A medida que las presiones del mercado obligan a los fabricantes de tubos a encontrar formas de aumentar la productividad y, al mismo tiempo, cumplir con estrictos estándares de calidad, elegir el mejor método de inspección y sistema de soporte es más importante que nunca. Si bien muchos productores de tubos confían en la inspección final, en muchos casos los fabricantes utilizan pruebas más arriba en el proceso de fabricación para detectar materiales o procesos defectuosos de manera temprana. Esto no solo reduce el desperdicio, sino que también reduce los costos asociados con el manejo de materiales defectuosos. Este enfoque, en última instancia, se traduce en una mayor rentabilidad. Por estas razones, agregar un sistema de pruebas no destructivas (NDT) a una fábrica tiene mucho sentido económico.
Muchos factores (tipo de material, diámetro, espesor de la pared, velocidad del proceso y método de soldadura o formación del tubo) determinan la mejor prueba. Estos factores también influyen en la elección de las características en el método de inspección utilizado.
La prueba de corrientes de Foucault (ET) se utiliza en muchas aplicaciones de tuberías. Es una prueba de costo relativamente bajo y se puede utilizar en aplicaciones de tuberías de pared delgada, generalmente de hasta 0,250 pulgadas de espesor de pared. Es adecuada para materiales magnéticos y no magnéticos.
Los sensores o bobinas de prueba se dividen en dos categorías básicas: envolventes y tangenciales. Las bobinas envolventes inspeccionan toda la sección transversal del tubo, mientras que las bobinas tangenciales inspeccionan solo el área soldada.
Las bobinas envolventes detectan defectos en toda la tira entrante, no solo en la zona de soldadura, y tienden a ser más efectivas cuando se prueban tamaños menores a 2 pulgadas de diámetro. También son tolerantes a la deriva de la almohadilla. Una desventaja importante es que pasar la tira entrante a través del laminador requiere pasos adicionales y cuidado extra para pasarla a través de la bobina de prueba. Además, si la bobina de prueba está ajustada firmemente al diámetro, una soldadura fallida puede hacer que el tubo se abra, dañando la bobina de prueba.
Las bobinas tangentes examinan una pequeña porción de la circunferencia del tubo. En aplicaciones de gran diámetro, el uso de bobinas tangenciales en lugar de bobinas envolventes generalmente produce una mejor relación señal-ruido (una medida de la intensidad de la señal de prueba en relación con una señal estática de fondo). Las bobinas tangentes tampoco requieren roscas y son más fáciles de calibrar fuera del laminador. La desventaja es que solo verifican la zona de soldadura. Es adecuado para tuberías de gran diámetro y se puede utilizar para tamaños pequeños si la posición de la soldadura está bien controlada.
Cualquiera de los dos tipos de bobina puede probar discontinuidades intermitentes. La prueba de defectos, también conocida como prueba de vacío o discrepancia, compara continuamente la soldadura con una porción adyacente del metal base y es sensible a pequeños cambios causados ​​por discontinuidades. Ideal para detectar defectos cortos como poros o soldaduras saltadas, el método principal utilizado en la mayoría de las aplicaciones de laminadores.
La segunda prueba, el método absoluto, encontró fallas verbosas. Esta forma más simple de ET requiere que el operador equilibre electrónicamente el sistema con buenos materiales. Además de encontrar cambios generales y continuos, también detecta cambios en el espesor de la pared.
El uso de estos dos métodos ET no tiene por qué ser especialmente problemático. Si el instrumento está equipado, se pueden utilizar simultáneamente con una sola bobina de prueba.
Finalmente, la ubicación física del probador es crítica. Las características tales como la temperatura ambiente y la vibración del molino (transmitida al tubo) pueden afectar la colocación. Colocar la bobina de prueba cerca de la caja de soldadura le da al operador información inmediata sobre el proceso de soldadura. Sin embargo, pueden requerirse sensores resistentes a la temperatura o enfriamiento adicional. Colocar la bobina de prueba cerca del extremo del molino puede detectar defectos introducidos por el proceso de dimensionamiento o conformación; sin embargo, hay una mayor probabilidad de falsos positivos porque esta ubicación acerca el sensor al sistema de corte, donde es más probable que detecte vibraciones durante el aserrado o cizallamiento.
