Técnica de tiempo de vuelo de la onda difractada a través de µTOFD.

Se enfocó en la evaluación de probetas soldadas a fin de determinar la configuración adecuada para obtener las imágenes B–scan con la mayor resolución y sensibilidad posible.

4.3.1. Montaje e instalación de equipos.

El montaje utilizado en la técnica de TOFD se muestra en la Figura 4.3. El canal de salida (out) del equipo µ+ se conecta directamente al transductor de trasmisión de ultrasonido, mientras que el canal de entrada (in) se conecta al transductor de recepción, intercalado con preamplificador para ultrasonido marca AEA Sonomatic, tal como aparece en la figura mencionada. Todo el cableado se compone de cables coaxiales con conectores tipo LEMO 00.

Figura 4.3. Montaje utilizado para la técnica de tiempo de vuelo de la onda difractada mediante µTOFD. El transductor transmisor se conecta directamente al µ+, pero al receptor se le intercala un preamplificador. La imagen

en pantalla del equipo µ+ _{corresponde un barrido en B–Scan en µTOFD.}

Los transductores de entrada y salida sobre sus zapatas, y enlazados con un montaje para TOFD dispuestos para una evaluación volumétrica, como aparecen en la Figura 4.3, es lo que se conoce como arreglo TANDEM. Los palpadores utilizados, marca AEA Sonomatic, para TOFD son de 6 mm de diámetro y frecuencias de 2, 5, 10 y 15 MHz, y de 12 mm de diámetro y frecuencias de 2, 5 y 10 MHz; sobre zapatas de la misma marca con ángulos de 45, 60 y 70 grados. En todos los casos fue necesario dos componentes de cada tipo, uno incorporado como emisor y otro como receptor.

Los arreglos TANDEM utilizados corresponden a diferentes combinaciones angulares de las zapatas y de los diámetros y frecuencias de los palpadores. Se utilizaron 18 arreglos TANDEM compuestos por variaciones de los ángulos de 45º, 60º y 70º, las frecuencias de 2, 5 y 10 MHz y los diámetros de 6 y 12 mm; y 3 arreglos compuestos por ángulos de 45º, 60º y 70º, la frecuencia de 15 MHz y diámetro de 6 mm. En definitiva se probaron un total de 21 montajes para la inspección de las 4 probetas soldadas presentes en las Figuras A.5 y A.6 del Anexo A.

La separación entre los palpadores utilizada para cada caso se encuentra en la Tabla 4.3. Dicha separación se determinó considerando la Ecuación 3.18, en función de los ángulos mencionados y el espesor de las piezas soldadas, que en todos los casos era de 3 pulgadas. Por

out in

otro lado, para las probetas soldadas con welding over lay y examinadas a un ángulo de 45º, se utilizó una separación superior a la determinada por la Ecuación 3.18 que permite estudiar los efectos de la separación de los palpadores en las imágenes resultantes de la técnica de TOFD.

Tabla 4.3. Separación entre palpadores para cada ángulo de refracción utilizado para el arreglo TANDEM.

α (grados) 45 60 70

Probeta PL1411 Otras Todas Todas

S (mm) 33 54 58 92

α=ángulo, S=separación, Otras se refiere a las probetas PL1409, PL1410 y PL1412.

4.3.2. Configuración de parámetros en A–Scan.

Una vez instalado el montaje, se configuró en el programa µTOFD los parámetros del A– scan. Se dispusieron los filtros de frecuencia alrededor de los valores utilizados, siendo el pase de alta (High Pass Filter) el límite inferior y el pase de baja (Low Pass Filter) el límite superior, y el ancho de pulso con un valor inferior al período de la onda para cada frecuencia, tal como se tienen en la Tabla 4.4 siguiente.

Tabla 4.4. Ancho de pulso y filtros configurados para cada frecuencia utilizada. Parámetros / frecuencia 2 MHz 5 MHz 10 MHz 15 MHz Pulse Width (ns) 100 100 100 66 High Pass Filter (MHz) 1,5 1,5 1,5 3 Low Pass Filter (MHz) 5 9 12,5 17,5

Adicionalmente, se colocó el voltaje de trabajo en 200 V, el número de disparos por segundo o PRF en 750 Hz, la frecuencia de digitalización en 64 MHz y la velocidad de las ondas longitudinales en el acero en 5920 m/s. Para el ángulo de refracción se indicó el valor de la zapata de cada caso. El promedio de A–Scan en la señal se ubicó a 16 frames (promedio de N A–Scans para un solo muestreo de señal) para todos los arreglos. Adicionalmente, se elaboró una prueba para todos los montajes con 15 MHz utilizando un promedio de 128 frames. Los valores de la ganancia y los parámetros de la ventana estuvieron condicionados por cada arreglo TANDEM utilizado. La finalidad era disponer una ganancia que permitiera visualizar adecuadamente la señal sin la presencia de ruido, y unos parámetros de ventana que envolvieran a la señal a lo largo

de la zona de interés, desde la onda lateral hasta el eco de fondo de las ondas transversales, tal como se muestra en la Figura 4.4 de una señal A–Scan correctamente configurada.

Figura 4.4. Esquema de configuración del tamaño de la ventana utilizado sobre la onda en A–Scan para la toma de imágenes de la técnica de TOFD.

4.3.3. Proceso de adquisición de datos.

En el proceso de adquisición de datos, se introdujo la longitud de la pieza en 150 mm, que es igual a la distancia del barrido, y el espesor nominal y máximo de 3 pulgadas (o 25 mm). El tipo de barrido es no paralelo (Non–parallel), que corresponde a que la orientación de los palpadores en el barrido no es paralela al condón de soldadura, y es similar a la posición como se muestran los palpadores T y R en la Figura 4.3 sobre el montaje de TOFD. La altura de los palpadores debido a las zapatas es, aproximadamente, de 5 mm y la separación entre los palpadores es la que se muestra en Tabla 4.2 según sea el caso. Adicionalmente, la separación entre las sucesivas señales de A–scan (o Raster spacing) es de 0,5 mm y el modo de recolección es en “carrera libre” o free-run, que significa que los palpadores se mueven libremente a través del cordón de manera manual.

Finalmente, para la toma de las imágenes B–Scan se movieron los palpadores sobre la pieza a una velocidad idéntica a la de barrido en la pantalla del µ+, definiendo las longitudes de 50 y 100 mm como puntos de referencia de sincronización entre la posición de los palpadores y el

barrido en la pantalla. Una vez finalizado el barrido, se almacena bajo el formato SCR, con toda la información relacionada al ensayo. En total se obtuvieron 96 imágenes B–Scan sobre barridos en las 4 probetas planas soldadas:

1. 86 imágenes provenientes de barridos con 21 arreglos TANDEM a 16 frames. 2. 12 imágenes provenientes de barridos con 3 arreglos TANDEM a 128 frames.