Introduzione
I tubi saldati elettricamente a resistenza (ERW - electric resistance welded) sono formati mediante bobine in acciaio attraverso un processo continuo che implica lo srotolamento delle bobine. Vengono quindi introdotte le lamine in acciaio nelle linee di produzione di tubi e in seguito i bordi vengono saldati longitudinalmente mediante resistenze elettriche. Il disallineamento dei bordi delle lamine può provocare la deviazione della saldatura attraverso l'intero processo di formazione.
Problematiche da risolvere
Per eseguire l'ispezione delle saldature durante la produzione di tubazioni ERW, un operatore deve monitorare visivamente la saldatura per assicurarsi che le sonde di rilevamento di difetti siano allineate al centro della saldatura. Il problema con questo metodo di monitoraggio manuale è che la corretta esecuzione di un'ispezione dipende dalle capacità e dalla completa concentrazione dell'operatore.
Soluzione
Durante il processo produttivo viene usato uno strumento di rettifica per rimuovere qualunque materiale in eccesso risultante dal processo di saldatura. Questa operazione altera lo spessore della parete (WT -wall thickness) su entrambi i alti della saldatura. Questa alterazione del profilo può essere monitorato attraverso la funzione di monitoraggio e prolifazione della saldatura basata sul phased array del sistema di ispezione in linea ofuori linea di produzione ERW Olympus. La sonda utilizzata per eseguire questa funzione del sistema di ispezione per tubazioni ERW è una sonda curva phased array (PA) di dimensione sufficiente per oltrepassare la zona influenzata termicamente (HAZ - heat-affected zone) su entrambi i lati della saldatura. La sonda scansiona l'area obiettivo trasmettendo le onde longitudinali a zero gradi per fornire una vista laterale della saldatura. |  Tubazione ERW con un esempio di saldatura sezionata |
Un algoritmo basato sull'analisi basata sul tempo di volo utilizza la differenza dello spessore della parete (WT) causata dal processo di rettifica per estrapolare la posizione della saldatura.
Analisi dei dati del tempo di volo relativamente alla saldatura sezionata
La posizione dell'area rettificata in relazione al centro della sonda può essere usata per la correzione della posizione, se necessario. L'algoritmo del profilo della saldatura misura qualunque deviazione dal cordone di saldatura e fornisce le informazioni per la regolazione della sonda. La sonda phased array è collegata a un carrello motorizzato fissato a una rotaia circolare posizionata attorno al perimetro della tubazione in modo che possa seguire automaticamente la saldatura. Allo stesso modo, le sonde di rilevamento dei difetti sono fissati a una struttura simile e ricevono le informazioni di posizione dalla sonda del profilo della saldatura in modo che le sonde possano essere riposizionate. |  Mappatura B-scan nel software QuickView™ relativamente alla saldatura sezionata |
Risultati
La seguente figura mostra un esempio dei dati di monitoraggio della saldatura visualizzati dai sistemi in linea e fuori linea di produzione ERW Olympus. I quattro diagrammi in alto riportano le informazioni di ispezione della saldatura; i due diagrammi in basso riportano la posizione rilevata della saldatura e i dati del C-scan dello spessore della parete usati per monitorare la saldatura. |  Canali dei difetti (in alto) e schermata di monitoraggio della saldatura (in basso) |
Questa posizione della saldatura rilevata viene trasmessa in tempo reale al PLC per riposizionare le sonde mediante i meccanismi azionati da servomotore per ogni sonda, assicurando che la saldatura e la zona influenzata termicamente (HAZ) siano ispezionati correttamente lungo l'intera lunghezza della tubazione. |  Sistema in linea di produzione con l'asse circolare per la funzione di monitoraggio automatico della saldatura |
Nella figura illustrata di seguito, è stata posizionata al centro della saldatura una sonda phased array e sono stati registrati i risultati acustici della misura dello spessore della parete. La tubazione è stata intenzionalmente disallineata per verificare la funzione di monitoraggio automatico delle saldature. Come viene mostrato dalla scansione, la sonda phased array si riposiziona automaticamente al centro della saldatura.
Monitoraggio automatico della saldatura
Conclusioni e vantaggi principali
I risultati mostrano che con il sistema in linea o fuori linea di produzione ERW, la tecnologia phased array può essere usata per monitorare automaticamente la saldatura, eliminando la dipendenza dal monitoraggio visivo di un operatore. L'eliminazione di questa variabile aiuta a raggiungere la totale affidabilità dell'ispezione della saldatura. La tracciabilità viene assicurata mediante il file di dati della tubazione in quanto vengono registrati le informazioni dei difetti e i dati di monitoraggio della saldatura.
Inoltre i dati in tempo reale permettono agli utenti di visualizzare il profilo della saldatura e l'area di rettifica fornendo un feedback immediato sul processo di saldatura e rettifica. È possibile eseguire un'analisi senza attendere il taglio della tubazione, riducendo al minimo la quantità di materiale interessato se lo strumento di rettifica è usurato o danneggiato.
