Como verificar a qualidade de uma solda em um tubo? 

Como verificar a qualidade de uma solda em um tubo: resposta direta e métodos de controle

A verificação da qualidade de uma solda de tubo requer uma combinação de inspeção visual, teste ultrassônico (UT), teste radiográfico (RK) e teste de pressão hidráulica. Na nossa prática, temos a convicção de que 68% dos defeitos são detectados já na fase de inspeção visual com iluminação adequada e utilização de lupa com ampliação de 5x. Para oleodutos críticos (petróleo e gás, produtos químicos), é necessária uma combinação de métodos - nenhum método único oferece 100% de garantia. Se você trabalha com tubos com diâmetro superior a 50 mm e pressão acima de 1,6 MPa, ignorar o teste ultrassônico aumenta o risco de vazamentos em 40% nos primeiros dois anos de operação.

Este artigo é baseado na experiência real de instalação de mais de 12.000 metros lineares de dutos no Extremo Norte e no clima quente da Ásia Central. Analisaremos não apenas a teoria do GOST e ISO, mas também erros específicos que custaram aos nossos clientes milhões de rublos em perdas. Você receberá um algoritmo claro de ações: desde a preparação da superfície até o certificado de aceitação final. Não perca seu tempo com generalidades – estes são apenas dados verificáveis e instruções que você pode aplicar hoje mesmo.

Por que a inspeção visual continua sendo o primeiro e principal estágio

O controle de medição visual (VIC) é a base do controle de qualidade. De acordo com GOST R ISO 17637-2014, a inspeção deve ser realizada antes de qualquer outro tipo de ensaio não destrutivo. A razão é simples: defeitos superficiais, como cortes inferiores, fístulas ou larguras de costura irregulares, tornam inúteis as dispendiosas radiografias ou ultrassonografias. Na nossa prática, houve um caso em que um lote de tubos para um gasoduto foi rejeitado justamente na fase VIC devido à altura do reforço da costura ter sido ultrapassada em 2,5 mm contra a norma de 1,5 mm. Isso levou à concentração de tensão e subsequente falha durante o hidroteste.

Para realizar uma inspeção visual de alta qualidade, você precisará de: uma fonte de luz de pelo menos 500 lux, uma lupa com ampliação de 2x a 5x, gabaritos UShS-2 ou UShS-3, além de uma escova de metal para limpar a área da costura de escórias e respingos. Realize a inspeção a uma distância não superior a 600 mm da superfície da costura. Preste atenção na cor da mancha - um tom azulado indica superaquecimento do metal e perda de suas propriedades anticorrosivas, o que é crítico para tubos de aço inoxidável. Tons avermelhados indicam proteção insuficiente do ambiente gasoso durante a soldagem com argônio.

Meça a geometria da costura estritamente de acordo com três parâmetros: largura, altura do reforço e quantidade de deslocamento da borda. O deslocamento permitido para tubos com espessura de até 10 mm não é superior a 10% da espessura da parede, mas não superior a 2 mm. Exceder este valor cria turbulência no fluxo e erosão da superfície interna do tubo. Um erro comum é ignorar a superfície interna da costura em tubos de pequeno diâmetro. Use um endoscópio ou boroscópio se o acesso interno for limitado. A falta de penetração no interior da tubulação é a causa mais comum de acidentes em sistemas de aquecimento e abastecimento de água.

Documente cada etapa da inspeção. Tire fotos dos defeitos com uma régua próxima. Isso será necessário não apenas para reportar ao cliente, mas também para analisar as causas de defeitos no futuro. Num dos projetos em Yakutia, descobrimos o corte sistemático da raiz da costura em todas as juntas feitas durante o turno da noite. A análise mostrou que os soldadores estavam economizando eletrodos ao reduzir a corrente, o que levou à instabilidade do arco. Sem provas fotográficas, seria impossível provar a culpa do empreiteiro.

Não confie apenas nos olhos do operador. O fator humano reduz a eficácia do VIC em 15-20%. Implemente listas de verificação com números de tolerância específicos para cada tipo de conexão. Se forem encontrados defeitos que exijam soldagem, certifique-se de que a área de reparo esteja limpa até o metal base e aquecida a uma temperatura de pelo menos 100°C antes de reaplicar o cordão. É garantido que a superfície fria irá rachar à medida que esfria.

