Ensaio Ultrassônico Phased Array de Soldas — D1.1:2025 Annex H
O ensaio ultrassônico phased array é regido pelo Annex H da AWS D1.1:2025 — um anexo mandatório que abrange soldas de canal e zonas afetadas pelo calor de 3/16 in a 8 in [5 mm a 200 mm] usando varredura linear codificada. O pessoal necessita de NDT Level II ou III mais 320 horas de experiência em PAUT.
O que é o Ensaio Ultrassônico Phased Array
O ensaio ultrassônico phased array (PAUT) é uma técnica avançada de UT que utiliza um cabeçote multielemento em vez de um transdutor de elemento único. Cada elemento é pulsado independentemente com atrasos de tempo controlados, definidos por um arquivo operacional de phased array chamado focal law. Ao variar a focal law, o sistema direciona eletronicamente o feixe sonoro através de uma gama de ângulos ou o foca em diferentes profundidades sem mover o cabeçote.
Este controle eletrônico do feixe permite visualizações de imagem que o UT convencional de elemento único não pode produzir: amplitude A-scan vs. tempo, eixo ultrassônico B-scan vs. eixo de movimento do cabeçote, vista em planta C-scan e seção transversal setorial S-scan. Cada visualização é reconstruída a partir da posição codificada do cabeçote ao longo da solda, fornecendo ao inspetor um registro armazenado e revisável de toda a varredura.
Para inspeção de soldagem, o PAUT comprime o tempo de varredura em relação ao UT convencional multiangular e fornece uma interpretação baseada em imagens que é mais fácil de comunicar ao engenheiro ou proprietário. A contrapartida é o custo do equipamento, a complexidade do plano de varredura e o requisito adicional de 320 horas de experiência de pessoal do Annex H4.1.
Quando o PAUT se Aplica sob a D1.1:2025
O Annex H é um anexo mandatório da AWS D1.1:2025 — quando o ensaio ultrassônico phased array é selecionado em substituição ao UT convencional sob a Clause 8.15, todo o Annex H se aplica: introdução (H1), escopo (H2), definições (H3), pessoal (H4), equipamento (H5), qualificação de equipamento (H6), planos de varredura (H7), calibração (H8), exame (H9 a H10) e aceitação (H11 a H12).
A D1.1 permite tanto o UT convencional quanto o phased array UT como técnicas ultrassônicas alternativas em soldas de canal. Variações nos procedimentos de ensaio, equipamentos ou padrões de aceitação fora da Part F da Clause 8 podem ser usadas apenas com a aprovação do Engenheiro, e qualquer variação desse tipo deve ser registrada nos registros de inspeção. O PAUT não é um substituto para o UT convencional em todas as situações — a escolha entre eles depende da geometria da solda, espessura, acessibilidade da junta e requisitos contratuais.
O UT em si (convencional ou phased array) é exigido apenas quando especificado nos documentos contratuais conforme a Clause 8.15. O PAUT não se torna aplicável até que o Engenheiro especifique UT para a solda e o contratado selecione PAUT como a técnica.
“O Annex H é um anexo mandatório — quando o PAUT é selecionado em substituição ao UT convencional, todos os requisitos de H1 a H14 se aplicam. Não existe ‘PAUT-lite’ sob a D1.1.”
Annex H1 Introduction, AWS D1.1/D1.1M:2025
Escopo do PAUT: Faixa de Espessura e Junta
Conforme o Annex H2, os procedimentos e padrões no Annex H regem os exames PAUT de soldas de canal, incluindo zonas afetadas pelo calor (HAZ), para espessuras entre 3/16 in e 8 in [5 mm e 200 mm] usando varredura linear codificada. O codificador (encoder) é o que rastreia a posição do cabeçote ao longo da solda para que os dados da varredura possam ser reconstruídos e revisados posteriormente — o PAUT manual não codificado não está dentro do escopo do Annex H.
O Annex H exclui explicitamente o exame PAUT de soldas de conexões tubulares T, Y e K. Para essas geometrias de junta, técnicas alternativas exigem qualificação separada e aprovação do Engenheiro.
