Arreglo de fases UT y TOFD ofrecen inspecciones de soldadura de tuberías más precisas
Por Dominic Giguère, Gerente de Producto Zetec – Soluciones portátiles de UT
Una inspección de soldadura de tuberías es una aplicación común de pruebas no destructivas (END) en la industria del petróleo y el gas, y también es un desafío. Unir materiales con diferentes propiedades metalúrgicas, alineaciones de grano, características acústicas, geometrías cilíndricas y otros atributos puede hacer que los defectos sean difíciles de detectar.
Las pruebas ultrasónicas (UT) y la técnica de difracción de tiempo de vuelo (TOFD) pueden proporcionar la información que necesita para tomar decisiones sobre el tiempo de actividad, la seguridad y el cumplimiento del código al crear un registro digital.
Si usted es responsable del mantenimiento o cumplimiento de la tubería, o si contrata servicios de END que realizan inspecciones de soldadura, aquí hay una introducción a lo que debe saber sobre UT y TOFD.
Conceptos básicos de UT
Las pruebas ultrasónicas o UT abarcan diferentes tecnologías que utilizan pulsos de energía sonora de alta frecuencia para detectar defectos en la superficie y el subsuelo. Estos pulsos provienen de un transductor o sonda que el técnico mueve sobre la superficie que se está probando.
La sonda emite ondas ultrasónicas en el material a intervalos precisos y un ángulo establecido. Cuando una onda de sonido encuentra un defecto, parte de esa energía se refleja como un eco. El instrumento de ultrasonido calcula y analiza el tiempo que tarda esa energía en reflejarse en la sonda y se presenta como un gráfico en una pantalla para que el técnico lo revise. Tener una imagen digital limpia y clara en la pantalla es uno de los avances más importantes en la tecnología UT.
UT y PAUT estándar
En la actualidad, se utilizan dos métodos UT en las inspecciones de tuberías: UT convencional (o estándar) y Arreglo de Fases UT.
Una sonda UT convencional es capaz de generar y recibir un solo haz ultrasónico. El punto focal y el ángulo del haz son fijos, lo que puede dificultar la localización y visualización de fallas. El uso de una sonda de forma personalizada puede ayudar a garantizar la precisión de tales inspecciones.
El Arreglo de Fases UT (PAUT) utiliza múltiples elementos individuales (generalmente de 16 a 64) en una sola sonda. Al excitar cada elemento de una manera altamente controlada, un instrumento PAUT puede producir una forma de haz precisa y generar vistas bidimensionales y tridimensionales de un defecto con mayor velocidad y precisión.
Adoptado por primera vez a gran escala en plantas de energía nuclear, el uso de conjuntos de sondas de matriz dual 2D y de instrumentos portátiles de Arreglo de Fases UT es ahora común para las inspecciones de tuberías. Estas herramientas tienen un software potente que permite a los técnicos colocar virtualmente las sondas en la muestra para garantizar la máxima cobertura volumétrica y luego simular una inspección paso a paso.
Difracción de tiempo de vuelo
Otra ventaja del Arreglo de Fases UT es que permite el uso de Difracción de Tiempo de Vuelo (TOFD), una técnica altamente confiable para la detección de fallas y el dimensionamiento en las inspecciones de soldadura de tuberías.
En un sistema TOFD, dos sondas ultrasónicas están situadas en lados opuestos de una soldadura. Una sonda actúa como transmisor, emitiendo un pulso ultrasónico en el material; El otro es un receptor. En lugar de medir solo las ondas de sonido de alta amplitud que se reflejan en la parte posterior del componente, TOFD calcula el tiempo de respuesta de las ondas de baja amplitud difractadas por las puntas de las discontinuidades.
Debido a que TOFD es altamente repetible, los cambios en las fallas pueden registrarse y compararse con el tiempo, creando un valioso historial de datos de inspección. Con el instrumento y el software correctos, un técnico de END puede usar PAUT y TOFD para colocar los datos de inspección en un formato de imagen 3D con un nivel de resolución tan claro y detallado que es fácil reconocer fallas sin una profunda comprensión de los ultrasonidos.
Una combinación útil
En combinación, Arreglo de Fases UT y TOFD pueden detectar todos los tipos de defectos de soldadura y proporcionar una capacidad confiable de dimensionamiento a través de la pared en una inspección. El inspector puede usar un exámen de Arreglo de Fases UT de dos lados con sondas de onda de corte estándar para detectar defectos planos y de rotura de superficie, mientras que la técnica TOFD puede localizar defectos incrustados y ofrece un rendimiento de dimensionamiento preciso a través de la pared.
El uso conjunto de Arreglo de Fases UT y TOFD juntas también puede aumentar la productividad del equipo de inspección simplemente reduciendo la cantidad de escaneos y manipulaciones que deben hacerse. TOFD también se puede utilizar para superposiciones de soldadura y las zonas afectadas por el calor de otros componentes, así como recipientes a presión y tanques de almacenamiento.
Aunque los materiales y las técnicas de soldadura evolucionan, las grietas por fatiga y la corrosión continuarán siendo amenazas para la confiabilidad de la tubería. Una mejor comprensión de las pruebas de END y los ultrasonidos puede proporcionar información de primer nivel sobre la integridad de sus activos, la calidad de sus inspecciones y ayudarlo a tomar decisiones informadas sobre el mantenimiento y el tiempo de actividad.