Pruebas no destructivas de cables de acero NDT con Detectores de Flujo Magnético Documentación e Interpretación del resultado de las pruebas.

Transcripción

1 Pruebas no destructivas de cables de acero NDT con Detectores de Flujo Magnético Documentación e Interpretación del resultado de las pruebas. Oliver Gronau (DMT, Bochum,Germany) Serguei Belitsky, Vasily Sukhorukov (Intron Plus, Ltd., Moscow, Russia)

2 La elaboración del resultado de la documentación y la correcta interpetación son problemas actuales encontrados comunmente en varios metodos tecnológicos para pruebas no destructivas NDT tales como los conocidos metodos de : ultrasonido, corriente inducida, rayos X, magnéticos, etc. La mayor parte de los detectores de flujo estan provistos por procesadores de datos capaces de elaborar documentos de la prueba. Este documento generalmente se edita en forma de reporte o protocolo conteniendo información sobre el objeto bajo pueba, equipo de prueba y su ajuste, proceso de la prueba y demás. Gran parte de la prueba basicamente es utilizada como representacion grafica de datos. Esto puede representarse como una imagen visual del objeto bajo prueba o parte de él (ejemplo: una zona soldada) o también podría ser representada en forma esquemática de datos (ejempo : un registro impreso, registro gráfico de señales del detector en dos o tres dimensiones). Los datos de la prueba son usualmente representados en un registro impreso o sobre diagramas en dos dimensiones de la prueba no destructiva del cable NDT.La mayor parte de los detectores modernos de flujo magnético para cables de acero cumplen una doble función: utilizan (dos canales): un canal para medir la reducción de sección metálica (LMA) del cable y el otro para detectar fallas locales (LF). El canal de medición de la reducción de sección metálica LMA representa los valores en porcentaje relativo al valor estandar del área metálica del cable como una función de distancia a lo largo del cable. El canal de fallas locales LF registra señales por medio de sus sensores: en forma de cables rotos, corrosión local, etc. A lo largo del cable testado. Un generador de señales es usado para marcar la distancia en los registros. Para establecer el criterio de descarte de cables en uso, es usual tomar en consideración sus limitaciones, la reducción de sección metálica LMA, las fallas locales LF así como los cambios de dimensión del cable y su cambio de estructura. Los primeros detectores de flujo utilizaban registros gráficos como metodo para representar los datos de las pruebas. Por supuesto, los registros gráficos contienen la más completa información sobre la condición del cable. La información debe ser interpretada correctamente para identificar las posibles fallas del cable. Por ello, los inspectores deben de ser hábiles y experimentados. Esto toma mucho tiempo pues registrar la prueba en su totalidad es bastante tedioso. Hay que tener en cuenta que los errores son inevitables tal como el proceso de interpretación e identificación de datos de la prueba es subjetivo. Otra desventaja del uso de registros gráficos es que utilizan amplitud fija y escalas distintas. Es difícil interpretar diagramas con un amplio rango de magnitud de señal, por ejemplo los correspodientes a la localización de una capa deteriorada de cable metálico o la correspondiente a un cable montado. Una desventaja más para interpretar el resultado surge cuando el cable cambia de velocidad. El proceso de inspección por detectores de flujo difieren de acuerdo al tipo de uso de los cables y su posición en el equipo o construcción. Así, las inspecciones para cables de montacargas en minas, para cables de elevador y para cables de soporte (retenidas) son diferentes. En particular, toma poco tiempo inspeccionar los cables de un montacarga de una mina o de una grúa de metal - caliente. A menudo es necesario realizar la inspección en tiempo real, parar el movimiento del cable e inspeccionar visualmente en el momento preciso posterior a la detección de una significativa falla local LF o de reducción de sección metálica LMA. El metodo para inspeccionar los cables de soporte es diferente. En este caso la cabeza magnética del detector de flujo se desplaza a lo largo del cable testado. Los datos son transladados a una unidad electronica a través de un cable y registrados o/y descargados para procesarlos posteriormente en el computador. El proceso de registro en tiempo real demanda de la experiencia de un muy hábil experto que pueda interpretar el registro con rapidez. Desde luego, el resultado de la inspección es subjetiva. Cuando se procesan los datos del registro en el computador estos se procesan de acuerdo a una gran cantidad de algoritmos acumulados por la experiencia de muchos expertos. Por eso el resultado es más objetivo. La documentación de los resultados de la prueba son parte importante de la inspección. Existen requisitos para eleborar el reporte de la prueba de acuerdo a reglas e instrucciones de muchos paises. De acuerdo a estas reglas el reporte debe incluir información del cabe testado (construcción, dimensiones, situación, uso, etc.), del detector de flujo utilizado y su ajuste,

