Cada modelo del detector de defectos OmniScan X4™ una solución versátil y multitecnológica, está totalmente equipado con todas las técnicas de ensayo por ultrasonidos (UT) que ofrecemos:

• UT convencionales
• Ensayo por ultrasonido multielemento (PAUT)
• Difracción de tiempo de vuelo (TOFD)
• Método de focalización total (TFM)
• Procesamiento de imágenes por coherencia de fase (PCI)
• Procesamiento de imágenes de ondas planas (PWI)
• Doble TFM/PCI

La combinación de estas funciones avanzadas de captura de imágenes y una interfaz fácil de usar permite a los usuarios de OmniScan X4 de todos los niveles realizar inspecciones rápidas y fiables de soldaduras y componentes.

El envejecimiento de nuestras infraestructuras puede verse afectado por mecanismos de daño complejos, como el ataque por hidrógeno a alta temperatura (HTHA), el sulfuro de hidrógeno (H2S) y los daños por fluencia. Estos defectos son especialmente difíciles de detectar únicamente con UT o PA convencionales debido a las limitaciones inherentes relacionadas con el haz de sonido y la forma, el tamaño y el ángulo del daño. Es una ventaja poder explotar diferentes técnicas y herramientas para discernirlas adecuadamente.

Pero, ¿qué técnica es mejor para cada tipo de defecto? FMC, TFM, PCI y PWI son tecnologías relativamente nuevas en el campo de los END; incluso los profesionales experimentados en ultrasonidos phased array pueden no estar familiarizados con algunas de estas nuevas tecnologías ultrasónicas. En lugar de contárselos, he decidido mostrárselos. Para ayudar a desmitificar los conceptos de TFM, PCI y PWI, realicé algunos experimentos de obtención de imágenes en patrones que contenían un defecto de soldadura típico, es decir, falta de penetración de la raíz (LORP) y daños HTHA.

¿Cuál es la diferencia entre TFM, PCI y PWI?

Antes de pasar a las comparaciones de las técnicas de imagen, resumiré cómo funciona cada una de ellas en términos generales:

• FMC: Una secuencia de pulso-recepción diseñada para adquirir un conjunto completo de datos de forma de onda a partir de una única sonda phased array (PA). La secuencia consiste en pulsar un elemento a la vez mientras se recibe en todos los elementos. Este proceso se repite hasta que cada elemento de la matriz ha sido pulsado individualmente.
• PWI: Una secuencia de recepción de impulsos que captura un volumen reducido de datos de forma de onda en comparación con la FMC. En este método, las aperturas de elementos múltiples se pulsan y las señales se reciben en todos los elementos. El proceso se repite hasta que se hayan recogido todos los haces definidos por el usuario.
• TFM: Los datos recogidos de cada combinación transmisor-receptor, ya sea mediante FMC o PWI, se procesan mediante algoritmos de retardo y suma para generar una imagen «enfocada en todas partes». La formación sintética de haces se aplica tanto en transmisión como en recepción sintetizando todas las combinaciones de datos elementales de transmisión y recepción (escaneos A) adquiridos.

Vea nuestro vídeo sobre los principios básicos del TFM en el sitio web de Inspectioneering.

• PCI: Una variación sin amplitud de la TFM, la imagen de coherencia de fase utiliza datos FMC pero sólo se conserva la información de fase, y se descarta la amplitud. A continuación, se genera una imagen basada en el nivel de coherencia de fase entre los escaneos A, en lugar de las amplitudes de señal sumadas. La coherencia de fase se evalúa analizando la distribución de frecuencias de los escaneos A.

Comparación de la inspección de soldaduras: PAUT vs. FMC vs. PWI

En la primera comparación, generé imágenes utilizando tres combinaciones de técnicas diferentes. Estos son los parámetros que he utilizado:

• PAUT: Exploración de compuestos de 40° a 70° con un paso de 0,5
• FMC mediante TFM y PCI: Modo T-T con zona de doble espesor (matriz completa y configuración dispersa)
• PWI mediante TFM y PCI: Modo T-T con zona de doble espesor (ángulos de 40° a 70° con pasos de ángulo variables)

Datos de amplitud

Para comparar los datos de amplitud PAUT, FMC y PWI, se utilizaron parámetros de exploración óptimos: FMC «full sparse» y un paso angular de 1° para PWI. Para esta comparación, la señal de la punta de falta de penetración de la raíz (LORP) se normalizó al 80%.