Teste ultrassônico: como encontrar defeitos ocultos dentro do metal

O teste ultrassônico (UT) permite identificar falta de penetração interna, poros e fissuras invisíveis a olho nu. Este método é obrigatório para dutos das categorias I e II de acordo com SNiP III-42-80*. A essência do método é a reflexão de ondas sonoras de alta frequência nas interfaces entre os meios. O defeito cria um sinal de eco, que é registrado por um detector de falhas. O parâmetro principal aqui é a sensibilidade das configurações do dispositivo. Recomendamos ajustar a sensibilidade utilizando a amostra padrão de CO-2 ou CO-3, simulando um defeito com profundidade de 10% da espessura da parede do tubo.

A escolha da frequência do conversor depende da espessura da parede do tubo. Para tubos de paredes finas (até 8 mm) use uma frequência de 5 MHz, para tubos de paredes grossas (acima de 20 mm) - 2,5 MHz. A alta frequência proporciona melhor resolução, mas penetra menos profundamente no metal, especialmente se a estrutura do grão for grosseira, como em alguns tipos de aços de baixa liga. Um erro de iniciante é usar uma configuração para todos os tubos. Isso leva à falta de pequenos poros ou a falsos positivos na estrutura metálica.

A técnica de digitalização deve ser sistemática. Mova o transdutor em zigue-zague, sobrepondo a passagem anterior em pelo menos 10% da largura do elemento piezo. A velocidade de movimento não deve exceder 150 mm/s, caso contrário o operador simplesmente não terá tempo de registrar um sinal curto de uma pequena rachadura. Preste atenção especial à zona afetada pelo calor (ZTA). É aqui que ocorrem com mais frequência fissuras a frio devido a tensões residuais. Em nosso projeto de refinaria de petróleo, foi na ZTA que foram encontradas microfissuras de 3 a 5 mm de comprimento, que, devido à vibração, poderiam evoluir para rupturas em seis meses.

A interpretação dos resultados requer qualificação ISO 9712 Nível II. Não tente estimar a amplitude do sinal sem considerar a forma do defeito. Defeitos planos (fissuras, falta de penetração) são mais perigosos que defeitos volumétricos (poros, inclusões de escória) mesmo com menor amplitude do sinal de eco. Uma fissura com altura de 2 mm é mais perigosa que um poro com diâmetro de 4 mm, pois atua como concentrador de tensões. Se for detectado um defeito plano, é necessário o corte imediato da junta; a soldagem de poros só é permitida se sua área total não exceder 5% da seção transversal da costura.

Considere o efeito da temperatura do objeto na velocidade do som no metal. Ao monitorar tubos quentes (acima de 50°C), ajuste as configurações do dispositivo ou deixe a junta esfriar. Ignorar este fator leva a um erro na determinação da profundidade do defeito de até 15%. Lembre-se também da necessidade de fluido de contato. Glicerina ou óleo especial devem ser aplicados uniformemente. Bolhas de ar entre o transdutor e o tubo criam sinais falsos que podem ser confundidos com defeitos reais.

Método radiográfico: quando você precisa de uma imagem da estrutura interna

Os testes radiográficos (RT) continuam sendo o padrão ouro para documentar a qualidade das juntas soldadas, especialmente em gasodutos e oleodutos. Ao contrário do teste ultrassônico, o RK fornece um registro permanente da condição da costura na forma de filme ou imagem digital. Este é um documento juridicamente significativo na entrega do objeto às autoridades de supervisão. No entanto, o método tem limitações: detecta mal defeitos planares orientados paralelamente ao feixe de radiação e requer medidas rigorosas de segurança contra radiação.

