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martes, 10 de enero de 2012

Ultrasonido

Prueba Ultrasónica

Los sistemas de UT (siglas en ingles Ultrasonic Testing) automatizados/mecanizados se están utilizando  como proceso principal de NDT (siglas en ingles Non Destructive Testing) en Chile, para soldaduras a tope de montaje de acuerdo con las Especificaciones Técnicas de cada proyecto.

Todas las soldaduras a tope de montaje incluidas las soldaduras de Tie-In y de reparación están sujetas a pruebas de ultrasonido del 100% por personal y equipos de NDT calificado. Las soldaduras de circunferencia de ductos pueden ser evaluadas de acuerdo con el Anexo A de API 1104, siempre que todas las pruebas mecánicas requeridas sean completadas y aceptadas.


Pruebas Ultrasónicas Automatizadas (AUT)

En la actualidad se están utilizando las Pruebas Ultrasónicas Automatizadas (AUT) como método principal de ensayos no destructivos, este sistema se incorporó desde el año 2008 a los proyectos Pipeline mas importantes de Chile. El primer proyecto en el que se incluyo fue en Repotenciamiento II (Relaveducto 28") de Minera Los Pelambres.
La aceptación de soldadura esta basada en el examen por ambos metodos, visual y AUT.
Antes de la inspección AUT, las soldaduras deben ser aprobadas por la Inspección Visual.


Calificación del Personal

Todo el personal de ultrasonido debe ser entrenado y calificado.
Los supervisores AUT deben ser entrenados en el sistema UT Scan y deben ser certificados de acuerdo con los requisitos SNT-TC-1A como nivel II de ultrasonido y con una experiencia minima de 5 años.
Los inspectores AUT deben ser entrenados en el sistema UT Scan y deben ser certificados de acuerdo con los requisitos SNT-TC-1A como nivel II de ultrasonido y con una experiencia minima de 3 años.
El personal debe ser entrenado para realizar el trabajo de colocación de la banda de fijación del Equipo de Inspección.


Equipamiento

La mayoría de los equipos de inspección por ultrasonido incluyen el siguiente equipo básico:

a).- Un generador electrónico de señal que produce ráfagas de voltaje alternadas.
b).- Un transductor que emite un haz de ondas ultrasónicas cuando las ráfagas de voltaje alternado son aplicadas.
c).- Un acoplador para transferir la energía de las ondas de ultrasonido a la pieza de trabajo.
d).- Un acoplador que transfiere la salida de las ondas de sonido (energía acústica) de la pieza al transductor.
e).- Un transductor (puede ser el mismo que el transductor que inicia las ondas ultrasónicas o puede ser otro  diferente) para aceptar y convertir las ondas de ultrasonido de salida de la pieza de trabajo en ráfagas de voltaje. En la mayoría de los sistemas un transductor simple actúa como emisor y receptor.
f).- Un dispositivo electrónico para amplificar y modificar las señales del transductor.
g).- Un dispositivo de salida que muestre la información resultante y la proyecte, ya sea impresa o en pantalla.
h).- Un reloj electrónico o un cronómetro para controlar la operación de varios componentes del sistema.


Sistema AUT

El sistema AUT (sigla en ingles Automated Ultrasonic Testing) Phased Array UT Scan es utilizado para realizar pruebas ultrasónicas de las soldaduras circunferencial.
La inspección de AUT utiliza técnicas Phased Array con inspección zonal y técnicas TOFD (Time Of Flight Difraction). Las sondas ultrasónicas convencionales son utilizadas para la detección transversal (donde este especificado).
El sistema debe proporcionar un número adecuado de canales de inspección y debe ser diseñado con el traslape suficiente del haz para asegurar el examen volumetrico completo de la soldadura a traves del espesor.
Este incluye un sistema de grabación completamente automatizado para indicar la ubicación de las imperfecciones y la eficacia del acoplador acústico.

