A medida que las presiones del mercado obligan a los fabricantes de tubos a encontrar formas de aumentar la productividad sin dejar de cumplir con estrictos estándares de calidad, elegir el mejor método de inspección y sistema de soporte es más importante que nunca. Si bien muchos productores de tubos confían en la inspección final, en muchos casos los fabricantes utilizan pruebas en etapas anteriores del proceso de fabricación para detectar materiales o procesos defectuosos de forma temprana. Esto no solo reduce los desperdicios, sino que también reduce los costos asociados con el manejo de materiales defectuosos. Este enfoque se traduce en última instancia en una mayor rentabilidad. Por estas razones, agregar un sistema de ensayos no destructivos (END) a una fábrica tiene mucho sentido desde el punto de vista económico.
Muchos factores —tipo de material, diámetro, espesor de pared, velocidad del proceso y método de soldadura o conformado del tubo— determinan la mejor prueba. Estos factores también influyen en la elección de las características del método de inspección utilizado.
Las pruebas de corrientes de Foucault (ET) se utilizan en numerosas aplicaciones de tuberías. Se trata de una prueba de coste relativamente bajo que puede utilizarse en tuberías de pared delgada, normalmente con un espesor de pared de hasta 0,250 pulgadas. Es adecuada para materiales magnéticos y no magnéticos.
Los sensores o bobinas de prueba se dividen en dos categorías básicas: envolventes y tangenciales. Las bobinas envolventes inspeccionan toda la sección transversal del tubo, mientras que las bobinas tangenciales inspeccionan únicamente la zona soldada.
Las bobinas envolventes detectan defectos en toda la tira entrante, no solo en la zona de soldadura, y tienden a ser más eficaces al probar tamaños menores a 2 pulgadas de diámetro. También toleran la deriva de la almohadilla. Una desventaja importante es que pasar la tira entrante a través de la laminadora requiere pasos adicionales y mayor cuidado para pasarla a través de la bobina de prueba. Además, si la bobina de prueba se ajusta demasiado al diámetro, una soldadura defectuosa puede provocar que el tubo se abra, dañando la bobina de prueba.
Las bobinas tangenciales examinan una pequeña porción de la circunferencia del tubo. En aplicaciones de gran diámetro, el uso de bobinas tangenciales en lugar de bobinas envolventes generalmente produce una mejor relación señal-ruido (una medida de la intensidad de la señal de prueba en relación con una señal estática de fondo). Las bobinas tangenciales tampoco requieren roscas y son más fáciles de calibrar fuera de la fábrica. La desventaja es que solo verifican la zona de soldadura. Son adecuadas para tuberías de gran diámetro y pueden usarse para tamaños pequeños si la posición de la soldadura está bien controlada.
Ambos tipos de bobinas permiten detectar discontinuidades intermitentes. Las pruebas de defectos, también conocidas como pruebas de vacío o discrepancia, comparan continuamente la soldadura con una porción adyacente del metal base y son sensibles a pequeños cambios causados ​​por discontinuidades. Son ideales para detectar defectos cortos, como poros o soldaduras de salto, el método principal utilizado en la mayoría de las aplicaciones de laminación.
La segunda prueba, el método absoluto, detectó fallos importantes. Esta forma más sencilla de ET requiere que el operador equilibre electrónicamente el sistema con materiales de buena calidad. Además de detectar cambios generales y continuos, también detecta cambios en el espesor de la pared.
El uso de estos dos métodos de ET no tiene por qué ser especialmente problemático. Si el instrumento está equipado con ellos, se pueden utilizar simultáneamente con una sola bobina de prueba.
Finalmente, la ubicación física del probador es fundamental. Características como la temperatura ambiente y la vibración del molino (transmitida al tubo) pueden afectar la ubicación. Colocar la bobina de prueba cerca de la caja de soldadura le brinda al operador información inmediata sobre el proceso de soldadura. Sin embargo, pueden ser necesarios sensores resistentes a la temperatura o refrigeración adicional. Colocar la bobina de prueba cerca del extremo del molino puede detectar defectos introducidos por el proceso de dimensionamiento o conformado; sin embargo, hay una mayor probabilidad de falsos positivos porque esta ubicación acerca el sensor al sistema de corte, donde es más probable que detecte vibraciones durante el aserrado o el corte.
