ES2336352T3 - Procedimiento y dispositivo para la comprobacion por ultrasonidos de una pieza con superficie irregular. - Google Patents

Procedimiento y dispositivo para la comprobacion por ultrasonidos de una pieza con superficie irregular. Download PDF

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Abstract

Procedimiento para la comprobación por ultrasonidos de una pieza (2) con superficie irregular (13, 13b) mediante un cabezal de comprobación por ultrasonidos (10) acoplado acústicamente a la pieza (2), el cual contiene una serie de elementos transductores (201) a (20n) dispuestos rígidamente en un conjunto lineal, que son activables con retardo, con un predeterminado tiempo de retardo (t1) a (tn) para cada uno de los elementos transductores (201) a (20n), caracterizado por las siguientes etapas de proceso: a) Activación de un elemento transductor (201) a (20n) y determinación del tiempo de recorrido de la señal de ultrasonidos que es enviada desde este elemento transductor (201) a (20n), reflejada en la superficie (13, 13b) y recibida por este elemento transductor (201) a (20n), b) activación subsiguiente de, como mínimo, otro de los elementos transductores (201) a (20n) y determinación del tiempo de recorrido de la señal de ultrasonidos enviada desde este otro elemento transductor (201) a (20n) reflejado en la superficie (13, 13b) y recibido por este otro elemento transductor (201) a (20n), c) corrección de los tiempos de retardo (t1) a (tn) teniendo en cuenta dichos tiempos de recorrido, d) activación subsiguiente de los elementos transductores (201) a (20n) con los tiempos de retardo corregidos (t1k) a (tnk).

Description

Procedimiento y dispositivo para la comprobación por ultrasonidos de una pieza con superficie irregular.
La invención se refiere a un procedimiento y dispositivo para la comprobación por ultrasonidos de una pieza con superficie irregular.
Especialmente en el campo de los cordones de soldadura, las piezas presentan en las ramificaciones y en las tapas superficies irregulares que habitualmente son pulidas a mano. A pesar de esta fase de pulido a mano no se consiguen superficies lisas. En soldaduras de tubos de acero inoxidable tienen lugar además fuertes retracciones por las contracciones del enfriamiento, lo que provoca irregularidades adicionales. Las uniones de soldadura en sistemas de tuberías de las centrales nucleares presentan, además, en el diámetro interno de los tubos zonas torneadas para el acoplamiento del diámetro interno y zonas inclinadas de transición con el diámetro original, enchapados en conductos tubulares ferríticos, soldaduras tampón sobre el material ferrítico para la soldadura a componentes austeníticos, así como zonas inclinadas de transición para ensanchamientos del diámetro en ramificaciones. Todo ello se traduce en que los sensores de ultrasonidos utilizados para la comprobación de dichos cordones de soldadura y también para la comprobación de irregularidades internas y externas se deben utilizar sobre superficies irregulares onduladas de las piezas, siendo desplazados sobre las mismas. Un ejemplo de dichas superficies irregulares u onduladas de una pieza se ha reproducido en la figura 9. De acuerdo con esta figura, dos piezas componentes (2a, 2b) de una pieza principal (2), por ejemplo, un tubo de un acero austenítico y un tubo de enlace de un material ferrítico, están soldadas entre sí en un cordón de soldadura (6) con intermedio de una soldadura tampón (8). Además de irregularidades inevitables de la superficie, se produce en la zona del cordón de soldadura (6) y de la soldadura tampón (8) una notable ondulación. Esta ondulación o irregularidad tiene como consecuencia que en esta zona, entre la superficie (13) de la pieza (2) y el cabezal de comprobación por ultrasonidos (10) con una superficie de acoplamiento rígida y regular (12), se produce un intersticio irregular (14) que influye en las condiciones de entrada del sonido en la pieza (2) y dificulta la interpretación de los resultados de medición o básicamente los falsea. Las condiciones de entrada del sonido sufren variaciones adicionalmente por el hecho de que por la irregularidad de la superficie de la pieza (2), que en el ejemplo mostrado tiene lugar también un desplazamiento entre ambas piezas (2a, 2b), la superficie de acoplamiento (12) no está orientada paralelamente a un contorno medio rectilíneo de la superficie (16) sino según un ángulo de inclinación desconocido (\alpha) con respecto a aquella.
