Las ventajas prácticas de las pruebas ultrasónicas (UT) EMAT incluyen la inspección en seco, la impermeabilidad a las condiciones de la superficie y modos de onda únicos, como las ondas de corte con polarización horizontal (ondas SH). En este artículo, abordaré las ventajas prácticas de la EMAT para las aplicaciones en servicio que utilizan pruebas ultrasónicas de alcance medio (MRUT).
Como revisión, el EMAT, o transductor acústico electromagnético, es una técnica de UT que genera el sonido en el componente inspeccionado en lugar del transductor. Como se ilustra en la figura 1, el EMAT genera ondas ultrasónicas en un objeto de prueba mediante inducción electromagnética con dos campos magnéticos que interactúan. Un campo de frecuencia (RF) relativamente alta generado por bobinas eléctricas interactúa con un campo de baja frecuencia, o estático, generado por imanes para producir una fuerza de Lorentz de manera 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.
Debido a que el sonido se genera en la pieza inspeccionada y no en el transductor, no se requiere un acoplador de líquido. La EMAT es una técnica completamente sin contacto que presenta importantes ventajas para las aplicaciones en servicio en comparación con las técnicas de inspección piezoeléctrica más convencionales. Más específicamente, en este artículo, analizaremos las aplicaciones y técnicas utilizadas cuando se utilizan ondas guiadas con un sistema MRUT.
Los dos métodos más comunes para las inspecciones en servicio con ondas guiadas son la UT de largo alcance (LRUT) y la UT de alcance medio (MRUT). El LRUT se utiliza casi exclusivamente para la inspección de tuberías en modo de reflexión para cubrir largas distancias (decenas de metros) desde un anillo fijo de sensores. Normalmente funciona con frecuencias bajas (por debajo de los 100 kHz). La capacidad o limitación de detección típica es la pérdida del 10% del área transversal de la pared. El MRUT se utiliza tanto en modo de atenuación como de reflexión para cubrir distancias más cortas (0,1-5 m). Los sensores se montan en escáneres para inspeccionar tramos largos de tuberías o tanques. Por lo general, funciona con frecuencias de 100 kHz a 1 MHz y puede detectar pequeños hoyos (es aproximadamente 10 veces más sensible que el LRUT).
Los equipos modernos de MRUT utilizan ondas guiadas de alta frecuencia con un rango de inspección típico de entre 4» (0,1 m) y 16 pies (5 m) para detectar corrosión, grietas y discontinuidades en tubos expuestos, líneas de gas, oleoductos y tanques de almacenamiento. El sistema utiliza tecnología EMAT de alta potencia para escanear al 100% a velocidades de hasta 150 mm/s en diámetros de tubería de 2» (50 mm) a 46,0» (1168 mm) con un grosor de pared de 0,5» (13 mm) o menos. La inspección se puede realizar en superficies rugosas y corroídas, cuando están cubiertas con envolturas o recubrimientos delgados (<3 mm).
El equipo se puede configurar con un instrumento portátil y un escáner (figura 2) para trabajos más pequeños y de fácil acceso, o con un sistema portátil de alta velocidad con un rastreador automático (figura 3) para escanear y trepar rápidamente por tuberías y tanques horizontal y verticalmente. Los instrumentos portátiles están diseñados para usarse con sensores de imanes permanentes, mientras que el sistema de alta velocidad se puede usar con sensores de imanes permanentes o pulsados para lograr un rendimiento superior de la relación señal/ruido. Ambas opciones de equipo son adecuadas para las técnicas de escaneo axial y circunferencial.
El equipo MRUT incluye sensores y configuraciones de software para excitar los modos de onda guiada para diferentes espesores y condiciones ambientales. Con el uso de frecuencias más altas y un alcance más corto, la técnica MRUT detecta las picaduras aisladas y la pérdida de pared con una resolución lateral hasta 10 veces mejor que los sistemas LRUT con una zona muerta mínima o nula.
Inspección de tuberías y tanques: la técnica MRUT, que utiliza ondas de corte horizontal y guiadas en forma de lamina, es una excelente opción para la detección y detección rápidas de grietas, hoyos y corrosión en las tuberías y tanques en servicio. Las aplicaciones incluyen:
* Inspección debajo de los soportes: una de las áreas más problemáticas para la corrosión. Funciona tanto para tuberías soldadas como para tuberías que descansan sobre soportes.
* Interfaces aire-suelo: mediante ondas guiadas que no gotean, la técnica se puede utilizar para inspeccionar los primeros 1 a 2 m de una estructura inaccesible (enterrada u oculta).
* Tanques: cuando se monta en una oruga, permite cubrir grandes secciones del tanque (1 m) para un rápido control y evaluación.
* Tubería independiente: detecta corrosión suave, picaduras y grietas en tuberías independientes con un aislamiento mínimo (menos de 3 mm).
En estructuras relativamente delgadas, es posible generar ondas guiadas que llenan el material y permiten una inspección volumétrica completa. Los tipos más comunes de ondas volumétricas son las ondas de Lamb. Los sensores se pueden configurar en una configuración Pitch-Catch o Pulse-Echo, según el tipo de técnica de escaneo que se utilice. Hay dos tipos de técnicas de escaneo que se pueden emplear con un sistema MRUT: axiales y circunferenciales.
El escaneo axial es un método preferido para escanear largas distancias de tuberías continuas. Como se ilustra en la figura 4, se trata de una técnica de transmisión directa que permite inspeccionar las tuberías de forma volumétrica al 100% mediante un rápido muestreo ultrasónico de la circunferencia de la tubería a medida que el sensor se mueve a lo largo de la tubería. El muestreo ultrasónico se realiza a una velocidad de hasta 400 lecturas por segundo, lo que permite escanear e identificar rápidamente los defectos.
Una configuración de sensor de eco de pulsos mide las transmisiones ultrasónicas alrededor de la circunferencia de la tubería. Los elementos de transmisión y recepción se colocan a menos de 180 grados de distancia alrededor de la superficie exterior de la tubería. Se produce una onda guiada volumétrica que se envía en ambas direcciones: en sentido horario y antihorario. La fuerza de ambas transmisiones se mide mediante el elemento receptor. Los defectos, como las grietas, las fosas y la pérdida de paredes, provocan una atenuación observable del sonido o un cambio de fase debido al cambio en la hora del vuelo.
El escaneo circunferencial es el método preferido cuando se escanea alrededor de obstrucciones o alrededor de las interfaces aire-suelo. Como se muestra en la figura 5, se trata de una técnica de transmisión directa que permite inspeccionar las tuberías de forma volumétrica al 100% mediante un rápido muestreo ultrasónico de la tubería a medida que el sensor se mueve alrededor de la circunferencia de la tubería. El muestreo ultrasónico proporciona hasta 400 lecturas por segundo para un escaneo e identificación rápidos de defectos.
Una configuración de sensor de eco de pulsos mide las reflexiones ultrasónicas a lo largo de la tubería. Los defectos, como las grietas, las fosas y la pérdida de paredes, proporcionan reflejos observables del sonido.
Como técnica de UT sin contacto, la EMAT tiene distintas ventajas que la convierten en la técnica preferida para muchas aplicaciones. Cuando se combina con los sensores y métodos de MRUT, las ventajas de la EMAT se traducen en un sistema eficaz de escaneo de alta velocidad para las aplicaciones en servicio.
