inspección por ultrasonido phased array

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Inspecciones e Ingeniería Anzoátegui, C.A.
Rif: J-315701219
El Phased array y TOFD son técnicas de inspección por
ultrasonido computarizadas de última generación que dejan
registro y tienen alta probabilidad de detección, alta precisión
en la evaluación de defectos y garantiza repetitividad.
Los principios físicos de funcionamiento son similares al
ultrasonido convencional pulso-eco(PA) y emisor-receptor
(TOFD), con la diferencia que se pueden controlar parámetros
mediante software como:
Ángulo de refracción.
Punto de salida del haz.
Enfoque en una zona determinada.
Entre Otros.
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• El desarrollo del ultrasonido por Phased Array en el área
industrial comenzó a principios de los años 90 cuando fue
incorporado como un nuevo END en el Ultrasonic handbook.
• La mayoría de las aplicaciones fueron relacionadas a
recipientes a presión nucleares y componentes de turbina de
baja presión.
• Hoy en día su aplicación abarca sectores como el
aeroespacial, defensa, petroquímica, manufactura nuclear,
entre otros.
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Es una técnica de inspección por UT utilizada para la
detección y dimensionamiento de indicaciones o defectos, a
través de imágenes las cuales son mostradas en diferentes
vistas utilizando un solo transductor de múltiples elementos
en un arreglo lineal.
 Vista sectorial.
 Vista superior.
 Vista unidimensional
(A-Scan).
Imagen de un equipo OmniScan MX2
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En el sentido más básico un arreglo de faces (Phased Array)
utiliza los principios físicos de la onda de corte o presión, de
tal manera que una serie de pulsos ultrasónicos genera un
frente de onda lineal o acimutal (sectorial) excitando los
elementos a diferente tiempo (Delay), dichos pulsos
ultrasónicos retornarán si encuentran un punto o área de
reflexión dentro del material y serán captados por los
elementos en su tiempo de entrada ( ley focal).
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• Las ondas Ultrasónicas son vibraciones mecánicas
inducidas en un medio (pieza de prueba) por un palpador
de cristal piezoeléctrico excitado por un voltaje eléctrico.
• Las frecuencias típicas de las ondas ultrasónicas van desde
0.1 MHz a 50 MHz; la mayoría de las aplicaciones
industriales requiere frecuencias de 0.5 MHz a 15 MHz.
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• Permite un barrido electrónico sin necesidad de mover
el palpador de manera ascendente y descendente.
• Inspección simultánea con múltiples ángulos y grupos
usando un solo transductor.
• Permite la inspección en un área determinada.
• Permite el control de las características del haz
ultrasónico a través de la configuración de las leyes
focales.
• Facilita la inspección de materiales con geometrías
complejas.
• Genera un registro de la inspección totalmente
auditable.
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• UT convencional utiliza un
solo elemento
piezoeléctrico.
• Cada ángulo de inspección
requiere una zapata con el
ángulo deseado.
• La detección de una
discontinuidad se basa en
la orientación,
manipulación del
transductor y habilidad
del especialista.
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• UT PA utiliza varios
elementos
piezoeléctricos.
• UT PA usa múltiples
ángulos de inspección con
una sola zapata.
• Se detectan
discontinuidades con
barridos electrónicos.
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Cuando no se aplica retardo sobre cada elemento el
resultado es como un transductor convencional.
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Variando el tiempo de retardo de cada elemento se
pueden obtener diferentes formas del haz utilizando
un mismo transductor.
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Barrido Sectorial
• Permite el barrido por rango
de ángulos.
• Genera
una
inspección
volumétrica
con
barrido
electrónico.
Barrido Lineal
Permite
un
barrido
electrónico en una banda a
un ángulo deseado.
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Usando un codificador (Encoder) hace posible la adquisición
de datos a una resolución mínima de 0.1 mm. Los ecos se
generan en la vista A-Scan con su respectiva amplitud y
codificación de colores según su porcentaje en altura de
pantalla, dicha codificación es transferida hacia las otras
vistas en su representación de colores (amplitud).
