Phased Array Ensaio Ultrassônico of Welds — D1.1:2025 Annex H
O ensaio ultrassônico phased array é regido pelo Anexo H da AWS D1.1:2025 — um anexo obrigatório que abrange soldas de chanfro e zonas afetadas pelo calor de 3/16 in a 8 in [5 mm a 200 mm] usando varredura linear codificada. O pessoal precisa de qualificação END Nível II ou III mais 320 horas de experiência em PAUT.
O que é Ensaio Ultrassônico Phased Array
O ensaio ultrassônico phased array (PAUT) é uma técnica avançada de UT que usa uma sonda multi-elemento 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 lei focal. Ao variar a lei focal, o sistema direciona eletronicamente o feixe sonoro através de uma faixa de ângulos ou o foca em diferentes profundidades sem mover a sonda.
Este controle eletrônico do feixe permite visualizações de imagem que o UT convencional de elemento único não consegue produzir: amplitude A-scan vs. tempo, eixo ultrassônico B-scan vs. eixo de movimento da sonda, vista em planta C-scan e seção transversal setorial S-scan. Cada visualização é reconstruída a partir da posição codificada da sonda ao longo da solda, dando 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 multi-ângulo e fornece interpretação baseada em imagem que é mais fácil de comunicar ao engenheiro ou proprietário. A desvantagem é o custo do equipamento, a complexidade do plano de varredura e o requisito adicional de 320 horas de experiência de pessoal do Anexo H4.1.
Quando o PAUT se Aplica Conforme D1.1:2025
O Anexo H é um anexo obrigatório da AWS D1.1:2025 — quando o ensaio ultrassônico phased array é selecionado em vez do UT convencional sob a Cláusula 8.15, todo o Anexo 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 UT phased array como técnicas ultrassônicas alternativas em soldas de chanfro. Variações nos procedimentos de ensaio, equipamento ou normas de aceitação fora da Parte F da Cláusula 8 podem ser usadas apenas com a aprovação do Engenheiro, e qualquer variação 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 próprio UT (convencional ou phased array) é exigido apenas quando especificado nos documentos contratuais conforme a Cláusula 8.15. O PAUT não se torna aplicável até que o Engenheiro especifique o UT para a solda e o Contratante selecione o PAUT como a técnica.
“O Anexo H é um anexo obrigatório — quando o PAUT é selecionado em vez do UT convencional, todos os requisitos de H1 a H14 se aplicam. Não existe um ‘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 Anexo H2, os procedimentos e normas do Anexo H regem os exames PAUT de soldas de chanfro, incluindo zonas afetadas pelo calor (ZAC), para espessuras entre 3/16 in e 8 in [5 mm e 200 mm] usando varredura linear codificada. O codificador é o que rastreia a posição da sonda 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 Anexo H.
O Anexo H exclui explicitamente o exame PAUT de soldas de conexão tubulares T, Y e K. Para essas geometrias de junta, técnicas alternativas requerem qualificação separada e aprovação do Engenheiro.
Para materiais com mais de 2 in [50 mm] de espessura, um bloco de verificação de maquete conforme H5.7.2 pode ser exigido pelo Engenheiro ou usado a critério do pessoal PAUT. O bloco de maquete contém geometrias de solda representativas com refletores inseridos em locais onde é difícil direcionar feixes sonoros — garantindo que o plano de varredura cubra todo o volume da solda e a ZAC.
Qualificação de Pessoal PAUT (Anexo H4)
Conforme o Anexo H4.1, o pessoal PAUT END Nível II e III que coleta ou analisa dados PAUT deve ser qualificado conforme a Cláusula 8.14.6.1 e 8.20. Além disso, o inspetor PAUT deve ter documentado um mínimo de 320 horas de experiência de trabalho em aplicações PAUT. O exame prático exigido pela Cláusula 8.20 deve consistir em pelo menos duas amostras com falhas representando os tipos de junta a serem examinados, cada uma contendo um mínimo de duas falhas.
