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El Primer Nombre En Pruebas No Destructivas

Tcnica Ultrasnica TOFD

Tema1

Tema2

Tema3

Tema4

Tema5

Tema6

El fenmeno de difraccin y su uso convencional

Princios de TOFD

Implementacin Prctica

Ventajas y limitacionesde la tcnica TOFD

Soluciones y EquipoTOF 1

Cdigos y Normas


Captulo 1.

Fenmeno de Difraccin y su Uso convencional.


Tema4

Tema5

Tema6


El Fenmeno de Difraccin

La difraccin es un fenmeno caracterstico de las ondas, ste se basa en el curvado y esparcido de las ondas cuando encuentran un obstculo o al atravesar una rendija. La difraccin ocurre en todo tipo de ondas, desde ondas sonoras, ondas en la superficie de un fluido y ondas electromagnticas como la luz y las ondas de radio.

En todas direcciones de baja energa pendientes del ngulo de incidencia.


Cada punto del defecto genera nuevas ondas esfricas elementales.

La onda entrante hace vibrar al defecto

El Principio de Huygen:

El Fenmeno de Difraccin


Onda incidente onda reflejada.

Onda incidente ondas difractadas emitidas por los lmites del defecto.

Ondas cilndricas / esfricas emitidas en todas direcciones.

Amplitud tpica de 20 a 30 dB por debajo de la reflexin directa.

Resumen de Difraccin


Uso convencional de la Difraccin

Mtodo de difraccin de extremos (tcnica de observacin satlite pulso).

Tiempo de Vuelo, Angulo y Velocidad Altura

Ranura o defecto

Tiempo de Vuelo

Difraccin del extremo


Captulo 2.

Principios de TOFD.



Principios bsicos de TOFD

Ajuste Tpico.


- Dos transductores (transmisor, receptor).

- Haz ultrasnico ancho, ondas longitudinales.

- Simtricamente al centro de la soldadura.

- Onda lateral (onda longitudinal sub superficial).

- Reflexin de Pared Posterior.

- Deteccin de la seal de difraccin (receptor de alta sensibilidad).

Ajuste Tpico.



Seales de Barrido A



Diferencia de Fase



Profundidad del Defecto

Basado en:

- Medicin exacta del tiempo de viaje. - Ecuaciones trigonomtricas simples.

Realizado por computadora.

t = Tiempo.

d = Profundidad.

s = Distancia del centro de la soldadura al punto ndice del transductor.

c = Velocidad del sonido.

Tiempo de Viaje



Profundidad del Defecto



Altura del Defecto

Ya que para calcular la altura solo se utiliza la medicin de los tiempos de viaje, es posible estimar con mucha exactitud estos valores. En la prc-tica se han obtenido exactitudes de 1mm en discontinuidades reales (0.1 mm en reflectores artificiales).



Defecto tpico, Discontinuidad en la cara superior



Defecto tpico, Discontinuidad en la cara inferior



Defecto tpico, Discontinuidad plana horizontal (Falta de fusin, Laminaciones)



Captulo 3.

Implementacion Prctica.



Implementacin Prctica - TOFD

- Ajuste General. - Consideraciones de los transductores.

- Procesamiento de los datos y presentacin.

- Manipulador.

- Tipos de Barrido.


Ajuste General

RuedasMagnticas

Transductor Ultrasnico Soldadura Transductor Ultrasnico

RuedasMagnticas



Consideraciones de los sensores

Tipo de Onda

- Ondas longitudinales: Ondas ms rpidas, fcil interpretacin, no hay confusin con ondas de conversin de modo (Ondas de corte). - Seales difractadas ms fuertes.

ngulo

- Relacin entre el ngulo y la amplitud de la seal difractada generada, precisin en la determinacin de la altura de defectos. - En la mayora de los casos: 60 es una buena eleccin.

Resolucin de la variable tiempo

- Mediciones basadas en tiempo, pulsos ultrasnicos cortos (importancia del equipo ultrasnico: parmetros de excitacin de los transductores), frecuencias ms altas que en la tcnica pulso-eco tradicional.



Consideraciones de los sensores Caractersticas del Haz

Haz amplio para cubrir el volumen a inspeccionar.Ya que alta frecuencia y dimetro pequeo se tiene una mayor abertura del haz y una alta sensibilidad.

Baja FrecuenciaDimetro Pequeo

Mayor divergencia del haz

Alta FrecuenciaDimetro pequeo

Menor divergencia del haz



Procesamiento de Datos

- Una gran cantidad de seales complejas requiere una forma simple de visualizar los datos.

- El procesamiento de todas las seales no rectificadas requiere de un poderoso sistema de cmputo.

- Se requieren clculos tediosos para herramientas fciles de usar.



Visualizacin de Datos

En una enorme cantidad de datos la infor-macin de la fase es importante.

Una imagen de barrido A es reemplazada por una lnea en escala de grises.



Visualizacin de Datos



Herramientas de Calibracin

Solo se requiere conocer algunos parmetros como:

PCS, espesor, velocidad, retardo del transductor, onda lateral y/o pared posterior.



Muy sencillo de usar.

Manual o automtico.

Encoder de posicin de un eje.

Bsicamente 2 transductores, pero se pueden sujetar ms.

Se necesita un ajuste fcil y preciso de la separacin de los transductores.

Manipulador



Tipos de Barrido Barrido Longitudinal

Frecuentemente usado para inspeccin de soldaduras.

