MX2008000544A - Metodo para la prueba no destructiva de defectos de superficie en tubos. - Google Patents

Abstract

La invencion se relaciona con un metodo para la captura y evaluacion en tiempo casi real de los datos con la ayuda de la transformacion wavelet. Para lo anterior se llevan a cabo las siguientes etapas: generacion de una senal analoga continua que contiene el eco de la pared posterior, generar una senal de activacion adicionalmente a las senales de US, convertir la senal analoga en una curva de senal digital en una ventana de tiempo t1 a t2 con k puntos de datos teniendo un tiempo t1 ajustable despues del pulso de activacion, siendo ajustado el tiempo t1 de manera tal que la senal reflectada del otro lado de la superficie incluyendo la senal de defecto esperada se ubica dentro del intervalo de tiempo [t1 a t2], alimentacion directa de la curva de senal a una unidad de procesador digital para la realizacion de la transformacion wavelet, opcionalmente transmision digital y evaluacion de las senales filtrada a un sistema de procesamiento de datos superior o evaluacion de las senales filtradas en la unidad de procesador digital, comparar la magnitud de evaluacion con una magnitud de referencia, pudiendose asignar univocamente una senal de defecto detectada al defecto en la superficie del tubo.

Description

MÉTODO PARA LA PRUEBA NO DESTRUCTIVA DE DEFECTOS DE SUPERFICIE EN TUBOS DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención se relaciona con la prueba no destructiva de defectos de superficie en tubos según el concepto general de la reivindicación 1. Métodos no destructivos para inspeccionar tubos metálicos para detectar defectos de superficies como, por ejemplo, la prueba ultrasónica, son conocidos y comprobados desde hace mucho. La prueba ultrasónica es aplicada para verificar, en particular durante la producción, que se mantenga el espesor de pared especificado del tubo y para detectar desperfectos eventualmente presentes en la pared del tubo como, por ejemplo, dobleces, grietas, entalladuras, incrustaciones u otros defectos de superficie. En la prueba se excitan unos impulsos de ultrasonido en la pared, según el método de eco de pulso, a partir de la superficie externa del tubo y se vuelven a captar las señales reflectadas por la superficie interna del tubo. Del tiempo de recurrido de la señal y de la velocidad de sonido en la materia por examinar puede calcularse el espesor de la pared de tubo. Usualmente se usa este método en forma automatizadas durante la producción tanto para materia prima magnetizable como no magnetizable . Una desventaja en este método es que, en particular en el caso de defectos en la cara interna del tubo como, por ejemplo, abolladuras, que ocasionalmente tienen entradas y salidas muy planas, éstas no pueden detectarse, o sólo muy difícilmente, con los métodos de evaluación conocidos hasta ahora en la técnica de ultrasonido. En el caso de defectos que poseen una superficie curvada, las señales de US son reflectadas en diferentes direcciones, debido a la dispersión. Debido a ello no se reciben o no se reciben completamente, en el palpador, de manera que una señal de error ya no se diferencia o ya no se diferencia claramente del nivel de ruido de fondo de las señales y escapa así de la detección. Aquí tampoco ayuda el método para la detección de abolladuras en la pared interna del tubo, manifestado en el documento DE 100 65 093 Al. El método allí descrito se basa en el procesamiento de las señales de ultrasonido reflectadas según el grado de disminución de los impulsos de eco (secuencia de ecos de la pared posterior) . Sin embargo, una identificación unívoca de una abolladura tampoco puede realizarse con certeza con éste método, ya que la disminución de los impulsos de eco puede también otras causas, por ejemplo, defectos no críticos ubicados adentro o influencias geométricas. Se ofrece, por lo tanto, buscar técnicas de filtración apropiadas para separar las señales de defectos del nivel de ruido de fondo. Además de la técnica de filtración digital con algoritmos de filtración convencional, en particular los así llamados algoritmos wavelet (del inglés por ondículas, ondeletas u onditas) son muy apropiados para esta tarea. En lugar de funciones harmónicas se usan wavelets como criterio de filtración que pueden poseer una gran similitud con las señales útiles. Con la ayuda de filtros de wavelet pueden realizarse una