Indivíduos que não atendem a esses requisitos podem auxiliar na coleta de dados PAUT apenas sob a supervisão direta de pessoal PAUT qualificado.
Conforme o Anexo H4.2, a certificação do pessoal PAUT END Nível II e III deve ser realizada por pessoal UT END Nível III que atenda aos requisitos de H4.1. O Nível III certificador, portanto, precisa de qualificação UT geral e das 320 horas adicionais de experiência específica em PAUT.
Requisitos de Equipamento PAUT (Anexo H5)
Conforme o Anexo H5.1, as inspeções devem ser realizadas usando equipamento de pulso-eco phased array que atenda aos requisitos da Cláusula 8.21 para equipamento UT convencional, qualificado de acordo com H8. Além disso, os instrumentos 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 usadas. A relação pulsador/canal dita quantos elementos dentro de uma sonda phased array podem ser aplicados dentro de uma dada lei focal.
H5.1.2 — Visualizações de Imagem
O instrumento phased array deve ser equipado com opções de exibição suficientes para incluir visualizações A-scan, B-scan, C-scan e S-scan, e varreduras codificadas para fornecer análise de dados completa ao longo de todo o comprimento da varredura e através de todos os feixes.
H5.3 — Sondas de Feixe Angular
Conforme H5.3.1, a sonda phased array de feixe angular deve ser do tipo array linear com um mínimo de 16 elementos e deve produzir frequências entre 1 e 6 MHz. As dimensões do passo da sonda devem ser pequenas o suficiente para que os sinais de onda estacionária não apareçam na tela.
Conforme H5.3.2, a sapata deve ter um ângulo de incidência suficiente para produzir ondas de cisalhamento 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 da sonda 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 Anexo H5.7, o refletor padrão usado para estabelecer o Nível de Sensibilidade Padrão (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 — uma diferença 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 que permita o estabelecimento de um ganho corrigido no 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 usinados sob medida que atendam a esses requisitos podem ser usados.
Conforme H5.7.2, para materiais com mais de 2 in [50 mm] de espessura, quando exigido pelo Engenheiro ou a critério do pessoal PAUT, a detectabilidade do refletor padrão deve ser verificada em uma maquete 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 Anexo H3.12, as visualizações de imagem são imagens definidas por diferentes vistas planas entre o caminho ultrassônico (eixo ultrassônico), o movimento do feixe (eixo de índice) e o movimento da sonda (eixo de varredura). As cinco visualizações primárias reconhecidas pelo Anexo H são:
- A-scan — the received pulse amplitude versus time of flight in the ultrasonic path. Same waveform produced by conventional UT.
- B-scan — a 2-D view of A-scan data along the probe-movement (scan) axis, color-coded for amplitude.
- C-scan — a 2-D plan view of beam movement (index axis) versus probe movement (scan axis), using the Máximo A-scan amplitude at each transverse location.
- D-scan — similar to S-scan but less commonly used for Inspeção de solda; shows the ultrasonic axis versus the index axis.
- S-scan — a 2-D cross-sectional view of all A-scans corrected for delay and refracted angle, presented as a single slice of focal laws (one focal law sequence) along the probe-movement axis.
Planos de Varredura (Anexo H7)
Conforme o Anexo 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 Tabela H.1.
Conforme H7.1.2, o plano de varredura deve demonstrar, por meio de plotagem ou simulação computacional, os ângulos refratados apropriados a serem usados durante o exame para a geometria da solda de chanfro e as áreas de interesse. O plano de varredura deve demonstrar e documentar a cobertura do volume de exame exigido. O desempenho deve ser verificado por meio da calibração inicial: verificações do ponto de índice 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 quanto a refletores laminares usando uma unidade de varredura de feixe reto em conformidade com H5.2. Se qualquer área do Metal de Base apresentar perda total de reflexão de fundo ou uma Indicação igual ou maior que a 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 (ZAC) 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° à face de fusão da solda) para varreduras azimutais ou ±5° da perpendicular para varreduras eletrônicas suplementares, quando possível. A solda e a ZAC devem ser testadas usando uma sonda PAUT em conformidade com H5.3.
