Cinco métodos para detectar defectos superficiales en tubos de acero cuadrados y rectangulares

Sección hueca cuadrada (shs) y sección hueca rectangular (lado derecho) pasan por conformado, soldadura y tratamiento térmico antes de llegar a un tubo terminado - y cualquiera de esos pasos puede introducir un defecto: un enrollado-en un solape, un defecto de costura-de soldadura, una grieta en la superficie debido al trabajo en frío o una inclusión subsuperficial arrastrada desde la bobina. Si no se detectan, estos defectos pueden propagarse bajo carga, causar fallas prematuras en una unión soldada o provocar el rechazo durante la inspección estructural mucho después de que el tubo se haya fabricado en una estructura terminada.

No existe un método de detección único que cubra todos los tipos de defectos, todas las geometrías de los tubos y todos los requisitos de velocidad de producción a la vez.Elegir el método correcto - o la combinación correcta de métodos - depende de dónde es probable que esté el defecto, cómo está magnetizado (o no) el tubo, qué tan rápido debe realizarse la inspección y en qué condición de la superficie se encuentra el tubo.Este artículo analiza los cinco métodos de detección más comúnmente utilizados en tubos de acero cuadrados y rectangulares, qué mide realmente cada uno y cómo decidir cuál se ajusta a sus requisitos de inspección.

Prueba de corrientes de Foucault (ECT)Funciona haciendo pasar una corriente alterna a través de una bobina mantenida cerca de la superficie del tubo. Esa bobina induce corrientes "remolinas" que circulan dentro del metal a través de inducción electromagnética. Cuando la corriente inducida fluye a través de una región libre de defectos-, forma un bucle uniforme y predecible. Cuando encuentra un defecto superficial o cercano-a la superficie - una grieta, un traslape, una sección de pared adelgazada -, el bucle de corrientes parásitas se distorsiona, y esa distorsión se muestra como un cambio mensurable en la señal eléctrica de la bobina.

Las pruebas de corrientes de Foucault no son una única técnica fija - sino que cubren varios tipos de implementación, cada uno de los cuales se adapta a diferentes necesidades de inspección:

• Pruebas de corrientes parásitas convencionales (estándar)- el método básico, que utiliza una bobina-de frecuencia única para la detección de defectos en la superficie general y cerca-de la superficie
• Pruebas de corrientes parásitas en campo remoto (RFEC)- utiliza una bobina transmisora ​​y receptora separadas a lo largo del tubo, lo que permite la detección a través de la pared interior y exterior en una sola pasada, lo que resulta útil cuando el acceso está limitado a un lado del tubo.
• Pruebas de corrientes parásitas multi-frecuencia- ejecuta varias frecuencias simultáneamente, lo que permite al inspector separar señales de diferentes profundidades de defectos o suprimir la interferencia de las condiciones de la superficie.
• Prueba de corrientes parásitas pulsadas- utiliza un pulso de banda ancha en lugar de una onda continua, lo que puede extraer más información de profundidad de una sola medición.
• Los puntos fuertes de las pruebas de corrientes parásitas son los que las convierten en un método común de primera-línea en las líneas de producción:la precisión y la sensibilidad de la detección son altas, la velocidad de inspección es lo suficientemente rápida como para funcionar en línea-durante la producción de tubos y puede detectar defectos tanto superficiales como subterráneos (cerca-de la superficie). También tolera razonablemente bien la contaminación de la superficie -La película de aceite o los residuos ligeros en la superficie del tubo generalmente no interrumpen la señal., lo cual es importante en una planta de producción donde los tubos salen directamente de una línea de conformado y soldadura.

La compensación-esespecificidad. Las pruebas de corrientes de Foucault son sensibles a cualquier cambio en la respuesta electromagnética del material, lo que significa que pueden señalar características geométricas, rugosidades superficiales menores o variaciones de propiedades del material como si fueran defectos -aumentando la tasa de detección-falsaen comparación con métodos que producen una indicación física más directa. También ofreceFlexibilidad limitada para ajustar la resolución de detección., por lo que una configuración de corrientes parásitas ajustada para un tamaño de defecto y un rango de profundidad puede no ser la configuración óptima para un perfil de defecto diferente sin reconfigurar la sonda o la frecuencia.

Pruebas ultrasónicas (UT)Utiliza la forma en que las ondas sonoras viajan a través del metal sólido. Un transductor envía un pulso ultrasónico de alta-frecuencia a la pared del tubo. Mientras el material sea continuo, la onda lo atravesará de forma predecible; cuando llega a un defecto interno - un vacío, una inclusión, una falta-de-fusión en la costura de soldadura - parte de esa energía se refleja hacia el transductor. Al medir el retardo de tiempo y la amplitud de la señal reflejada, el equipo de inspección puede calculartanto la ubicación como el tamaño aproximado del defecto dentro del espesor de la pared, no solo su presencia.

La principal ventaja de las pruebas ultrasónicas es la precisión:Entre los cinco métodos aquí descritos, generalmente es el más preciso para señalar exactamente dónde dentro de la pared del tubo se encuentra un defecto y aproximadamente su tamaño. Esto lo convierte en un método estándar para verificar la integridad de la costura de soldadura-tanto en productos de tubos como en componentes forjados, donde conocer la profundidad de un defecto - y no solo su existencia - determina si la pieza es aceptable.

