Tubos sem costura medidos a laser

Redação do Site Inovação Tecnológica - 18/11/2002

A empresa Timken Company, trabalhando em conjunto com vários laboratórios de pesquisa, desenvolveu um novo sistema laser-ultrasônico para medição online da espessura e da excentricidade de tubos de aço sem costura. A ferramenta de controle de processo é utilizada para facilitar a fabricação de tubos dentro das dimensões desejadas, resultando em um processo mais eficiente e na economia de energia.

A tecnologia oferece um grande avanço em relação às tecnologias atuais de medição. Os métodos atuais empregam processos demorados de corte e avaliação de amostras e medições manuais. O processo de contínuas medições e ajustes na linha de produção resultam em perda de tempo e de material. A nova tecnologia, ao contrário, além de efetuar medições em tempo real, é do tipo não destrutiva.

Tubos de aço sem costura são utilizados em aplicações como cilindros hidráulicos, componentes de transmissão, oledutos e ferramentas de perfuração, nos quais não se pode ter soldas.

O processo de produção destes tubos começa a partir de cilindros de aço aquecidos que são tornados ocos por meio de um eixo de perfuração. As paredes são então afinadas até a dimensão desejada. Este processo normalmente gera variações de espessura, que se apresentam em formato helicoidal ao longo do tubo. O constante monitoramento destas variações reduz a geração de sucata e diminui o tempo de redução necessário para o acabamento final.

Embora técnicas de medição por raios-X tenham sido desenvolvidas e estejam em utilização, elas apresentam limitações como a pequena dimensão máxima dos tubos medidos e a incapacidade de medição de tubos com ferramentas presentes em seu interior. Por outro lado, técnicas de ultrasom são largamente utilizadas na indústria em tarefas de medição, caracterização de materiais e detecção de falhas. Mas elas não são utilizadas na fabricação de tubos porque, durante o processo de produção, o tubo está em movimento, sem uma direção precisa e está quente.

O laser-ultrasônico, que utiliza o laser para a produção de ondas de ultrasom a distância, vem superar as deficiências destes métodos. O sistema foi desenvolvido para executar medições e fornecer um mapeamento total da parede do tubo em qualquer etapa de sua produção. Três tecnologias são integradas para atendimento desse objetivo: o laser-ultrasônico fornece o sinal básico para a medição; a pirometria mede a temperatura no local para determinação da velocidade das ondas de ultrasom; e a técnica Doppler fornece as coordenadas do local onde será feita a medição.

O laser é um instrumento delicado e não poderia ser instalado diretamente na linha de produção de um siderúrgica. Mesmo que ficasse isolado em compartimentos próprios, tarefas simples como a troca de lâmpadas poderiam contaminar o equipamento. Para resolver o problema, o sistema foi construído em um container limpo, em ambiente refrigerado. O container foi montado como um trailler, podendo ser deslocado dentro da planta ou fora dela, no caso da necessidade de manutenção.

O sistema oferece uma exatidão de +/- 0,5%. Embora desenhado para aplicação na fabricação de tubos, a tecnologia poderá ser utilizada em outras funções em siderúgicas, metalúrgicas ou outras indústrias.