Tutorial para la calibración de equipo TOPAZ para la inspección de HDPE

1. Integrity & NDT Solutions
INSPECCION DE HDPE MEDIANTE TOFD
Elaborado por: Ing. Carlos Enrique Suárez Navas
UNI EN ISO 9712 UT/PA/TOFD

3. GENERALIDADES
Tuberías de Polietileno de alta densidad (HDPE) ha sido utilizado en
lugar de tuberías de aceros al carbono en: la petroquímica, energía, y
las industrias mineras debido a su excepcional resistencia a la
corrosión y erosión. Recientemente, HDPE también se ha utilizado
para centrales nucleares en tuberías para refrigeración por agua.
i t e w e l d i n g t o o l a n d ( b ) a c o m p l e t e d w e l d w i t h t h e
r f a c e w e l d b e a d .
b y v i s u a l i n s p e c t i o n o f t h e e x t e r n a l w e l d b e a d .
(b)

4. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA
El proceso de soldaduras en HDPE es normalmente susceptible a
las siguientes discontinuidades: falta de fusión, traslape frio
(partial bond), inclusiones y cavidades.
Este tipo de discontinuidades pueden generar fugas o hasta el
colapso de la tubería en servicio, lo cual genera una alta
consecuencia para la continuidad del negocio.

5. LA SOLUCIÓN
El ensayo automatizado de TOFD (Time of flight diffraction) es una
poderosa herramienta para la inspección de soldaduras en HDPE muy
utilizada mundialmente en el sector petroquímico minero y nuclear.
La técnica permite realizar un control de calidad a este tipo de juntas
(butt fusion joints) aumentando la confiabilidad del sistema de
tuberías y minimizando paradas no programadas que además de ser
muy costosas, afectan la imagen de la compañía y la seguridad de las
personas.

6. DESCRIPCIÓN DE LA TECNICA
El ensayo de TOFD se basa en
un sistema de adquisición de
datos a computador, el cual
registra las variaciones en el
tiempo de vuelo de ondas de
difracción.
Actualmente todos los sistemas
de inspección automatizada de
soldaduras incluyen el TOFD,
ya que permiten detectar
discontinuidades con
orientación vertical, como en el
caso de la IF (falta de fusión)
en juntas de HDPE.

7. DESCRIPCION DE LA TÉCNICA
TOFD
A-SCAN
B-SCAN
TOFD
Superficie
externa de
soldadura
Superficie
interna de
soldadura
Defecto

8. EQUIPOS EMPLEADOS
Para el ensayo de TOFD se emplean equipos que cumplen con la
normatividad BS7706, ENV583-6 y ASME SEC V.
TOPAZ 32:128 o 16:64 de la marca ZETEC

9. PREPARACIÓN DEL SETUP PASO
A PASO
Caso práctico: HDPE con espesor de 25 mm, diámetro de 6”

10. SETUP PASO A PASO
Palpadores y zapatas
Para este tipo de material (HDPE) es conveniente
emplear palpadores de baja frecuencia (2.25 MHz)
Se empleó palpadores marca Olympus, referencia:
C542-SM
Para que los ángulos de refracción sean adecuados, se
empleó zapata tipo inmersión marca Olympus,
referencia: ST1-60L-WHC-HDPE

11. SETUP PASO A PASO
Plan de escaneo
El plan de escaneo preliminar se realizó con el software
ESBEAMTOOL de Eclipse Scientific ya que es requerido
cargar estos datos de palpador y zapata al TOPAZ, de lo
contrario no funcionará.

12. SETUP PASO A PASO
Configuración en el equipo
1. En “Specimen/Geometry” seleccionar
siempre “Plate”, y llenar los datos requeridos

13. SETUP PASO A PASO
Configuración en el equipo
2. En “Specimen/Material” crear el material
HDPE con velocidad 2460 m/s

14. SETUP PASO A PASO
Configuración en el equipo
3. En “Channels” seleccionar Conventional-
TOFD”

15. SETUP PASO A PASO
Configuración en el equipo
4. En “Channels” crear el palpador

16. SETUP PASO A PASO
Configuración en el equipo
5. En “Channels” crear la zapata.

17. SETUP PASO A PASO
Configuración en el equipo
QUE NO SE DEBE HACER
No seleccionar que va ha trabajar tubería o en zapata seleccionar
inmersión, esto genera resultados inesperados y no calibra el equipo
?

18. SETUP PASO A PASO
Configuración en el equipo
6. En “Channels/Calculator” colocar el PCS determinado en
EsBeamtool, si los pasos anteriores están bien,l debe salir la
siguiente imagen en el equipo TOPAZ

19. SETUP PASO A PASO
Configuración en el equipo
7. Encender la bomba eléctrica y ajustar el start y rango.
Tenga presente que no debe haber modo convertido (SW) en
el HDPE

20. SETUP PASO A PASO
Configuración en el equipo
8. En el menú “Calibration” seleccionar “Complete TOFD”
Solo si todos los pasos anteriores fueron correctos, aparecen las
compuertas “gates” ubicadas automáticamente en la onda lateral y eco de
fondo. En el menú “Calibrate” dar click en “compute”

21. SETUP PASO A PASO
Configuración en el equipo
9. Con el equipo ya calibrado, se ingresa al menú
“Inspection”, se establecen los parámetros del encoder, la
longitud del barrido y se procede con la adquisición de datos

22. SETUP PASO A PASO
Configuración en el equipo
10. Una vez adquirida la data se abre nuevamente, se realiza
una verificación de la calibración, debe aparecer la onda
lateral con un valor de 0mm y el eco de fondo con 25 mm,
aproximadamente.
Posteriormente, se pueden ubicar los cursores sobre las
discontinuidades y adicionar la posición de estos para el
informe.

23. CONCLUSIONES
El control de calidad que se puede realizar empleando sistemas de
adquisición de datos como el ensayo de TOFD, permiten minimizar
riesgos y extender la vida del sistema de tuberías en HDPE.
Aunque existen otras opciones utilizando ultrasonido pulso eco como
método tandem o phased array, ambos utilizando onda longitudinal,
ningún método es tan efectivo y brinda mejor relación costo/beneficio
como el ensayo no destructivo de TOFD en HDPE.
Un aspecto importante en el desarrollo de los ensayos no destructivos
es que exista la tecnología apropiada, los procedimientos validados
mediante patrones con defectos y el personal competente para el
desarrollo de la tarea

24. CONCLUSIONES
Con respecto al sistema del TOPAZ hay que tener muy presente
que el éxito para una calibración en TOFD radica en que se cree
apropiadamente la zapata y el palpador, ya que el software realiza
varios proceso automatizados para ubicar las compuertas a la hora
de calibrar.
Cuando se emplean zapatas o palpadores que no se encuentran en
la base de datos del TOPAZ es recomendable emplear el software
EsBeamtool para crearlos y cargarlos al equipo, de lo contrario, la
calibración no podrá ser realizada ya que las compuertas quedan
estáticas y no se pueden manipular.

25. csuarez@integrity-ndt.com
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