La tecnología EMAT y sus aplicaciones en la industria del metal

Transcripción

1 La tecnología EMAT y sus aplicaciones en la industria del metal 1

2 Índice Innerspec Technologies Transductores Electro-Magnéticos Acústicos (EMAT) Sistemas de Inspección Integrados con Tecnología EMAT Inspección de Soldadura Fina (<12mm) Inspección superficial y volumétrica de espesores finos Medición de espesor y otras aplicaciones Equipos EMAT Portátiles Investigación y Desarrollo 2

3 Innerspec Technologies 3

4 Innerspec Technologies Empresa estadounidense, con oficinas centrales en Lynchburg (VA), y filiales en Europa, China y la India, además de representantes y distribuidores en todo el mundo 56 patentes sobre aplicaciones de END, la mayoría sobre EMAT Primer EMAT (NASA) en Primer EMAT comercial en 1994 Líder mundial en aplicaciones de ultrasonidos de alta potencia y EMAT, con más de 250 sistemas de inspección integrados instalados en el mundo, y la más completa gama de sensores y accesorios EMAT 4

5 Innerspec Technologies ofrece productos y servicios de END avanzados, tanto para inspección en fabricación como para su uso en campo Productos y Servicios: Sistemas Integrados EMAT para inspección de soldaduras, tubos, chapas, planchas, palanquillas, barras, cilindros, etc Equipos EMAT portátiles para inspección en campo Sensores EMAT y piezoeléctricos con acoplante seco, y una completa gama de accesorios I+D+i 5

6 Transductores Electro- Magnéticos Acústicos (EMAT) 6

7 Los transductores piezoeléctricos generan el ultrasonido en el propio palpador, mientras que un transductor EMAT crea el sonido directamente en la pieza inspeccionada 7

8 EMAT tiene todos los beneficios de UT, además de otras ventajas particulares Técnica de Ultrasonidos Inspección volumétrica Acceso por una cara Cumple las normas UT Segura El Ultrasonido es generado directamente en la pieza inspeccionada Inspección en seco (sin acoplante) Insensible a condiciones superficiales Fácil disposición Tipos de Onda Únicos Fácil de integrar en producción Sin errores producidos por el acoplante Altas velocidades de inspección (hasta 60 m/s) Funciona a muy altas / bajas temperaturas Inspecciona en superficies oxidadas e irregulares, con rugosidad o suciedad (aceite / agua) Diferentes sensores generan la misma señal Pequeños cambios en el ángulo del sensor no afectan a los resultados Capaz de generar ondas transversales horizontales Muy eficaz generando ondas guiadas, gracias a la selectividad en frecuencia Desventajas Mayor potencia necesaria Peor relación señal-ruido Sensores de mayor tamaño 8

9 Tipos de ondas ultrasónicas EMAT Ondas a 0 grados Ondas transversales verticales en ángulo Ondas Superficiales (Rayleigh) Ondas guiadas de Lamb Ondas transversales horizontales guiadas y en ángulo Modos Simétricos Modos Asimétricos 9

10 Las Ondas Guiadas se propagan entre unos límites o fronteras Qué puede ser una guía de onda? Una superficie Una plancha o chapa, Una barra o tubo Otras estructuras Los límites afectan la formulación de los modos de onda El alcance práctico de las ondas guiadas puede variar desde pocos centímetros hasta decenas de metros 10

11 Sistemas de Inspección Integrados con Tecnología EMAT 11

12 Inspection de Soldadura Fina (<12mm) 12

13 Las Ondas Guiadas volumétricas (Transversales Horizontales y Lamb) son ideales para inspeccionar soldaduras de hasta 12 mm de espesor A efectos prácticos sólo se pueden generar con EMAT Las ondas guiadas SH/Lamb llenan el volumen del material, independientemente de su espesor, sin necesidad de sensores phased array Transmisor y receptor separados para permitir normalizar la señal (autocalibración) Menos sensible a la posición e inclinación del sensor 13

14 Las Ondas Guiadas permiten normalizar la señal T R El transmisor genera el ultrasonido, y el receptor mide la cantidad de ultrasonido inducida en la pieza, o DT (ej: DT=100 unidades) El defecto refleja sonido, y éste es medido por el mismo receptor, o RT (ej: RT=50 unidades) El equipo muestra la señal normalizada en porcentaje T R El transmisor induce menos sonido debido a diferentes razones (diferente material, lift-off, variación de tensión ), el receptor mide esta cantidad (ej: DT=50 unidades) El mismo defecto refleja menos sonido (ej: RT=25 unidades) La señal normalizada muestra la misma respuesta frente a defectos del mismo tamaño, independientemente de la cantidad de ultrasonido inducido 14