El método tiene limitaciones prácticas reales en tubos cuadrados y rectangulares.No se adapta bien a geometrías complejas o irregulares.- las caras planas de un SHS/RHS funcionan razonablemente bien, pero las esquinas y las zonas de transición pueden distorsionar la ruta del sonido y complicar la interpretación.La superficie del tubo necesita un cierto nivel de suavidad.para que el acoplamiento funcione correctamente, ya que las pruebas ultrasónicas requierenagente de acoplamiento - normalmente un gel o aceite-medio a base de - que se aplica entre la sonda y la superficie del tubopara eliminar el espacio de aire y mantener estable la transmisión de la señal. Es necesario preparar superficies rugosas, escamosas o muy recubiertas antes de que las pruebas ultrasónicas proporcionen una lectura confiable.

Pruebas de partículas magnéticas (MPT)Se aplica específicamente a tubos ferromagnéticos. El - carbono y el acero estructural de baja-aleación califican, pero los materiales no-magnéticos no. El tubo se magnetiza, ya sea con un yugo, una bobina o una corriente directa que pasa a través del material, lo que establece un campo magnético que atraviesa el acero.Cuando un defecto en la superficie o cerca-de la superficie interrumpe ese campo - una grieta, una costura, una falta de fusión - las líneas del campo magnético se distorsionan localmente y "se escapan" de la superficie, creando un campo de fuga localizado exactamente en la ubicación del defecto.

Luego se aplican finas partículas magnéticas (polvo seco o una suspensión húmeda) sobre la superficie magnetizada.El campo de fuga atrae y retiene las partículas en el sitio del defecto, formando una línea o grupo visible que traza la forma del defecto.- una grieta aparece como una línea de partículas que sigue la trayectoria de la grieta; una inclusión redondeada aparece como un grupo de partículas.

El atractivo de las pruebas con partículas magnéticas es la franqueza y el costo:la inversión en equipos es comparativamente baja, la indicación física es muy confiable cuando corresponde y el defecto es directamente visible en lugar de inferirse a partir de una señal electrónica. - un inspector puede ver la forma y el alcance reales del defecto. Las desventajas tienen que ver en gran medida con la mano de obra y la precisión:aplicar corriente magnetizante, partículas e interpretar el patrón es un proceso manual, lo que aumenta el coste laboral en relación con un método automatizado en-línea. TambiénNo puede distinguir el tipo de defecto o el grado de gravedad con la misma precisión que las pruebas ultrasónicas o de corrientes parásitas.- le indica que existe un defecto y aproximadamente dónde, pero no necesariamente su profundidad o clasificación exacta - y el rendimiento general tiende a serMás lentoque las alternativas automatizadas.

Las pruebas de infrarrojos en superficies de tubos generalmente se implementan como termografía de inducción., y el principio es distinto de los otros cuatro métodos: detecta defectos mediante calentamiento localizado en lugar de una señal magnética o acústica. Se pasa una bobina de inducción de alta-frecuencia cerca de la superficie del tubo, generando una corriente eléctrica inducida directamente sobre la capa superficial del tubo. Cuando el material es sano, la corriente inducida fluye uniformemente y se disipa en forma de calor de manera uniforme.Cuando existe un defecto, la resistencia eléctrica local cambia y la región del defecto consume más energía eléctrica a medida que transporta la corriente inducida -, lo que produce una temperatura local mensurablemente más alta.

Una cámara o sensor de infrarrojos lee este patrón de temperatura en la superficie.Debido a que la velocidad y el patrón de disipación de calor se relacionan con la profundidad del defecto, la firma térmica resultante se puede utilizar para estimar la profundidad del defecto., no solo la presencia -, que es una capacidad que ninguno de los métodos de indicación puramente superficial-(como las pruebas de partículas magnéticas) proporciona directamente.

La limitación práctica es geométrica:Este método generalmente es efectivo solo en superficies planas y rectas., donde la bobina de inducción puede mantener una distancia y un acoplamiento consistentes y uniformes con la superficie del tubo a lo largo del escaneo.No es muy adecuado para superficies metálicas desiguales o irregulares.- un radio de esquina, una capa de soldadura rugosa o una capa de escala desigual interrumpe la distribución de la corriente inducida y socava la confiabilidad de la lectura térmica. En tubos cuadrados y rectangulares, esto generalmente limita la termografía infrarroja/inducción a las caras planas en lugar de a la sección completa.

Las pruebas de fuga de flujo magnético (MFL) comparten su física subyacente con las pruebas de partículas magnéticas casi por completo.- magnetizan un tubo ferromagnético y se basan en el hecho de que un defecto distorsiona el campo magnético, produciendo un campo de fuga localizado en el defecto. La diferencia está en cómo se lee ese campo de fuga: en lugar de aplicar partículas magnéticas y confiar en un patrón visual,MFL utiliza sensores electrónicos - normalmente sensores de efecto Hall- o de bobina-- para detectar y medir el campo de fuga directamente., convirtiéndola en una señal electrónica en lugar de un rastro de partículas visible.

Ese cambio de una lectura visual manual a una medición electrónica directa es lo que le da a MFL su ventaja práctica:su rango aplicable, sensibilidad y confiabilidad son generalmente más fuertes que las pruebas de partículas magnéticas.Debido a que el campo de fuga se mide electrónicamente en lugar de inspeccionarse visualmente, MFL se puede automatizar y ejecutar a la velocidad de la línea de producción-y su sensibilidad depende menos de la capacidad del inspector para interpretar correctamente un patrón de partículas bajo condiciones variables de iluminación o superficie. Al igual que las pruebas con partículas magnéticas, sigue estando limitada atubo ferromagnéticoLos - materiales no-magnéticos no se pueden inspeccionar con ninguno de los métodos.

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