Aplicaciones típicas: Bridas, Barras, hélices de turbina eólica, Cascos de barcos

Técnica de inspección: Barrido C codificado Arreglo de fases, Técnica basada en amplitud

En esta nota de aplicación nos centraremos en la inspección de plásticos reforzados con fibra de vidrio (GFRP), específicamente los utilizados en la fabricación de palas de aerogeneradores. Los defectos comunes en este material incluirán huecos / burbujas de aire atrapados en el epoxi (porosidad), deslaminaciones entre las capas de fibra, especialmente alrededor de áreas con cambios de espesor y daño al larguero debido a un exceso de tensión en las palas.

Inspección UTPA de baja frecuencia de GFRP

Características y beneficios

• Mayor cobertura de inspección
• Reducción del tiempo, ya que la inspección se puede realizar
• mientras las hélices están en la turbina.
• Mayor penetración utilizando un transductor de baja frecuencia
• Ligero y portátil
• Excelente señal / ruido para una imagen más clara

Procedimiento de inspección

El procedimiento de prueba se demostró en dos muestras como se muestra a continuación, las piezas que se inspeccionan son secciones de una pala de turbina eólica, ambas secciones tienen 2 espesores diferentes, 18,5 mm, 23,5 mm, 41,5 mm y 46,4 mm.

Los defectos comienzan en el área donde cambia el grosor y continúan hasta el lado más
grueso de las muestras.

Esquemas prácticos
Necesidad de una inspección con arreglo de fases

• La necesidad de inspección de las palas de las turbinas eólicas comienza en su fabricación y continúa a lo largo de su vida útil, ya que cada pala se somete a diferentes tensiones de su entorno.
• Durante el proceso de fabricación, puede producirse una delaminación, estos defectos a menudo se ocultan a la vista y necesitan ser inspeccionados por ultrasonidos. Las áreas comunes para la delaminación son alrededor de orificios perforados (para sujetadores) y alrededor de bordes / cambios de espesor.
• Otro defecto que se puede introducir durante la fabricación es la porosidad, se trata de un área o aire / aire.
• Burbujas que quedan atrapadas durante el proceso de inyección y curado de la resina.
• Durante la vida útil de una pala de aerogenerador, se deben realizar inspecciones para ayudar a descubrir nuevos defectos que puedan formarse, estos pueden incluir:
• Separación del larguero debido a un alto estrés.
• Daño por impacto de aves.
• Delaminación causada por demasiada flexión de las cuchillas durante el funcionamiento durante vientos fuertes.

Beneficios de la inspección
Las palas de las turbinas eólicas son artículos de alto valor, también son difíciles de transportar y cambiar. Por lo tanto, es muy importante que se realicen las inspecciones adecuadas, reduciendo la necesidad de cambiar las cuchillas innecesariamente y evitando fallas en el servicio. Con este método de prueba, la inspección se puede realizar mientras las palas están unidas a la turbina mediante un acceso por cuerda, lo que significa que no es necesario quitar las palas y llevarlas a una ubicación en el suelo, lo que reduce el costo y el tiempo de inactividad general.

No toda la delaminación serán fallas, al usar una matriz en fase, es fácil monitorear cualquier crecimiento en el tamaño de la delaminación, por lo tanto, se encuentra el momento adecuado para quitar o reparar la pala de la turbina.

La delaminación, las arrugas, el dimensionamiento y la caracterización de la porosidad se mejoran con UTstudio + e incluso se pueden dimensionar automáticamente con la anotación única de UTmap.

Conclusión
El transductor de matriz en fase de baja frecuencia de Sonatest, junto con una de nuestras unidades rápidas y capaces, proporciona una forma fácil de usar y confiable de garantizar una inspección minuciosa de NDT de las palas de las turbinas eólicas.
Debido a la versatilidad de nuestras unidades, se pueden realizar muchas otras inspecciones relacionadas con las turbinas eólicas, por ejemplo las soldaduras en los soportes así como la verificación de corrosión en áreas específicas.

La inspección por arreglo de fases de soldadura larga en componentes curvos como tubos y tuberías puede ser desafiante, especialmente para costuras de soldadura en diámetros pequeño o tubos de pared gruesa ya que los softwares de inspección, herramientas y accesorios son generalmente diseñados para superficies planas.