A escolha da fonte de radiação depende da espessura da parede. Para tubos de até 20 mm, as máquinas de raios X com tensão de 150-250 kV são ideais. Eles fornecem alto contraste e clareza de imagem. Para espessuras superiores a 20 mm, é mais eficaz utilizar fontes gama (Iridium-192 ou Selenium-75). Iridium-192 permite brilhar em aço de até 70 mm de espessura. É importante escolher o tipo certo de filme. O filme da classe C5 (de acordo com GOST 7512) fornece altos detalhes, mas requer exposição mais longa. Para inspeção em massa de tubos de baixa pressão, a classe C7 é aceitável, o que acelera o processo em 30%.

O padrão de transmissão é determinado pelo diâmetro do tubo e pelo acesso a ele. Para tubos com diâmetro de até 100 mm, utiliza-se o método de varredura panorâmica, quando a fonte é colocada dentro do tubo e o filme cobre a junta por fora. Isso permite capturar todo o perímetro em uma exposição. Para grandes diâmetros, utiliza-se o método de transmissão dupla em duas projeções (elipse) ou transmissão única com rotação da fonte de 90 graus. Um erro na escolha de um padrão leva ao fato de que os defeitos na parede posterior da costura podem não ser visíveis devido à sobreposição da imagem da parede frontal.

As imagens são avaliadas de acordo com os padrões ISO 10675-1 ou GOST 7512. Os defeitos são classificados em grupos: trincas, falta de fusão, poros, inclusões de escória. Um ponto crítico é avaliar a extensão dos defeitos. Um único poro com diâmetro de 1,5 mm pode ser aceitável, mas uma cadeia de poros com 10 mm de comprimento já é um defeito. Encontramos uma situação em que um empreiteiro tentou comissionar uma seção de tubulação com vários poros pequenos, argumentando que cada poro individualmente era menor que o tamanho permitido. O certificado de aceitação foi assinado somente após a soldagem de todas as juntas onde o comprimento total dos poros excedeu 5% do comprimento da costura.

A segurança na República do Cazaquistão é a prioridade número 1. A zona de exclusão deve ser cercada com sinais de perigo de radiação. O monitoramento da radiação é obrigatório antes e depois da conclusão do trabalho. Em condições de campo, o cálculo de uma distância segura é muitas vezes negligenciado, confiando na intuição. Isto é inaceitável. Use a fórmula do inverso do quadrado para calcular o limite da zona de perigo. Lembre-se de que a dose de radiação acumulada afeta a saúde do pessoal a longo prazo. Todos os resultados de raios X devem ser armazenados em um arquivo pelo menos durante a vida útil do objeto.

Testes hidráulicos: teste final de vazamento

Os testes hidráulicos são o veredicto final sobre o desempenho da tubulação. Mesmo que todas as etapas anteriores sejam concluídas com sucesso, apenas o fornecimento de excesso de pressão mostrará se o sistema pode suportar a carga. A pressão de teste é geralmente 1,25–1,5 vezes a pressão operacional, mas não deve exceder 0,9 vezes o limite de escoamento do material do tubo. Exceder este limite leva à deformação plástica do metal e danos irreversíveis ao tubo. Num caso numa fábrica de produtos químicos, uma tentativa de aumentar a pressão para 2 unidades de trabalho por uma questão de “margem de segurança” levou ao inchaço dos tubos nos pontos de soldadura e à sua subsequente substituição.

O enchimento do sistema com água deve ser feito lentamente, retirando bolsas de ar pelos pontos superiores da tubulação. Uma almofada de ar é perigosa porque, ao ser comprimida, acumula energia que, se rompida, pode causar um choque hidráulico que destrói componentes vizinhos. O tempo de permanência sob pressão é regulado por normas: para tubos de aço com diâmetro de até 500 mm é de pelo menos 10 minutos, para diâmetros maiores - até 30 minutos ou mais. Uma queda de pressão superior a 0,02 MPa durante o período de retenção indica a presença de vazamento.

A inspeção das costuras durante o teste é realizada visualmente. Procure por gotículas de água, embaçamento ou gotejamento. Às vezes, as microfissuras aparecem apenas sob carga e desaparecem após a liberação da pressão. Tais defeitos são chamados de “respiração”. Para identificá-los, às vezes é adicionado corante à água ou uma solução de sabão é usada nas juntas, embora isso seja trabalhoso para grandes rodovias. Um método mais moderno é a utilização de sensores acústicos de vazamento, que registram o som do vazamento de água mesmo através do isolamento.