Grieta conectada a la
superficie interna, espesor 2”
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Utilizando un determinado barrido angular, la resolución
del sectorial es alta (0.01° mínimo).
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Gracias al Caso Código 181 del
ASME B31.3, ahora está
aprobada la inspección de
soldaduras en plantas de
proceso mediante técnicas de
adquisición
de
datos
computarizadas, como lo es el
ultrasonido Phased Array y/o
TOFD en lugar de la
radiografía.
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API 1104
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DEFECTO
A-SCAN
VISTA
SECTORIAL
VISTA SUPERIOR
Registro del 100% del volumen de la soldadura, con la Técnica de
PHASED ARRAY.
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El ultrasonido por TOFD (Time Of Flight Diffraction), es
una técnica automatizada que utiliza el principio de la
difracción para detectar y dimensionar la altura, longitud y
profundidad de las discontinuidades en juntas soldadas
permitiendo 100% de registro continuo.
Probe Separation
(7.25")
60° TOFD Probe
60° TOFD Probe
Weld
T : 2.15" (Total)
X = 0
Encoder
Probe 2
Weld
Probe 1
Mini Handy Scanner
TOFD Transducer
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1. Registro permanente de los resultados por medio de imagen B (Vista
Lateral).
2. Capacidad de dimensionamiento preciso.
3. La técnica posibilita un escaneado rápido.
4. Detección y dimensionamiento virtualmente independientes de la
orientación del defecto.
5. Tiene una precisión de dimensionamiento potencial de ± 1mm y una
capacidad de monitoreo de ± 0,3mm.
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5. Permite registrar el 100% del volumen de una soldadura
para análisis en diferentes vistas, por ej.: S-Scan, D-Scan,
C-Scan o B-Scan (TOFD o PAT).
6. Agiliza la evaluación y caracterización de los defectos.
7. Las condiciones de sanidad y seguridad se ven mejoradas
por la eliminación de peligros de radiación y de productos
químicos y residuos.
8. La productividad se ve aumentada ya que no precisa
tediosos periodos de configuración ni revelado.
9. No contamina el planeta con residuos radiactivos.
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Grieta en ZAC
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Grieta en ZAC
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 Los datos adquiridos de las inspecciones
son generados por el OmniScan MX2 y
luego
revisados,
compartidos
y
archivados con el software OmniPc, el
cual permite la transferencia de la data
entre el equipo y el computador.
 Data con Formato de extensión .OPD,
compatible
con
la
plataforma
Microsoft® Windows®.
 Capacidad de almacenamiento digital sin
ocupar mucho espacio ya que la data
puede ser entregada en DVD.
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ASME Code Section V Article 4 (2007)
• Mandatory Appendix III Phased - Array Single Fixed Angle
with Manual Raster.
• Non-mandatory Appendix E - Computerized Imaging
Techniques .
• Non-mandatory
Appendix
L TOFD
Sizing
Demonstration/Dual Probe.
• Non-mandatory Appendix N TOFD Interpretation.
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ASME 2007 SEC V “code cases”
• ASME Code Case 2235-9, Use of Ultrasonic Examination in
Lieu of Radiography.
• CC-2557 Use of Manual Phased Array - S-scan Ultrasonic
Examination.
• CC-2558 Use of Manual Phased Array E-scan - Ultrasonic
Examination .
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ASTM
• E-2373 Standard Practice for Use of the Ultrasonic Time of Flight Diffraction
(TOFD) Technique.
• E-2491 Standard Guide for Evaluating Performance Characteristics of Phased
Array Ultrasonic Examination Instruments and Systems.
• E-2491 provides instructions on how to assess performance of the
instrumentation and probes used in NDT phased array applications.
• ASTM E 1961: Standard Practice for Mechanized Ultrasonic Examination of
Girth Welds Using Zonal Discrimination with Focused Search Units.
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• AWS, AWS D1.1, Structural Welding Code, Part G Par. 6.36
Advanced Ultrasonic Systems.
• API Recommended Practice RP2X: Ultrasonic Examination
Using Phased Array.
• API Std 1104 Welding of Pipelines and Related Facilities.
• API 650. Appendix U Ultrasonic Examination In Lieu of
Radiography.
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