Además de que la interpretación del escáner puede ser difícil para ciertas circunstancias, debido a la geometría convexa de la superficie y en muchos casos las herramientas de la visualización de sobre posiciones en soldaduras no son relevantes. El resultado es erróneo frecuentemente, la localización y dimensionamiento del defecto no es preciso en la inspección de soldadura en tubos, tuberías o superficies curvas.

Ésta aplicación destaca un nuevo enfoque en la inspección de costuras soldadas usando el software PA-CSC de veo 3 Sonatest. Una vez que la región o regiones de interés en la soldadura han sido definidas por el inspector, se realiza un enfoque automático en la región. Los S-Scans rápidos pueden ser grabados con la ayuda de un escáner apropiado. Por otra parte, las vistas corregidas del A-Scan son producidas y soportadas por un escaneo en vivo 3D así el técnico puede realizar una identificación, interpretación, medición y dimensionamiento del defecto.

1. Desafíos con arreglo de fases en Inspección de soldadura en tubos, tuberías o superficies curvas.

Configurar un escáner PAUT con recubrimiento representando la soldadura es muy común. En el caso de superficies planas, el usa un salto para lidiarlo con la señal del sonido representando el recubrimiento de la soldadura. En el caso de superficies curvas, éste método no puede ser usado como se aprecia en las imágenes recolectadas, en la superficie convexa se distorsiona y la superficie no puede ser examinada. Además, la profundidad medida del defecto cambiaría a medida que la sonda viaja a lo largo de la superficie curva.

arreglo de fases en superficies curvas

Actualmente, el objetivo de la mayoría de las inspecciones de soldaduras de costura larga es detectar daños mecánicos en servicio. La nitidez y la resolución de la imagen es crítica para tales evaluaciones cuando se trata de la caracterización de un defecto. De hecho, el desfase de la caracterización puede resultar en una reparación innecesaria en defectos de fabricación ya aceptados.

2. Solución de enfoque de resolución

Cuando se utiliza el método tradicional de enfoque de trayectoria constante en superficies curvas, los puntos de enfoque se ven afectados por el efecto de lente convexo en el segundo salto, disminuyendo significativamente el ángulo de resolución, la densidad de energía del haz y la nitidez de la imagen que conduce a una baja probabilidad de detección.

El nuevo enfoque de resolución constante PA-CSC permite al usuario definir una resolución de haz fija en la región de interés, se usa este parámetro para que el generador de ley focal genere haces UT en ángulos específicos para garantizar una cobertura completa de la soldadura y la densidad del haz, teniendo en cuenta los efectos de la superficie curva. Además, la profundidad de falla real ahora se calcula a partir de los A-Scan corregidos y no es afectado por la ubicación de la sonda. Esta característica está agregada en el instrumento.

Aquí están los resultados de dos patrones focales diferentes, del lado izquierdo siguiendo un camino constante y del lado derecho una resolución constante.

resultados de dos patrones focales diferentes, del lado izquierdo siguiendo un camino constante y del lado derecho una resolución constante

Como se muestra en la figura de abajo, se puede ver fácilmente que el método asegura el enfoque y la optimización de la imagen para la región de interés definida por el inspector, asegurando la apropiada y precisa localización del defecto con arreglo de fases.

Se puede establecer un enlace estable entre el A-Scan, el escáner sectorial y la vista 3D en vivo proporcionando asistencia invaluable para permitir al técnico localizar y dimensionar los defectos con seguridad. También es posible hacerse un análisis posterior usando el software UT Studio para extraer y analizar datos, crear reportes y compartir información.

A-Scan, el escáner sectorial y la vista 3D en vivo

Al desarrollar y probar la capacidad de la constante resolución de enfoque, Sonatest provee un método único, fácil de usar y preciso para la evaluación de soldaduras en costuras.

Partes Típicas: Estructura, hélices y aspas, Paneles, Cuadros.

Métodos de inspección: Arreglo de fases, Escaneo lineal (L-scan), Automático o manual, Inmersión.

