LIBS portátil para NDT: tecnologia inovadora para fabricantes

Quase todos os principais proprietários/operadores de dutos agora usam LIBS portátil para NDT para verificar seus materiais ou exigem que seus contratantes de testes não destrutivos (NDT) o usem. Quase todas as grandes refinarias usam um para testes de carbono, assim como as empresas de inspeção que apóiam seus programas PMI/NDT. Nosso blog convidado em Fabricação e Metalurgia explica o porquê.

Os fabricantes de metal estão vendo requisitos cada vez maiores para verificar o grau e a química da liga para seus produtos de aço e liga. A verificação de ligas, também chamada de identificação positiva de material (PMI), originou-se na indústria de petróleo/gás e foi impulsionada em grande parte pela Prática Recomendada 578 da API. . Agora, o Departamento de Transporte está prestes a publicar a “Mega Regra PHMSA” exigindo, entre outras coisas, testes de materiais de dutos de transmissão para carbono, teor de manganês e equivalentes de carbono (CE). verificação ou CE, o PMI tem sido uma tarefa relativamente simples. Pistolas de raios X portáteis estão em uso há mais de 30 anos para analisar aços de baixa liga, inoxidáveis ​​e ligas de alta temperatura. Eles são fáceis de usar e as armas modernas levam apenas alguns segundos para serem analisadas. O desafio tem sido executar o PMI em aços carbono e aços inoxidáveis ​​grau L e grau H.

Até 2017, o Spark OES era a única técnica para análise de carbono em campo.

O Mobile Spark OES ainda é um pacote de instrumentos montado em carrinho que consiste em uma sonda portátil, espectrômetro e caixa eletrônica e um tanque de mais de 50 lb de gás argônio comprimido. Muitos fabricantes evitaram comprar sistemas OES de faísca para análise de carbono, optando por confiar em relatórios de teste de material (MTRs) ou ter empresas de teste terceirizadas realizando a análise de carbono. Isso ocorre porque as unidades Spark OES não são facilmente portáteis em cenários do mundo real, e estocar e transportar os tanques de alta pressão de gás argônio é um desafio. Muitas operações exigem a movimentação da unidade Spark OES pelo chão da fábrica, em racks ou pilhas de materiais, subindo torres ou escadas ou, no exemplo mais extremo, abaixada e levantada por um elevador para dentro/fora de uma vala para teste de tubulação. Em muitos casos, antes de mover o OES, o fluxo de argônio é interrompido. Depois que o analisador é realocado, o argônio é religado, o sistema é purgado novamente e o analisador é recalibrado. Os usuários dizem que o processo de nova purga e recalibração requer cerca de 45 minutos, reduzindo a produtividade. A menos que os operadores testem apenas em uma estação de trabalho, o LIBS portátil para NDT é sempre a melhor escolha. O LIBS é mais fácil de enviar para locais diferentes do que o Spark OES. Nenhum trabalho adicional ou recalibração é necessário, permitindo que as empresas de teste maximizem os ativos LIBS. Não importa onde seja o trabalho, o LIBS terá o software e as calibrações corretos. A nova tecnologia LIBS é verdadeiramente portátil. Escalar, rastejar e entrar e sair de valas de oleodutos é fácil. O processo de repurga leva alguns segundos e não há recalibração depois. Os operadores simplesmente se deslocam de um local para outro e continuam testando.

O que é LIBS portátil e como funciona?

LIBS é um método OES como faísca OES, mas um pequeno laser alimentado por bateria substitui a fonte de faísca AC de alta tensão. O laser queima o metal em vez da faísca elétrica, produzindo a luz que é analisada pelo espectrômetro integrado. Dois avanços técnicos significativos possibilitaram as medições de carbono com um dispositivo portátil.

1. Primeiro, SciAps miniaturizou o laser, fazendo uma pequena unidade operada por bateria que poderia vaporizar metais de alta temperatura. A chave são as características de tempo do laser pulsado. A energia em cada pulso de laser é de cerca de 6 MJ. Se funcionasse continuamente, seria MW de potência, claramente insuficiente para vaporizar o metal. Em vez disso, o pulso de energia do laser tem cerca de 1 ns (um bilionésimo de segundo) de duração. Isso significa que a potência instantânea fornecida ao metal é de 6 MJ dividido por 1 x 10-9 segundos, ou seja, cerca de 6 MW. A altíssima potência, em pouco tempo, é suficiente para vaporizar o metal e criar o plasma necessário para a análise espectroscópica.
2. Em segundo lugar, reduzimos o consumo de argônio em mais de um fator de 1,000 em comparação com o Spark OES. A chave aqui é o feixe de laser de pequeno diâmetro. O feixe tem diâmetro < 100 um, então o dispositivo LIBS requer apenas alguns cc's de volume de purga e o volume requer apenas alguns segundos de purga durante a pré-queima. Entre os testes, o fluxo de argônio para. O pequeno volume associado ao início/parada da purga reduziu a necessidade de suprimento de argônio para um pequeno recipiente (1 de diâmetro por cerca de 2½ de comprimento) na alça, em vez do tanque externo de 50 lb. O canister oferece 600 queimaduras. Ao calcular a média de três queimas por local, cada caixa fornece análise de cerca de 200 materiais.

LIBS portátil para adoções de tecnologia NDT

A SciAps agora está completando um terceiro ano de remessas comerciais de unidades de teste de carbono com o analisador SciAps Z. A Prática Recomendada API (RP) 578 Terceira Edição agora inclui LIBS portátil para testes de carbono.No lado da tubulação, quatro estudos independentes provaram que o SciAps Z tem desempenho equivalente ou superior à tecnologia Spark OES para carbono e CE. Quase todos os principais proprietários/operadores de dutos usam um Z para seus materiais ou exigem que seus empreiteiros de testes não destrutivos o usem. Na verdade, o aplicativo SciAps Pipeline nasceu quando o maior proprietário/operador testou e aceitou o Z para carbono e CE, com um protocolo de teste específico incluído no aplicativo.No lado downstream, quase todas as principais refinarias usam o Z para teste de carbono , assim como as empresas de inspeção que apoiam seus programas PMI/NDT. Um método ASTM está em andamento e deve ser concluído em 2020.

Treinamento vitalício

O teste de carbono é significativamente mais difícil do que a simplicidade de “apontar e disparar” do XRF. O carbono é onipresente; qualquer resíduo de carbono do solo, poeira, oleosidade da pele, etc. criará resultados falsos de alto teste. É fundamental que os operadores recebam treinamento sólido e compreendam a importância da preparação adequada da amostra. Por esse motivo, a SciAps oferece treinamento gratuito vitalício enquanto a empresa possuir a LIBS.