Deteccin de fallas.

Dimensionamiento inicial.

Inspeccin de alta velocidad.

El movimiento de los transductores debe ser perpendicular a la direccin del haz ultrasnico o paralelo al cordn de la soldadura.



Barrido Longitudinal Influencia de la discontinuidad



Barrido Longitudinal Incertidumbre de la posicin del defecto

En la prctica:

El mximo error en la posicin absoluta de profundidad es menor al 10%.El error en la estimacin de altura de un defecto interno (pequeo) es insignificante.Hay que tener cuidado con defectos pequeos situados cerca de la pared posterior.



Barrido Paralelo

El movimiento de los transductores es paralelo a la direccin del haz ultrasnico o perpendicular al cordn de soldadura.

Dimensionamiento y posicionamiento preciso

Limitaciones en caso de inspeccin de soldadura: la corona de la soldadura frecuentemente reduce la extensin del barrido.



Captulo 4.

Ventajas y Limitaciones de la Tcnica TOFD.



Ventajas de la tcnica TOFD

- Inspeccin volumtrica, en lnea.

- Barrido a alta velocidad.

- Ajuste independiente de la configuracin de la soldadura.

- Capacidad de dimensionar discontinuidades con precisin.

- Sensible a todo tipo de discontinuidades.

- No es afectada por la orientacin del defecto.

- Insensible a la amplitud, acoplamiento acstico poco crtico.


- Zonas muertas.

- Al visualizar todo el barrido, dificulta el anlisis.

- El efecto de la posicin lateral de la discontinuidad en el barrido longitudinal.

- La profundidad del defecto es exacta solo cuando los transductores son posicionados simtricamente en relacin al defecto. La posicin lateral de la discontinuidad es desconocida.

- Variacin del espesor del acoplante.

Desventajas y limitaciones de la tcnica TOFD


>

OL

Barrido A

Barrido D

Superficie Pared Posterior

PP



>

Variacin en el espesor del acoplante produce una variacin en el tiempo de vuelo.



>

Un desalineamiento provoca una variacin en el tiempo de vuelo.



Pequeas variaciones mecnicas en la separacin de los transductores tambin produce una variacin en el tiempo de vuelo.



Captulo 5.

Equipo TOF 1



Soluciones ofrecidas por Llog, S.A.

Utilizar tcnica TOFD, sin descartar las ventajas que ofrece la tcnica convencional Pulso Eco por lo que se recomienda aplicar ambos m-todos simultneamente, TOFD y Pulso - Eco, sin tener que reducir la velocidad de barrido.

Pantalla LCD de 6.5 a color de 640 x 480 pxeles.

Rango de Medicin de 5 a 15000 mm y dos grupos de canales T & R.

Frecuencia de repeticin de pulsos (PRF) 100-8000Hz.

Fcil y rapida deteccin y evaluacin mediante los modos de operacin con bar-rido A y TOFD.

Rectificacin Digital: Completa, Onda Positiva, Onda Negativa y RF.

Operacin mediante pantalla tctil.

TOF1


Detector de Fallas Ultrasnico TOF 1

Caractersticas

Tamao compacto con 2.6 Kg de peso, ms ligero que otros equipos.

7 Hrs. de trabajo continuo con su batera de Litio (recargable).

Frecuencia hasta 20 MHz.

Almacenamiento de ima-genes y barrido D en me-moria de USB hasta 16 GB.

Dos canales de Emisor Receptor y Encoder.

Modo de operacin Onda cuadrada con ancho de pulso ajustable.

Dos modos de operacin para una mejor deteccin y ms completo anlisis barrido tipo A y tipo D.

Pantalla TFT LCD de 6.5 a color.



Frecuencia de repeticin de pulsos (PRF) 100 - 2000 Hz

Rango de medicin de 5 a 15000 mm.Salida VGA. Puerto USB.

Puerto Ethernetpara actualizaciones.




Cuenta con:

Asitente de configuracin para la Tcnica TOFD

Imgen del comportamiento del ultrasonido dentro del material, de acuerdo a las caractersticas del sistema de Inspeccin.


Identificacin de discontinuidades segn la difraccin del tiempo de vuelo ultrasnico en el Barrido D.

Porosidad



Falta de PenetracinGrieta Lateral



Aplicaciones

Soporte magntico con encoder para una rpida inspeccin.

Anlisis de datos adquiridos en el sitio.

Identificacin de la onda lateral (LW) y de la onda de Pared Posterior (BW) en el barrido D.



Medicin de Discontinuidades:

1. Longitud.2. Altura y/o Profundidad.

Fcil anlisis del barrido D.

Medicin y caracterizacin de discontinuidades.

Anlisis simultaneo de los dos canales del barrido D.

Software



Captulo 6.

Cdigos y Normas.



Gua para la calibracin y ajuste de la tcnica TOFD, BS 7706 (1993).

Documento detallado con lineamientos de uso prctico para el ajuste e inspeccin de la tcnica TOFD.

Gua para la interpretacin de datos.

Ejemplos de defectos tpicos en soldadura.

Cdigos y Normas Normas Britnicas

Cdigos y Normas - CEN

La tcnica TOFD como un mtodo para la deteccin y dimensionamiento de defectos, CENV 583-6 (1997).

Norma preliminar.

Tablas con parmetros recomendados para sensores en relacin con diferentes espesores (frecuencia, tamao del cristal, ngulo nominal).


www.llogsa.com

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