El intersticio (14) se llena con un medio de acoplamiento, habitualmente agua. Por reflexiones en el intersticio (14), entre la superficie de acoplamiento (12) y la superficie (13), se generan interferencias que en caso desfavorable pueden debilitar la señal de ultrasonidos hasta aproximadamente 14 dB. Además, en las ondulaciones de la superficie de las piezas el haz de ultrasonidos es fraccionado de manera irregular impidiendo la constitución de un haz sonoro. Esto puede conducir a fallos de observación de puntos defectuosos (reflectores) de la pieza (2).
Para solucionar los problemas que se producen con dichas irregularidades u ondulaciones se ha investigado llevar a cabo la comprobación de las posiciones de prueba en las que la superficie (13) de la pieza (2) es regular, es decir, en aquellas en las que el cabezal de comprobación (10) se acopla en lo posible de manera plana sobre la superficie (13). En otras palabras: el cabezal de pruebas (10) es aplicado de manera desplazada con respecto al cordón de soldadura (6). Esta posibilidad, no obstante, no es practicable para múltiples casos de aplicación dadas las condiciones de entorno existentes, que se han explicado. De manera alternativa, se han utilizado también cabezales de prueba que en una dirección paralela a la ondulación, en el ejemplo de la figura 1 perpendicularmente al plano del dibujo, son estrechos, de manera que en el desplazamiento del cabezal de pruebas sobre el cordón de soldadura se puede seguir el contorno de la onda, de manera que no se produce un intersticio de acoplamiento muy irregular (14), tal como se ha mostrado en la figura 9. A efectos de poder "desplazarse" de esta manera sobre la superficie (13), los cabezales de pruebas deben ser realizados con una estructura muy estrecha. Con estos cabezales de prueba se producen, no obstante, campos sonoros con grandes ángulos de apertura que no son apropiados para la comprobación de una pieza con grosores grandes de pared, por ejemplo, unos 30 mm.
Por el documento US-A-5.024.094 se conoce la utilización del cabezal de ultrasonidos en el que están dispuestos una serie de elementos transductores de manera rígida formando un conjunto lineal. Para un grupo inferior del conjunto se determina, mediante el control de todos los elementos transductores de este subgrupo, un intersticio o separación entre este subgrupo y la superficie de la pieza, que es igual de grande para todos los elementos transductores de este subgrupo. El carácter ondulado en la zona de este subgrupo sometida a radiación sonora conduce, por lo tanto, también en este proceso de trabajo conocido, a los problemas que se han mencionado.
De la publicación de S. Mahaut y otros, Pipe Inspection using UT Smart flexible Transducer, Technical Paper ("Inspección de tubos utilizando transductores flexibles inteligentes UT, documento técnico"), 8^{a} ECNDT Barcelona 2002, se conoce un cabezal de comprobación por ultrasonidos, cuya superficie de acoplamiento es flexible y que se puede adecuar al contorno superficial de la pieza. El cabezal de comprobación por ultrasonidos contiene para ello múltiples elementos convertidores o transductores dispuestos de forma alineada, separados mecánicamente entre sí, de manera que el conjunto constituido de esta manera se puede adaptar al contorno superficial de la pieza y que presenta con su cara posterior el mismo contorno. Este contorno del lado posterior es medido con un dispositivo de medición óptico. Los elementos transductores individuales del conjunto son controlados, por lo tanto, con un tiempo de retraso que es corregido de manera correspondiente a este contorno para ajustar, de esta manera, de forma correcta el ángulo de actuación y la profundidad de foco de la emisión de ultrasonidos. La construcción separada de los elementos transductores individuales con su capa de desgaste, capa de adaptación, oscilador piezoeléctrico, masa de amortiguación y cableado eléctrico, así como suspensión mecánica y estanqueidad al agua, es no obstante muy compleja. Además un cabezal de comprobación de este tipo presenta solamente una robustez y resistencia
limitadas.