15 El temate Si-CJ está diseñado para inspeccionar soldaduras de bobinas de acero Inspección en línea y totalmente automática Detecta defectos internos, solapes, desalineamientos y mala calidad de cepillado Inspecciona durante el cepillado, sin añadir tiempo adicional Sistema de control de soldadora opcional Avalado por Miebach y Taylor Winfield, se puede instalar en cualquier soldadora 15

16 El temate Si-WB (G4) es el sistema más avanzado para la inspección de Tailored Welded Blanks Inspección volumétrica de soldaduras rectas y curvas Detecta y diferencia entre defectos planares y puntuales Capaz de inspeccionar a 1m/s Un único equipo puede operar hasta tres estaciones de inspección Sistema más utilizado y completo del mercado 16

17 El sensor viaja paralelo a la soldadura, realizando una inspección completa de la misma Auto-calibrado El sistema detecta y compensa automáticamente cambios de aleación y otras variaciones en el proceso RT/DT Sensor Soldadura Señal Generada (DT) Señal Recibida (RT) 17

18 Los defectos de la soldadura se pueden dividir entre planares y puntuales Defectos Planares Falta de Penetración Falta de Fusión Desfase Concavidad Defectos Puntuales Porosidad Agujero no interna pasante 2013 Innerspec Technologies, 18

19 El sistema proporciona resultados en tiempo real con el diagnóstico de la soldadura, sin necesidad de la interpretación por el operador Canal Puntual Canal Planar 19

20 El temate Si-MWC está diseñado para inspeccionar soldaduras solapadas por roldana eléctrica Equipos instalados inspeccionando soldaduras de bobinas de acero en líneas de finalizado, como galvanizado, recocido y hojalata Detecta falta de unión parcial o completa, porosidad, inclusiones, y otras discontinuidades típicas de la soldadura por roldana 20

21 El sensor viaja paralelo a la soldadura y efectúa una inspección volumétrica completa de la misma El sensor se puede situar sobre o bajo una de las chapas Auto-calibrado. El sistema detecta y compensa automáticamente cambios de aleación y otras variaciones en el proceso Sensor temate Si-MWC Defecto en la soldadura 21

22 Las Ondas Guiadas permiten inspeccionar soldaduras a tope, sin importar la técnica de soldeo Aplicación 1: Tubos ERW Diseñado para inspeccionar tubos con espesor hasta 8 mm Detecta grietas de 25 mm de longitud y 10% de profundidad Instalado inmediatamente después de la soldadora No es necesario cambiar el sensor en función de las dimensiones de los tubos Fácil instalación y operación 22

23 Las Ondas Guiadas permiten inspeccionar soldaduras a tope, sin importar la técnica de soldeo Aplicación 2: Depósitos de Agua Única técnica posible para la inspección volumétrica de soldaduras por arco sumergido, con corona y raíz Sistema de dos canales para detectar defectos planares y puntuales independientemente Capaz de inspeccionar a 1 m/s Un único equipo puede operar hasta tres estaciones de inspección 23

24 Inspección Superficial y volumétrica de espesores finos 24

25 Las Ondas Guiadas permiten la inspección superficial y volumétrica de espesores finos de tubos, chapas, planchas y barras Permite cubrir grandes áreas con pocos sensores Transmisor y receptor separados permiten normalizar la señal Capaz de detectar defectos superficiales e internos Fácil de integrar y de alcanzar grandes velocidades de inspección 25

26 Inspección volumétrica de chapa de acero fina (<12mm) después del decapado Instalación en línea, justo después del decapado Inspección del 100% de la chapa Detecta defectos superficiales e internos a velocidades típicas de producción Diseño adaptado a las necesidades de cada cliente 26

27 Las Ondas Guiadas también se pueden aplicar a compuestos metálicos multi-capa Compuestos laminados metálicos de hasta tres capas Detecta delaminaciones en todas las capas Detecta defectos internos a velocidades de producción (sobre 400 m/min) Diseño adaptado a las necesidades de cada cliente 27

28 Inspección interna de alambre mediante Ondas Guiadas Instalación tanto en línea como fuera de línea Inspección de todo el alambre, mediante ondas guiadas que llenan todo el volumen de la pieza Adaptable a diferentes tamaños de alambre 28

29 Las Ondas Superficiales son ideales para detectar pequeños defectos en la superficie y a poca profundidad, cubriendo grandes distancias También llamadas Ondas de Rayleigh, viajan por la superficie de un material Normalmente se utiliza para inspeccionar profundidades hasta 5 mm desde la superficie Detecta defectos con tamaños de un 10% de la longitud de onda Puede detectar defectos alejados del sensor hasta 1500 mm 29

30 EMAT permite realizar la inspección superficial de tubos, palanquillas, chapas, planchas u otras geometrías, a alta temperatura y altas velocidades Con ultrasonidos convencionales el propio acoplante atenúa las ondas superficiales Capaz de detectar defectos superficiales y sub-superficiales Fácil de instalar y manejar, con bajos costes de mantenimiento y operación comparado con otros métodos alternativos 30