3 del proceso de la prueba, de la inspección personal. La parte más importante del reporte son los diagramas captados por los canales de medición de la reducción de señal de sección metálica LMA y de las fallas locales LF. El detector de flujo para cables de acero INTROS diseñado y fabricado por INTRON PLUS, Ltd. Puede ser utilizado para la medición de ambos de los procesos antes mencionados. Este instrumento consta de una unidad eléctronica universal con diferentes cabezas magnéticas (Fig.1) para testar cables de acero de diferentes extructuras y dimensiones [1]. El microprocesador eléctronico portátil (no más de,8 kg.) utilizado como recopilador de datos con memoria suficiente para almacenar información de las pruebas de reducción de sección metálica LMA y fallas locales LF simultaneamente de entre dos a doce (2-12) km. de cable.la unidad pude ser utilizada in-situ, mostrando los resultados de la inspección en tiempo real utilizando su propio dispositivo LED, luz y alarma sonora.un registador de gráficos puede ser conectado a la unidad eléctronica de INTROS. Es posible registrar en tiempo real (in-situ)simultaneamente descargar los datos obtenidos a la unidad de almacenamiento para luego de la prueba transferirlos desde esta unidad. Las escalas del registro se ajustan automáticamente durante la calibración del instrumento. Fig.1 Debido a que la unidad eléctronica consta de sumministro de energía independiente además de su portátibilidad, cualidades que le permiten movilizarse conectado junto a la cabeza magnética como parte totalmente independiente a lo largo del cable testado lejos del inspector. Esta particularidad es valiosa para inspecciones de cables-soporte de puentes y edificaciones. El software WINTROS esta diseñado para procesar los datos luego de haberlos descargado en el computador. WINTROS está provisto de muchas funciones: diferentes tipos de filtro, inhibidor de ruido,desplazamiento del nivel zero, descarte y niveles de alarma, escalas: amplitud y distancia (zoom), auto-escala,señalización de diagramas lacing, alineamiento de diagramas a la distancia. La ultima función es muy importante para hacer un seguimiento de la vida útil del cable. Es muy importante determinar el momento cuando significativamente el desgaste del cable se incrementa rapidamente.en este caso el intervalo entre las inspecciones debe reducirse. La acumulación de datos de la prueba en formato eléctronico permite crear una base de datos de muchos cables testados ademas del intercambio de información mediante modernos metodos, ejemplo: por . El reporte de la inspección como documento final es archivado e impreso después del proceso de datos (Fig.2). Esto consta de dos partes: un texto y una grafica. La parte gráfica incluye diagramas en los cuales se representa información comprimida acerca de la reducción de sección metálica LMA (izquierda) y de las fallas locales LF (derecha).

4 La altura de la barra en el diagrama de fallas locales LF representa la magnitud relativa de la longitud de la señal LF. La distancia de las secciones del cable corresponden a las señales mostradas abajo. Dos líneas horizontales en el diagrama de reducción de sección metálica LMA muestra los niveles de descarte de cable (arriba) y la alarma (abajo) niveles de reducción de sección metálica LMA. LMA, % ,2% % 12% LF 3 25mV 2 1 1mV ,99 2,42 2,74 1,44 1,59 11,4 19,26 35, ,27 Fig. 2 El diagrama pude ser utilizado como base para determinar la conclusión de la condicón del cable testado, sin el uso detallado del analissis de los gráficos. Los gráficos son adicionados al reporte de dos maneras: uno de forma original y la otra forma es luego del procesado de la prueba por un experto. Así, el reporte de la inspección es un minusioso documento de las conclusiones del experto. INTROS fue utilizado para la inspección de cables en diversas instalaciones en Rusia, Ucrania y Kazakstan por años, desde 1998 en Alemania. Algúnos ejemplos de resultados de pruebas son mostrados abajo. La Fig. 3 y la Fig. 4 muestran los diagramas de LMA y LF antes la (Fig.3) y después la (Fig.4)procesada por WINTROS. Los diagramas LMA (Fig.3, arriba) luego de filtrarlas (Fig.4, arriba) y los diagramas de fallas locales LF (Fig.3, abajo) convenientemente filtrados y recortados (Fig.4, abajo). LMA trace, % 1, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1,, LF trace, mv 3, 2, 1,, -1, -2, -3, Fig.3