La invención se propone el objetivo de dar a conocer un procedimiento para la comprobación por ultrasonidos de una pieza con superficie irregular que no presente los inconvenientes que se han citado. Además, la invención se propone el objetivo de dar a conocer un dispositivo que funciona de acuerdo con dicho procedimiento.
Con referencia al procedimiento, el objetivo mencionado se conseguirá, de acuerdo con la invención, con un procedimiento según las características de la reivindicación 1. En el procedimiento para la comprobación por ultrasonidos de una pieza que presenta superficie irregular mediante un cabezal de comprobación por ultrasonidos acoplado acústicamente a la pieza que presenta una serie de elementos transductores dispuestos de manera rígida en un conjunto lineal, que puede ser controlado con un tiempo de retraso predeterminado ajustado para cada uno de los elementos transductores, se controlan los elementos transductores y se determina el tiempo de duración de la señal de ultrasonidos, que será enviada por cada elemento convertidor, reflejada por la superficie y recibida por dicho elemento transductor. A continuación se controlará como mínimo un elemento transductor adicional y se determinará el tiempo de duración de la señal de ultrasonidos, que será enviada por este otro elemento transductor, reflejado por la superficie, y recibida por este otro elemento transductor. Estos tiempos de duración serán utilizados para la corrección de los tiempos de retraso y finalmente los elementos transductores serán controlados con estos tiempos de retardo corregidos. Mediante estas medidas técnicas es posible, mediante una construcción simple y robusta del cabezal de comprobación mediante ultrasonidos, llevar a cabo la comprobación de superficies de piezas onduladas.
Cuando además se mide el ángulo de inclinación del cabezal de comprobación por ultrasonidos con un contorno superficial rectilíneo medio de la pieza y se tiene en cuenta en la determinación de los tiempos de retardo corregidos, se pueden reconocer las disposiciones oblicuas del cabezal de comprobación de ultrasonidos requeridas por las ondulaciones de la superficie de la pieza y se pueden compensar mediante el control corregido correspondiente de los elementos transductores.
En lo que respecta al dispositivo, el objetivo de la invención es conseguido mediante un dispositivo que corresponde a las características de la reivindicación 3, cuyas ventajas, así como las ventajas de las reivindicaciones que dependen de la misma, corresponden a las ventajas de las reivindicaciones de procedimiento correspondientes.
Para la explicación adicional de la invención, se recurrirá al ejemplo de realización de los dibujos, en el que se muestra:
en la figura 1, un dispositivo según la invención con un cabezal de comprobación por ultrasonidos dispuesto en posición de comprobación sobre una pieza plana que contiene un conjunto lineal realizado mediante una serie de elementos transductores;
La figura 2 muestra un diagrama en el que se ha representado el retraso de tiempo entre los elementos transductores del conjunto con respecto a la posición de los elementos transductores del propio conjunto;
La figura 3 es una representación de principio para mostrar el procedimiento de la invención;
La figura 4 es una disposición ventajosa de un cabezal de comprobación por ultrasonidos de acuerdo con la invención, de manera correspondiente según un esquema de principio;
Las figuras 5 y 6 muestran de modo correspondiente diagramas en los que se han mostrado las informaciones conseguidas con los elementos transductores del conjunto para diferentes contornos superficiales con respecto a la separación entre cada elemento transductor y la superficie de la pieza;
La figura 7 muestra el dispositivo según la invención con un cabezal de comprobación por ultrasonidos utilizado en una superficie irregular de la pieza a comprobar;
La figura 8 muestra un diagrama en el que se han mostrado los retrasos de tiempo corregidos entre los elementos transductores individuales del conjunto con respecto a la posición de los elementos transductores para la situación de comprobación mostrada en la figura 7;
La figura 9 muestra una pieza con superficie irregular con un cabezal de comprobación utilizado en la zona de un cordón de soldadura, según una sección longitudinal esquemática.
