamagrafia”. In: Anais da 6a COTEQ – Conferência Sobre

Tecnologia de Equipamentos, Salvador, Agosto, 2002.

[21] ASME BPVC - Seção V, Apêndice Mandatório VIIII-221.2. Boiler & Pressure

Vessel Code. AMERICAN SOCIETY OF MECHANICAL ENGINEERS, New York,

2015.

60

ANEXO I

PROTOCOLO DE RAIOS X PULSADO E RADIOGRAFIA COMPUTADORIZADA

PULSED XRAY AND COMPUTED RADIOGRAPHY PROTOCOL

NÚMERO NUMBER

PRC-001 PÁGINA PAGE

1/1 DATA DATE 22/09/2016

TÍTULO TITLE

EXPOSIÇÃO DE TUBULAÇÃO DE DIÂMETRO NOMINAL 1/4" EXPOSURE OF TUBING NOMINAL DIAMETER 1/4"

NORMA DE REFERENCIA REFERENCE STANDARD ASME SECTION V 2015

DETALHES DA SOLDA WELD DETAILS

MAT.: INCONEL DE OD: 13,72 mm EP WT: 1,65 mm

EQUIPAMENTO RAIOS X PULSADO PULSED XRAY EQUIPMENT

GOLDEN ENGINEERING XRS-3 270 KV

TELAS INTESIFICADORAS INTENSIFICATION SCREENS

( X ) SEM No ( ) FRONT. Front Pb________ ( )TRAS. Back Pb________

FILTRO Cu 0,5 mm FILTER Cu 0.5 mm ( X ) SEM No ( ) COM Yes

TÉCNICA RADIOGRÁFICA RADIOGRAPHIC TECHNIQUE

( X ) PD/VD dw/dv ( ) PDVS dw/sv ( ) PSVS sw/sv

IQI REQUERIDO REQUIRED IQI Fe ASTM W6 OU or Fe EN W13

DISTANCIA FOCO DETETOR FOCUS DETECTOR DISTANCE

180 mm

NÚMERO DISPAROS X PULSOS SHOTS X PULSES NUMBER

1 X 99

PLACA DE IMAGEM FABRICANTE / TIPO IMAGE PLATE MANUFACTURER / TYPE

GE IPS

ESCANER FABRICANTE / MODELO SCANNER MANUFACTURER / MODEL

GE CRX Vision

RESOLUÇÃO ESCANER SCANNER RESOLUTION 70 μm

LEGENDA

PS-VS-PAREDE SIMPLES VISTA SIMPLES Single Wall Single View

PD-VD-PAREDE DUPLA VISTA DUPLA Double Wall Double View

SP – SOBREPOSTA Superimposed

PD-VS-PAREDE DUPLA VISTA SIMPLES Double Wall Single View

VP- VISTA PANORAMICA Panoramic View

DFF – DISTANCIA FONTE FILME Source to Film Distance

ELABORAÇÃO / PREPARED

APROVAÇÃO / APPROVAL.

61

ANEXO II



NÚMERO NUMBER

PRC-002 PÁGINA PAGE 1/1 DATA DATE 22/09/2016

TÍTULO TITLE

EXPOSIÇÃO DE TUBULAÇÃO DE DIÂMETRO NOMINAL 2" EXPOSURE OF TUBING NOMINAL DIAMETER 2"



MAT.: Aço Steel DE OD: 60,33 mm EP WT: 3,91 mm





FILTRO Cu 0,5 mm FILTER Cu 0.5 mm ( X ) SEM No OU or ( X ) COM Yes


( ) PD/VD dw/dv (X) PDVS dw/sv ( ) PSVS sw/sv



120 mm


1 X 99


GE IPS


GE CRX Vision


LEGENDA







ELABORAÇÃO / PREPARED APROVAÇÃO / APPROVAL.

62

ANEXO III



NÚMERO NUMBER

PRC-003 PÁGINA PAGE 1/1 DATA DATE 22/09/2016

TÍTULO TITLE

EXPOSIÇÃO DE TUBULAÇÃO DE DIÂMETRO NOMINAL 3/4" EXPOSURE OF TUBING NOMINAL DIAMETER 3/4"



MAT.: AÇO steel DE OD: 26,67 mm EP WT: 3,97 mm





FILTRO Cu 0,5 mm FILTER Cu 0.5 mm ( X ) SEM No OU or ( X ) COM Yes


( X ) PD/VD dw/dv ( ) PDVS dw/sv ( ) PSVS sw/sv



220 mm


1 X 99


GE IPS


GE CRX Vision


LEGENDA







ELABORAÇÃO / PREPARED APROVAÇÃO / APPROVAL.

estudo da aplicaÇÃo de equipamento de raios x … smid.pdf · concluí-lo, e aos colegas janio,...

Documents