PipeWIZARD

INSPECCIÓN AUTOMATIZADA POR ULTRASONIDO PHASED ARRAY DE SOLDADURAS CIRCUNFERENCIALES
Iguala o excede las normas ASTM E-1961, DNV2000 OS-F101 y API 1104

• Escaneo a alta velocidad: 100 mm/s (4 pulg./s).
• Tiempo de inspección entre soldadura y soldadura inferior a cuatro minutos para tubos de 36 pulgadas.
• Flexible para adaptarse a diferentes diámetros de tubos, espesores de pared y perfiles de soldadura.
• Bajo costo de explotación.
• Alta fiabilidad.
• De "talla única".
• Excelente para los escaneos especiales.

PipeWIZARD®
Descripción general del sistema de inspección de soldaduras circunferenciales
Los gasoductos se fabrican en acero de alta resistencia y operan dentro de un porcentaje elevado de la carga de ruptura. Los tubos se sueldan en forma circunferencial sobre el terreno, por lo general utilizando la soldadura automatizada. Una vez soldados, los tubos son rápidamente inspeccionados, recubiertos y enterrados. Debido a la rapidez con que debe efectuarse este tipo de construcción, es importante detectar y analizar rápidamente cualquier falla que pudiera quedar en las soldaduras.
En los últimos años, la inspección automatizada por ultrasonido comenzó a suplantar la radiografía como técnica para la inspección de soldaduras circunferenciales de los gasoductos en todo el mundo. Dicha técnica ofrece mejores resultados en las tareas de detección y medición de las fallas, con porcentajes de rechazo más bajos.
Existen ciertas limitaciones específicas relacionadas al ciclo de construcción:
1. Duración: En tierra firme, el ciclo de inspección (montar el escáner, escanear, retornar, desmontar el escáner, desplazarse hasta la siguiente soldadura) dura menos de cuatro minutos. En el mar, este tiempo puede ser de dos minutos solamente, ya que no es necesario el 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 memoria durante el ciclo de inspección con fines normativos.
La inspección automatizada por ultrasonido responde a todas estas limitaciones.

Normas

En 1998, la ASTM (American Society for Testing and Materials) publicó la norma E-1961-98. Esta norma incluye las características claves de la inspección automatizada por ultrasonido de soldaduras circunferenciales: Discriminación de las zonas, interpretación rápida de datos, bloques de calibración especializados, procedimientos de ajustes. La norma E-1961 apunta al uso del análisis crítico de ingeniería (ECA - Engineering Critical Analysis). En 1999, el Instituto Estadounidense del Petróleo (API - American Petroleum Institute) publicó la 19a versión de la API 1104, la cual abarca la inspección mecanizada por ultrasonido y por radiografía de las soldaduras circunferenciales.
Todos los productos PipeWIZARD® satisfacen 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 ultrasonido en el mar. En ciertas circunstancias, las especificaciones de las empresas pueden exceder las normas exigiendo, generalmente, una mejor toma de dimensiones o mayor resolución.

Ventajas y características principales de la inspección automatizada por ultrasonido

La técnica de inspección automatizada por ultrasonido convencional está reemplazando en todo el mundo a la radiografía en el campo de las inspecciones de soldaduras circunferenciales. Las ventajas de esta técnica son claras:
1. No existe peligro relacionado a las radiaciones.
2. Mejor control del proceso de soldadura con porcentajes de rechazo más bajos.
3. Mayor aceptación de fallas gracias al análisis crítico de ingeniería, lo que también ofrece porcentajes de rechazo más bajos.
4. Inspecciones más rápidas.
5. interpretación rápida y fiable de los datos a partir de la visualización especial de los resultados.
6. En términos generales, la inspección mecanizada por ultrasonido en tierra firme es mejor que la técnica de la radiografía, además proporciona porcentajes de rechazo más bajos.
7. Las inspecciones por ultrasonido phased array ofrecen mayores ventajas comparativas que las inspecciones automatizadas por ultrasonido convencional.

