Tomografia gama computadorizada e simulações com MCNPX aplicados para estudo da solda

Os tubos metálicos transportam petróleo e gás na superfície, bem como através de poços submarinos, levando matéria-prima para a indústria e transportam o produto final para o mercado. A integridade desses tubos é problema crítico para a operação da indústria desde a fabricação com os processos de soldagem até a manutenção com problemas de corrosão. Em alguns casos, o processo de soldagem não garante a estrutura esperada para determinado uso da junta, surgindo com isso descontinuidades, que podem ser estruturais, dimensionais ou propriedades inadequadas. Os tubos considerados aqui são hipoeutetóides, isto é, tubos de aço com menos de 0,8% de carbono. Com as medidas da transmissão gama foram determinados o coeficiente de atenuação e a densidade radiométrica do aço base e da solda. Para comparar os resultados, a tomografia gama foi simulada com o código MCNPX para transporte de fótons. Importando no MCNPX a geometria definida foi otimizado o tempo de computação para simular a tomografia gama. A imagem tomográfica do tubo de aço foi reconstruída com algoritmo MART(Técnica de Reconstrução Algébrica com Correção Multiplicativa) para uma melhor visualização dos resultados. Os dados coletados com a varredura gama foram analisados e a matriz de correlação quantifica o grau de homogeneidade decrescente da estrutura do aço base, da solda de referencia e do tubo teste, nessa ordem. Aplicando-se uma métrica à distância de Chebyshev para os dados da transmissão gama pode-se observar resultados consistentes com os apresentados pela matriz de correlação. Na sequência o modelo estatístico multivariado o cluster hierárquico foi utilizado para processar os resultados gerados com a distância Chebyshev, e o dendrograma, uma função do Matlab, mostra distância contra número de clusters. Na geometria do MCNPX, defeitos foram introduzidos com o objetivo de detectar um defeito de 1µm na tomografia simulada. Uma curva de calibração foi obtida definindo o limite de resolução no intervalo de 1µm à 50µm.Testes com algoritmo de reconstrução foram realizados para visualizar neste intervalo o defeito simulado. Os resultados do método não destrutivo são comparados com os testes metalograficos tomados como referência. Os dados obtidos nesses procedimentos foram armazenados no banco de dados TOMC.The pipes carry oil and gas on the surface, as well as through subsea wells, bringing raw material to the industry and transporting the final product to the market. The integrity of these pipes is a critical problem for the operation of the industry from manufacturing with the welding processes to maintenance with corrosion problems. In some cases, the welding process does not guarantee the structure expected for a particular use of the joint, resulting in discontinuities, which may be structural, dimensional or inappropriate properties. The tubes considered here are hypoeutectoids, this is, steel tubes having less than 0,8% carbon. The attenuation coefficient and the radiometric density of the base steel and the weld were determined using the gamma transmission measurements. To compare the results, gamma tomography was simulated with the MCNPX code for photon transport. Importing into MCNPX the defined geometry was optimized computing time to simulate gamma tomography. Importing into MCNPX the defined geometry was optimized computing time to simulate gamma tomography. The tomographic image of the steel tube was reconstructed with MART(Algebraic Reconstruction Technique with Multiplicative Correction) algorithm for a better visualization of the results. The data collected with the gamma sweep were analyzed and the correlation matrix quantifies the degree of decreasing homogeneity of the base steel structure, the reference weld and the test tube, in that order. By applying a metric to the Chebyshev distance for the data of the gamma transmission one can observe results consistent with those presented by the correlation matrix. Following the multivariate statistical model, the hierarchical cluster was used to process the results generated with the distance Chebyshev. The dendrogram, a function of Matlab, shows distance against number of clusters. In the geometry of the MCNPX, defects were introduced with the objective of detecting 1µm defect in the simulated tomography. A calibration curve was obtained by setting the resolution limit in the range of 1 µm to 50µm. Tests with a reconstruction algorithm were performed to visualize the simulated defect in this interval. The results of the non-destructive method are compared with the metallographic tests taken as reference. The data obtained in these procedures were stored in the TOMC database