supresión de ruido de fondo claramente más efectiva que con técnicas de filtración convencionales. Para la separación de las partes de ruido e información de señales en el control industrial de procesos es de conocimiento público, por ejemplo, del documento DE 102 25 344 Al, es uso de la transformación de wavelet para el procesamiento de señales temporales. Mediante la transformación de wavelet, una ampliación de la transformación de Fourier, se proyecta la señal original a funciones básicas de wavelet, lo que representa una imagen del área tiempo al plano de frecuencia-tiempo. En esto se derivan las funciones de wavelet que son localizadas en el área de tiempo y frecuencia de un sólo wavelet prototipo, la así llamada función madre, mediante dilatación y traslación. Lo que se busca es reducir en forma significativa el nivel de ruido en comparación con la señal del defecto con la ayuda de la transformación wavelet. El método conocido manifiesta de manera general un uso ventajoso de los algoritmos wavelet para la supresión de ruidos en el control de procesos industriales. En el caso de los tubos producidos en un proceso de producción continuo es indispensable realizar el análisis de las señales de la prueba no destructiva prácticamente en tiempo real para estar en posición de influir inmediatamente en el flujo de producción en el caso de que se presenten defectos (por ejemplo, asignación del defecto mediante marcación de la sección del tubo o paro de la producción) . Acerca de eso, sin embargo, no se hacen indicaciones en absoluto en el documento DE 102 25 344 Al. En el documento WO 2005/012941 se indica un método para prueba no destructiva de objetos mediante ondas de ultrasonido en que se reduce, respectivamente, comprime la cantidad de datos mediante transformación de wavelet. No se realiza una filtración respectivamente separación de señales . En general existe el problema en la prueba ultrasónica de que los datos por capturar y procesar de la inspección de la superficie en tubos deben estar disponibles casi en tiempo real para permitir una intervención en el proceso de producción en curso, en el caso de presentarse defectos. El objetivo de la invención es indicar un método seguro y económico y un dispositivo para la prueba no destructiva de tubos mediante ultrasonido en que se permite una captura y un procesamiento de los datos cercanos a tiempo real con relación a defectos de superficie del tubo con la ayuda de la transformación wavelet. Este objetivo se logra inventivamente mediante la captura y evaluación casi en tiempo real de las señales comprendiendo las siguientes etapas: Producción de una señal análoga continua que incluye los ecos de pared posterior, - generar una señal de activación adicionalmente a las señales de US, - Convertir la señal análoga en una curva de señal digital en una ventana tl a t2 de tiempo con k puntos de datos teniendo un tiempo tl ajustable después del impulso de activación, siendo el tiempo tl ajustado de manera tal que la señal reflejada por el otro lado de superficie se ubica junto con la señal de defecto esperada dentro del intervalo [tl a t2] de tiempo, - alimentación directa de la curva de señal para la realización de la transformación wavelet a una unidad de procesador digital, opcionalmente retransmisión digital y procesamiento de las señales filtradas a un sistema de procesamiento de datos superior, o procesamiento de las señales filtradas en la unidad de procesador digital, - comparación de la magnitud de evaluación con una magnitud de referencia en que una señal de defecto detectada puede asignarse unívocamente al defecto en la superficie del tubo. La captura y el procesamiento casi en tiempo real de las señales de ultrasonido es representada en la curva de señal representada en la figura 1 para una disposición consistiendo de un número arbitrario de sensores. La electrónica de palpador del palpador de ultrasonido produce una señal análoga continua por canal que comprende, por ejemplo, los ecos de la pared posterior. Esta señal comprende componentes de muy alta frecuencia debida a la naturaleza de la técnica de ultrasonido. En adición a las señales de ultrasonido se genera una señal de activación que representa la tasa de repetición de pulso. Mediante un tiempo tl ajustable después de un impulso de activación se genera una curva de señal con k puntos de datos usando un convertidor A/D rápido de la tasa de palpación f.