Ventajas del ultrasonido phased array para la inspección de soldaduras circunferenciales

• Bandejas de palpadores más pequeñas y más livianas con posibilidad de reducción (hasta 51 mm o 2 pulgadas).
• Un solo PipeWIZARD® escanea tubos de 2 pulgadas a 56 pulgadas de diámetro, cambiando solamente la banda, el archivo de ajustes y la zapata.
• El PipeWIZARD estándar escanea las paredes de los tubos de 6 mm a 51 mm (0,25 pulg. a 2 pulg.) de espesor.
• Mayor cantidad de zonas que ofrece una mejor detección y toma de dimensiones vertical.
• El tiempo de escaneo se reduce de varios segundos gracias a la bandeja de palpadores más estrecha.
• Es posible inspeccionar todo tipo de perfil de soldadura, de diámetro de tubos o de espesor de pared con sólo utilizar los archivos de ajustes apropiados.
• Es posible programar los palpadores de elementos en fase para que realicen verdaderas verificaciones de acoplamiento utilizando la pared de fondo.
• El asistente para ajustes permite realizar reglajes automáticos.
• Aplicaciones especiales (véase la siguiente página).

Visualización de los resultados prácticamente en tiempo real

• Las pantallas deslizantes están diseñadas para que el operador pueda realizar rápidamente la interpretación y análisis de las fallas.
• 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-scans muestran y caracterizan la porosidad de las regiones de la raíz y del cordón de la soldadura.
• La visualización de la difracción del tiempo de vuelo (opcional) mejora la detección y medición de las fallas mal orientadas.
• Los registros gráficos continuos en colores, a la derecha de la pantalla, muestran el estado del acoplamiento.
• Es posible contar con hasta 128 canales.

¿ Qué es el ultrasonido phased array?
La técnica de ultrasonido phased array utiliza la forma del haz electrónico para emitir y recibir el ultrasonido. Cada elemento del palpador recibe individualmente una impulsión y un retardo para crear una amplia gama de ángulos de haces y de distancias focales.

El escaneo de una soldadura se realiza de manera similar a aquel por ultrasonido convencional, gracias al desarrollo de una serie de leyes focales, pero solo con dos elementos y con mayor flexibilidad. Los ajustes se realizan cargando un archivo en lugar de ajustar las posiciones del palpador. El escaneo electrónico permite personalizar la inspección de soldaduras, incluyendo la difracción del tiempo de vuelo con múltiples ángulos, la creación avanzada de imágenes e inspecciones detalladas.

Software de interpretación automática.

Visualización de los resultados de la soldadura con fallas.

Análisis de fallas

• Los datos de la amplitud están codificados por colores para alertar al operador cuando una señal supera el umbral de rechazo.
• Rápida medición de las dimensiones de las fallas contando el número de zonas en las que se detecta la señal.
• La longitud de la falla se mide directamente en la pantalla.
• La localización de la falla en la soldadura se puede determinar a partir de la información del tiempo de vuelo (barra en colores).
• Para realizar la caracterización es posible valerse de los datos de amplitud, de las zonas y del tiempo de vuelo a partir de la(s) zona(s) apropiada(s) y de la difracción del tiempo de vuelo.

La discriminación completa de las zonas se puede llevar a cabo con dos palpadores de 60 elementos, uno a cada lado de la soldadura. Tanto la difracción del tiempo de vuelo como otros escaneos se pueden realizar utilizando dicha configuración o palpadores apropiados. La bandeja fue diseñada para alojar palpadores adicionales necesarios para realizar inspecciones transversales. Es posible utilizar técnicas adicionales de medición, como la difracción del tiempo de vuelo o las técnicas ponderadas en función de la amplitud.

Soldaduras a inspeccionar

Calibración
El bloque de calibración es complejo: Presenta reflectores para simular fallas que pueden detectarse sobre el terreno. Para un perfil de soldadura CRC-Evans:

• Muescas utilizadas para la raíz y el cordón de soldadura.
• Orificios de fondo plano en ángulo, utilizados para la falta de penetración en el cuello de la soldadura, el rellenado y las soldaduras de segunda pasada en caliente.
• Orificios verticales a través de la pared, utilizados para el posicionamiento.