31 Medición de Espesor y Otras Aplicaciones 31

32 Medición de Espesor automatizada integrada en fabricación Los sensores permiten una medición continua a temperatura ambiente o en caliente, hasta 650 ºC Corrección por temperatura integrada para una precisión máxima Resolución de hasta 0.04 mm Integración para medición en una línea, múltiples líneas o 100% Fácil de integrar, para medición en tubo, chapa, plancha y otras geometrías 32

33 Inspección de planchas con ondas a cero grados Posibilidad de inspección en línea y fuera de línea. Hasta 350 sensores trabajando simultáneamente en una plancha desplazándose a 30 m/min Posibilidad de inspeccionar en caliente Diseñado para cumplir las normas ASTM 578/A578M-96, A435A y EN

34 Inspección de tubos ERW de alto espesor y diámetro, inmediatamente después del proceso de soldadura Inspección sin acoplante, permitiendo su instalación inmediatamente después de la soldadora Inspección en caliente, hasta 300 ºC Detecta todos los defectos típicos de ERW, además de los fallos por corte defectuoso (ID y OD) Cumple todas las normas API Permite diferenciar entre defectos en el ID y en el OD temate BW-LT(ERW) 34

35 Equipos EMAT Portátiles 35

36 Aplicaciones EMAT Portátiles a cero grados 1. Medición de espesor a alta temperatura Mediciones puntuales Hasta 650ºC de temperatura durante 5 segundos Mapeos de espesor Hasta 200ºC en continuo Alta velocidad Insensible a condiciones superficiales Lift-off hasta 8 mm Continúa inspeccionando si el sensor deja de estar alineado con la superficie de la pieza 36

37 Aplicaciones EMAT Portátiles a 0 grados 2. Medición de tensión interna residual 2 haces a 0 grados perpendicularmente polarizados Medición de la tensión a partir de la diferencia de tiempos de vuelo entre los dos haces ortogonales 37

38 Aplicaciones EMAT Portátiles Ondas Guiadas 1. Detección de corrosión en tuberías y tanques Inspección con temate MRUT (Ondas Guiadas de Corto Alcance) Versiones manual y motorizada Localiza áreas con corrosión a alta velocidad Las ondas guiadas de Lamb rellenan completamente espesores de hasta 20 mm Técnicas de atenuación y reflexión Temperatura de trabajo hasta 200 ºC 38

39 El temate MRUT permite una detección rápida de áreas defectuosas Los sensores viajan axialmente por el exterior de la tubería El transmisor envía ondas de Lamb en los dos sentidos en dirección circunferencial El receptor mide pérdidas de amplitud del camino corto (S1) y del camino largo (S2) Inspección a velocidad de hasta 150 mm/s Útil para inspeccionar zonas semi-enterradas o bajo soportes 39

40 Amplitud Amplitud El temate MRUT es 10 veces más sensible que las ondas guiadas de largo alcance (LRUT) La presencia de corrosión causa cambios en el tiempo de vuelo y caídas de amplitud de la señal T R Tubería en buen estado Tiempo T R Corrosión Tiempo 40

41 Aplicaciones EMAT Portátiles Ondas Guiadas 2. Detección de corrosión bajo soportes Inspección con ondas guiadas transversales horizontales (SH) Las ondas SH no se ven afectadas por los soportes, incluso si están soldados a la tubería Técnicas de atenuación y reflexión 41

42 El temate TG-IS(B) está diseñado para detectar pérdidas de espesor y daños por hidrógeno en tubos de caldera Características: Mide espesor y detecta grietas HCC y SCC a lo largo del tubo Sensor manual con encoder integrado Indicadores luminosos en el sensor para alertar de pérdidas de espesor o presencia de defectos Software muy completo de generación de informes de la inspección 42

43 temate TG-IS(B) El temate TG-IS(B) es la herramienta de inspección de calderas más precisa y fiable del mercado Gracias al método Pitch-Catch usado, la erosión en OD o ID permite seguir midiendo con precisión el espesor remanente Grietas por HCC, SCC y pitting severo provocan una caída en la amplitud de la señal Los tubos tienen que ser chorreados con arena para eliminar la cascarilla suelta, sin necesidad de ninguna otra preparación de superficie EMAT for Boiler Inspection 43

44 Investigación y Desarrollo 44

45 Innerspec Technologies desarrolla soluciones con sus propias herramientas de simulación y análisis Especialistas altamente cualificados en END, electrónica, software y diseño mecánico Herramientas de software propias para simulación de forma de haz, curvas de dispersión para chapas, tubos y barras (GWAT), y modelado por elementos finitos Análisis térmico para aplicaciones EMAT en alta temperatura Más de 24 años de experiencia diseñando sistemas de inspección a medida 45

46 Muchas Gracias! 46