Configuración TOFD con sondas de transmisión y recepción. En este caso, la sonda de recepción detecta cuatro indicaciones: una de la onda lateral que se ha desplazado a lo largo de la superficie superior, una de la onda que se ha reflejado en la superficie más alejada y dos del defecto en el objeto de prueba.Datos típicos de TOFD, creados alineando verticalmente los trazos de datos de la figura anterior y codificándolos por colores según la amplitud. El defecto o la discontinuidad crean una indicación parabólica característica, debido al cambio aparente en la profundidad a medida que se desplazan las sondas.Sondas TOFD guiadas manualmente
El método de difracción de tiempo de vuelo ( TOFD ) para pruebas ultrasónicas es un método sensible y preciso para las pruebas no destructivas de defectos en las soldaduras. El TOFD se originó a partir de las técnicas de difracción de punta que fueron publicadas por primera vez por Silk y Liddington [1] en 1975, lo que allanó el camino para el TOFD. Trabajos posteriores sobre esta técnica se dan en varias fuentes que incluyen Harumi et al. (1989), Avioli et al. (1991) y Bray y Stanley (1997).
Bray y Stanley (1997) resumieron la técnica TOFD como técnicas de difracción de puntas que utilizan el principio de que las puntas de una grieta, cuando son golpeadas por una onda, difractan las señales hacia la otra ubicación en la superficie. La profundidad de estas puntas se puede determinar a partir de la energía difractada. [2]
El TOFD se inventó en el Reino Unido en la década de 1970, inicialmente como una herramienta de investigación. [3] El uso de TOFD permitió medir los tamaños de grietas con mayor precisión, de modo que los componentes costosos pudieran mantenerse en funcionamiento el mayor tiempo posible con un riesgo mínimo de falla.
Principio de funcionamiento
Medir la amplitud de la señal reflejada es un método relativamente poco confiable para determinar el tamaño de los defectos, ya que la amplitud depende en gran medida de la orientación de la grieta. En lugar de la amplitud, la tecnología TOFD utiliza el tiempo de vuelo de un pulso ultrasónico para determinar la posición y el tamaño de un reflector.
En un sistema TOFD, un par de sondas ultrasónicas se ubican en lados opuestos de una soldadura. Una de las sondas, el transmisor, emite un pulso ultrasónico que es captado por la sonda del otro lado, el receptor. En tuberías sin daños, las señales captadas por la sonda receptora provienen de dos ondas: una que viaja a lo largo de la superficie y otra que se refleja en la pared más alejada. Cuando hay una grieta, hay una difracción de la onda ultrasónica desde la punta o las puntas de la grieta. Usando el tiempo de vuelo del pulso medido, la profundidad de las puntas de una grieta se puede calcular automáticamente mediante trigonometría simple.
Aplicaciones
La combinación de Phased Array + TOFD se utiliza comúnmente para inspeccionar soldaduras de tuberías.
Fiabilidad
Una de las limitaciones del TOFD es la "zona muerta" creada por la señal de onda lateral justo debajo de la superficie de inspección (o superficie OD en el caso de la tubería). [4] La zona muerta es de aproximadamente 5 mm y no hay detección de fallas en esta zona. Los bloques de calibración con orificios laterales perforados como se muestra en la Referencia [4] y la ISO 10863 se utilizan para validar la "zona muerta" y la precisión del dimensionamiento.
Las sondas están montadas en un carro que se desplaza a lo largo de una soldadura, registrando datos a medida que se mueve.
En comparación con los métodos convencionales de pruebas ultrasónicas, TOFD es sensible a las grietas y mide sus dimensiones con precisión.
El TOFD tiene una zona muerta en la que no es sensible a los defectos, por lo que siempre debe complementarse con un examen de eco de pulso convencional o un sistema de matriz en fase. Las sondas de eco de pulso se montan normalmente en el mismo carrito que las sondas TOFD.
Requiere técnicos de ultrasonido con formación avanzada.
Referencias
^ MG Silk, BH Lidington (1975). "El potencial de los ultrasonidos dispersos o difractados en la determinación de la profundidad de la grieta". Ensayos no destructivos . 8 (3): 146–151. doi :10.1016/0029-1021(75)90024-9. ISSN 0029-1021.
^ Bray, Don (2003). "Sistemas ultrasónicos para evaluación industrial no destructiva". Ingeniería de evaluación no destructiva ultrasónica y caracterización de materiales biológicos . doi :10.1201/9780203501962.ch3. ISBN978-0-8493-1462-9.
^ JP Charlesworth, JAG Temple (2001). Aplicaciones de ingeniería de la difracción ultrasónica de tiempo de vuelo. Segunda edición. Research Studies Press LTD. pág. 254. ISBN978-0-86380-239-3.
^ ab ASTM, E2373 (2012). Ensayos no destructivos, vol. 3.03, Práctica estándar para el uso de la técnica de difracción de tiempo de vuelo (TOFD) . West Conshohocken, PA: Sociedad Estadounidense para Ensayos de Materiales. págs. 1251–62. ISBN9780803187290.{{cite book}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
EN 583-6, Ensayos no destructivos – Examen ultrasónico – Parte 6: Técnica de difracción de tiempo de vuelo como método para la detección y dimensionamiento de discontinuidades
EN 15617, Ensayos no destructivos de soldaduras – Técnica de difracción de tiempo de vuelo (TOFD) – Niveles de aceptación
Otras fuentes
Aplicaciones de ingeniería de la difracción ultrasónica de tiempo de vuelo, 2.ª ed., JP Charlesworth y JAG Temple, Research Studies Press, 2002.
Enlaces externos
TOFD: un procedimiento alternativo de pruebas no destructivas para reemplazar los métodos tradicionales
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