Para materiais com espessura superior a 2 in [50 mm], um bloco de verificação de amostra (mockup) conforme H5.7.2 pode ser exigido pelo Engenheiro ou usado por opção do pessoal de PAUT. O bloco de amostra contém geometrias de solda representativas com refletores implantados em locais onde é difícil direcionar os feixes sonoros — garantindo que o plano de varredura cubra todo o volume da solda e a HAZ.
Qualificação de Pessoal PAUT (Annex H4)
Conforme o Annex H4.1, o pessoal de PAUT NDT Level II e III que coleta ou analisa dados PAUT deve ser qualificado conforme a Clause 8.14.6.1 e 8.20. Além disso, o inspetor de PAUT deve ter documentado um mínimo de 320 horas de experiência em tempo de trabalho em aplicações de PAUT. O exame prático exigido pela Clause 8.20 deve consistir em pelo menos dois corpos de prova com descontinuidades representando os tipos de junta a serem examinados, cada um contendo no mínimo duas descontinuidades.
Indivíduos que não atendam a esses requisitos podem auxiliar na coleta de dados PAUT apenas sob a supervisão direta de pessoal PAUT qualificado.
Conforme o Annex H4.2, a certificação do pessoal PAUT NDT Level II e III deve ser realizada por pessoal UT NDT Level III que atenda aos requisitos de H4.1. O Level III certificador, portanto, precisa tanto da qualificação geral de UT quanto das 320 horas adicionais de experiência específica em PAUT.
Requisitos de Equipamento PAUT (Annex H5)
Conforme o Annex H5.1, as inspeções devem ser realizadas usando equipamento phased array de pulso-eco que atenda aos requisitos da Clause 8.21 para equipamentos de UT convencional, qualificados de acordo com H8. Além disso, os instrumentos de phased array devem atender a vários requisitos específicos de PAUT:
H5.1.1 — Número de Pulsadores
O instrumento deve ser equipado com um mínimo de 16 pulsadores e 16 canais (16:16). Um mínimo de 16:64 é exigido se varreduras eletrônicas forem utilizadas. A relação pulsador/canal dita quantos elementos dentro de um cabeçote phased array podem ser aplicados dentro de uma determinada focal law.
H5.1.2 — Visualizações de Imagem
O instrumento phased array deve ser equipado com opções de exibição suficientes para incluir as vistas A-scan, B-scan, C-scan e S-scan, e varreduras codificadas para fornecer uma análise de dados completa através de todo o comprimento da varredura e através de todos os feixes.
H5.3 — Unidades de Busca de Feixe Angular
Conforme H5.3.1, o cabeçote phased array de feixe angular deve ser do tipo arranjo linear com um mínimo de 16 elementos e deve produzir frequências entre 1 e 6 MHz. As dimensões do pitch do cabeçote devem ser pequenas o suficiente para que sinais de ondas estacionárias não apareçam na tela.
Conforme H5.3.2, a sapata deve ter um ângulo de incidência suficiente para produzir ondas transversais no material entre 40° e 70°. As sapatas devem ser usadas dentro da faixa angular especificada pelo fabricante.
H5.4 e H5.5 — Codificador e Scanner
O codificador deve ser digital e capaz de varredura linear. A codificação deve ser realizada usando um scanner semiautomático ou automático conforme definido em H3.22. Scanners automáticos são dispositivos mecanizados nos quais o movimento do cabeçote PAUT é computadorizado ou acionado por controle remoto; scanners semiautomáticos são acionados manualmente ao longo das soldas enquanto o codificador registra a posição.
Calibração PAUT: SSL e Blocos de Referência (H5.7)
Conforme o Annex H5.7, o refletor padrão usado para estabelecer o Standard Sensitivity Level (SSL) deve ser o furo lateral de 0.060 in [1.5 mm] de diâmetro em um bloco tipo IIW em conformidade com a ASTM E164. A temperatura do padrão de calibração deve estar dentro de ±25°F [±14°C] da temperatura da peça ou componente a ser examinado — um diferencial de temperatura substancial altera a geometria da sapata e os ângulos de refração o suficiente para invalidar o SSL.