El equipo de AUT debe ser capaz de proporcionar un examen reproducible y un registro permanente de la inspección, y ser capaz de discriminar entre los defectos de acuerdo a las categorías especificadas en el API 1104, Sección 9, incluidos defectos cercanos a la superficie tales como socavación en la cobertura.
El sistema de AUT debe ser capaz de medir y de registrar el desalineamiento interno (high-low) y una altura del exceso de penetración interna superior a 1,6 mm que es el máximo. 
El sistema de AUT también debe registrar la posición del desalineamiento excesivo y la penetración. 
Se utilizan Solamente los sistemas en que los resultados pueden ser registrados y almacenados permanentemente, (copia dura). 
El sistema debe demostrar la capacidad de identificar y de probar todas las indicaciones en cada diámetro y espesor de pared de una tubería. 
El sistema de AUT debe ser calificado según la API 1104 y la especificación técnica del proyecto donde se  realiza.



Inspección por Ultrasonido Automático

La inspección por ultrasonido se define como un procedimiento de inspección no destructivo de tipo mecánico y su funcionamiento se basa en la impedancia acústica, la que se manifiesta como el producto de la velocidad máxima de propagación del sonido y la densidad del material.

Los equipos de ultrasonido que se utilizan actualmente, permiten detectar discontinuidades superficiales, sub-superficiales e internas, dependiendo del tipo de palpador utilizado y de las frecuencias que se seleccionen dentro de un rango que va desde 0.25 hasta 25 MHz. Las ondas ultrasónicas son generadas por un cristal o un cerámico piezoeléctrico denominado transductor y que tiene la propiedad de transformar la energía eléctrica en energía mecánica y viceversa.


Técnicas de Inspección

La técnica de inspección por ultrasonidos automáticos consiste en dividir el perfil de la soldadura en diferentes zonas y asociar a cada una de ellas los posibles defectos que se pueden dar. Posteriormente, se seleccionan palpadores de ultrasonidos focalizados en las zonas concretas donde es de esperar la aparición de estos defectos y con un ángulo de incidencia perpendicular a su superficie. Así, empleando un sensor para cada zona, es posible realizar la inspección de la unión en una sola vuelta del scanner y cubrir el volumen completo de la soldadura.

En el inicio de la década de los 90 comenzaron a emplearse sistemas automáticos de inspección por ultrasonidos (AUT) en el control de soldaduras circunferenciales de gasoductos y oleoductos en sustitución de la radiografía, que hasta ese momento había sido el método de ensayo volumétrico principal.

El ultrasonido Phased Array y TOFD son técnicas de inspección computarizadas de ultima generación que dejan registro y tienen alta probabilidad de detección.


Los principios físicos de funcionamiento son similares al ultrasonido convencional Pulso-Eco, con la diferencia que se puede controlar mediante softwareparámetros como angulo de refracción, punto de salida del haz, enfoque en una zona determinada.



Ventajas del Ultrasonido Phased Array / TOFD

Los ultrasonidos aportaron algunas ventajas significativas tal como:

1).- Reducción del tiempo entre la ejecución del ensayo y el informe de resultados, permitiendo la corrección inmediata de defectos sistemáticos en el proceso y, en consecuencia, reduciendo el número de reparaciones.
2).- Reemplaza a los Rayos X y Gamma por las dificultades cada vez mayores en todo el mundo para importar, exportar, manipular y legalizar fuentes Radiactivas y operadores.
3).- No contamina el planeta con residuos Radiactivos.
4).- No emplea fuentes radiactivas, no siendo por lo tanto necesario el delimitar zonas y poder realizar el ensayo próximo al frente de línea.
5).- No requiere zonas de exclusión, las cuales generan grandes perdidas económicas y atrasos en producción, al tener que detener las labores para la toma de placas radiográficas, las cuales generan daño a las personas.
6).- Alta probabilidad de detección.
7).- Permite realizar controles oportunos al proceso.
8).- Mayor detectabílidad de defectos lineales tales como faltas de fusión.
9).- Permitir la localización de los defectos en profundidad, facilitando el proceso de reparación.
10).- Permitir el dimensionamiento de los defectos en altura y asi poder emplear criterios alternativos de aceptación, como por ejemplo ECA (Engineering Critical Assessment).
11).- Permite registrar el 100 % del volumen de una soldadura para el análisis en diferentes vistas (por ejemplo S-Scan, B-Sacn, D-Scan, C-San o TOFD)




Aquí les dejo un vídeo de Ultrasonido Automático (AUT).





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