Application Note

Entendiendo MRUT SIZING de Innerspec: Técnica y Operación del Software en la Plataforma de Inspección VOLTA 2

Las ondas guiadas se han utilizado durante muchos años para encontrar defectos donde no hay acceso directo al área de interés. A medida que esta metodología de ensayos no destructivos ha madurado y ha ganado aceptación en toda la industria, los requisitos de integridad de activos se han vuelto más estrictos. En consecuencia, las partes interesadas exigen ahora de forma rutinaria la cuantificación precisa de la morfología y gravedad de las fallas, yendo más allá de la simple detección.

La técnica MRUT SIZING combina técnicas de medición basadas en amplitud (modo de onda SH0) y basadas en frecuencia (modo de onda SH1) para proporcionar mediciones de espesor de pared remanente (RWT) altamente precisas a lo largo de la tubería. Esta técnica de dimensionamiento de defectos está diseñada para utilizarse en tuberías de 0.25” a 1” de espesor (6-25 mm) y diámetros que van desde NPS 6 hasta NPS 24.

Esta técnica está disponible con el instrumento VOLTA 2 de Innerspec y utiliza el escáner MRUT SIZING tanto para la inspección axial como circunferencial. El escaneo axial integra técnicas de cut-off frequency y de amplitud para proporcionar mediciones precisas del espesor de pared remanente (RWT), independientemente del perfil de la corrosión (suave o agudo). Por otro lado, el escaneo circunferencial emplea técnicas basadas en amplitud para estimar el espesor de pared remanente.

Al combinar técnicas de medición basadas en amplitud y basadas en frecuencia, la técnica patentada MRUT SIZING de Innerspec supera las limitaciones de la técnica de cut-off frequency, proporcionando mediciones confiables del espesor de pared independientemente de la forma y profundidad de la corrosión.

El escáner genera ondas guiadas en una banda magnetostrictiva (MS) adherida axialmente a la tubería. La banda MS proporciona una relación señal-ruido (SNR) inigualable, la cual es necesaria para una evaluación de alta calidad. Para aplicaciones de MRUT, aumenta la SNR en >60 dB en comparación con un EMAT convencional con imanes periódicos.

Esta nota de aplicación proporciona una descripción general de la técnica y su implementación en la plataforma de inspección VOLTA 2. Para obtener instrucciones detalladas paso a paso o realizar más consultas técnicas, consulte el manual o póngase en contacto con nosotros.

1. INSTRUMENTACIÓN – VOLTA 2

La técnica MRUT SIZING está disponible con la plataforma de inspección VOLTA 2, una plataforma única, rentable y flexible que puede cubrir todas sus necesidades de inspección por ondas guiadas. VOLTA 2 se puede utilizar para realizar cualquier técnica EMAT, incluyendo Medición de Espesores, Inspección de Soldaduras, así como técnicas de Ondas Guiadas de Medio Alcance y Largo Alcance.

VOLTA 2 es un instrumento ultrasónico portátil de alta tensión y dos canales, diseñado para utilizarse con transductores acústicos electromagnéticos (EMAT). Incorpora una arquitectura de pulsador patentada capaz de generar ráfagas de tonos (tone bursts) de 1 a 10 ciclos con amplitudes de salida de hasta 1,000 Vpp. El diseño del pulsador soporta los altos requisitos de energía de excitación típicos de las inspecciones basadas en EMAT, manteniendo al mismo tiempo un factor de forma compacto y desplegable en campo.

Figura 1. Equipo VOLTA 2

2. PREPARACIÓN DEL ESCANEO Y CALIBRACIÓN EN EL ESCANEO DE PRUEBA (TEST SCAN)

Una vez introducidos los datos y configuraciones del proyecto, componente y herramienta, el primer paso es aplicar la banda de forma axial o circunferencial a la tubería, de acuerdo con sus requisitos de inspección. La banda se puede cortar a cualquier tamaño y reutilizar múltiples veces. Para obtener más información sobre la banda, consulte la Application note de la MS Strip.

Para el escaneo axial, tenga en cuenta que el sonido se propaga en ambas direcciones a lo largo de la banda, creando una zona muerta a aproximadamente 180° de la ubicación de la banda. Es fundamental posicionar la banda de modo que no quede directamente opuesta a un área de interés. Las figuras siguientes ilustran configuraciones de banda de uno y dos puntos, donde las áreas verdes representan zonas de inspección "seguras" y las áreas rojas representan ubicaciones "muertas" o subóptimas.