De acuerdo con la figura 1, el cabezal de comprobación por ultrasonidos (10) de un dispositivo según la invención comprende una serie (n) de elementos transductores (20_{1,...i,...n}) dispuestos de manera rígida en un conjunto lineal. Entre las superficies receptora o bien emisora de los elementos transductores (20_{i}) del conjunto y la superficie de acoplamiento (12), dispuesta de manera directa sobre la superficie regular (13) de la pieza (2), se encuentra como tramo de recorrido una capa de adaptación delgada, paralela y plana, cuyo espesor corresponde a la mitad de longitud de onda (\lambda/2) o un múltiple de la misma, de la señal de ultrasonidos (21) utilizada para la comprobación y cuya impedancia acústica es asimilada al máximo a la impedancia acústica de un medio de acoplamiento fluido utilizado para acoplamiento, habitualmente agua. Esta delgada capa de adaptación no se ha mostrado en la figura para una mejor capacidad de observación de la misma.
Los elementos transductores (20_{1}) a (20_{n}) son controlados mediante un dispositivo de control y evaluación (22) con un tiempo de retraso (t_{1}) a (t_{n}) predeterminado para cada elemento transductor (20_{1}) a (20_{n}), para ajustar de esta manera el ángulo de radiación sonora (\beta) y la posición del foco (F) de una señal de ultrasonidos (21) acoplada a la pieza (2). En el ejemplo que se ha mostrado, se representa un punto de fallo en la zona del foco (F), que conduce a una señal de eco, que será recibida por los elementos transductores (20_{1}) a (20_{n}). En base al ángulo de incidencia conocido (\beta) y del tiempo de recorrido medido de la señal de eco se puede localizar el punto de fallo en la pieza (2).
En la figura 2 se han mostrado los tiempos de retardo (t_{1}) a (t_{n}) en \mus para los elementos transductores individuales (20_{1}) a (20_{n}), de manera que en el ejemplo 10 se han previsto los elementos transductores (20_{1}) a (20_{10}). Se desprende de la figura que los tiempos de retardo (t_{i}) en una pieza con superficie regular entre el primer elemento transductor (20_{1}) y los elementos transductores (20_{i}) crece con el aumento de la separación del elemento transductor (20_{i}) del primer elemento transductor (20_{1}). En el ejemplo mostrado se genera sin enfoque solamente un ángulo incidente (\beta) distinto de 0, de manera que los tiempos de retardo (t_{i}) se encuentran en una línea recta y, por lo tanto, la diferencia del tiempo de retardo entre los correspondientes elementos transductores adyacentes (20_{i}) y (20_{i\pm 1}) es constante. Si se lleva a cabo adicionalmente un enfoque electrónico se produce un recorrido curvado de la curva.
La figura 3 muestra dos situaciones de comprobación en las cuales el cabezal de comprobación por ultrasonidos (10) se encuentra sobre la pieza (2) en una zona con superficie uniforme (13a) (contorno superficial continuo) y en una zona con la superficie curvada de forma cóncava (13b) (contorno superficial de trazos). Para mejor comprensión se han mostrado de forma exagerada la separación (d) que se produce por la capa de adaptación (32) entre la superficie receptora o bien emisora (33) de los elementos transductores (20i) y con la superficie de acoplamiento (12) que prácticamente coincide con la superficie recta (13a) de la pieza (2).
