DISEO DE UNA PROPUESTA METODOLOGCA PARA INSPECCIN DE SOLDADURAS POR MTODOS DE ULTRASONIDO A-SCAN Y PHASE ARRAY. A. Molina 1, E. Alfonso1. Universidad Pedaggica y Tecnolgica de Colombia, Escuela de Metalurgia, andresmolina13@gmail.com , giem.uptc@gmail.com,

RESUMEN

La inspeccin de soldaduras por ultrasonido convencional se ha utilizado hasta el momento comenzando con un sistema de picos llamado A-Scan, y siguiendo con otros como lo son el Phased array sin tener una metodologa clara o ya establecida para cada espesor en el que el proyecto lo evaluar. En este articulo podremos encontrar algunas bases teoricas de ultrasonido y sobre el estado del arte sobre la metodologa para inspeccin de soldaduras por mtodo de phased array y A-scan. Teniendo en cuenta investigaciones para desarrollar nuestra propuesta metodolgica para inspeccin de soldadura, por mtodos de ultrasonido convencional A-Scan y Phased Arrray, algunas investigaciones anteriores en donde se usaron y en algn grado tienen que ver con nuestro proyecto. Palabras clave: Phased Array, Ultrasonido,inspeccin de soldaduras.

ABSTRACT Inspection of welds conventional ultrasound has been used so farstarting with a system called A-scan peaks, and continuing withother such as the phased array without a clear methodology or established for each thickness in the project evaluates it. In this paper we find some theoretical bases of ultrasound and thestate of the art methodology for weld inspection method for phased array and A-scan.

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Given our proposed research to develop methodology for weld inspection, by methods conventional ultrasound A-Scan and Phased array, some previous research where they were used and to some degree have to do with our project. Keywords: Phased Array, Ultrasound, inspection of welds. INTRODUCCIN Para describir el alcance de investigaciones en una metodologa debemos entender los conceptos bsicos y describir un estado del arte de los alcances de otras investigaciones sobre el tema. El ultrasonido es simple en principio, pero compleja en la prctica. Un elemento de la sonda de piezoelctricos se pulsa elctricamente y convierte este pulso en una onda mecnica que se desplaza dentro del componente. Segun J. Mark y Michael moles: esta onda se refleja en cualquier discontinuidad o en un defecto, la pared posterior, o materiales, como ejemplo se refleja de nuevo a la sonda y por lo general se lee en una pantalla LCD. Con la digitalizacin, estas seales se pueden guardar, mostrar, y procesados en una computadora. En general, estas capacidades no sean explotados con sistemas manuales simples. Automatizacin veces se utiliza, aunque su coste y los problemas de flexibilidad deben ser considerados para cada aplicacin. (J. Mark Davis and Michael Moles, 2006) Phased Array es una tcnica pulso-eco avanzada que utiliza mltiples transductores miniaturizados y circuitos de retardo del tiempo para formar el haz ultrasnico en un ngulo y enfoque deseado. La versatilidad del sistema permite la visin simultnea de diferentes presentaciones, tales como vistas sectoriales, as como representaciones de A-Scan, B-Scan y C-Scan. La Universidad de Cantabria y el departamento de Seales y Comunicaciones, Universidad de Las Palmas de Gran Canaria, en la dcada de los 90s, realizaron un estudio, en el cual se pretendi utilizar la tcnica de Phased array para evaluar por primera vez la soldadura e inspeccionar aunque hasta el momento no est verificado una meetodologia de inspeccin. Segn libros como The NMR phased array de P. B. Roemer1, W. A. Edelstein1, C. E. Hayes2, S. P. Souza1,O. M. Mueller1 describen los mtodos para adquirir simultneamente y posteriormente la combinacin de datos procedentes de una multitud de cerca colocado bobinas de RMN de recepcin. El enfoque es conceptualmente similar a un radar phased array y una ecografa y por lo tanto llamamos a nuestras tcnicas de la "matriz de RMN por etapas." La matriz escalonada RMN ofrece la relacin seal-ruido (SNR) y la resolucin de una bobina de superficie pequea en los campos de visin (FOV) que normalmente se asocian con la imagen del cuerpo sin aumentar el

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tiempo de formacin de imgenes. La matriz escalonada RMN se pueden aplicar tanto a imagen y espectroscopa para todas las secuencias de pulso (1) Inspeccin de tuverias por AUT convencional