La curva de señal representa, por lo tanto, la señal de US en una ventana de tiempo de tl a t2 = k/f. El tiempo tl se ajusta para ello de manera tal que el eco de pared posterior con la señal de defecto esperada se ubica dentro del intervalo [tl t2] . Esta curva de señal es alimentada directamente a la separación de señal wavelet de una unidad de procesador digital, ventajosamente un procesador de señal digital (DSP, por sus siglas en inglés) . Las señales filtradas son transmitidas digitalmente a un sistema superior o las señales filtradas son evaluadas todavía en el DSP y, si fuese necesario, se activa una señal de defecto. En otro acondicionamiento ventajoso del método precedentemente descrito se convierten también en este caso las señales filtradas nuevamente por un filtro D/A y se alimentan a una instalación existente. En otro acondicionamiento se superponen y digitalizan varias ventanas de tiempo del tipo descrito en lo precedente en la señal de entrada, de manera que se pueden procesar varios ecos. Esto tiene la ventaja de una preparación aún más rápida de la señal de salida. En la figura 2 se representa a guisa de ejemplo mediante una gráfica una señal de medición de una prueba de ultrasonido de defectos internos de un tubo.

La parte superior de la gráfica muestra una curva de señal de un sensor de ultrasonido electromagnético (EMUS)- con 1024 puntos de datos en que se gráfica la amplitud de la señal sobre el tiempo. Se caracteriza en la curva de señal el eco de pared posterior del tubo y una señal de defecto procedente de una incrustación por laminación en la parte interna del tubo. Tanto menor la distancia entre la señal de defecto y el eco de la pared posterior, es decir, tanto más plana la incrustación por laminación, y tanto menos se separan las amplitudes del defecto del nivel de ruido de fondo, tanto más difícil se vuelve la separación de la señal de defecto del eco de la pared posterior. Por esta razón se realizan paralelamente dos etapas de transformaciones wavelet, filtrándose, según se muestra en la gráfica en medio, por un lado la señal del eco de pared posterior y por el otro, según se muestra en la gráfica inferior, el nivel de ruido de fondo, de manera que queda la señal de defecto en sí y pueda continuar su procesamiento.

Claims (3)

REIVINDICACIONES

1. Método para la prueba no destructiva de defectos para tubos metálicos mediante ultrasonido en que unas ondas ultrasónicas son palpadas en forma de línea helicoidal con al menos un palpador ultrasónico en el tubo que avanza en dirección longitudinal y opcionalmente también rotatoria y excitadas desde un lado de superficie, siendo detectadas las señales ultrasónicas reflectadas por desperfectos ubicados en el otro lado de superficie o en la región cercana a la superficie, en particular la superficie interna del tubo, por el mismo palpador ultrasónico o uno diferente y transformadas en señales eléctricas evaluables casi en tiempo real, comprendiendo las siguientes etapas: -producción de una señal continua análoga que incluye los ecos de la pared posterior, - generar una señal de activación en adición a las señales US, - convertir la señal análoga en una curva de señal digital en una ventana de tiempo tl a t2 con k puntos de datos siendo el tiempo tl ajustable según un pulso de activación, siendo ajustado el tiempo tl de manera tal que la señal reflectada del otro lado de superficie se ubica dentro del intervalo de tiempo [tl a t2] junto con la señal de defecto esperada, alimentación directa de la curva de señal a una unidad de procesador digital para la realización de la transformación wavelet, - opcionalmente transmitir digitalmente y evaluar las señales filtradas a un sistema de procesamiento de datos superior o evaluación de las señales filtradas en la unidad de procesador digital, - comparación de la magnitud de evaluación con una magnitud de referencia, pudiéndose asociar unívocamente una señal de defecto detectada al defecto en la superficie de tubo.

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque la unidad de procesador digital es un procesador de señal digital (DSP) .

3. Método según la reivindicación 1 y 2, caracterizado porque la transformación wavelet es realizada con funciones básicas de wavelet adaptadas a la señal.