Mediante el dispositivo de control y evaluación (22) se activan temporalmente uno después de otro los elementos transductores (20_{1}) a (20_{n}) en una modalidad funcional en la que funcionan de manera correspondiente en modalidad de impulso-eco. En otras palabras: inicialmente se activa el elemento transductor (20_{1}) y las ondas de ultrasonidos enviadas con este elemento transductor (20_{1}) se ensanchan con un gran ángulo de apertura con respecto a la pieza (2). Sobre la superficie (13a) de la pieza (2), las ondas de ultrasonidos son reflejadas y generan una señal de eco de entrada. Del elemento transductor (20_{1}) se reciben esencialmente sólo las ondas de ultrasonido reflectadas como señal de entrada que llegan de forma perpendicular a la superficie (13a), es decir, en el punto (R_{a1}). El tiempo de esta señal de eco de entrada, es decir, la señal de ultrasonido reflejada de la superficie (13a) y recibida por el elemento transductor (20_{1}) será medido y transformado en recorrido, que en este caso es igual a la separación (d) entre la superficie receptora o de envío (33) y la superficie (13a). Si el contorno superficial real de la pieza (2) en la posición de prueba es desconocido, el punto (R_{a1}) de la superficie de la pieza (2) de la que salen las señales de eco recibidas, se encuentran también sobre un arco de círculo (30a_{1}) que se ha mostrado en la figura con puntos y rayas.
A continuación tiene lugar la activación del elemento transductor (20_{2}) y el tiempo de recorrido de la señal de eco recibida por el elemento transductor (20_{2}) será medida de modo correspondiente. De esta manera se activará cada uno de los elementos transductores (20_{1}) a (20_{n}). En la figura se ha mostrado la situación para el elemento transductor (20_{n-1}) para la que se dan las mismas circunstancias para la superficie lisa (13a) tal como para el elemento transductor (20_{1}) (reflexión de la señal de eco de entrada en (R_{a(n-1)})) que se puede encontrar en caso de desconocimiento del contorno sobre el arco de círculo (30a_{n-1}).
En caso de la superficie plana (13a), la señal de eco de entrada alcanza a cada uno de los elementos transductores (20_{1}) a (20_{n}) después del mismo tiempo de recorrido que requiere para desplazarse el doble de separación (d) entre la superficie de emisión o bien de recepción (33) de los elementos transductores (20_{1}) a (20_{n}) y la superficie (13a).
Se ha mostrado en trazos una situación que se produce cuando existe una superficie curvada, cóncava (13b). Se puede deducir de la figura que en este caso el elemento transductor (20_{1}) recibe una señal de entrada de eco para una onda de ultrasonidos emitida perpendicularmente hacia la superficie receptora del punto (R_{b1}). También en este caso se puede suponer desconocimiento del contorno real de la superficie, no obstante, las señales de eco de entrada proceden de puntos que se encuentran sobre el arco de círculo (30b_{1}). En el ejemplo que se ha mostrado, el elemento transductor (20_{n-1}) recibe la señal de eco de entrada de un punto (R_{b(n-1)}) de la superficie (13b) que no se encuentra en la dirección de la perpendicular del elemento transductor (20_{n-1}). También en este caso las señales de eco de entrada pueden proceder, no obstante, de puntos que se encuentran sobre el arco de círculo (30b_{(n-1)}).
En la figura 5 se ha mostrado un cabezal de comprobación por ultrasonidos (10) en el que en lugar de una capa de adecuación paralela y plana igual como se ha mostrado de manera exagerada en la figura 4, se ha previsto un recorrido o capa de adaptación (32) en forma de cuña entre la superficie receptora o emisora (33) y la superficie de acoplamiento (12) para conseguir incluso sin retrasos temporales de los elementos transductores (20_{1}) a (20_{n}) un ángulo de incidencia distinto a 0.