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Actuales inspecciones de tuberas AUT utilizar una serie de acontecimientos especiales que han sido probado en un par de dcadas (3-7). Adems de los transductores mltiples, lineales exploracin enfoque, las principales novedades del enfoque actual son: Zona de la discriminacin, Los bloques de calibracin especial, Puerta de doble pantalla de salida . rpido de medicin de defectos. Pipeline AUT est bien definido por los cdigos. El original NOVA /TCPL AUT especificaciones fueron publicados en una forma ms generalizada como ASTME-desde 1961 hasta 98 (8). Este cdigo es muy especfico sobre la zona de discriminacin, muestra la calibracin. Por ejemplo, FBH dimetro y los ngulos se definen con las tolerancias de fabricacin, junto con la calibracin y amplitudes umbral. En 1999, el Instituto Americano del Petrleo publicado en la 19 Edicin del API 1104 (9), Que incluye el uso opcional de los ultrasonidos con el cliente IVConferncia Panamericana de END Buenos Aires Octubre de 2007 5 aprobacin del procedimiento, y el uso opcional de la CEPA. En contraste con la norma ASTM E-1961, API 1104 es un cdigo muy flexible. Un enfoque probable que las futuras especificaciones de AUT de circunferencia soldaduras es una combinacin de la rigurosanorma ASTM E-1961 y flexible API 1104 cdigos. DNV tiene un cdigo de zona de la discriminacin en alta mar, OS F101 (10) Arreglos de fase vs AUT convencionales

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Segn investigaciones como las de las de Morgan L. y Sjerve E., se encuentra que: Los primeros ensayos de laboratorio comparando AUT Multiprobe y arreglos de fase mostraron poco diferencias prcticas de inspeccin entre las dos tcnicas que utiliza tanto la discriminacin misma zona set-up (11) Una comparacin de campo se realiz en 202 soldaduras del gasoducto del Norestey Martimos en New Brunswick, Canad, en julio de 1999 mostrado en IV ConfernciaPanamericana de END Buenos Aires - Octubre de 2007 6 sistemas de matricesconvencionales y por etapas (12)

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Entonces, los resultados mostraron una diferencia muy pequea entre los dos enfoques, el sistema de phased array registraron un par mas de defectos, pero estos eran slo por debajo del umbral de grabacin para los sistemas convencionales. En general, el sistema de phase array tiene una sensibilidad igual o ligeramente mejor, sin embargo con una resolucin de 2D y con un sistema de colores se logra apreciar sobre todo para las estimaciones de tamao, y se detectaron todos los mismos defectos. En el sistema de phased array haba muchas menos piezas mviles, y era mucho ms rpido para cambiar configuraciones como se esperaba. En el paper de Michael Moles and Gaetan Fortier describe Phased Arrays for Pipeline Girth Weld Inspections Olympus NDT, describe la evolucin progresiva de matriz en las pruebas de ultrasonido automatizado (AUT) inspeccin de tuberas. Arreglos de fase ofrecen todas las ventajasde la AUT sobre la radiografa, adems de varios ms: Ms pequeo y ligero las cacerolas de la sonda. Inspecciones de ms rpidas. una flexibilidad significativa en el dimetro del tubo, espesor de pared y el bisel de soldadura geometras. Rpido en set-ups. Mejora el tamao y las imgenes. la mejora de enfoque

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Segn el espesor de la pared, es posible obtener centrndose mejorar significativamente utilizando curvas arreglos lineales, o mediante el uso de un arreglo matricial de curvasde paredes muy gruesas. Pruebas en los bloques de calibracin comparando matrices fuera de foco y curvas muestran que la curva (centrado) arrays puede cambiar el tamao de las tolerancias mucho ms estricta. medidas para la matriz curva (izquierda) y la matriz plana (derecha). (14) 14. Zhang J., Labb S. and Moles M., Improved Lateral Focusing for Thin-walled Gas Pipelines Girth Welds using Phased Arrays, Proceedings of IPC 2006 International Pipeline Conference, September 25-29, 2006, Calgary, Alberta, Canada, IPC2006- 10238. Compensacin de las variaciones en el espesor de pared, en tubera sin costura Tubos sin costura de alta mar tiene variaciones significativas en la pared del tubo, hasta un 10-15%. Para un muro de 20 mm, estas variaciones son suficientes para la zona de la discriminacin hacesperder por completo sus objetivos. Una solucin de arreglo de fasees ejecutar varios set-ups, por lo general en la pared nominal,mximo y mnimo espesor (ver Figura 7), el mnimo y el mximo deset-ups se puede realizar por va electrnica, sobre la base de una calibracin nominal. El operador selecciona la que "ver" para versobre la base de las mediciones de espesor de pared (13)