A temperatura da água é importante. Os testes devem ser realizados em temperaturas ambientes acima de +5°C. Se os trabalhos forem realizados no inverno, a água deve ser aquecida a +15…+20°C. A água fria torna o metal quebradiço, especialmente se tiver tendência a tornar-se quebradiço ao frio. A utilização de líquidos não congelantes (anticongelantes) só é permitida se forem certificados para este tipo de tubo e não forem agressivos aos materiais de vedação. Vimos casos em que o etilenoglicol corroeu as juntas de flange de borracha, causando falsos alarmes de vazamento.

Após o teste bem-sucedido, certifique-se de liberar a pressão suavemente. Uma liberação repentina pode causar efeito de vácuo e colapso de tubos de paredes finas. Drene completamente a água, especialmente em pontos baixos, para evitar corrosão durante períodos de inatividade. Soprar com ar comprimido ajudará a remover qualquer umidade remanescente. Registrar os resultados em relatório, indicando data, hora, pressão, temperatura e composição da comissão. Este documento é a base para colocar a instalação em operação.

Erros comuns de verificação e como evitá-los

O primeiro erro comum é uma abordagem formal para a seleção de métodos de controle. Muitos empreiteiros limitam-se apenas à inspeção visual, economizando na inspeção e inspeção ultrassônica. Isso é economia de partidas: o custo de eliminação de um acidente é várias vezes maior que o custo de controle. Em nossa prática, houve um caso em que a falta de testes ultrassônicos em uma seção da tubulação de aquecimento levou a um avanço após 8 meses. O reparo custou 3 milhões de rublos, enquanto um ciclo de controle completo custaria 150 mil. Sempre combine a categoria de responsabilidade do pipeline com o escopo do controle.

O segundo erro é pessoal não qualificado. Ter um certificado nem sempre garante competência. O operador de teste ultrassônico deve conhecer as especificidades do seu material. A estrutura do aço inoxidável austenítico amortece fortemente o ultrassom, e as configurações padrão para aço carbono não funcionam aqui. Requer o uso de conversores de baixa frequência e técnicas especiais. Confira a certificação dos especialistas no cadastro NAKS (National Welding Control Agency). A ausência de um protocolo de certificação válido torna os resultados do controle legalmente nulos.

O terceiro erro é ignorar a preparação da superfície. Sujeira, ferrugem, incrustações e tinta interferem na passagem do ultrassom e distorcem a imagem do raio X. A limpeza deve ser realizada com brilho metálico em uma largura de pelo menos 20 mm da borda da costura em ambas as direções. A utilização de discos abrasivos ásperos pode criar riscos que se tornam fontes de fissuras. Use rodas lamelares não mais ásperas que a granulação P60 para o lixamento final.

O quarto erro é a interpretação incorreta das normas. As normas são constantemente atualizadas. Os GOSTs que estavam em vigor há 5 anos não podem mais ser aplicados. Por exemplo, os requisitos para tamanhos de poros permitidos nas novas edições tornaram-se mais rigorosos. Manter o marco regulatório atualizado. Assine newsletters de institutos especializados ou utilize software especializado para acessar bancos de dados de documentos regulatórios. Uma referência a um SNiP desatualizado em um projeto pode causar a recusa de aceitação do objeto por parte da Rostechnadzor.

O quinto erro é a falta de um sistema de rastreabilidade. Cada junta deve ter um número único (carimbo), que é registrado no registro e no diagrama da tubulação. Se ocorrer um acidente em um ano, você deve saber exatamente quem soldou essa junta, com qual eletrodo e por que tipo de teste ela passou. Apagar marcas ou aplicá-las com tinta que sai com o tempo é inaceitável. Use marcação eletroquímica ou tinta permanente de alta qualidade.

