Arroz. 1. Método de inspección de fabricación de soldadura de acero inoxidable: ensamblaje de matriz doble 2D en modo TRL.

Los códigos, normas y métodos han evolucionado para permitir el uso de pruebas ultrasónicas por arreglo en fase (PAUT) en lugar de RT para probar soldaduras austeníticas. Utilizado inicialmente en centrales nucleares hace casi 15 años, el uso de conjuntos de sensores de arreglo dual (2D) se ha extendido a la industria del petróleo y gas, entre otras, donde se requiere una inspección rápida, fiable y segura de soldaduras austeníticas de alta atenuación.
Los últimos dispositivos portátiles de matriz en fase están equipados con un potente software incorporado que le permite configurar, implementar e interpretar de manera rápida y eficiente escaneos de matriz 2D sin tener que importar archivos de ley de enfoque creados con calculadoras externas o sistemas de control remoto que utilizan software avanzado. software para PC.
Hoy en día, las tecnologías de inspección basadas en transductores de matriz 2D ofrecen capacidades superiores para detectar defectos circunferenciales y axiales en soldaduras de acero inoxidable y metales diferentes. La configuración estandarizada de matriz dual 2D permite cubrir eficazmente el volumen de inspección de las soldaduras de acero inoxidable y detectar defectos planos y voluminosos.
Los procedimientos de inspección por ultrasonido suelen implicar matrices bidimensionales dobles colocadas sobre componentes reemplazables en forma de cuña, cuyos contornos coinciden con el diámetro exterior del componente en cuestión. Se utilizan frecuencias bajas: 1,5 MHz para soldaduras de metales diferentes y otros materiales que reducen la atenuación, y de 2 MHz a 3,5 MHz para sustratos y soldaduras uniformes de acero inoxidable forjado.
La configuración dual T/R (transmisión/recepción) ofrece las siguientes ventajas: ninguna “zona muerta” cerca de la superficie, eliminación de “ecos fantasmas” causados ​​por reflexiones internas en la cuña y, en última instancia, mejor sensibilidad y relación señal/ruido (figura de ruido) debido a la convolución de los haces T y R.
Echemos un vistazo al método PA UT para controlar la fabricación de soldaduras de acero inoxidable austenítico.
Al realizar el control de producción, en lugar del RT, el control debe abarcar el volumen de la soldadura y todo el espesor de la pared de la zona afectada por el calor. En la mayoría de los casos, la tapa de soldadura estará colocada. En las soldaduras de acero al carbono, se recomienda utilizar ondas transversales para sonicar el volumen controlado en ambos lados, mientras que la última media onda se suele utilizar para obtener reflexiones especulares de los defectos en el bisel de la soldadura.
A frecuencias más bajas, se puede utilizar un método similar de onda transversal para probar el bisel proximal de las soldaduras de acero inoxidable, pero no es fiable para probar a través de material de soldadura austenítico. Además, en las llamadas soldaduras CRA, el diámetro interior de la tubería de acero al carbono está recubierto con una aleación resistente a la corrosión, lo que impide el uso eficaz de la última mitad del puente de alambre de la viga transversal.
Veamos los métodos de detección de muestras utilizando un instrumento UT portátil y un software, como se muestra en la Figura 1.
Transductores de matriz 2D dual que producen haces refractados de onda P de 30 a 85 grados, que pueden utilizarse para una cobertura volumétrica completa. Para espesores de pared de 15 a 50 mm, se consideran adecuadas frecuencias de 1,5 a 2,25 MHz, dependiendo de la atenuación del sustrato.
Al optimizar el ángulo de cuña y la configuración de los elementos de la sonda de matriz, se puede generar eficientemente una amplia gama de escaneos de ángulos refractivos sin lóbulos laterales asociados (Fig. 2). Se minimiza la huella del nodo de cuña en el plano de incidencia, lo que permite ubicar el punto de salida del haz lo más cerca posible de la soldadura.