La figura 5 muestra una situación que se produce en la utilización de un cabezal de comprobación, tal como el mostrado en la figura 4 sobre una superficie plana. En esta figura se ha representado la separación (d) de la superficie superior de la superficie receptora o emisora determinada con los transductores de ultrasonidos individuales con ayuda del tiempo de recorrido de la señal de eco, de la velocidad del sonido y de la disposición geométrica de la capa de adaptación, así como de la velocidad del sonido del medio de acoplamiento, con respecto a la extensión longitudinal (x) del conjunto. En el ejemplo, el conjunto está dispuesto sobre una capa de adaptación en forma de cuña con un ángulo de la cuña de 28º con el que descansa directamente sobre la superficie plana de la pieza. En la figura se ha indicado la situación de la superficie emisora o bien receptora de los elementos transductores mediante la línea (a). De la figura se desprende que cada uno de los elementos transductores recibe una señal de eco de entrada que se puede asociar a una determinada distancia, de manera que no está determinado de qué dirección se ha recibido la señal de eco de entrada. Por esta razón, cada uno de los elementos transductores se ha asociado en el diagrama con un arco que reproduce las posiciones posibles del punto de la superficie del que se reciben las señales de eco de entrada. De esta manera, el elemento transductor, que se encuentra aproximadamente en la posición x=10 mm, tiene asociado un arco (30) que se ha representado en la figura con trazo grueso. El elemento transductor situado en la posición x=10 mm determina ciertamente la separación (d) con respecto a la superficie de la pieza, que en el ejemplo mostrado es de unos 9 mm, pero no su dirección. Si se llevan a cabo las mediciones para todos los elementos transductores de la misma manera, se observa en base al diagrama una línea envolvente (34) a lo largo de la línea de 0, que reproduce el contorno superficial de la pieza que en este caso corresponde a una pieza plana.
La situación se muestra diferente en la figura 6, en la que se ha mostrado de manera correspondiente la separación posible entre la pieza y la superficie de acoplamiento del cabezal de comprobación por ultrasonidos con respecto a la posición de los elementos transductores del cabezal de comprobación por ultrasonidos. Se observa claramente que en este caso se produce una línea envolvente (34) que de manera correspondiente reproduce el contorno superficial de la pieza en la zona de la superficie de acoplamiento y que se desvía de manera significativa de una superficie plana.
Esta información será utilizada para adecuar el retardo de tiempo para los elementos transductores individuales con ayuda del dispositivo de control y evaluación (22) a las diferentes formas del intersticio de acoplamiento y ajustar el ángulo de incidencia correcto (\beta) con respecto al contorno superficial medio (16). Se deduce en este caso de la figura 6 que la superficie de la pieza está separada del elemento transductor (20_{1}) aproximadamente unos 0,6 mm adicionalmente al elemento transductor (20_{7}). Para un ángulo de incidencia predeterminado y conociendo las velocidades del sonido de la pieza y del medio de acoplamiento, y conociendo asimismo la velocidad del sonido y constitución de una capa de adaptación existente, se puede calcular mediante recursos de cálculo, a partir de esta diferencia de separación que se puede medir por cálculo a base de la diferencia de tiempo de recorrido determinada entre los elementos transductores (20_{1}) y (20_{7}) y del ángulo de inclinación de la línea envolvente (34) de la superficie de la pieza, los tiempos de retardo necesarios entre los elementos transductores (20_{1}) y (20_{7}).
De esta manera se puede ajustar de manera correcta el ángulo de incidencia predeterminado (\beta) incluso para superficies onduladas (13) de la pieza (2), tal como se ha indicado en la figura 7. Se deduce de esta figura que la superficie de acoplamiento (12) del cabezal de comprobación por ultrasonidos (10) está inclinada en un ángulo de inclinación (\alpha) con respecto al contorno superficial medio (16). Este ángulo de inclinación (\alpha) se calcula de manera correspondiente y se tiene en cuenta en la corrección de los tiempos de retardo.
En la figura 8 se han indicado, para el ejemplo de la figura 7, para los elementos transductores individuales (20_{1}) a (20_{10}) los tiempos de retardo corregidos (t_{1k}) a (t_{10k}) en \mus. Se deduce de la figura que el desarrollo de los tiempos de retardo corregidos (t_{1k}) a (t_{10k}) se desvía significativamente del desarrollo lineal, según la figura 3.

