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INSPECCIÓN POR ULTRASONIDO PHASED ARRAY / TOFD

Inspecciones e Ingeniería Anzoátegui, C.A.Rif: J-315701219

Phased Array y TOFD

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.


Inicios

• 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.


¿Qué es el Phased Array?

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.

Imagen de un equipo OmniScan MX2

Vista sectorial. Vista superior. Vista unidimensional

(A-Scan).


¿Cómo trabaja el ultrasonido por fase?

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).


Principios

• 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.


Ventajas del Phased Array con respecto al UT Convencional

• 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. Inspecciones e Ingeniería Anzoátegui, C.A.

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Diferencias del Phased Array con respecto al UT Convencional

• 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. Inspecciones e Ingeniería Anzoátegui, C.A.

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Diferencias del Phased Array con respecto al UT Convencional

• UT PA utiliza varios elementos piezoeléctricos.

• UT PA usa múltiples ángulos de inspección con una sola zapata.

• Se detectan discontinuidades con barridos electrónicos.


Formación del Haz

Cuando no se aplica retardo sobre cada elemento el resultado es como un transductor convencional.


Formación del Haz

Variando el tiempo de retardo de cada elemento se pueden obtener diferentes formas del haz utilizando un mismo transductor.


Modos de Barridos electrónicamente controlados

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.


Codificación por color A-Scan

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”

Codificación por color A-Scan

Utilizando un determinado barrido angular, la resolución del sectorial es alta (0.01° mínimo).


Inspección de Tuberías de Pequeños Diámetros (Piping) en Plantas de Procesos

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.


Inspección de Soldaduras en Ductos

API 1104


Reporte de Inspección de Soldaduras

Registro del 100% del volumen de la soldadura, con la Técnica de PHASED ARRAY.

DEFECTO

VISTA SECTORIAL

VISTA SUPERIOR

A-SCAN


Reporte de Inspección de Soldaduras


¿Qué es el TOFD?

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.


60 TOFD Probe° 60 TOFD Probe°

Probe Separation

(7.25")

WeldT : 2.15" (Total)

Mini Handy Scanner

Encoder

Weld

X = 0

TOFD Transducer

Probe 1

Probe 2

Ventajas del TOFD1. 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.


Ventajas del Phased Array/TOFD con respecto a la Radiografía

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.


Phased Array Vs Radiografía


Mapeo de Corrosión


SOFTWARE DE ANÁLISIS DE DATOS OmniPc


SOFTWARE DE ANÁLISIS DE DATOS OmniPc

Grieta en ZAC


Almacenamiento de Datos y Entrega de Datos en Cliente

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.


Normativa Vigente en Técnicas de Ultrasonido Phased Array y TOFD

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.



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 .



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.



• 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.


Contactos:

Jahrol Enrique Rojas

Telf. 0414-8460195 / 0283-5111891

Email: [email protected]


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