Figura 2: Ubicaciones de la Banda de Uno y Dos Puntos para el Escaneo Axial

Los canales 1 (Amplitud) y 2 (Frecuencia) se calibran mediante un proceso sencillo al colocar el escáner en la misma posición para ambas mediciones en una sección limpia de la tubería. La calibración se realiza dentro del paso TEST SCAN del software. El escaneo circunferencial utiliza únicamente el Canal 1 (Amplitud).

3.  SCAN

Un escaneo inicial basado en amplitud proporciona una evaluación rápida del espesor de pared remanente. Los escaneos adicionales basados en frecuencia tomados en las ubicaciones de las indicaciones identificadas pueden refinar la evaluación cuando sea necesario. Estos F-Scans se realizan moviendo el sensor a las ubicaciones identificadas y presionando el botón F-SCAN. El resultado final, mostrado en el paso ANALYSIS, combina tanto la amplitud como la frecuencia para proporcionar una estimación de la pared remanente a lo largo del escaneo.

Se recomiendan los escaneos de frecuencia cuando un área no muestra reflexión pero sí una atenuación significativa de la señal, lo que podría indicar un defecto liso y extenso, el cual es especialmente adecuado para la técnica de cutoff-frequency proporcionada con este escaneo. También se recomiendan en cualquier área donde la técnica de amplitud haya identificado una indicación de gran magnitud para corroborar aún más los resultados del espesor de pared remanente.

Figura 3: Vistas de Escaneo (SCAN) para MRUT SIZING AXIAL

Los resultados de la inspección se muestran en cuatro Vistas Personalizadas en SCAN:

  • B-Scan: La vista ubicada en la esquina superior izquierda se denomina B-Scan. Esta vista se genera combinando todos los A-Scans recopilados a medida que el escáner se desplaza axialmente sobre la banda. El resultado es una vista superior de la tubería desenrollada, donde el eje vertical representa la distancia de escaneo y el eje horizontal representa el tiempo o la distancia de la onda que se propaga circunferencialmente alrededor de la tubería.
    • Los colores representan la amplitud de la señal, variando desde el rojo (alta) hasta el azul (baja). Los valores mínimos y máximos de la paleta de colores se pueden modificar con los controles de la Vista Personalizada.
    • La sombra roja corresponde a la puerta (gate) roja en el A-Scan inferior, donde se mostrarán las reflexiones potenciales de los defectos.
    • La sombra verde corresponde a la puerta verde en el A-Scan inferior, la cual muestra la señal que da la vuelta a la tubería (primera señal de contorno o wrap-around).
    • La sombra amarilla corresponde a la puerta amarilla en el A-Scan, la cual muestra el área de la segunda señal de contorno (wrap-around) del sonido.
    • Las áreas rojas en la puerta roja representan reflexiones provenientes de indicaciones. Por el contrario, las áreas rojas en las puertas verde y amarilla corresponden a señales de contorno (wrap-around) fuertes, las cuales proporcionan evidencia de áreas limpias y sin defectos. Las áreas defectuosas en la puerta de reflexión generalmente darán como resultado una caída de amplitud en las señales de contorno. Sin embargo, las caídas en el wrap-around no siempre muestran las reflexiones correspondientes. El algoritmo toma esto en cuenta para evaluar el tipo de defecto y proporcionar una estimación más precisa de la pared remanente.
  • A-Scan: Esta vista representa el escaneo de amplitud (A-Scan) tomado de la señal del Canal 1 que viaja alrededor de la tubería en cualquier ubicación dada a lo largo de la misma.
    • El eje vertical representa la amplitud de las indicaciones y el eje horizontal representa el Tiempo/Distancia. Debido a la intensidad de la respuesta con la técnica magnetostrictiva, se espera tener al menos dos señales de contorno (wrap-around) donde el ultrasonido ha viajado dos veces alrededor de la circunferencia de la tubería. La técnica de amplitud utiliza un algoritmo que combina tanto las reflexiones de los defectos como la intensidad de la señal de la primera y la segunda señal de contorno.
    • La puerta roja se encuentra inmediatamente después del mainbang (zona muerta causada por el pulso) y se extiende hasta la primera señal de contorno o wrap-around (puerta verde). Esta monitorea las reflexiones provenientes de áreas potencialmente defectuosas en la trayectoria del ultrasonido. Tenga en cuenta que el sonido viaja en ambas direcciones desde la banda, por lo que las reflexiones pueden ser causadas por defectos a cualquiera de los dos lados del escaneo (donde se ha adherido la cinta magnetostrictiva). Es importante colocar la banda en una ubicación donde dos áreas de interés no sean equidistantes a la misma para evitar confusiones. El eje X muestra el tiempo/distancia en el que ocurren las reflexiones. La puerta roja se coloca automáticamente en función del diámetro de la tubería seleccionado, pero el operador puede moverla si un mainbang excesivo debido a una mala adhesión invade la puerta. También existe una función para cortar la puerta con el fin de ignorar una sección determinada (por ejemplo, una soldadura longitudinal) que podría afectar negativamente los resultados. Asimismo, se encuentra disponible una herramienta adicional para aislar las indicaciones.
    • La puerta verde y las puertas amarillas corresponden a la primera y segunda señal de contorno (wrap-around), respectivamente. Estas puertas también se colocan automáticamente en función del diámetro de la tubería ingresado en el paso anterior.
    • La configuración correcta de la puerta es crítica para garantizar un rendimiento óptimo en esta aplicación.
  • F-Scan: La vista ubicada en la esquina superior derecha se denomina F-Scan. La imagen muestra el contenido de frecuencia tomado del Canal 2 en cualquier posición dada del escáner a medida que este se desplaza a lo largo de la tubería. El contenido de frecuencia se toma una vez durante la calibración y, según sea necesario, en secciones específicas a lo largo de la banda. El F-Scan se utiliza para evaluar áreas donde los escaneos de amplitud no son concluyentes, típicamente debido a la geometría de los defectos.
  • Estimación de pared remanente (Remaining Wall Estimate): La vista ubicada en la esquina inferior derecha se denomina Canal 1.SC/SIZING. La imagen muestra la estimación de la pared remanente a lo largo del escaneo.
    • La parte superior del eje vertical corresponde al espesor nominal de la tubería (100% de pared remanente). La distancia desde la parte inferior hasta la línea azul indica el espesor de pared remanente medido.
    • El eje horizontal representa la distancia escaneada, la cual corresponde a la misma distancia mostrada en el eje Y (vertical) del B-Scan.
    • Tan pronto como finaliza el escaneo, el sistema proporciona una primera estimación basada en el escaneo de amplitud (Canal 1).
    • El usuario puede realizar escaneos de frecuencia individuales en diferentes ubicaciones para refinar aún más los resultados utilizando la técnica de frecuencia de corte (cutoff-frequency) proporcionada con el Canal 2.

