Las técnicas de inspección UT más comunes implican el uso de ondas masivas en las que los límites de la estructura son solo reflectores que no cambian radicalmente el modo de propagación. Las ondas masivas solo tienen dos modos: longitudinales y cortantes, y normalmente se utilizan para inspeccionar áreas cercanas al transductor.
La prueba de ondas guiadas (GW), por otro lado, es una técnica en la que las ondas ultrasónicas se propagan a través de los límites de una estructura, y estos límites afectan activamente al modo de propagación. A diferencia de las ondas masivas, puede haber cientos de modos de ondas guiadas con diferentes velocidades y frecuencias en una estructura determinada. La cantidad de modos aumenta exponencialmente la complejidad del análisis, pero también abre la puerta a innumerables aplicaciones nuevas de la UT.
Dado que los límites de la estructura permiten que las ondas ultrasónicas viajen largas distancias con poca pérdida de energía, una de las aplicaciones más comunes de las ondas guiadas es cubrir grandes extensiones de material desde un único punto de inspección. Estas aplicaciones suelen denominarse UT de largo alcance (LRUT) y UT de alcance medio (MRUT), según la distancia recorrida. Según esta clasificación, la UT de corto alcance se usa exclusivamente para técnicas de ondas masivas (haz normal, haz angulado), ya que normalmente se usa para inspeccionar el área inmediatamente por debajo del transductor o muy cerca de él.
La UT de largo alcance (LRUT) se refiere al uso de ondas guiadas para la inspección de estructuras cilíndricas huecas, como tuberías y tubos, mediante un anillo de transductores colocados alrededor de la estructura. La interacción de todos los haces de los diferentes transductores contenidos en la geometría del tubo crea un frente de onda unificado que rellena la geometría del tubo y permite viajar largas distancias. En función del material del tubo y de las condiciones límite interfaciales (p. ej., el revestimiento del tubo, la tierra, el cemento o los líquidos o sólidos que rodean el interior de la tubería), los anillos LRUT se pueden utilizar para inspeccionar hasta 100 m (300 pies) aproximadamente por delante y por detrás del anillo de inspección.
Los dos tipos disponibles de anillos LRUT comerciales son EMAT piezoeléctricos y magnetostrictivos. En el caso de los sistemas piezoeléctricos, los transductores se acoplan a presión o se pegan a la tubería. En los sistemas EMAT magnetostrictivos, también se acopla a presión o se pega con cinta adhesiva o con cinta adhesiva sobre el tubo una tira delgada de alta magnetostricción hecha de FeCo o un material similar, y se coloca una bobina EMAT en la parte superior para generar el ultrasonido en la tira, que posteriormente se acopla al componente.
Our VOLTA LRUT system meets and complies with the Code of Federal Regulations Appendix F to Part 192—Criteria for Conducting Integrity Assessments Using Guided Wave Ultrasonic Testing (GWUT).
La UT de rango medio (MRUT) es un término introducido en la última década para diferenciar entre las técnicas de UT de onda masiva (corto alcance) y las LRUT. El MRUT utiliza los modos Lamb o Shear Horizontal y se puede utilizar para inspeccionar tubos y tuberías, así como planchas/tanques y otras estructuras no redondas. Si bien el LRUT requiere un análisis complejo de los modos tubulares multimodales (flexional, longitudinal y torsional), el MRUT utiliza formulaciones de ondas guiadas con un solo sensor que son mucho más fáciles de calcular e interpretar. La distancia recorrida con el MRUT varía según la apertura del sensor y el diámetro del tubo, pero debido a la dispersión del haz, la cobertura máxima es de aproximadamente 2,7 m (9 pies) en tubos y 5 m (16 pies) en placas y tanques. Además de facilitar la interpretación, las principales ventajas del MRUT sobre el LRUT son la reducción de la zona muerta (normalmente menos de 50 mm frente a 1 o 2 m del LRUT) y una mayor resolución y capacidades de detección de defectos, que pueden ser un orden de magnitud superiores a las del LRUT.
No existe un límite teórico en términos del espesor máximo que se puede inspeccionar con ondas guiadas, pero con fines prácticos, el límite suele fijarse en alrededor de 1» (25 mm). También es posible alcanzar un grosor de hasta 1,5» (37 mm), pero la presencia de varios modos puede dificultar la interpretación.
La ecografía en ondas guiadas EMAT se puede generar mediante dos métodos:
Como se explica en el Tecnología EMAT sección, para ondas guiadas con fuerza de Lorentz, se inducen ondas ultrasónicas en un objeto de prueba con dos campos magnéticos que interactúan dentro del sensor EMAT. Un campo de frecuencia (RF) relativamente alta generado por bobinas eléctricas interactúa con un campo estático o de baja frecuencia generado por imanes para generar una fuerza de Lorentz similar a la de un motor eléctrico.
Esta perturbación se transfiere a la red del material, produciendo una onda elástica. En un proceso recíproco, la interacción de ondas elásticas en presencia de un campo magnético induce corrientes en el circuito de la bobina EMAT receptora.
Las técnicas que utilizan las fuerzas de Lorentz (como la técnica Mrut-Lamb) requieren que los sensores estén muy cerca de la pieza, pero pueden soportar algunos levantamientos causados por recubrimientos o contaminación. Aunque varía con la frecuencia, las técnicas de MRUT-Lamb suelen soportar un despegue de hasta 3 mm.