Discriminación de zonas por ultrasonido

• La soldadura se divide en zonas, cada una de 1 mm a 3 mm de profundidad, para la raíz, el cuello de la soldadura, los rellenados y las soldaduras de segunda pasada en caliente.
• La inspección de la soldadura se hace aguas arriba y aguas abajo para asegurar una cobertura del 100%.
• Cada zona de soldadura se examina utilizando los modos pulso eco o en tándem.
• La superposición del haz es mínima de una zona a otra.
• Las dimensiones de los reflectores detectados en una zona en particular se pueden medir con una precisión de 2 mm (0,08 pulg.) o menos.
• Las puertas gemelas se utilizan en cada canal para la amplitud y el tiempo de vuelo.

Fallas típicas a detectar

• Falta de fusión (en la superficie o bajo la superficie).
• Penetración incompleta.
• Fisuras de solidificación de la línea centra.
• Porosidad en el rellenado y en el cordón.
• Soldadura no enrasada.
• Soldadura mal realizada.
• Marcas de quemaduras en la soldadura.
• Porosidad en la raíz.
• Raíz socavada.

Aplicaciones especiales

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

Aplicaciones en servicio
El PipeWIZARD® se ha utilizado en un sinnúmero de aplicaciones terrestres y marítimas, efectuando, hasta la fecha, más de 200 000 inspecciones de soldaduras y escaneos. Una de las aplicaciones más importantes en las que ha sido empleado —funcionando durante varios meses sin interrupción— fue el proyecto Blue Stream de Saipen, en el que se realizaron 65 000 inspecciones de soldaduras y 130 000 escaneos. Otra de las aplicaciones más importantes fue el proyecto WEPP de 4000 km, en China. El PipeWIZARD es empleado sin fallar en climas cálidos y fríos, así como en condiciones húmedas, salitrosas y sacas.

PipeWIZARD® ofrece

• Visualización y análisis de datos en tiempo real.
• Almacenamiento automático de datos.
• Escaneo por difracción del tiempo de vuelo para una mejor detección y toma de dimensiones de las fallas.
• Medición precisa de las fallas a la profundidad de una zona (1 mm a 3 mm o 0,04 pulg. a 0,12 pulg.). Mayor precisión si se utiliza la difracción del tiempo de vuelo.
• Medición precisa de la longitud de las fallas.
• Localización de las fallas en la línea de fusión o en la línea central de la soldadura.
• Caracterización precisa de las fallas.
• Escaneos especiales para fallas específicas: B-scans para la porosidad y palpadores en tándem para las fisuras en la línea central.
• Vista superior, lateral y posterior u otros tipos de visualización.

Especificaciones del sistema PipeWIZARD®

DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA

• Bandeja de palpadores de dimensiones reducidas con dos palpadores lineales.
• Accionamiento mecanizado que se cierra sobre el cordón de la soldadura.
• Cable umbilical extenso que conecta los palpadores, el codificador, la alimentación y las líneas de acoplamiento a la instrumentación.
• Consola de instrumentación que incluye la computadora, los emisores y el accionamiento del motor.
• Recipientes para acopladores, bomba y unidad de recuperación.

BANDEJA DE PALPADORES

• La bandeja de palpadores contiene dos palpadores lineales.
• Módulos adicionales para efectuar inspecciones transversales o por difracción del tiempo de vuelo.
• Acoplador de agua o de agua con metano (en climas fríos) bombeada.
• La palanca de elevación permite la rotación rápida y reduce al mínimo los riesgos de daño.
• El codificador que funciona en la banda de la soldadura proporciona la posición circunferencial.

INSTRUMENTACIÓN

La instrumentación consiste en:

• Unidad de accionamiento del motor.
• Unidad de ultrasonido phased array TomoScan FOCUS™ 32:128.
• Computadora industrial.
• Software PipeWIZARD® para Microsoft® Windows NT® para la adquisición y análisis de datos, así como para la creación de informes.
• Marcado automático de las indicaciones que exceden el umbral de rechazo para ayudar al operador.
• Informes de inspección y listas de fallas adaptados a las necesidades del usuario.
• Grabado automático en tiempo real de los datos en dos unidades separadas.