Las pruebas ultrasónicas (UT) utilizan pulsos de energía eléctrica y los convierten en energía sonora de alta frecuencia. Estas ondas sonoras se transmiten al material bajo prueba a través de medios como agua o refrigerante de laminación. El sonido es direccional; la orientación del sensor determina si el sistema busca defectos o mide el espesor de la pared. Un conjunto de transductores puede crear el contorno de la zona de soldadura. El método UT no está limitado por el espesor de la pared del tubo.
Para utilizar el proceso UT como herramienta de medición, el operador debe orientar el transductor de manera perpendicular al tubo. Las ondas sonoras entran por el diámetro exterior (DE) del tubo, rebotan en el diámetro interior (DI) y regresan al transductor. El sistema mide el tiempo de vuelo (el tiempo que tarda una onda sonora en viajar desde el DE hasta el DI) y lo convierte en una medida de espesor. Dependiendo de las condiciones de la planta, esta configuración puede medir el espesor de la pared con una precisión de ± 0,001 pulgadas.
Para detectar defectos en el material, el operador coloca el transductor en un ángulo oblicuo. Las ondas sonoras entran por el diámetro exterior (DE), viajan hacia el diámetro interior (DI), se reflejan de vuelta al DE y recorren la pared de esa manera. La discontinuidad de la soldadura provoca que la onda sonora se refleje; regresa al sensor por el mismo camino, que la convierte de nuevo en energía eléctrica y crea una señal visual que indica la ubicación del defecto. La señal también pasa por la puerta de detección de defectos, que activa una alarma para notificar al operador o activa un sistema de pintura que marca la ubicación del defecto.
Los sistemas UT pueden utilizar un único transductor (o varios transductores de cristal único) o transductores de matriz de fase.
Los equipos de ultrasonido tradicionales utilizan uno o más transductores de cristal único. El número de sensores depende de la longitud prevista del defecto, la velocidad de la línea y otros requisitos de la prueba.
Los sistemas de ultrasonidos de matriz en fase utilizan múltiples elementos transductores en un cuerpo. El sistema de control controla electrónicamente las ondas sonoras sin necesidad de reposicionar los elementos transductores para escanear la zona de soldadura. El sistema puede realizar diversas actividades, como detectar defectos, medir el espesor de la pared y monitorizar los cambios en la limpieza de la zona de soldadura. Estos modos de inspección y medición pueden realizarse prácticamente de forma simultánea. Es importante destacar que el enfoque de matriz en fase tolera cierta deriva de soldadura, ya que la matriz puede cubrir un área mayor que los sensores tradicionales de posición fija.
Un tercer método de END, la fuga magnética (MFL), se utiliza para inspeccionar tuberías magnéticas de gran diámetro y paredes gruesas. Es ideal para aplicaciones en la industria del petróleo y el gas.
Los MFL utilizan un campo magnético de CC intenso que atraviesa un tubo o la pared del tubo. La intensidad del campo magnético se aproxima a la saturación total, es decir, al punto en el que cualquier aumento de la fuerza magnetizante no produce un aumento significativo de la densidad de flujo magnético. Cuando las líneas de campo magnético encuentran un defecto en el material, la distorsión resultante del flujo magnético puede provocar que este emane o burbujee desde la superficie.
Una sonda simple de alambre bobinado que se pasa a través de un campo magnético puede detectar dichas burbujas. Como ocurre con otras aplicaciones de inducción magnética, el sistema requiere movimiento relativo entre el material bajo prueba y la sonda. Este movimiento se logra haciendo girar el conjunto de imán y sonda alrededor de la circunferencia del tubo o tubería. Para aumentar la velocidad de procesamiento, esta configuración utiliza sondas adicionales (nuevamente una matriz) o múltiples matrices.
La unidad MFL giratoria puede detectar defectos longitudinales o transversales. Las diferencias radican en la orientación de las estructuras magnetizantes y el diseño de la sonda. En ambos casos, el filtro de señal se encarga del proceso de detección de defectos y de distinguir entre las ubicaciones internas y externas.
MFL es similar a ET y ambos se complementan. ET es adecuado para productos con espesores de pared inferiores a 0,250 pulgadas, mientras que MFL se utiliza para productos con espesores de pared superiores a esta medida.
Una ventaja de la MFL sobre la UT es su capacidad para detectar defectos que no son ideales. Por ejemplo, la MFL puede detectar fácilmente defectos helicoidales. Los defectos en direcciones oblicuas como esta pueden detectarse con UT, pero requieren ajustes específicos para el ángulo esperado.
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