5 La Fig. 4 se compone de 2 diagramas efectuados con un intervalo de 1-semanas en el mismo cable. Todos los diagramas son de una inspección relacionada a un cable de freno de 3.5 mm. de diametro de un montacargas de doble jaula de la troncal Scalistaja en la empresa minera Norilsk nickel. Estos diagramas muestran la sección más desgastada, localizada a una distancia entre los (8-11) m. de profundidad del suelo. La reducción de la sección metálica LMA se incrementó entre los 6,5% hasta los 8,8% en solo 1 semanas. Existen daños causados por la corrosión de sección también e igualmente: de fallas locales como podemos ver. Es por ello que el inspector ordenó una inspección del cable mensualmente y cuando la reducción de sección metálica LMA alcanzara el 1%, el cable sea cambiado.esta investigación fue confirmada con los datos de pruebas de INTROS. LMA trace, % 1, 8, 6, 4, 2,, LF trace, mv 3, 2, 1,, -1, -2, -3, Fig.4 La Fig. 5 muestra diagramas de la inspección efectuada con INTROS de una grúa transportadora de metal- caliente en la planta de acero Severstal. La reducción de sección metálica registrada con una semana de antelación muestran seis (6) secciones concentradas de desgaste en la parte cercana al cucharón de metal- caliente. Existen tres (3) grandes picos de reducción de sección metálica LMA y tres (3) picos bajos entre ellos. Esto se apreció durante la investigación de los diagramas, los tres primeros picos de secciones de cable, correspodían a los que estan localizados sobre los bloques de levantamiento( 3 metros cerca del cucharón). LMA trace, % 5, 4, 3, 2, 1,, -1, Fig.5

6 Cuando el cucharón es cargado con metal caliente. Las secciones estan expuestas a carga dinamica y alta temperatura simultaneamente. Por ello las secciones de cable estan mecanicamente dañadas, a esto se debe la perdida de dureza en la estructura del metal. La misma influencia hace que las condiciones del campo magnético ejercido por INTROS varíe. Los tres(3) picos bajos correspondían a las poleas de la grúa, los cuales estaban localizadas al menos a 15 metros del cucharón y no expuestos a altas temperaturas. Aquí solo existe daño mecánico, sin cambios estructurales. La reducción de sección metálica LMA se incrementó en todos los picos durante la vida útil del cable. Los más grandes se incrementaron en aproximadamente del 3% al 5% en dos semanas. El DMT TesTec Division (antes WBK-Rope-Testing-Institute) tiene una amplia experiencia en la inspección de cabes de acero que datan de más de 1 años. Por muchos años los cables de las minas de carbón fueron inspeccionados por esta compañía. Hoy en día la compañía esta involucrada en la medida de diversos tipos de cables:cables de minas de potasio y sal, grúas, puentes,cables soporte de torres de radiodifusión, etc. La parte magnéto-inductiva de este aparato está conformado por bobinas sensibles. Cuatro diferentes bobinas, las cuales encierran el cable entre dos mitades, detecta los campos extraviados (para detección de fallas locales LF). El uso del sistema de 4 bobinas, la especial posición de sus bobinas hace posible la detección de alambres rotos. El flujo es determinado por la medida de la bobina la cual encierra el cable. La magnitud del flujo magnetico es proporcional al sentido del corte metálico del cable (LMA señal). El dispositivo electrónico RTI consta de un registrador de diagramas incorporado, el cual muestra los diagramas durante la prueba. Los datos se almacenan en la carta de memoria PCMCIA para las siguientes evaluaciones. Un software especial desarrollado para el procesamiento de datos es utilizado para determinar la cantidad maxima de alambres rotos con referencia a la longitud del cable y determinar la sección con maxima perdida metálica de área a lo largo del cable. Ambos, la maxima cantidad de alambres rotos por longitud referencial (causadas por fracturas, por fatiga) y la pérdida de área metálica (causada por la corrosión y el desgaste) son criterios para determinar el punto de descarte o para especificar ciclos de inspecciones de cables hoisting cycle hoisting cycle hoisting cycle rope length [m] Fig.6

7 El uso de bobinas conlleva a desarrollar una más compleja eléctronica así como a incrementar el manejo del sistema. Los rangos de aplicación del instrumento para probar cables INTROS basado en sensores Hall está probada desde Un acuerdo para determinar la reducción de sección metálica fue observada entre ambos instrumentos probadores de cable. El insturmento RTI mostró claramente mayor claridad para el reconocimiento de alambres rotos. Las señales de cables rotos fuéron siempre reconocidas por INTROS con ayuda del diagrama de reducción de sección metálica LMA. Un ejemplo para la determinación de la reducción de sección metálica durante la vida útil del cable esta representada en la Fig. 6. Estos resultados se obtuvieron del eje del montacargas Koepe de la planta principal de transporte de DSK (German hard coal industry). Las condiciones en el eje eran muy humedas y los cables llegaban a su punto de descarte debido a la corrosión y desgaste. El área de mayores daños estaba dentro de la sección de aceleración de los cables del elevador. Referencias [1] V. Sukhorukov. Steel Wire Rope Inspection: New Instruments. - The 7 th ECNDT, Copenhagen, May, 26-29, Para más información contactar con Intron Plus Ltd. calle Krasnokazarmennaya 17, Moscú Tel/Fax (+ 7 95) info@intron.ru