Claims (5)

1. Procedimiento para la comprobación por ultrasonidos de una pieza (2) con superficie irregular (13, 13b) mediante un cabezal de comprobación por ultrasonidos (10) acoplado acústicamente a la pieza (2), el cual contiene una serie de elementos transductores (20_{1}) a (20_{n}) dispuestos rígidamente en un conjunto lineal, que son activables con retardo, con un predeterminado tiempo de retardo (t_{1}) a (t_{n}) para cada uno de los elementos transductores (20_{1}) a (20_{n}), caracterizado por las siguientes etapas de proceso:
a) Activación de un elemento transductor (20_{1}) a (20_{n}) y determinación del tiempo de recorrido de la señal de ultrasonidos que es enviada desde este elemento transductor (20_{1}) a (20_{n}), reflejada en la superficie (13, 13b) y recibida por este elemento transductor (20_{1}) a (20_{n}),
b) activación subsiguiente de, como mínimo, otro de los elementos transductores (20_{1}) a (20_{n}) y determinación del tiempo de recorrido de la señal de ultrasonidos enviada desde este otro elemento transductor (20_{1}) a (20_{n}) reflejado en la superficie (13, 13b) y recibido por este otro elemento transductor (20_{1}) a (20_{n}),
c) corrección de los tiempos de retardo (t_{1}) a (t_{n}) teniendo en cuenta dichos tiempos de recorrido,
d) activación subsiguiente de los elementos transductores (20_{1}) a (20_{n}) con los tiempos de retardo corregidos (t_{1k}) a (t_{nk}).
2. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado por
a) medición del ángulo de inclinación (\alpha) del cabezal de comprobación por ultrasonidos (10) con respecto al contorno superficial medio rectilíneo (16) de la pieza (2), y
b) corrección de los tiempos de retardo (t_{1}) a (t_{n}) teniendo en cuenta el ángulo de inclinación.
3. Dispositivo para la comprobación por ultrasonidos de una pieza (2) con superficie irregular (13, 13b) mediante un cabezal de comprobación por ultrasonidos (10) acoplado acústicamente a la pieza (2), el cual contiene una serie de elementos transductores (20_{1}) a (20_{n}) dispuestos rígidamente en un conjunto lineal que comprende un dispositivo de control y evaluación (22) para la activación con retardo de tiempo de los elementos transductores (20_{1}) a (20_{n}) con un tiempo de retardo (t_{1}) a (t_{n}) predeterminado para cada uno de los elementos transductores (20_{1}) a (20_{n}), que se caracteriza por el siguiente proceso funcional:
a) Activación de un elemento transductor (20_{1}) a (20_{n}) y determinación del tiempo de recorrido de la señal de ultrasonidos que es enviada desde este elemento transductor (20_{1}) a (20_{n}), reflejada en la superficie (13, 13b) y recibida por este elemento transductor (20_{1}) a (20_{n}),
b) activación subsiguiente de, como mínimo, otro de los elementos transductores (20_{1}) a (20_{n}) y determinación del tiempo de recorrido de la señal de ultrasonidos enviada desde este otro elemento transductor (20_{1}) a (20_{n}) reflejado en la superficie (13, 13b) y recibido por este otro elemento transductor (20_{1}) a (20_{n}),
c) corrección de los tiempos de retardo (t_{1}) a (t_{n}) teniendo en cuenta dichos tiempos de recorrido,
d) activación subsiguiente de los elementos transductores (20_{1}) a (20_{n}) con los tiempos de retardo corregidos (t_{1k}) a (t_{nk}).
4. Dispositivo, según la reivindicación 3, caracterizado por un dispositivo de medición para efectuar la medición del ángulo de inclinación (\alpha) del cabezal de comprobación por ultrasonidos (10) con respecto a una línea rectilínea media del contorno superficial (16) de la pieza (2).