4. ANALYSIS

Después de completar la adquisición de datos en el paso de escaneo (SCAN), si se realizaron escaneos de frecuencia, en el paso de análisis (ANALYSIS) se finaliza un análisis automático que combina el dimensionamiento por amplitud y por frecuencia.

Durante el paso de ANALYSIS, las mediciones automáticas de cutoff-frequency se integran con los datos de amplitud en los puntos discretos donde se tomaron los escaneos de frecuencia. Estas mediciones combinadas se despliegan en el gráfico SC/Sizing, proporcionando una mayor precisión para la estimación del espesor de pared remanente.

ANALYSYS cuenta con cuatro vistas personalizadas:

  • Esquina superior izquierda: SC/Sizing (amplitud + frecuencia) – gráfico combinado de dimensionamiento de pared remanente por amplitud y frecuencia.
  • Esquina inferior izquierda: Espectrogramas – contenido de frecuencia que muestra la señal de cutoff SH1 utilizada para las mediciones de dimensionamiento por frecuencia.
  • Esquina superior derecha: B-scan – el mismo B-Scan del paso previo de SCAN utilizado para el análisis de amplitud y como referencia visual.
  • Esquina inferior derecha: A-Scan – los A-scans del B-scan de la esquina superior derecha, lo que permite la navegación del usuario de la misma manera que el A-scan del Canal 1 en el paso previo.

Figura 4: Vistas de ANALYSIS para MRUT SIZING AXIAL

5.  REPORT

Las aplicaciones de software de VOLTA 2 permiten la generación de informes automatizados y personalizados durante la etapa de REPORT. La interfaz permite a los usuarios seleccionar conjuntos de datos específicos para personalizar el documento. Los informes se pueden exportar y compartir en formatos PDF y XLSX.

Figura 5: Vista de REPORT para MRUT SIZING AXIAL

La técnica patentada MRUT SIZING proporciona resultados confiables con una productividad superior y flexibilidad de inspección. Toda la plataforma VOLTA 2 ha sido desarrollada no solo para ofrecer resultados precisos, sino también para brindar una flexibilidad y facilidad de uso inigualables para un despliegue en campo y un intercambio de datos fluido.