Come soluzione versatile e multitecnologica, ogni modello di rilevatore di difetti OmniScan X4™ integra ogni tecnica di controllo ad ultrasuoni (UT) che possiamo offrire:

• Ultrasuoni convenzionali
• Ultrasuoni phased array (PAUT)
• Diffrazione del tempo di volo (TOFD)
• Metodo di focalizzazione totale (TFM)
• Imaging a coerenza di fase (PCI)
• Imaging a onda piana (PWI)
• Combinazione TFM/PCI

La combinazione di queste funzionalità di imaging avanzate e dell'interfaccia di facile uso, permettono agli utenti di OmniScan X4 di qualsiasi grado di esperienza di eseguire delle ispezioni rapide e affidabili di saldature e componenti.

Le infrastrutture datate possono essere interessate da complessi meccanismi di alterazione come l'attacco da idrogeno a alta temperatura (HTHA), alterazioni da acido solforico (H2S) e alterazioni da creeping. Questi difetti sono particolarmente complessi da rilevare con solamente i controlli a UT convenzionali o PA, a causa delle caratteristiche limitazioni correlate al fascio sonoro, oltre che alla forma, dimensione e angolo dell'alterazione. Rappresenta un vantaggio essere in grado di utilizzare diverse tecnologie e strumenti per rilevarle correttamente.

Ma quale tecnologia è più indicata per un determinato tipo di difetto? FMC, TFM, PCI e PWI sono relativamente nuove nel panorama NDT, quindi perfino operatori phased array con una lunga esperienza potrebbero non avere dimestichezza con alcune di queste nuove tecnologie ultrasonore. Invece di descriverle ho deciso di trattarle con esempi pratici. Per provare a chiarire certi aspetti delle tecnologie TFM, PCI e PWI, ho eseguito alcuni test su campioni di riferimento contenenti un tipico difetto di saldature (es: penetrazione incompleta della radice (LORP) e attacco da idrogeno a alta temperatura (HTHA))

Qual è le differenza tra TFM, PCI e PWI?

Prima di affrontare dei confronti tra le tecnologie di imaging, riepilogo il funzionamento di ogni tecnologia di imaging in termini generali:

• FMC: Rappresenta la sequenza trasmissione-ricezione concepita per acquisire una serie completa di dati della forma d'onda da una sola sonda phased array (PA). La sequenza prevede l'esecuzione della trasmissione un elemento alla volta, mentre la ricezione viene eseguita su tutti gli elementi. Questo processo viene ripetuto fino a quando ogni elemento dell'array ha effettuato la trasmissione.
• PWI: Rappresenta la sequenza trasmissione-ricezione che acquisisce una quantità ridotta di dati della forma d'onda in confronto all'FMC. In questo metodo, le aperture multielementi effettuano la trasmissione e i segnali sono i ricevuti su tutti gli elementi. Il processo viene ripetuto fino a quando tutti i fasci definiti dall'utente vengono acquisiti.
• TFM: Con questa tecnologia i dati acquisiti da ogni combinazione trasmettitore-ricevitore (sia con FMC che con PWI) vengono elaborati mediante algoritmi di tipo ritardo-somma per generare un'immagine focalizzata ovunque. La formazione sintetica del fascio viene applicata sia in trasmissione che in ricezione, sintetizzando tutte le combinazioni dei dati elementari in trasmissione e ricezione (A-scan) acquisiti.

Guarda il nostro video sui principi di base del TFM nel sito web Inspectioneering.

• PCI: Rappresentando una variazione priva di ampiezza del TFM, l'imaging a coerenza di fase utilizza i dati FMC ma solo le informazioni di fase sono conservate, mentre l'ampiezza non viene considerata. Viene quindi generata un'immagine in base al livello della coerenza di fase tra gli A-scan, invece che in base alle somme delle ampiezze del segnale. La coerenza di fase viene valutata analizzando la distribuzione della frequenza degli A-scan.

Confronto delle ispezioni delle saldature: PAUT, FMC e PWI

Nel primo confronto sono state generate immagini utilizzando tre diverse combinazioni di tecnologie. Di seguito vengono riportati i parametri usati:

• PAUT: Scansione composta da 40° a 70° con un incremento di 0,5°
• FMC utilizzando TFM e PCI: Modalità T-T con doppia zona di spessore (configurazione a matrice completa e ridotta)
• PWI utilizzando TFM e PCI: Modalità T-T con doppia zona di spessore (angoli da 40° a 70° con incrementi angolari variabili)

Dati dell'ampiezza

Per confrontare i dati di ampiezza PAUT, FMC, e PWI, sono stati applicati i parametri di scansione ottimali: FMC a "modalità ridotta completa" e un incremento angolare di 1° per la PWI. Per questo confronto, il segnale estremo della penetrazione incompleta della radice (LORP) è stato normalizzato all'80%.