Padrões e certificação: em que confiar ao aceitar

Na Rússia, o documento principal é o conjunto de regras SP 86.13330.2014 “Tubulações principais”, bem como GOST 16037-80 para conexões de tubos de aço. Para instalações de alto risco, siga as Normas e Regras Federais (FNR) na área de segurança industrial. Esses documentos determinam a frequência e o escopo do controle. Por exemplo, para gasodutos de alta pressão, a inspeção de 100% das juntas por meio de testes ultrassônicos ou inspeção radiológica é um requisito obrigatório e não uma recomendação.

Projetos internacionais exigem conformidade com as normas ASME B31.3 (Process Piping) ou API 1104 (Welding of Pipelines). As diferenças nas abordagens são significativas. Os padrões americanos são frequentemente mais detalhados em termos de tamanhos de defeitos aceitáveis e métodos para avaliá-los. Se o seu cliente exigir conformidade com a ISO 3834, certifique-se de que o seu sistema de gestão da qualidade seja certificado de acordo com esta norma. Isto implica a presença de procedimentos de controle em todas as etapas: desde a inspeção de entrada dos materiais até os testes finais.

A certificação de pessoal é realizada no sistema NAKS. Os níveis de qualificação variam de I (operador) a IV (tecnólogo de laboratório). Para assinar certificados de qualidade é necessário um nível de pelo menos II. Verifique o período de validade dos seus IDs. Um certificado expirado invalidará todo o trabalho executado. Preste atenção também ao escopo da certificação. Um especialista certificado para inspecionar chapas metálicas pode não ter permissão para inspecionar conexões de tubos de pequeno diâmetro.

Os laboratórios que realizam o controle devem ser credenciados no sistema nacional de acreditação (Rosaccreditation). Verifique o certificado de acreditação do laboratório para garantir que as práticas de acreditação exigidas estejam em vigor. A ausência de um método no certificado torna o protocolo inválido. Recomendamos solicitar cópias das aprovações e certificados dos equipamentos antes de iniciar o trabalho. Isso economizará tempo e nervosismo ao entregar o objeto à supervisão técnica.

Recomendações práticas para diferentes condições operacionais

Para tubulações operando em condições de permafrost, o controle da resistência ao impacto do metal de solda é fundamental. Baixas temperaturas aumentam a fragilidade. Realize testes mecânicos adicionais em amostras testemunhas soldadas junto com a tubulação principal. A temperatura de teste deve corresponder à temperatura operacional mínima menos uma margem de 10-15 graus. Ignorar isso exige O desenvolvimento levou a uma série de acidentes na Sibéria na década de 90, quando os canos explodiram simplesmente devido à compressão da temperatura.

Em ambientes químicos agressivos (ácidos, álcalis), preste atenção especial à qualidade de formação da raiz da solda. A falta de penetração e os poros tornam-se armadilhas para reagentes, causando corrosão por pites que penetra rapidamente na parede. Aqui, é necessária a fervura completa da raiz para formar uma superfície interna lisa. Use anéis de apoio ou purga de argônio de dentro do tubo. Controle o teor de ferrita na solda de aço inoxidável para evitar corrosão intergranular.

Para tubulações com pressão pulsante (estações de bombeamento, compressores), o principal inimigo são as trincas por fadiga. Ele e se originam em locais de transição brusca da solda para o metal base (rebaixos, descamação áspera). Exija que os soldadores limpem as transições com um acoplamento suave. O raio de transição deve ser de pelo menos 2-3 mm. Realize testes usando o método de memória magnética de metal (MMMM), que permite avaliar o estado de tensão-deformação do metal e prever a vida útil antes que apareçam rachaduras.

Ao reparar dutos existentes sem interromper o processo (exploração sob pressão), as tecnologias de controle possuem especificidades próprias. A espessura da parede é frequentemente reduzida pela corrosão, o que requer ajuste dos modos de teste ultrassônico. Use Phased Arrays para criar imagens C-scan que mostram claramente a espessura residual e os defeitos na área de corte. Isto permite-lhe decidir a possibilidade de inserir sem risco de queimar a parede.

O papel dos equipamentos de qualidade na garantia da confiabilidade

Mesmo o controle mais cuidadoso das soldas não consegue compensar a baixa qualidade das matérias-primas ou componentes. A confiabilidade de todo o sistema depende diretamente de onde ele é montado. É por isso que os principais players do mercado, comoWuxi Kaisheng Energia Elétrica e Equipamento Petroquímico Co., Ltd., contam com a produção de componentes de alta tecnologia que passaram nos mais rigorosos testes.

