PipeWIZARD

Sistema automatizado de inspección por ultrasonidos phased array de soldaduras circunferenciales de tuberías

• Alta velocidad de inspección de 100 mm/s.
• Tiempo de inspección entre soldaduras de tubos de 914 mm (36 pulgadas) inferior a 4 minutos.
• Se adapta fácilmente a diferentes diámetros y espesores de tubos, y a diversos perfiles de soldaduras.
• Bajo costo de explotación.
• Alta fiabilidad.
• Excelente para inspecciones especiales.

PipeWIZARD®
Descripción general del sistema de inspección de soldaduras circunferenciales

Los gasoductos se fabrican en acero de alta resistencia y funcionan dentro de un porcentaje elevado de la carga de ruptura. Los tubos son soldados circunferencialmente sobre el terreno, por lo general, utilizando sistemas automatizados. Luego, son rápidamente inspeccionados, recubiertos y enterrados. Debido a la rapidez con que debe efectuarse este tipo de construcción, es importante detectar y analizar rápidamente todo defecto en las soldaduras.

En los últimos años, la inspección automatizada por ultrasonidos ha comenzado a suplantar la radiografía industrial como técnica de inspección de soldaduras circunferenciales de los gasoductos en todo el mundo. Su popularidad se debe, principalmente, a que ofrece resultados más precisos durante la detección y medición de los defectos, así como porcentajes de rechazo más bajos.

Existen ciertas limitaciones específicas al ciclo de construcción de gasoductos:

1. Duración de inspección: En tierra firme, el ciclo de inspección (montaje del escáner, escaneo, retorno, desmontaje del escáner, desplazamiento hasta la siguiente soldadura) dura menos de cuatro minutos. En alta mar, este tiempo puede ser de tan solo dos minutos, ya que no es necesario de ningún desplazamiento.
2. Análisis de datos: Es necesario analizar los datos antes de inspeccionar la siguiente soldadura. Esto significa «aceptar» o «rechazar» la soldadura casi en tiempo real.
3. Almacenamiento de datos: Es esencial almacenar los datos en la memoria durante el ciclo de inspección para fines normativos.

La inspección automatizada por ultrasonidos responde a todas estas limitaciones.

Normas

Bloque de calibración con orificios de fondo plano
y otros reflectores de referencia (ASTM 1997)

En 1998, la American Society for Testing and Materials(ASTM) publicó la norma E-1961-98. Esta norma abarca las características más importante de la inspección automatizada por ultrasonidos de soldaduras circunferenciales: discriminación de las zonas, interpretación rápida de los datos, bloques de calibración especializados y procedimientos de calibración. Esta norma apunta al uso del Engineering Critical Analysis(ECA). En 1999, el American Petroleum Institute(API) publicó la 19. ^aversión de la API 1104, la cual abarca la inspección mecanizada de las soldaduras circunferenciales utilizando ultrasonidos y radiografías industriales.

Todos los productos PipeWIZARD® satisfacen las exigencias de la norma ASTM E-1961 y, en consecuencia, la norma API 1104. Asimismo, cumplen con la norma DNV2000 OS-F101, relativa a la inspección automatizada por ultrasonidos en alta mar. En ciertas circunstancias, las especificaciones de las empresas son más exigentes que las normas, ya que requieren mayor precisión de medición o mayor resolución.

Ventajas y características principales
de la inspección automatizada por ultrasonidos

Los ensayos automatizados por ultrasonidos está reemplazando en todo el mundo a las radiografías industriales en el campo de las inspecciones de soldaduras circunferenciales. Sus ventajas son claras:

• Ningún peligro relacionado a las radiaciones.
• Mejor control del proceso de soldadura con porcentajes de rechazo más bajos.
• Mayor aceptación de defectos gracias al Engineering Critical Analysis, de allí, porcentajes de rechazo más bajos.
• Inspecciones más rápidas.
• Interpretación rápida y fiable de los datos de las imágenes.
• En términos generales, la técnica de inspección automatizada por ultrasonidos en tierra firme constituye una mejor solución de inspección con porcentajes de rechazo más bajos que las radiografías industriales.