Se evaluó el rendimiento de un arreglo dual estándar de 2,25 MHz 10 x 3 en modo TRL en una soldadura de placa de acero inoxidable 304 de 25 mm de espesor. Las muestras de prueba presentaban una pendiente típica en forma de V y una condición superficial "tal como fueron soldadas", además de presentar defectos de soldadura reales y bien documentados en paralelo a la soldadura.
Arroz. 3. Datos combinados de matriz en fase para una matriz dual (TRL) 10 x 3 de 2,25 MHz estándar en una soldadura de placa de acero inoxidable 304.
La figura 3 muestra imágenes de los datos PAR combinados para todos los ángulos de refracción (de 30° a 85° de longitud de onda) a lo largo de toda la longitud de la soldadura. La adquisición de datos se realizó con un nivel de ganancia bajo para evitar la saturación de defectos altamente reflectantes. La resolución de datos de 16 bits permite ajustes de ganancia suave adecuados para diferentes tipos de defectos. La interpretación de los datos se facilita colocando correctamente el obturador de proyección.
En la Figura 4 se muestra una imagen de un solo defecto creado utilizando el mismo conjunto de datos fusionados. Verifique el resultado:
Si no desea quitar el tapón antes de la inspección, se puede utilizar otro método de inspección para detectar grietas axiales (transversales) en las soldaduras de las tuberías: se puede utilizar una sonda de matriz única en modo de eco de pulso para "inclinar" el tapón de soldadura Haz de sonido desde abajo Como el haz de sonido se propaga principalmente en el sustrato, las ondas de corte pueden detectar de manera confiable defectos en el lado cercano de la soldadura.
Idealmente, las soldaduras deberían inspeccionarse en cuatro direcciones de haz (Figura 5) y requieren dos cuñas simétricas que se inspeccionarán desde direcciones opuestas, en sentido horario y antihorario. Dependiendo de la frecuencia y el tamaño de los elementos individuales del conjunto, el conjunto de cuñas puede optimizarse para obtener ángulos de refracción de 40° a 65° con respecto a la dirección del eje de escaneo. Más de 50 rayos inciden en cada celda de búsqueda. Un sofisticado instrumento US PA con calculadora integrada puede definir fácilmente conjuntos de leyes de enfoque con diferentes sesgos, como se muestra en la Figura 6.
Generalmente, se utiliza una secuencia de comprobaciones de dos líneas para cubrir completamente la magnitud de una comprobación. Las posiciones axiales de las dos líneas de escaneo se determinan a partir del espesor de la tubería y el ancho de la punta de la soldadura. La primera línea de escaneo se extiende lo más cerca posible del borde de la soldadura, revelando los defectos ubicados en la raíz de la misma, y ​​la segunda línea de escaneo completa la cobertura de la ZAC. El área de la base del nodo de la sonda se optimizará para que el punto de salida del haz esté lo más cerca posible de la punta de la corona sin reflexiones internas significativas en la cuña.
Este método de inspección ha demostrado ser muy eficaz para detectar defectos axiales mal dirigidos. La figura 7 muestra una imagen de matriz en fase tomada de una grieta axial en una soldadura de acero inoxidable: se encontraron defectos en varios ángulos de inclinación y se observó una alta relación señal-ruido (SNR).
Figura 7: Datos combinados de matriz en fase para grietas axiales en soldadura de acero inoxidable (varios ángulos e inclinaciones de SW): proyección convencional (izquierda) y proyección polar (derecha).
Las ventajas de la PA UT avanzada como alternativa a la radiografía siguen cobrando protagonismo en las industrias del petróleo y el gas, la generación de energía, la manufactura y otras que dependen de la inspección fiable de soldaduras austeníticas. Asimismo, los instrumentos PA UT totalmente integrados, el potente firmware y las sondas de matriz 2D siguen haciendo que estas inspecciones sean más rentables y eficientes.
Guy Maes es el director de ventas de Zetec para UT. Cuenta con más de 25 años de experiencia en el desarrollo e implementación de métodos avanzados de ultrasonido, evaluación de competencias y desarrollo de software. Para más información, llame al (425) 974-2700 o visite www.zetec.com.
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