Introducción
Las tuberías soldadas por resistencia (ERW, por sus siglas en inglés) son formadas a partir de bobinas de acero en un proceso continuo que comprende el enrollado de bobinas, la alimentación de las placas de acero a través de molinos rotativos para tubos y, finalmente, la unión longitudinal de los bordes mediante una soldadura electro resistente. La alineación incorrecta de los bordes puede generar una desviación de la soldadura en todo el proceso de formación.
Desafíos
Para inspeccionar soldaduras durante la soldadura de tubos por resistencia, un operador debe verificar visualmente que la alineación de las sondas de detección de defectos con el centro de la soldadura sea apropiada. El problema que deriva de este método manual de verificación es que está asociado estrechamente a la capacidad de cada operador y a su atención inquebrantable para que la inspección se realice adecuadamente.
Solución
Durante la fabricación, una herramienta de corte térmico es usada para retirar cualquier exceso de material resultante a partir del proceso de soldadura. Esta operación produce cambios en el espesor de la pared a ambos lados de la soldadura. Esta alteración del perfil puede ser monitoreada usando la función de monitorización y caracterización de soldaduras por ultrasonido multielemento provista por los sistemas de inspección en línea y fuera de línea de Olympus para tubos soldados por resistencia (ERW). La sonda requerida para esta función del sistema de inspección de tubos soldados por resistencia es de tipo curva y emplea el ultrasonido multielemento (Phased Array); además es lo suficientemente larga para ampliarse por encima de la zona afectada térmicamente por calor (HAZ) a ambos lados de la soldadura. Escanea el área de interés mediante la emisión de ondas longitudinales a cero grados para adquirir una representación lateral de la soldadura. |  Tubo soldado por resistencia mostrando una soldadura recortada |
Un algoritmo basado en los análisis del tiempo de vuelo usa la diferencia entre el espesor de pared causado por el corte térmico a fin de extrapolar la posición de la soldadura.
Análisis de datos de tiempo de vuelo representando una soldadura sobrerecortada
La posición del área cortada térmicamente en relación con el centro de la sonda puede ser usada para corregir dicha posición de ser necesario. El algoritmo de caracterización de soldadura mide cualquier desviación de costura a lo largo de los tubos y ofrece información para el debido ajuste de la sonda. La sonda de ultrasonido multielemento (PA) está enganchada a un carrito motorizado que, a su vez, está fijado a un raíl circular. Este raíl se coloca alrededor del perímetro del tubo para que la soldadura sea monitorizada automáticamente. Las sondas de detección de defectos también están fijadas a una estructura similar. Ellas reciben la información de posición a partir de la sonda de caracterización de la soldadura para que puedan reposicionarse automáticamente. |  Mapeo B-scan con el software QuickView™ representando una soldadura recortada |
Resultados
La figura a continuación muestra un ejemplo de los datos obtenidos a partir de la monitorización de la soldadura de los sistemas en línea y fuera de línea de Olympus para tubos soldados por resistencia. Los cuatro cuadros superiores presentan la información de inspección de la soldadura; los dos cuadros inferiores presentan la posición detectada de la soldadura y los datos C-scan del espesor de pared usados para monitorizar la soldadura. |  Canales de los defectos (superior) y visualización de monitorización de soldadura (inferior) |
Esta posición de soldadura detectada es enviada en tiempo real al PLC para reposicionar las sondas usando mecanismos de accionamiento servomotor para cada una de ellas, lo que asegura la inspección adecuada de la soldadura y el corte térmico a lo largo de la tubería completa. |  Sistema en línea para tubos soldados por resistencia mostrando el eje circular para la función de monitorización automática de la soldadura |
En la figura ilustrada a continuación, una sonda Phased Array fue posicionada sobre el centro de la soldadura y los resultados acústicos de la medición del espesor de pared fueron registrados. Después, la tubería fue desalineada voluntariamente para probar la función de monitorización automática de soldadura. Tal como lo muestra el escaneo, la sonda de ultrasonido multielemento (Phased Array) se reposiciona automáticamente sobre el centro de la soldadura.
Monitorización automática de soldadura
Beneficios clave y conclusiones
Los resultados muestran que, con el sistema en línea y fuera de línea para tubos soldados por resistencia, la tecnología de ultrasonido multielemento (Phased Array) puede ser usada para monitorizar automáticamente la soldadura y eliminar la dependencia al método de verificación visual ejecutada por los operadores. La eliminación de dicha variable ayuda a lograr inspecciones fiables de la soldadura al 100 %. La trazabilidad es asegurada por el archivo de datos de la tubería, ya que se graba la información del defecto y la monitorización de la soldadura.
Además, los datos en tiempo real permiten que los usuarios visualicen el perfil de la soldadura y el área de corte térmico para suscitar una retroalimentación inmediata en el proceso de soldadura y corte térmico. Es posible realizar un análisis sin tener que esperar hasta que la tubería sea cortada, lo que minimiza la cantidad de material afectado si la herramienta de corte térmico falla o está dañada.