Ventajas de los ultrasonidos phased array
en la inspección de soldaduras circunferenciales

• Bandejas de palpadores más pequeñas y livianas con posibilidad de reducción (hasta 50 mm ó 2 pulgadas).
• Un solo PipeWIZARD® puede inspeccionar tubos de 50 mm a 1422 mm (2 a 56 pulgadas) de diámetro, cambiando solamente la banda, el archivo de calibración y la zapata.
• El PipeWIZARD estándar puede inspeccionar paredes de tubos de 6 mm to 50 mm (0,25 a 2 pulgadas).
• La mayor cantidad de zonas permite una mejor detección y medición vertical.
• El tiempo de escaneo es varios segundos más rápido, gracias a la bandeja de palpadores más estrecha.
• Es posible inspeccionar todo tipo de perfil de soldadura, diámetro de tubo y espesor de pared con tan solo utilizar el archivo de calibración apropiado.
• Es posible programar los palpadores phased arraypara que realicen verdaderas verificaciones de acoplamiento utilizando la pared de fondo.
• El asistente de calibración permite realizar ajustes automáticos.
• Aplicaciones especiales (véase la siguiente página).

Imágenes prácticamente en tiempo real

• Las pantallas deslizantes están diseñadas para permitir una interpretación rápida y un análisis de datos conciso.
• La soldadura está «expuesta» para mostrar los lados aguas arriba y aguas abajo.
• Cada zona aparece como un registro gráfico continuo de puertas gemelas, con la amplitud y el tiempo de vuelo.
• Los B-scan muestran y caracterizan la porosidad de la raíz y del cordón de la soldadura.
• La imagen de la difracción del tiempo de vuelo (opcional) mejora la detección y medición de los defectos mal orientados.
• Los registros gráficos continuos en colores, a la derecha de la pantalla, muestran el estado del acoplamiento.
• Es posible contar con hasta 128 canales.

Discriminación de las zonas de un perfil de soldadura de tipo bisel en J
en un bloque de calibración de 19,1 mm

¿Qué son los ultrasonidos phased array?
La técnica de ultrasonidos phased arrayutiliza la formación de los haces electrónicos para emitir y recibir los ultrasonidos. Cada elemento del palpador es excitado individualmente a un retardo definido para crear una gran variedad de haces de diversos ángulos y distancias focales.

Así, las leyes focales son generadas, permitiendo una inspección similar a aquella por ultrasonidos convencionales, pero más flexible y con solo dos palpadores phased array. La configuración se efectúa a partir del archivo descargado y no ajustando las posiciones de los palpadores. El escaneo electrónico permite personalizar la inspección, incluyendo la difracción del tiempo de vuelo con múltiples ángulos, la creación avanzada de imágenes y los informes detallados.

Software de interpretación automática

Imagen de los datos de la soldadura con defectos

Análisis de los defectos

• Los datos de la amplitud están codificados por colores para detectar fácilmente cuando una señal supera el umbral de rechazo.
• Los defectos pueden ser medidos rápidamente contando el número de zonas en las que se detecta la señal.
• La longitud del defecto se mide directamente en la pantalla.
• La ubicación del defecto en la soldadura se puede determinar a partir de la información del tiempo de vuelo (barra en colores).
• La caracterización se efectúa en base a los datos de la amplitud, de las zonas y del tiempo de vuelo provenientes de las zonas apropiadas y de la difracción del tiempo de vuelo.

La discriminación completa de las zonas se puede llevar a cabo con dos palpadores phased arrayde 60 elementos, uno a cada lado de la soldadura. Esta misma configuración de palpadores phased arrayu otras configuraciones de palpadores especializados permiten realizar inspecciones con la técnica de difracción del tiempo de vuelo u otras. La bandeja ha sido diseñada para alojar palpadores adicionales para realizar inspecciones transversales. Es posible utilizar otras técnicas de medición complementarias, como la difracción del tiempo de vuelo o las técnicas ponderadas en función de la amplitud.

Soldaduras

El escáner anular cubre una distancia de 51 mm a 406 mm (2 a 16 pulgadas)

Calibración
El bloque de calibración es complejo, ya que presenta reflectores que simulan los defectos que pueden ser encontrados sobre el terreno. Para un perfil de soldadura CRC-Evans:

• Muescas utilizadas para la raíz y el cordón de la soldadura.
• Orificios de fondo plano angulares utilizados para la zona de unión, el relleno y la zonas afectadas térmicamente.
• Perforaciones verticales para el posicionamiento.