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References1. R/D Tech, Introduction to Phased Array Ultrasonic Technology Applications R/D Tech Guideline, August 2004, published by R/D Tech. 2. Ciorau P., D. MacGillivray, T. Hazelton, L.Gilham, D. Craig and J.Poguet, In-situ examination of ABB l-0 blade roots and rotor steeple of low-pressure steam turbine, using phased array technology, 15 th World Conference on NDT, Rome, Italy, October 11-15, 2000. IV Conferencia Panamericana de END Buenos Aires Octubre 2007 11. 3. De Raad J.A and F.H. Dijkstra, Mechanized Ultrasonic Testing on Girth Welds during Pipeline Construction, Materials Evaluation, August 1997, page 890. 4. Kopp F., G.G. Perkins, B.S. Laing, G.G. Prentice, S.P. Springmann and D.M. Stevens, Automatic welding, ultrasonic inspection used on J-lay project, Offshore Pipe Line Technology, April 1998, page 17 5. Moles M.D.C., N. Dub and E.A. Ginzel, Customized Ultrasonic Systems for Gas Pipeline Girth Weld Inspections, IPC 98, Calgary, Alberta, June 7-11, 1998, page 637. 6. Ginzel E.A., Mechanized Ultrasonic Inspections of Pipeline Welds A Brief History, http://www.ndt.net/article/v05n03/eginzel/eginzel.htm, March 2000. 7. E.A Ginzel, Automated Ultrasonic Testing for Pipeline Girth Welds, 2006, published by Olympus NDT. 8. ASTM, American Society for Testing and Materials, ASTM E-1961-98, Standard Practice for Mechanized Ultrasonic Examination of Girth Welds Using Zonal Discrimination with Focused Search Units, September 1998. 9. API, American Petroleum Institute Standard 1104, Welding of Pipelines and Related Facilities, Nineteenth Edition, September 1999.

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10. DNV OS-F101, Submarine Pipeline Systems, Appendix D, Non-Destructive Testing (NDT), January 2000. 11. Morgan L., The Performance of Automated Ultrasonic Testing (AUT) of Mechanised Pipeline Girth Welds, 8 th ECNDT, Barcelona, June 2002. Also, Www.Ndt.Net/Article/Ecndt02/Morgan/Morgan.Htm 12. Sjerve E., D.C. Stewart and G.F. Bryant, Comparison of Multi-Probe and Phased Array Girth Weld Inspection Systems, IPC 2000, ASME 2000 International Pipeline Conference, Calgary, Alberta, October 1-5, 2000, page 827-830. 13. Moles M.D.C, Stewart D., Gray M., Godinot H., and Romazzotti H., Inspecting Seamless Pipe Welds of Variable Wall Thickness using Ultrasonic Phased Arrays, 4 Th Pipeline Technology Conference, Oostende, Belgium, May 9-13, 2004. 14. Zhang J., Labb S. and Moles M., Improved Lateral Focusing for Thin-walled Gas Pipelines Girth Welds using Phased Arrays, Proceedings of IPC 2006 International Pipeline Conference, September 25-29, 2006, Calgary, Alberta, Canada, IPC200610238. 15. Olympus NDT, OmniScan, http://www.olympusndt.com/en/omniscan-pa/ 16. X. Edelmann: Application of Ultrasonic testing techniques on austenitic welds for fabrication and in-service inspection; NDT-International, June 1981, p. 125-133 17. Handbook on the ultrasonic examination of austenitic welds, The International Institute of Welding, Edition 1985 18. T. Seldis, C. Pecorari, M. Bith, Measurement of longitudinal wave attenuation in austenitic steel; Proc. 1st Int. Conf. On NDE in Relation to Structural Integrity for Nuclear and Pressurized Components, 20-22 October 1998, Amsterdam Vol. II p 769-777 19. E. Neumann et. al; Ultraschallprfung von austenitischen Plattierungen, Mischnhten und austenitischen Schweinhten, Expert Verlag 1995 20. Guide Line UT3: Ultrasonic inspection of the probe near surface area; German Soc. for Nondestructive Testing; May 1999. 21. R/D Tech, "Introduction to Phased Array Ultrasonic TechnologyA Guideline," August 2004. 22. 2. J. Mark Davis and Michael Moles, "Resolving Capabilities of Phased Array Sectorial Scans (S-Scans) on Diffracted Tip Signals," Insight, Vol. 48, No. 4 (2006), pp. 233-239. 23. 3. R.K. Ginzel, E.A. Ginzel, J.M. Davis, S. Labb, and M.D.C. Moles, "Qualification of Portable Phased Arrays to ASME Section V," in proceedings from the American Society for Nondestructive Testing Fall Conference, sponsored by the American Society for Nondestructive Testing, Columbus, Ohio, Oct. 17-21, 2005.

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