HSU-ManualOpMan-02P

USIMINAS TREINAMENTO PLAMAT–MM-8M
DZEMBRO 2021

USIMINAS TRAINING PLAMAT–MM-8M - DECEMBER 2021

traduzido e adaptado de: ROSEN IDIA Applicatons v1.3 (neocities.org)

CONTEÚDO:
 Agenda
 Introdução – Hardspots (Pontos Duros)
 Aparelho
 Forma de Medição
 Software

Data	Início/Fim	Descrição	Grupo
Segunda, Dezembro 6	09:00 às 13:00	- Introdução - Visão Geral do Aparelho - Forma de Medição - Software e Procedimento	Todos
Terça, Dezembro 7	08:00 às 13:00	- Inicializando o sistema - Referência e Ensinando o Sistema - Conduzindo a medição - Procedimento de varredura - Relatório - Manutenção do sistema	Grupo 1
Quarta, Dezembro 8	09:00 às 13:00	- Inicializando o sistema - Referência e Ensinando o Sistema - Conduzindo a medição - Procedimento de varredura - Relatório - Manutenção do sistema	Grupo 2
Quinta, Dezembro 9	08:00 às 13:00	- Inicializando o sistema - Referência e Ensinando o Sistema - Conduzindo a medição - Procedimento de varredura - Relatório - Manutenção do sistema	Grupo 3
Sexta, Dezembro 10	08:00 às 12:00	- Questões Livres - Ações Futuras - Encerramento	Todos

CONTEÚDO:
 Agenda
 Introdução – Hardspots (Pontos Duros)
 Aparelho
 Forma de Medição
 Software

INTRODUÇÃO - HARDSPOT (Ponto Duro)
 Varios mecanismos podem comprometer a integridade das estruturas de aço (polidutos, plataformas marítimas, chapas grossas, ...) durante sua vida em operação
 Além do fenomeno de trincamento e perda de material metálico, por exemplo devido a corrosão, mudanças nas propriedades mecânicas do aço também têm influência primordial durante a vida dos ativos
 Variações mecânicas nas propriedades dos materiais são o resultado direto das mudanças eletromagnéticas (magnetização) e mecânicas (espaçamento atômico da estrutura cristalina: mudanças na microestrutura cristalina)
 Áreas com aumento localizado na dureza do aço são conhecidas como pontos duros
 Resfriamento rápido inadequado ou trabalho a frio impróprio durante a fabricação, bem como aumento do teor de carbono ou ambiente rico em H2S (sulfeto de hidrogênio) que provoca o aparecimento de pontos duros

INTRODUÇÃO - MECANISMOS DE FORMAÇÃO DE PONTOS DUROS
Requisitos do ano de 2019 para detecção de pontos duros:
 Limiares de detecção:
• Dimensões mínimas dos pontos duros: comprimento x largura = 20 x 20mm .
• Mínima dureza da superfície: 250 HV
• Profundidade do endurecimento ~1mm
 Máxima velocidade de varredura: 1m/s
Diferentes Mecanismos de Endurecimento são identificados:
 Microestrutura martensítica (resfriamento acelerado)
 Aunento do teor de carbono
 Mudança do tamanho de grão
 Microestrutur Bainítica
=> Processo de otimização da produção de aço

Hard Spot Trolley Parts

Pos.	Descrição
1	Olhal de içamento
2	Freio a gás
3	Ajuste transversal
4	Marcador à giz
5	Unidade de inspeção com 8 sondas
6	Roletes guia
7	Codificador de posição (aqui: encoberto)
8	Bateria
9	Componentes eletrônicos
10	Alça de içamento
11	Notebook (micro computador portátil de campo)

Pos.	Descrição
1	Haste
2	Soquete
3	Trilho do sistema
4	Rolamento (aqui: coberto)
5	Rodas
6	Rodas direcionais
7	Parafuso de encaixe
8	Dispositivo de aperto
9	Peça de encaixe

APARELHO - UNIDADE DE SENSORES

suspensão flexível dos sensores para acompanhar o contorno da superfície
inexistência de lift-off entre o sensor e a chapa

APARELHO - UNIDADE DE SENSORES

 Sensor de proximidade adicional para detecção da extremidade transversal da chapa

 Dois estados:
estados do sensor de proximidade

sobre a chapa e fim da chapa
 Medições param automaticamente além da extremidade da chapa