PAUT vs UT Convencional — Quando Usar Qual
Ambas as técnicas são reconhecidas pela D1.1 para exame de solda de chanfro. A escolha entre elas é um julgamento de engenharia baseado nas características da solda e na economia do projeto:
| Factor | Conventional UT | PAUT (Annex H) |
|---|---|---|
| Governing reference | Clause 8.15, Tables 8.2 / 8.3 / 8.7 / 8.8 | Annex H1 through H14 |
| Inspector experience | NDT Level II UT per Cláusula 8.14.6 | NDT Level II/III + 320 hours PAUT (H4.1) |
| Equipment | Single-element transducer, pulser/receiver | 16:16 Mínimo channels, 1–6 MHz linear array, encoded scanner (H5.1.1, H5.3.1, H5.4) |
| Imaging | A-scan only | A-, B-, C-, D-, S-scan (H5.1.2, H3.12) |
| Data record | Inspector log entries | Encoded electronic record, reviewable post-scan |
| Coverage method | Manual scan with multiple probe angles | Encoded linear scan, 40–60° per H7.4.1 |
| Scope limit | All groove welds + tubular T/Y/K | Groove welds only, 3/16–8 in; T/Y/K excluded (H2) |
| Best fit | Field Reparo, single-pass coverage, low equipment budget | Production Fabricação, thicker sections, where image record adds value |
Para conexões tubulares T, Y e K, o PAUT sob o Anexo H não é permitido — aplica-se o UT convencional sob a Cláusula 8.15 com os procedimentos da Cláusula 8 Parte F.
Guias de Normas Relacionadas
Perguntas Frequentes
Conforme o Anexo H da D1.1:2025, o ensaio ultrassônico phased array é permitido como alternativa ao UT convencional quando o contrato especifica UT e o PAUT é aprovado pelo Engenheiro. O Anexo H é um anexo obrigatório — quando o PAUT é selecionado em vez do UT convencional sob a Cláusula 8.15, todo o Anexo H (qualificação de pessoal H4, equipamento H5, planos de varredura H7, calibração H8, exame H9–H10, aceitação H11–H12) se aplica. Variações da Parte F da Cláusula 8 exigem procedimentos escritos e aprovação do Engenheiro, com a variação registrada nos registros de inspeção.
O Anexo H2 rege o exame PAUT de soldas de chanfro e zonas afetadas pelo calor para espessuras entre 3/16 in e 8 in [5 mm e 200 mm] usando varredura linear codificada. As soldas de conexão tubulares T, Y e K são explicitamente excluídas do escopo do Anexo H. Para materiais com mais de 2 in [50 mm] de espessura, um bloco de verificação de maquete conforme H5.7.2 pode ser exigido pelo Engenheiro ou usado a critério do pessoal PAUT.
Conforme o Anexo H4.1, os inspetores PAUT devem possuir qualificação END Nível II ou III conforme a Cláusula 8.14.6.1 e 8.20, e devem adicionalmente ter documentado um Mínimo de 320 horas de experiência de trabalho em aplicações PAUT. O exame prático exigido (conforme a Cláusula 8.20) deve consistir em pelo menos duas amostras com falhas representando os tipos de junta a serem examinados, cada uma contendo um Mínimo de duas falhas.
Conforme o Anexo 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 usadas. Conforme H5.1.2, a tela do instrumento deve suportar visualizações A-scan, B-scan, C-scan e S-scan, juntamente com varreduras codificadas suficientes para análise de dados completa ao longo de todo o comprimento da varredura e através de todos os feixes.
Conforme o Anexo H5.7, o refletor padrão usado para estabelecer o Nível de Sensibilidade Padrão (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 no tempo) de 3 pontos.