Vemos aquí que las señales son comparables entre las distintas tecnologías. PWI muestra un eco no deseado más allá de la zona de inspección (marcado en rojo). PWI permite una velocidad de escaneado aproximadamente dos veces superior a la de FMC. Sin embargo, los resultados de PAUT son igual de buenos, y su velocidad de inspección es significativamente mejor.

Fase de datos

Utilizando la paleta de colores PCI por defecto, PWI/PCI devuelve una señal notablemente más débil que FMC/PCI. Sin embargo, cuando se ajusta la paleta de colores (zoom), PWI/PCI muestra una señal más ruidosa y también muestra que se siguen detectando todos los aspectos de la indicación.

Vemos aquí que, aunque la PWI permite una mayor velocidad de escaneado, hay una importante contrapartida en la calidad de la señal, que empeora a medida que aumenta la velocidad.

Amplitud: Poco denso

Para la siguiente serie de imágenes, he utilizado el ajuste de disparo "Sparse 1/2" Esto repercutió en el nivel de ruido de las fallas: para el LORP, la relación señal/ruido (SNR) pasó de 30,8 dB a 29,4 dB; y para la grieta de la puntera, la SNR pasó de 25,6 dB a 23,1 dB.

Vemos aquí que la velocidad de exploración con Sparse 1/2 es equivalente a la de PWI con un paso angular de 1° y sin el inconveniente de la señal no deseada.

Amplitud: Ángulos PWI limitados

En comparación, se observa una rápida disminución de la calidad de la señal a medida que aumenta el paso angular de la PWI.

Comparación de inspecciones HTHA: PAUT vs. FMC vs. PWI

En nuestra segunda comparación de técnicas, echaremos un vistazo a las imágenes de inspección creadas utilizando tres combinaciones de técnicas y parámetros diferentes:

• Escaneo lineal de 0° con una apertura de 40 elementos
• TFM y PCI mediante FMC: Modo L-L (matriz completa y configuración dispersa)
• TFM y PCI mediante PWI: Modo L-L (ángulos de -20° a +20° con pasos de ángulo variables)

Datos de amplitud

Para comparar los datos de amplitud PAUT, FMC y PWI, se utilizaron estos parámetros de exploración: FMC «full sparse» y un paso angular de 1° para PWI.

Para esta comparación, una señal aislada a 127 mm de distancia de exploración se normalizó al 100%.

Vemos aquí que PAUT permite una velocidad de exploración mucho mayor, pero la señal ni siquiera se acerca a la información que podemos obtener con FMC y PWI. HTHA es una aplicación en la que brillan estas tecnologías. PWI devuelve más información que FMC sin generar las señales en la esquina inferior y teniendo una señal de pared posterior más débil.

Fase de datos

Utilizando la paleta de colores PCI por defecto, PWI/PCI devuelve una señal más débil que FMC/PCI. Sin embargo, cuando se ajusta la paleta de colores (zoom), PWI/PCI empieza a mostrar más detalles del daño HTHA.

Vemos aquí que PWI también permite una mayor velocidad de escaneado.

Fase: Poco denso

Debido a la naturaleza estadística de la PCI, no suele recomendarse el disparo disperso. Sin embargo, no afecta a la señal para esta configuración. La velocidad de exploración con 1/2 disparo poco denso es mejor que la de PWI con un paso angular de 1°.

Fase: Ángulos PWI limitados

La misma degradación de señal observada con TFM se produce con PCI.

Conclusiones

Estas comparaciones de técnicas de imagen-inspección de soldaduras: PAUT vs. FMC vs. PWI y HTHA inspeccionan PAUT vs. FMC vs. PWI- arrojó las siguientes conclusiones:

25,4 mm V Inspección de soldaduras

PAUT sobresalió: proporcionó resultados comparables a los de FMC-TFM y PWI-TFM, pero con una velocidad de inspección significativamente mayor.

Inspección HTHA con una sonda 10L64-A32 en contacto

PWI supera a PAUT y FMC, tanto si se utiliza tecnología TFM como PCI. A pesar de su menor velocidad de exploración en comparación con PAUT, PWI aumenta la probabilidad de detección.

Nota: El mantenimiento de una buena relación señal-ruido (SNR) requiere un paso angular pequeño o un número elevado de haces PWI.

Tanto si utiliza métodos de escaneado automatizados, semiautomatizados o manuales, el detector de defectos OmniScan X4 es compatible con todas las técnicas de UT mencionadas. En algunos casos, puede combinar varias técnicas en la misma inspección para mejorar la probabilidad de detección y facilitar la identificación y el dimensionamiento de los indicios.

Si desea obtener más información, póngase en contacto con su representante local de Evident o contacte con nosotros.