La prueba ultrasónica (UT) utiliza pulsos de energía eléctrica y los convierte en energía de sonido de alta frecuencia. Estas ondas de sonido se transmiten al material bajo prueba a través de medios como agua o refrigerante de molino. El sonido es direccional; la orientación del sensor determina si el sistema está buscando defectos o midiendo el espesor de la pared. Un conjunto de transductores puede crear el contorno de la zona de soldadura. El método UT no está limitado por el espesor de la pared del tubo.
Para utilizar el proceso UT como herramienta de medición, el operador debe orientar el transductor de manera que quede perpendicular al tubo. Las ondas sonoras ingresan al diámetro exterior del tubo, rebotan en el diámetro interior y regresan al transductor. El sistema mide el tiempo de vuelo (el tiempo que tarda una onda sonora en viajar del diámetro exterior al diámetro interior) y convierte el tiempo en una medición de espesor. Dependiendo de las condiciones del molino, esta configuración puede medir el espesor de la pared con una precisión de ± 0,001 pulgadas.
Para detectar defectos del material, el operador coloca el transductor en un ángulo oblicuo. Las ondas sonoras ingresan desde el diámetro exterior, viajan al diámetro interior, se reflejan nuevamente en el diámetro exterior y viajan a lo largo de la pared de esa manera. La discontinuidad de la soldadura hace que la onda sonora se refleje; toma el mismo camino de regreso al sensor, que la convierte nuevamente en energía eléctrica y crea una pantalla visual que indica la ubicación del defecto. La señal también pasa a través de la puerta de defectos, que activa una alarma para notificar al operador o activa un sistema de pintura que marca la ubicación del defecto.
Los sistemas UT pueden utilizar un solo transductor (o varios transductores de cristal único) o transductores de matriz en fase.
Los UT tradicionales utilizan uno o más transductores de cristal único. La cantidad de sensores depende de la longitud del defecto esperada, la velocidad de la línea y otros requisitos de prueba.
Los UT de matriz en fase utilizan múltiples elementos transductores en un cuerpo. El sistema de control controla electrónicamente las ondas de sonido sin reposicionar los elementos transductores para escanear el área de soldadura. El sistema puede realizar una variedad de actividades, tales como detectar defectos, medir el espesor de la pared y monitorear cambios en la limpieza de la zona de soldadura. Estos modos de inspección y medición se pueden realizar sustancialmente de manera simultánea. Es importante destacar que el enfoque de matriz en fase puede tolerar cierta deriva de soldadura debido a que la matriz puede cubrir un área más grande que los sensores tradicionales de posición fija.
Un tercer método NDT, la fuga magnética (MFL), se utiliza para inspeccionar tuberías de gran diámetro, de paredes gruesas y de grado magnético. Es ideal para aplicaciones de petróleo y gas.
Los MFL utilizan un fuerte campo magnético de CC que pasa a través de un tubo o una pared de tubo. La intensidad del campo magnético se acerca a la saturación total, o el punto en el que cualquier aumento en la fuerza de magnetización no resulta en un aumento significativo en la densidad de flujo magnético. Cuando las líneas de campo magnético encuentran un defecto en el material, la distorsión resultante del flujo magnético puede hacer que emane o burbujee desde la superficie.
Una simple sonda enrollada en alambre que pasa a través de un campo magnético puede detectar dichas burbujas. Como es el caso con otras aplicaciones de inducción magnética, el sistema requiere un movimiento relativo entre el material bajo prueba y la sonda. Este movimiento se logra girando el conjunto de imán y sonda alrededor de la circunferencia del tubo o tubería. Para aumentar la velocidad de procesamiento, esta configuración utiliza sondas adicionales (nuevamente una matriz) o múltiples matrices.
La unidad MFL giratoria puede detectar defectos longitudinales o transversales. Las diferencias radican en la orientación de las estructuras magnetizantes y el diseño de la sonda. En ambos casos, el filtro de señal maneja el proceso de detección de defectos y distinción entre ubicaciones ID y OD.
MFL es similar a ET y ambos se complementan entre sí. ET es adecuado para productos con espesores de pared menores a 0,250 pulgadas, mientras que MFL se utiliza para productos con espesores de pared mayores a este.
Una ventaja de MFL sobre UT es su capacidad de detectar defectos menos que ideales. Por ejemplo, MFL puede detectar fácilmente defectos helicoidales. Los defectos en dichas direcciones oblicuas pueden ser detectados por UT, pero requieren configuraciones específicas para el ángulo esperado.
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