 Importante para o procedimento de varredura

funcionamento do sensor de extremidade

APARELHO - FONTE DE ENERGIA: BATERIA

fonte de energia - bateria

 24 VCC Baterias de Lítio
 Dimensões Máximas 250 x 225 x 500 mm (C x L x A)

APARELHO - FONTE DE ENERGIA: ALIMENTAÇÃO DA REDE

fonte de energia rede

 Ao invés de bateria: Conversor CACC
 Converte a tensão da rede para 24 volts CC

CONTEÚDO:
 Agenda
 Introdução – Hardspots (Pontos Duros)
 Aparelho
 Forma de Medição
 Software

FORMA DE MEDIÇÃO - PRINCÍPIOS BÁSICOS: CURVA DE HISTERESE MAGNÉTICA

Domínios Magnéticos e Paredes Bloch

FORMA DE MEDIÇÃO - PRINCÍPIOS BÁSICOS: CURVA DE HISTERESE MAGNÉTICA

dependências mecânico-magnética

FORMA DE MEDIÇÃO - PRINCÍPIOS BÁSICOS: CURVA DE HISTERESE MAGNÉTICA

• Histerese: Resposta não linear ao campo mangético aplicado H
• Curva de Histeresis depende de:

• Composição química
• Dimensões e forma
• Frequência de ensaio e intensidade da tensão aplicada
• Tensão mecânica
• Dureza

• Pontos característicos da curva como o fluxo remanescente B_R ou a força coerciva H_C são úteis para a determinação das propriedades do material

pontos notaveis da curva de histerese

FORMA DE MEDIÇÃO - PRINCÍPIOS BÁSICOS: CURVA DE HISTERESE MAGNÉTICA

• Materiais magneticamente duros possuem uma curva de histerese ampla
• Correlação entre magnetismo e dureza mecânica sempre existe
• Defeitos na estrutura cristalina dificultam as deformações mecânicas e os movimentos das paredes dos domínios magnéticos
• MAS: medida lentamente em geometrias específicas

duro x macio (magnetico-mecanico)

FORMA DE MEDIÇÃO - TRÊS PONTOS DE VISTA

sensor hard spot

FORMA DE MEDIÇÃO - CORRENTES PARASITAS

Principio do Ensaio de Correntes Parasitas

 Correntes Parasitas (CP) são geradas em materiais condutores por uma corrente alternada aplicada em um sistema com bobina. A indutância mútua entre bobina e amostra propcia o sinal de medição do ensaio
 As propriedades do material (permeabilidade magnética, condutividade elétrica) determinam a distribuição das correntes parasitas no aço
 A densidade das correntes parasitas no aço diminui com a profundidade
 Para o aço carbono, as correntes parasitas penetram em profundidades menores que um milímetro
 As correntes parasitas são sensíveis a mudanças nas propriedades do material!!!
=> Excelente candidata para o caso dos pontos duros superficiais

FORMA DE MEDIÇÃO - CORRENTES PARASITAS

A penetração das correntes parasitas em um condutor é limitada pelo Efeito de Pele.

Profundidade Padrão de penetração: δ ~1/ (fμσ)^1/2
onde:
f = frequencia CA;
μ = permeabilidade magnética
σ = condutividade

A densidade das correntes parasitas diminui com a profundidade.

Influencia da Freq, Perm, Cond na Prof.Padrão Penetração

Influencia da Freq, Perm, Cond na Prof.Padrão Penetração

FORMA DE MEDIÇÃO - 3MA

• Ideia do 3MA: Medição da permeabilidade por Correntes Parasitas em diferentes pontos operativos / campos magnéticos H
• Diferentes analises com o 3MA:

• Correntes Parasitas - Eddy current
• Permeabilidade Incremental
• Harmônicos Superiores

FORMA DE MEDIÇÃO - 3MA

• Bobina sensora excitada pela voltagem
• Intensidade de Corrente medida e depois analisada
• A corrente de excitação possui duas frequências:

• Baixa frequência de magnetização: ajustada em 𝑓_mag ~ 125 Hz para ponto operativo na curva de histerese
• Alta frequência das correntes parasitas: ajustada em 𝑓_EC ~ 3125 Hz para medição da impedância e da permeabilidade incremental

• Da medição assim ajustada 21 parâmetros são obtidos:

• Amplitude da voltagem de magnetização
• Amplitude da corrente de magnetização
• Fator Klirr da corrente de magnetização
• …