Las ondas guiadas patentadas de Innerspec que utilizan el método de magnetostricción para producir ondas ultrasónicas requieren la adherencia de una tira magnetostrictiva (hecha de FeCo) en la parte inspeccionada. Esta tira puede acoplarse a presión o pegarse con cinta adhesiva o pegada a la pieza inspeccionada.
Con el sensor magnetostrictivo, el inspector deslizará la tira magnetostrictiva con un imán permanente (en la dirección de inspección del sensor). Esta acción genera un campo magnético sesgado en la tira. La interacción entre el campo magnético polarizado y el campo dinámico inducido por el flujo de corriente tangencial dentro de la bobina del sensor crea tensiones magnetostrictivas en la tira. A su vez, esta deformación induce ondas ultrasónicas en la banda magnetostrictiva, que luego se transfieren a la red del material inspeccionado.
Las técnicas magnetostrictivas (como la técnica MRUT con modos de onda horizontal de corte) requieren que la tira se aplique al material base. El material puede tener pintura o epoxi siempre que sea duro y esté fuertemente adherido a la pieza. Una vez que la tira está correctamente revestida sobre la tubería, el grosor del revestimiento no es relevante.
La técnica Mrut-Lamb es una técnica de ondas guiadas que utiliza ondas de Lamb para generar escaneos ultrasónicos. Las ondas de Lamb se generan con la fuerza EMAT de Lorentz. La técnica Mrut-Lamb se puede utilizar en dos configuraciones diferentes:
Características de la técnica Mrut-lamb:
• Alcance | Hasta aproximadamente 5 pies a cada lado del sensor.
• Velocidad de escaneo | Hasta 1 pulgada por segundo.
• Recubrimientos | Inspección de recubrimientos de hasta 3,0 mm (0,125»).
La técnica MRUT-SH es una técnica de ondas guiadas que utiliza ondas horizontales de corte (SH) para generar escaneos ultrasónicos. Las ondas SH se generan con una fuerza magnetostrictiva, con la aplicación de una tira magnetostrictiva (tira MS). Como se utiliza un solo sensor tanto para el transmisor como para el receptor (es decir, el modo Pulse-Echo), el sensor detectará los reflejos producidos por defectos en el material.
La técnica MRUT-SH proporciona un aumento de 30 a 40 dB de amplitud, en comparación con la técnica MRUT-Lamb.
Características de la técnica MRUT-SH:
• Alcance | Hasta aproximadamente 3 m (~10 pies) a cada lado del sensor.
• Velocidad de escaneo | Hasta 1 pulgada por segundo.
• Recubrimientos | Inspección de recubrimientos de hasta 0,030» (0,75 mm).
Consulte este documento para obtener más información sobre la inspección con técnicas de MRUT:
Las opciones de UT de largo alcance (LRUT) de Innerspec incluyen una versión simplificada con solo una cinta circunferencial para la transmisión y recepción simétricas en los ejes, y una versión más sofisticada que proporciona un enfoque sintético mediante un escáner para la recepción. Estos modos de onda están optimizados para la inspección de tuberías de largo alcance.
A diferencia de los anillos convencionales, la herramienta LRUT de Innerspec no crea modos de flexión durante la transmisión debido a la carga uniforme alrededor de la circunferencia generada por la cinta.
Durante la recepción, por otro lado, los defectos generarán naturalmente modos de flexión, ya que no se distribuyen uniformemente alrededor de la circunferencia. El escáner LRUT de Innerspec puede realizar paradas discretas según el número máximo de modos de flexión torsional que puedan existir en función de la geometría y la frecuencia de la tubería. Los datos completos de las «n» paradas se utilizan para resolver los modos de flexión máximos posibles, lo que proporciona un enfoque y una resolución mucho mejores.
Por ejemplo, un anillo tradicional de alta densidad con 16 canales podrá proporcionar una resolución máxima de 22,5° (45° para un anillo convencional de 8 canales), mientras que en un tubo de 8 pulgadas, el escáner LRUT de Innerspec realizará 40 paradas que equivalen a 9° de resolución circunferencial. Además de un mejor enfoque, el modo de onda simétrica en el eje también proporcionará una zona muerta más pequeña y una mayor penetración. Durante los experimentos, se pueden detectar defectos típicos de un 1,5% de CSA o menos en condiciones ideales.
MRUT:
LRUT:
Sí, la onda puede propagarse más allá de los codos. Sin embargo, la precisión, la resolución y la sensibilidad se ven afectadas, según la técnica.
Sí, una de las características más importantes de VOLTA es la posibilidad de combinar técnicas:
Aplicando un retardo en secuencia entre los pulsos de dos bobinas:
La técnica MRUT-SH requiere la aplicación de una tira magnetostrictiva (tira MS) para generar la fuerza magnetostrictiva requerida. La tira MS se puede adherir mediante el siguiente método:
Opciones de adhesión de MS Strip
Cinta adhesiva de doble cara, estándar (P/N 027V0086)
Cinta adhesiva de doble cara — Material rugoso (P/N 027V0083)
Epoxi (P/N 116V0052)