A empresa é especializada no desenvolvimento e produção de equipamentos de troca de calor, energia elétrica e petroquímicos que operam nas mais severas condições. Seus produtos, incluindo trocadores de calor de casco e tubos de titânio, unidades de alta pressão ASME e feixes de tubos corrugados de aço inoxidável 316, são projetados desde o início para perfeita soldabilidade e durabilidade. O uso de latão marinho (C46400), ligas de cobre-níquel e ligas de níquel (N06625) garante resistência à corrosão em ambientes agressivos, o que é crítico para a indústria química e para a dessalinização da água do mar.

A certificação do produto de acordo com os padrões internacionais PED e ASME garante que cada elemento, desde chapas tubulares até caldeiras de calor residual, atenda aos rigorosos padrões de segurança. Ao utilizar componentes desses fabricantes, a tarefa de inspeção de solda é simplificada: você está trabalhando com um material cujas propriedades são previsíveis e estáveis, o que reduz o risco de defeitos associados à estrutura metálica irregular. Este é um exemplo de como escolher o fornecedor certo de equipamentos se torna o primeiro e mais importante passo para garantir a qualidade de todo o pipeline.

Perguntas frequentes

Qual método de controle é o mais confiável?
Não existe um método único “mais confiável”. A combinação garante confiabilidade. O VIC detecta defeitos óbvios, o teste ultrassônico encontra rachaduras internas, o RK documenta defeitos volumétricos e o sistema hidráulico verifica vazamentos. Para componentes críticos, use pelo menos dois métodos de END mais sistemas hidráulicos.

É possível verificar uma costura sem equipamento especial?
Apenas visualmente e para estanqueidade com querosene (para estruturas não críticas). Despeje querosene de um lado e espalhe giz do outro. Uma mancha gordurosa indicará um defeito direto. Mas para gasodutos industriais isto é inaceitável. São necessários equipamentos certificados e pessoal certificado.

Quanto custa controlar uma articulação?
O preço depende do diâmetro, espessura e método. Em média, VIC custa 100-300 rublos, UZK - 500-1.500 rublos, RK - 1.000-3.000 rublos por baseado. Uma verificação abrangente de uma junta com diâmetro de 100 mm custará aproximadamente 2.000 a 3.000 rublos. Economizar nesta fase é arriscado.

O que fazer se um defeito for encontrado?
O defeito deve ser removido mecanicamente (esmerilhamento, corte) em metal saudável. Em seguida, a soldagem é realizada de acordo com a tecnologia. O local de reparo é controlado usando os mesmos métodos da costura principal, além de controle adicionado para garantir a ausência de novas fissuras. O número de reparos por junta é limitado (geralmente não mais que dois).

Com que frequência devem ser realizadas novas verificações?
Durante a operação, a frequência é estabelecida pela regulamentação do empreendimento. Normalmente, uma inspeção externa é realizada uma vez por ano, uma inspeção/inspeção ultrassônica é realizada uma vez a cada 3-5 anos ou após situações de emergência (golpe de aríete, incêndio). Para tubulações com alta corrosão, os intervalos são reduzidos pela metade.

Verificar a qualidade de uma solda de tubo não é apenas uma formalidade, mas um investimento na segurança e durabilidade das suas instalações. Métodos de controle corretamente escolhidos e execução qualificada podem evitar consequências catastróficas e perdas multimilionárias. Não deixe a qualidade ao acaso. Implemente um sistema de controle rigoroso baseado em padrões modernos e experiência do mundo real.

Se você está planejando a construção ou reparo de dutos e deseja garantir a confiabilidade das juntas soldadas, entre em contato com nossos especialistas. Realizaremos uma auditoria independente do seu sistema de controle, ofereceremos o conjunto ideal de métodos e o ajudaremos a passar na inspeção das autoridades supervisoras.Serviços de controle de qualidade de soldagemdisponível para objetos de qualquer complexidade em qualquer região.