FORMA DE MEDIÇÃO - 3MA

• A demodulação do sinal de correntes parasitas permite obter a permeabilidade incremental como uma função da voltagem de excitação da bobina
• Para cada período de sinal rápido: uma impedância completa ➔ um ciclo de histerese devido ao período completo (comprimento de onda) da onda de magnetização
• Pode ser interpretado como uma derivada da curva de histeres

grafico permeabilidade versus intensidade do campo magnético

grafico permeabilidade versus intensidade do campo magnético

obtenção das inclinações (tangentes) na curva de histerese

FORMA DE MEDIÇÃO - 3MA

• A demodulação do sinal de correntes parasitas permite obter a permeabilidade incremental como uma função da voltagem de excitação da bobina
• Para cada período de sinal rápido: uma impedância completa ➔ um ciclo de histerese devido ao período completo (comprimento de onda) da onda de magnetização
• Pode ser interpretado como uma derivada da curva de histeres
• Alguns parâmetros adicionais são também obtidos

parametros de abertura da figura

FORMA DE MEDIÇÃO - PARÂMETROS DE TRABALHO DO 3MA

Permeabilidade Incremental

DZmax [Ohm]: Permeabilidade Incremental Máxima
DZmean [Ohm]: Permeabilidade Incremental Média
DZr [Ohm]: Permeabilidade Incremental no Ponto de Remanência
Ucdz [V]: Voltagem no Ponto de Permeabilidade Incremental Máxima
DU75dz [V]: Abertura da Curva a 75% do Sinal de Pico
DU50dz [V]: Abertura da Curva a 50% do Sinal de Pico
DU25dz [V]: Abertura da Curva a 25% do SInal de Pico
Rem [%]: Assimetria da Curva de Permeabilidade Incremental

amplitudes

FORMA DE MEDIÇÃO - PARÂMETROS DE TRABALHO DO 3MA

Correntes Parasitas

Zmax [Ohm]: Máximum Intensidade da Impedância
Zmin [Ohm]: Mínima Intensidade da Impedância
Zmean [Ohm]: Intensidade Média da Impedância
Phizmax [rad]: Máxima Fase da Impedância
Phizmin [rad]: Mínima Fase da Impedância
Phizmean [rad]: Fase Média da Impedância
W3Z [Ohm]: abertura de 3% no sinal cíclico de correntes parasitas
W10Z [Ohm]: abertura de 10% no sinal cíclico de correntes parasitas

amplitude maxima

FORMA DE MEDIÇÃO - PARÂMETROS DE TRABALHO DO 3MA

Parâmetros recomendados para o trabalho com o sistema:

DZmax [Ohm]: Permeabilidade Incremental Máxima
DZmean [Ohm]: Permeabilidade Incremental Média
DZr [Ohm]: Permeabilidade Incremental no Ponto de Remanência
Ucdz [V]: Voltagem no Ponto de Permeabilidade Incremental Máxima

SOFTWARE - PROGRAMA 3MA

Selecione o programa icone do programa

na área de trabalho e o execute.

o programa 3MA X8

EQUALIZAÇÃO

Equalização, i.e, ...

… ajuste de todos os canais em uma chapa de referência homogênea ou uma assim chamada área "dourada" padrão
… com o objetivo de minimizar tolerâncias individuais de cada canal
… então todos os canais apresentarão níveis de sinal similares e comparáveis

Parâmetros Importantes:
- Fator Corrente Elétrica
- Rotação do Ciclo de Correntes Parasitas no Plano de Impedâncias (ECIP)
- Mudança de Fase da Voltagem

ajuste dos parâmetros individuais

EQUALIZAÇÃO

Um ajuste fino é realiado após um primeiro ajuste grosseiro.

esquema eletronicod dos ajustes

EQUALIZAÇÃO

ciclo de equalização

ASSOCIAÇÃO/REFERÊNCIA/ENSINAMENTO

Influências Potenciais:

Carepa de laminação
Magnetização residual (remanescente devido por exemplo aos eletroimãs de levantamento de carga)
Tensão residual

Calibração para cada fator influente, grau do aço e suas combinações:

Diferentes microestruturas e profundidades de endurecimento: ferrita, perlita, bainita,…
Grande variedade de chapas de referência para cobrir diferentes cenários

 Aproximação empregando ensinamento de máquina com um algorítimo de classificação (classificação supervisionada)
 Ensaio portátil de dureza (Leeb, UCI) empregado como referência absoluta
 Calibração é atualizada e extendida se estados desconhecidos são encontrados
 Classificação por algorítimo de valores vizinhos próximos (distância euclidiana)

ASSOCIAÇÃO/REFERÊNCIA/ENSINAMENTO

fluxograma de calibração

ASSOCIAÇÃO/REFERÊNCIA/ENSINAMENTO

fluxograma de ensinamento

PROCEDIMENTO DE VARREDURA

A largura da última faixa se diferencia das anteriores.

PROCEDIMENTO DE VARREDURA

diferença short-long run