Paquete recomendable

• Rsflite/veo+/prisma
• UTmap/UTstudio+
• WP2 2.25 hasta 10MHz

Los compuestos han sido usados cada vez más remplazando los materiales tradicionales de construcción. Entre una serie de ventajas los compuestos proveen una alta resistencia con un peso bajo y resistencia a la corrosión, aunque la evaluación de calidad de éstos compuestos es un reto. Adoptar técnicas reconocidas de ultrasónico para mejorar la inspección de componentes compuestos puede proporcionar fiabilidad y resultados repetibles en exámenes en línea como de mantenimiento.

Una inspección con escáner linear (Cero grados) es altamente recomendada. Los componentes son anisotrópicos , lo que significa que tienen diferentes propiedades cuando de distintos ejes por lo que la velocidad de las ondas transversales varían con el ángulo del haz, haciendo un escáner angular inapropiado.

Características de los defectos:
Los defectos puedo originarse por un manejo inadecuado o abuso, pero también se pueden crear involuntariamente por el tiempo de producción. La falta de detección puede conducir a una vida de la pieza mucho más corta y posibles fallas de servicio.

Defectos de fabricación:

• Inserción de materiales desconocidos entre las capas
• Mala unión (Falta de adherencia)
• Capas sobrepuestas
• Porosidad
• Separación (Causada por la manipulación humana o de maquina)

A través de la inspección:
Éste enfoque está ampliamente extendido para la evaluación de panales, éstas estructuras pueden ser inspeccionadas con dos transductores secos apartados uno de otro, con esto podemos detectar falta de unión en el núcleo del panel.

Pulso eco

Por otra parte es posible inspeccionar el panal mismo usando una bajo frecuencia y ancho de banda con Sonatest Prisma, d-70, MS-700.(<1MHz). La función Dryscab verifica si la unión del panal es homogénea.

¿Amplitud base o tiempo de viaje base?
El C-Scan puede mostrar la información grabada de acuerdo al tiempo de viaje o la amplitud de señal. Para inspecciones de compuestos ambos datos son muy importantes porque indican diferentes zona del defecto. LA compuerta de posicionamiento de amplitud base frecuentemente monitorea el eco de pared posterior. Ésta información es muy sensible a variaciones en el acoplamiento, falta de uniones, porosidad y cualquier cosa que afecta la intensidad de la señal de cualquier manera… La compuerta de posicionamiento del C-Scan para tiempo de viaje puede ser posicionado entre el eco de pared posterior y el eco de disparo. Ésta vista es generalmente menos sensible que la vista previamente, aunque ésta mantiene la información de profundidad del defecto.

Amplitud C-Scan en materiales compuestos

Profundidad con C-Scan en materiales compuestos

Dimensionamiento de los defectos
Sonatest desarrolló una indicación de dimensionamiento única y automatizada, la cual permite al inspector encontrar de manera rápida y dimensionar sin esfuerzo la forma de la indicación. El algoritmo basado en la zona del defecto tiene criterios editables sobre la amplitud o el tiempo de viaje. El algoritmo permite una retroalimentación visual del área defectuosa mientras se envía la información dimensional sobre el defecto como profundidad, ancho, largo y área global.

dimensiones del defecto

Esta aplicación destaca el uso de arreglo de fases por la rentabilidad de la Inspección de barrenos en carriles de vías férreas en un tiempo más eficiente.

Señal de respuesta típica

Las cuatro imágenes anteriores muestran el barreno del perno con y sin defectos, en la figura 1 se aprecia la respuesta en curso sobre el barreno del perno, esto produce una reflexión desde el barreno, en la figura 2 se muestra el mismo escáner en directo, pero en ese momento se aprecias 3 o 4 defectos alrededor del barreno, es posible de diferenciar la respuesta superior como un defecto en lugar de geometría porque sus dos reflexiones separadas se juntan.

En las figuras 3 y 4 se muestran las imágenes del escáner del lado inferior del barreno, esta vez es necesario un salto cuando el sonido es reflectado desde la parte inferior de la pista para conseguir una cobertura completa. En la figura 3 se muestra la respuesta sin defecto mientras que en la figura 4 se muestran dos defectos, la imagen ampliada muestra dos reflexiones desde la señal derecha.