Cómo FMC y TFM trabajan juntos para inspecciones ultrasónicas más efectivas

Por Guy Maes, Director de Ingeniería de Ventas UT de Zetec

A medida que evolucionan las capacidades de los instrumentos y el software de Ultrasonido Phased Array, más proveedores de servicios de inspección desean agregar la Captura de Matriz Completa (FMC) y algoritmos avanzados como el método de enfoque total (TFM) a su repertorio de herramientas. Las nuevas pautas de ASME para técnicos también están elevando el perfil de FMC y TFM: recientemente se agregó un Apéndice XI obligatorio sobre Captura de Matriz Completa a la Sección V del Código de ASME, y las pautas para capacitación y certificación dedicadas están en proceso.

Con la capacitación y las herramientas Phased Array UT adecuadas, un técnico puede usar FMC y TFM para detectar prácticamente todos los tipos de defectos de soldadura y proporcionar una capacidad confiable de dimensionamiento a través de la pared en una sola secuencia de inspección, con el beneficio adicional de aumentar la productividad del equipo de inspección simplemente reduciendo el número de escaneos y manipulaciones.

¿Qué es FMC y TFM y cómo trabajan juntos?

Phased Array UT utiliza varios elementos independientes (normalmente de 16 a 64) en una sola sonda. Esto hace posible capturar y almacenar todas las señales en el dominio del tiempo (A-scans) de cada par de elementos transmisor-receptor en la matriz, una técnica llamada Full Matrix Capture o FMC.

FMC permite que esta “matriz completa” de señales A- scan sin procesar se procese en tiempo real o se guarde para el procesamiento fuera de línea utilizando diferentes conjuntos de parámetros de reconstrucción para cualquier ley o haz focal determinado (apertura, ángulo o profundidad de enfoque), o utilizando las llamadas técnicas de enfoque avanzadas.

Uno de estos algoritmos avanzados es TFM, que utiliza datos FMC para producir imágenes bidimensionales y tridimensionales de alta resolución para la caracterización y dimensionamiento de defectos.

TFM suma las señales elementales A-scan de todos los elementos de la matriz para generar un cuadro de píxeles donde cada píxel individual se calcula utilizando una ley focal dedicada. Estos marcos se pueden utilizar para la interpretación “en vivo” o se pueden almacenar para cada posición de la sonda, similar a una vista de fusión “dinámica” en una matriz en fase regular.

Enfoque ideal

En teoría, TFM debería dar como resultado un punto focal perfectamente renderizado por píxel. En la práctica, la longitud de campo cercano de la sonda considerada define la profundidad máxima a la que se puede enfocar un haz de sonido; un haz no puede enfocarse más allá del campo cercano.

En última instancia, la elección de la resolución de cuadro TFM adecuada depende del grosor del componente, el modo de onda, las ondas L u ondas S y la frecuencia de la sonda.

Por ejemplo, TFM tiene la capacidad de conservar el enfoque ideal en una región mucho más grande siempre que la región de interés esté en el campo cercano de la apertura activa. Para componentes más gruesos, se requiere una gran apertura tanto en la matriz en fase estándar como en TFM para poder enfocar en la región completa de interés. En otros casos, para componentes más delgados, no siempre se requiere una gran apertura activa.

Por ejemplo, para realizar una inspección de corrosión en componentes de entre 5 y 15 mm de espesor, puede ser una ventaja utilizar una abertura más pequeña para generar los marcos TFM. En estos componentes delgados, solo los elementos de la sonda cercanos a los defectos contribuirán adecuadamente a la formación de imágenes.

Normalmente, el operador tiene que calcular la relación entre el tamaño de píxel resultante y la longitud de onda, y también la fidelidad de amplitud, que es el error de amplitud máximo posible con los ajustes dados. Los instrumentos Phased Array UT portátiles avanzados como TOPAZ64 con la plataforma de software UltraVision pueden realizar todos los cálculos necesarios automáticamente.

TOPAZ64 también puede realizar un TFM “deslizante” con una apertura parcial de la sonda, por ejemplo, 16 o 24 elementos de 64. Este TFM deslizante es el equivalente al escaneo lineal electrónico, pero la apertura móvil se utiliza para generar un señal.

Posiciones de la sonda

En la mayoría de las configuraciones, la posición óptima de la sonda para Phased Array UT estándar también funcionará muy bien para TFM. Los ángulos de haz óptimos para detectar los defectos típicos de soldadura aún se aplican: las grietas del diámetro exterior serían insonificadas con un ángulo de 45 grados después del salto; defectos de falta de fusión (en una soldadura de bisel en V) con 60 grados después del salto; y grietas de DI o penetración incompleta con ángulos altos en el salto de la primera mitad.

Es importante tener en cuenta que la técnica TFM no utiliza haces angulares reales; se basa en cada elemento individual de la sonda para insonificar los defectos y recibir respuestas útiles. Esto significa que habrá contribuciones desde una gama más amplia de ángulos (y, por lo tanto, una mejor capacidad de detección general), pero aún queremos beneficiarnos de las rutas de sonido óptimas.

TOPAZ64 amplía sus capacidades

El instrumento Phased Array UT TOPAZ64 de Zetec con software UltraVision ofrece las capacidades FMC y TFM más avanzadas de la industria en un paquete potente y portátil. Disponible en una configuración de 32 o 64 canales, la capacidad de TOPAZ64 para guardar datos A-Scan sin procesar es ideal para el cumplimiento de mantenimiento de registros o el posprocesamiento TFM sin volver a escanear. Permite que las inspecciones se configuren, implementen e interpreten de manera rápida y eficiente, eliminando la necesidad de importar archivos de leyes focales creados con una calculadora externa o de controlar remotamente el sistema usando software avanzado basado en PC. A medida que aumenta la demanda de FMC y TFM, importa el instrumento adecuado. Con TOPAZ64, los técnicos pueden realizar inspecciones más rápidas y precisas prácticamente en cualquier lugar donde les lleve el trabajo, al tiempo que ofrecen a los clientes los beneficios de técnicas avanzadas, incluidas FMC y TFM.

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