Conforme H5.7.1, um bloco de referência suplementar deve ser usado para permitir o estabelecimento de um ganho corrigido pelo tempo (TCG) de no mínimo 3 pontos em toda a faixa angular especificada no plano de varredura. O bloco deve ter espessura e comprimento suficientes para permitir a calibração de refletores em todo o volume de exame. Cada bloco deve ter pelo menos três furos laterais em profundidades que cubram toda a faixa de material a ser testada. Blocos NAVSHIP e blocos usinados sob medida que atendam a esses requisitos podem ser usados.
Conforme H5.7.2, para materiais com espessura superior a 2 in [50 mm], quando exigido pelo Engenheiro ou por opção do pessoal de PAUT, a detectabilidade do refletor padrão deve ser verificada em uma amostra ou peça de produção. Quando este bloco de verificação for usado, o refletor de sensibilidade padrão deve ser detectável acima do DRL estabelecido em H8.2.4.2; se não for detectável, o plano de varredura deve ser ajustado até que a detectabilidade adequada seja alcançada.
Visualizações de Imagem PAUT Explicadas
Conforme o Annex H3.12, as visualizações de imagem são imagens definidas por diferentes planos de vista entre o percurso ultrassônico (eixo ultrassônico), movimento do feixe (eixo de indexação) e movimento do cabeçote (eixo de varredura). As cinco visualizações primárias reconhecidas pelo Annex H são:
- A-scan — a amplitude do pulso recebido versus o tempo de voo no percurso ultrassônico. Mesma forma de onda produzida pelo UT convencional.
- B-scan — uma vista 2D dos dados A-scan ao longo do eixo de movimento do cabeçote (varredura), codificada por cores para amplitude.
- C-scan — uma vista em planta 2D do movimento do feixe (eixo de indexação) versus o movimento do cabeçote (eixo de varredura), usando a amplitude máxima do A-scan em cada localização transversal.
- D-scan — semelhante ao S-scan, mas menos comumente usado para inspeção de solda; mostra o eixo ultrassônico versus o eixo de indexação.
- S-scan — uma vista transversal 2D de todos os A-scans corrigidos para atraso e ângulo refratado, apresentada como uma única fatia de focal laws (uma sequência de focal law) ao longo do eixo de movimento do cabeçote.
Planos de Varredura (Annex H7)
Conforme o Annex H7.1, um plano de varredura conforme definido em H3.21 deve ser desenvolvido para as soldas a serem examinadas. O plano de varredura deve especificar os atributos necessários para alcançar a cobertura do exame, incluindo as variáveis essenciais listadas na Table H.1.
Conforme H7.1.2, o plano de varredura deve demonstrar por plotagem ou simulação computacional os ângulos refratados apropriados a serem usados durante o exame para a geometria da solda de canal e áreas de interesse. O plano de varredura deve demonstrar e documentar a cobertura do volume de exame exigido. O desempenho deve ser verificado através da calibração inicial: verificações do ponto de saída do feixe e do ângulo do feixe.
Conforme H7.4, o metal de base através do qual o ultrassom deve viajar para testar a solda deve ser testado para refletores laminares usando uma unidade de varredura de feixe reto em conformidade com H5.2. Se qualquer área do metal de base exibir perda total da reflexão de fundo ou uma indicação igual ou superior à reflexão de fundo original, consulte 9.2.2.
Conforme H7.4.1, o plano de varredura deve demonstrar cobertura ultrassônica total em duas direções cruzadas para cobrir a zona afetada pelo calor (HAZ) com ângulos de feixe entre 40 e 60 graus e volume total da solda, incluindo cobertura da face de fusão da solda dentro de ±10° da perpendicular (90° em relação à face de fusão da solda) para varreduras azimutais ou ±5° da perpendicular para varreduras eletrônicas suplementares, onde possível. A solda e a HAZ devem ser testadas usando um cabeçote PAUT em conformidade com H5.3.
