Estudio de viabilidad del uso de técnicas ultrasónicas Phased Array en inspección de soldaduras de tuberías con espesor reducido

Abstract

En cualquier proceso industrial, las soldaduras representan el principal método de unión sobre todo para componentes metálicos. Para garantizar que las soldaduras se han realizado adecuadamente y que no tienen ningún defecto que pueda comprometer la integridad de la unión, es necesario llevar a cabo una inspección de las mismas, ya se haya realizado en obra o en taller. Los ensayos no destructivos (END), tal y como su nombre indica, son aquellos ensayos que no dañan el material inspeccionado, y se utilizan en la inspección de las soldaduras. Hay muchos tipos de END que se le pueden hacer a una soldadura, pero este proyecto se centra en los volumétricos, que son los que nos aportan información del interior de la misma. Este Trabajo Fin de Grado trata de una importante transición tecnológica que se está dando actualmente en los END para la inspección de soldaduras, llevado al caso concreto de aquellas realizadas en tuberías de acero al carbono de espesor reducido (< 8 mm). Tradicionalmente, la inspección de soldaduras en este tipo de componentes se viene haciendo con radiografía industrial, pues la validez de los ultrasonidos convencionales no esta demostrada para espesores reducidos. Como consecuencia del avance de las nuevas tecnologías y motivado por la búsqueda de una alternativa mejor a la radiografía, surge la idea de inspeccionar este tipo de componentes con la tecnología phased array de ultrasonidos (UTPA). Esta innovadora tecnología, es una mejora de los ultrasonidos convencionales que abre el abanico de posibilidades para la detección de defectos. En este proyecto se demostrará la viabilidad del uso de esta técnica de inspección para el tipo de componentes mencionado previamente. Para ello, se someterá a ensayo una probeta con las características mencionadas. Este ensayo está realizado siguiendo un procedimiento que se ha realizado específicamnete para este cometido, y que se expone tambíen en este TFG. Además de la demostración de viabilidad, se llevará a cabo una comparativa de esta tecnología innovadora con la radiografía tradicional, con el objetivo de argumentar la transición tecnológica. En este estudio comparativo, se tendrán en cuenta multitud de aspectos de ambas tecnologías, como el técnico, el económico o el de la seguridad, entre otros. Como podremos ver, la tecnología phased array es una opción superior y preferible a la radiografía en todos los aspectos comparados. Con lo cual, no solo demostraremos que el uso de UTPA es viable para este cometido, si no que es superior y mucho más interesante que el método tradicional de radiografía.

In any industrial process, welding is the primary method of joining, especially for metallic components. To ensure that welds are properly executed and free from defects that could compromise the integrity of the joint, it is essential to inspect them, whether performed on-site or in a workshop. Non-destructive testing (NDT), as its name suggests, consists of methods that do not damage the inspected material and are used to evaluate welds. There are many types of NDT applicable to welds, but this project focuses on volumetric methods, which provide information about the internal structure of the weld. This Final Degree Project addresses a significant technological transition currently taking place in NDT for weld inspection, specifically for welds on thin-walled carbon steel pipes (thickness < 8 mm). Traditionally, weld inspection for such components has relied on industrial radiography, as the validity of conventional ultrasonic testing for thin-walled materials has not been proven. However, with advances in new technologies and the search for a superior alternative to radiography, the idea of inspecting these components using phased array ultrasonic testing (UTPA) has emerged. This innovative technology is an enhancement of conventional ultrasonics, expanding the possibilities for defect detection. This project will demonstrate the feasibility of using this inspection technique for the specified components. To this end, a specimen with the mentioned characteristics will be tested. The test is conducted following a procedure specifically designed for this purpose, which is also outlined in this Final Degree Project. In addition to demonstrating feasibility, a comparative study will be carried out between this innovative technology and traditional radiography, aiming to substantiate the technological transition. This comparative analysis will consider multiple aspects of both technologies, including technical, economic, and safety factors, among others. As will be shown, phased array technology is a superior and more advantageous option than radiography in all evaluated aspects. Thus, this project will not only demonstrate that the use of UTPA is feasible for this application, but also that it is a superior and significantly more appealing alternative to the traditional radiographic method.