Discriminación de zonas por ultrasonidos

• La soldadura se divide en zonas de 1 mm a 3 mm de profundidad cada una: la raíz, la zona de unión, el relleno y las zonas afectadas térmicamente.
• La inspección de la soldadura se efectúa aguas arriba y aguas abajo para asegurar una cobertura total.
• Cada zona de la soldadura es examinada utilizando los modos pulso-eco o en tándem.
• La superposición del haz es mínima entre las zonas.
• Los reflectores detectados en una única zona se pueden medir con una precisión de 2 mm o menos.
• Las puertas gemelas se utilizan en cada canal para la amplitud y el tiempo de vuelo.

Defectos típicos

• Falta de fusión (en la superficie o bajo la superficie).
• Penetración incompleta.
• Fisuras de solidificación en la línea de centro.
• Porosidad del relleno y del cordón.
• Soldadura no enrasada.
• Soldadura mal realizada.
• Marcas de quemadura en la soldadura.
• Porosidad de la raíz.
• Raíz socavada.

Aplicaciones especiales

• Tubos gruesos.
• Tubos de diámetro pequeño.
• Revestimientos.
• Tubos sin costura.
• Armaduras pretensadas.
• Tubos prolongadores.
• Juntas dobles.
• Perfiles de soldaduras complicados.

Aplicaciones durante el servicio
El PipeWIZARD® ha sido utilizado en un gran número de aplicaciones terrestres y marítimas, efectuando, hasta la fecha, cientos de miles inspecciones. Una de las aplicaciones más importantes en las que ha sido empleado durante varios meses sin interrupción fue el proyecto Blue Stream de Saipen, en el que se realizaron 130 000 escaneos. Otra de las aplicaciones más importantes ha sido el proyecto WEPP de 4000 km, en China.

El PipeWIZARD es empleado sin fallar en climas cálidos y fríos, y en condiciones húmedas, salitrosas y secas.

Ventajas del PipeWIZARD®

• Imagen y análisis de los datos en tiempo real.
• Almacenamiento automático de los datos.
• Inspección por difracción del tiempo de vuelo para una mejor detección y medición de los defectos.
• Medición precisa de los defectos en una única zona (1 mm a 3 mm). Mayor precisión si se utiliza la difracción del tiempo de vuelo.
• Medición precisa de la longitud de los defectos.
• Ubicación de los defectos en la línea de fusión o en la línea de centro de la soldadura.
• Caracterización exacta de los defectos.
• Inspecciones especiales para defectos específicos: B-scan para la porosidad y palpadores en tándem para las fisuras en la línea de centro.
• Vista superior, lateral y posterior, u otros tipos de imágenes.

Especificaciones del sistema PipeWIZARD®

Descripción del sistema

• Bandeja de palpadores de tamaño reducido con dos filas de palpadores.
• Accionamiento mecanizado que se cierra sobre el cordón de la soldadura.
• Cable umbilical extenso que conecta los palpadores, el codificador, la fuente de alimentación y las líneas de acoplamiento al equipo.
• Control de la computadora, de los emisores y del accionamiento del motor en la consola del equipo.
• Recipientes para acopladores, bomba y unidad de recuperación.

Bandeja de palpadores

• La bandeja contiene dos filas de palpadores.
• Disponibilidad de módulos adicionales para efectuar inspecciones transversales o por difracción del tiempo de vuelo.
• Acoplador de agua o de agua con metano (para climas fríos) bombeada.
• Palanca de elevación que permite una rápida rotación y reduce al mínimo los riesgos de daño.
• El codificador sobre el cordón de la soldadura proporciona la posición circunferencial.

Equipo

• Unidad de accionamiento del motor.
• Unidad Tomoscan FOCUS™ 32:128 de ultrasonidos phased array.
• Computadora industrial.
• SoftwarePipeWIZARD® para la adquisición y el análisis de los datos, y la creación de informes.
• Marcación automática de las indicaciones de defectos que exceden el umbral de rechazo.
• Informes de inspección y listas de defectos personalizados.
• Almacenamiento automático en tiempo real de los datos en dos unidades separadas.