Si può osservare che i segnali sono confrontabili tra le diverse tecnologie. La tecnologia PWI mostra un'eco indesiderata fuori dall'area di ispezione (contrassegnata in rosso). La tecnologia PWI permette una velocità di scansione pari a circa 2 volte quella della tecnologia FMC. Tuttavia i risultati della tecnologia PAUT sono altrettanto validi, mentre la velocità di ispezione è significativamente migliore.

Dati della fase

Utilizzando la predefinita palette di colori della PCI, la PWI/PCI genera un segnale visibilmente più debole rispetto alla FMC/PCI. Quando tuttavia la palette di colori viene regolata (zoomata), la PWI/PCI mostra un segnale più rumoroso e evidenzia inoltre che tutti gli aspetti dell'indicazione sono ancora rilevati.

È possibile notare che mentre la PWI permette una velocità di scansione maggiore, la qualità del segnale diminuisce significativamente con l'aumentare della velocità.

Ampiezza: Ridotta

Nella successiva serie di immagini è stata applicata la configurazione di trasmissione "1/2 ridotta" Questo ha influenzato il livello di rumore per i difetti: per la LORP, il rapporto segnale-rumore (SNR) è passato da 30,8 dB a 29,4 dB, mentre per la cricca nel punto di raccordo il rapporto segnale-rumore è passato da 25,6 dB a 23,1 dB.

È possibile notare che la velocità di scansione con 1/2 ridotta è equivalente alla PWI con un incremento angolare di 1° e senza lo svantaggio della comparsa di un segnale indesiderato.

Ampiezza: Angoli della PWI limitati

In confronto è possibile notare una rapida diminuzione della qualità del segnale con l'aumento dell'incremento angolare della PWI.

Confronto dell'ispezione HTHA: PAUT, FMC e PWI

Nel secondo confronto delle tecnologie, saranno prese in considerazione le immagini di ispezione create usando tre diverse combinazioni di tecnologie e di parametri:

• PAUT: Scansione lineare a 0° utilizzando aperture a 40 elementi
• TFM e PCI utilizzando la FMC: Modalità L-L (configurazione a matrice completa e ridotta)
• TFM e PCI utilizzando la PWI: Modalità T-T con doppia zona di spessore (angoli da −20° a +20° con incrementi angolari variabili)

Dati dell'ampiezza

Per confrontare i dati dell'ampiezza PAUT, FMC, e PWI, sono stati usati questi parametri di scansione: "modalità ridotta completa" FMC e un incremento angolare di 1° per la PWI.

Per questo confronto, un segnale isolato a una distanza di scansione di 127 mm è stato normalizzato al 100%.

È possibile osservare che la PAUT permette una velocità di scansione molto più veloce ma il segnale non si avvicina nemmeno alle informazioni che si possono acquisire con la FMC e la PWI. L'HTHA risulta un'applicazione nella quale queste tecnologie sono eccellenti. La PWI produce più informazioni rispetto alla FMC, senza generare i segnali nell'angolo inferiore e determinando un segnale dell'eco di fondo più debole.

Dati della fase

Utilizzando la predefinita palette di colori PCI, la PWI/PCI produce un segnale più debole rispetto alla FMC/PCI. Quando la palette di colori viene regolata (zoomata), la PWI/PCI inizia a mostrare più dettagli dell'alterazione HTHA.

È possibile osservare che la PWI permette inoltre una migliore velocità di scansione.

Fase: Ridotta

A causa della natura statistica della PCI, la trasmissione ridotta non è in genere consigliata. Comunque non incide sul segnale per questa configurazione. La velocità di scansione utilizzando una trasmissione 1/2 ridotta è migliore rispetto a quella della PWI con un incremento angolare di 1°.

Fase: Angoli PWI limitati

Lo stesso peggioramento del segnale visto con la TFM si verifica con la PCI.

Conclusioni

In base ai confronti tra le tecnologie di imaging (ispezione di saldature: PAUT, FMC e PWI; ispezione HTHA: PAUT, FMC e PWI) è possibile trarre le seguenti conclusioni:

Ispezione di saldatura a V da 25,4 mm

La PAUT ha fornito dei risultati eccellenti comparabili a quelli della FMC-TFM e della PWI-TFM ma con una velocità di scansione significativamente maggiore.

Ispezione HTHA con una sonda 10L64-A32 a contatto

La PWI è migliore della PAUT e della FMC, indipendentemente dall'uso della tecnologia TFM e PCI. Malgrado la sua velocità di scansione inferiore in confronto alla PAUT, la PWI permette un incremento della probabilità di rilevamento.

Nota: Il mantenimento di un ottimale rapporto segnale-rumore (SNR) richiede un ridotto incremento angolare o un elevato numero di fasci PWI.

Se si sta utilizzando un metodo di scansione manuale, semiautomatizzato o automatizzato, il rilevatore di difetti OmniScan X4 supporta le suddette tecniche basate su tecnologia UT. In alcuni casi è possibile combinare diverse tecniche nella stessa scansione per migliorare la probabilità di rilevamento e facilitare l'identificazione e la misura delle indicazioni.

Se si desiderano maggior informazioni contattare il proprio rappresentante locale Evident o contattarci.