PAUT vs UT Convencional — Quando Usar Cada Um
Ambas as técnicas são reconhecidas pela D1.1 para exame de solda de canal. A escolha entre elas é um julgamento de engenharia baseado nas características da solda e na economia do projeto:
| Fator | UT Convencional | PAUT (Annex H) |
|---|---|---|
| Referência regente | Clause 8.15, Tables 8.2 / 8.3 / 8.7 / 8.8 | Annex H1 a H14 |
| Experiência do inspetor | NDT Level II UT conforme Clause 8.14.6 | NDT Level II/III + 320 horas PAUT (H4.1) |
| Equipamento | Transdutor de elemento único, pulsador/receptor | Mínimo 16:16 canais, 1–6 MHz arranjo linear, scanner codificado (H5.1.1, H5.3.1, H5.4) |
| Imagem | Apenas A-scan | A-, B-, C-, D-, S-scan (H5.1.2, H3.12) |
| Registro de dados | Entradas no log do inspetor | Registro eletrônico codificado, revisável pós-varredura |
| Método de cobertura | Varredura manual com múltiplos ângulos de cabeçote | Varredura linear codificada, 40–60° conforme H7.4.1 |
| Limite de escopo | Todas as soldas de canal + tubulares T/Y/K | Apenas soldas de canal, 3/16–8 in; T/Y/K excluídos (H2) |
| Melhor aplicação | Reparo em campo, cobertura de passe único, baixo orçamento de equipamento | Fabricação de produção, seções mais espessas, onde o registro de imagem agrega valor |
Para conexões tubulares T, Y e K, o PAUT sob o Annex H não é permitido — aplica-se o UT convencional sob a Clause 8.15 com os procedimentos da Clause 8 Part F.
Guias de Normas Relacionadas
Perguntas Frequentes
Conforme o Annex H da D1.1:2025, o ensaio ultrassônico phased array é permitido como uma alternativa ao UT convencional quando o contrato especifica UT e o PAUT é aprovado pelo Engenheiro. O Annex H é um anexo mandatório — quando o PAUT é selecionado em substituição ao UT convencional sob a Clause 8.15, todo o Annex H (qualificação de pessoal H4, equipamento H5, planos de varredura H7, calibração H8, exame H9–H10, aceitação H11–H12) se aplica. Variações da Part F da Clause 8 exigem procedimentos escritos e aprovação do Engenheiro, com a variação registrada nos registros de inspeção.
O Annex H2 rege o exame PAUT de soldas de canal e zonas afetadas pelo calor para espessuras entre 3/16 in e 8 in [5 mm e 200 mm] usando varredura linear codificada. Soldas de conexão tubular T, Y e K são explicitamente excluídas do escopo do Annex H. Para materiais com espessura superior a 2 in [50 mm], um bloco de verificação de amostra conforme H5.7.2 pode ser exigido pelo Engenheiro ou usado por opção do pessoal de PAUT.
Conforme o Annex H4.1, os inspetores de PAUT devem possuir qualificação NDT Level II ou III conforme a Clause 8.14.6.1 e 8.20, e devem adicionalmente ter documentado um mínimo de 320 horas de experiência em tempo de trabalho em aplicações de PAUT. O exame prático exigido (conforme a Clause 8.20) deve consistir em pelo menos dois corpos de prova com descontinuidades representando os tipos de junta a serem examinados, cada um contendo no mínimo duas descontinuidades.
Conforme o Annex H5.1.1, o instrumento phased array deve ser equipado com um mínimo de 16 pulsadores e 16 canais (16:16). Um mínimo de 16:64 é exigido se varreduras eletrônicas forem utilizadas. Conforme H5.1.2, a tela do instrumento deve suportar as vistas A-scan, B-scan, C-scan e S-scan, juntamente com varreduras codificadas suficientes para uma análise de dados completa através de todo o comprimento da varredura e através de todos os feixes.
Conforme o Annex H5.7, o refletor padrão usado para estabelecer o Standard Sensitivity Level (SSL) é um furo lateral de 0.060 in [1.5 mm] de diâmetro em um bloco tipo IIW em conformidade com a ASTM E164. A temperatura do bloco de calibração deve estar dentro de ±25°F [±14°C] da peça ou componente sob exame. Um bloco de referência suplementar conforme H5.7.1 com pelo menos três furos laterais em profundidades variadas também é exigido para suportar uma calibração TCG (ganho corrigido pelo tempo) de 3 pontos.