5. Dispositivo, según la reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque entre la superficie de acoplamiento (12) y los elementos transductores (20_{1}) a (20_{n}) del cabezal de comprobación por ultrasonidos (10) se ha previsto una capa de adaptación (32) cuya impedancia acústica que está adaptada a la del fluido de adaptación utilizado para la adaptación del cabezal de comprobación por ultrasonidos (10) a la pieza (2).
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7823454B2 (en) * 2006-11-29 2010-11-02 Babcock & Wilcox Technical Services Group, Inc. Ultrasonic inspection method
US9453819B2 (en) * 2011-07-15 2016-09-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Ultrasonic flaw detector and ultrasonic flaw detecting method
CN105101882B (zh) * 2013-03-29 2017-11-07 富士胶片株式会社 穿刺针用超声波探头以及使用它的超声波诊断装置
DE102014102374B4 (de) * 2014-02-24 2016-01-14 Areva Gmbh Verfahren zur Prüfung eines Werkstücks mittels Ultraschall
US10470741B2 (en) * 2016-03-31 2019-11-12 General Electric Company Ultrasound transducer for imaging systems
MX2020005799A (es) * 2017-12-12 2020-08-20 Nippon Steel Corp Dispositivo de deteccion de defectos, metodo de deteccion de defectos y programa.
US10816512B2 (en) * 2018-03-29 2020-10-27 The Boeing Company Inspection of a structure with a sloped back wall
EP3739330A1 (en) * 2019-05-13 2020-11-18 GE Sensing & Inspection Technologies GmbH In-service high speed rail wheel testing
GB2597995A (en) * 2020-08-14 2022-02-16 Dolphitech As Ultrasound scanning system with adaptive gating
JP2023003020A (ja) * 2021-06-23 2023-01-11 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 超音波探傷手法および超音波探傷装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2199887A5 (es) * 1972-08-16 1974-04-12 Shraiber David
US4010635A (en) * 1976-03-17 1977-03-08 United States Steel Corporation Sonic interference suppressor
JPS5454484A (en) * 1977-10-08 1979-04-28 Tokyo Shibaura Electric Co Ultrasonic wave diagnosis device
US4252022A (en) * 1978-11-17 1981-02-24 Westinghouse Electric Corp. Detection, characterization and studying of flaws in work by acoustic imaging
DE3227130A1 (de) * 1981-07-25 1983-02-17 British Aerospace Plc, London Lageeinstellvorrichtung
US4471785A (en) * 1982-09-29 1984-09-18 Sri International Ultrasonic imaging system with correction for velocity inhomogeneity and multipath interference using an ultrasonic imaging array
JPH01156661A (ja) 1987-12-15 1989-06-20 Hitachi Ltd 接合部探査装置
JPH02193065A (ja) * 1989-01-20 1990-07-30 Canon Inc 超音波装置
WO1991002971A1 (en) * 1989-08-21 1991-03-07 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Ultrasonic flaw detector
US5214616A (en) * 1991-08-15 1993-05-25 General Electric Company Nuclear reactor vessel inspection system and method with remote transducer positioning
US5497662A (en) * 1993-09-07 1996-03-12 General Electric Company Method and apparatus for measuring and controlling refracted angle of ultrasonic waves
US5549002A (en) * 1994-07-01 1996-08-27 General Electric Company Method for detecting and characterizing flaws in engineering materials
JP2000065807A (ja) * 1998-08-18 2000-03-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 超音波探傷システム
US6736011B2 (en) * 2000-12-07 2004-05-18 Electric Power Research Institute, Inc. Inspection of shrunk-on steam turbine disks using advanced ultrasonic techniques
US7789286B2 (en) 2003-06-04 2010-09-07 Chrysler Group Llc Method and apparatus for assessing the quality of spot welds
US7021143B2 (en) * 2003-12-11 2006-04-04 General Motors Corporation Cylindrically-rotating ultrasonic phased array inspection method for resistance spot welds
US7823454B2 (en) * 2006-11-29 2010-11-02 Babcock & Wilcox Technical Services Group, Inc. Ultrasonic inspection method

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