MXPA03006531A - Procedimiento y dispositivo para la inspeccion de tuberia. - Google Patents

Abstract

La invencion se refiere a un procedimiento y un dispositivo para inspeccionar tuberias, particularmente para detectar defectos en tuberias mediante ultrasonido. Para este fin se emiten durante el recorrido a traves de una tuberia senales de ultrasonido por unos sensores de medicion. Las senales reflejadas en superficies o defectos se miden y se evaluan. La invencion se caracteriza porque se irradian de sectores parciales formados mediante una multiplicidad de elementos de transductor alineados en hileras como sensores virtuales de arreglos en fase juntamente por lo menos en una direccion de irradiacion hacia el interior de la pared del tubo, que los mismos y/u otros sectores parciales del respectivo arreglo en fase reciben las senales reflejadas en superficies limites de la pared del tubo.

Description

PROCEDIMIENTO Y DISPOSITIVO PARA LA INSPECCIÓN DE TUBERÍA Descripción de la Invención La invención se refiere a un procedimiento para la inspección de tubería, particularmente para la detección de defectos en tubería mediante ultrasonido, siendo que durante un recorrido por una tubería señales de ultrasonido son emitidas por elementos de transductor a una pared de tubo y señales de sonido reflejadas en diferentes superficies límites son evaluadas para la determinación de defectos de la pared del tubo, así como un dispositivo para la inspección de tubería, particularmente mediante el procedimiento de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 10, particularmente como parte de un equipo que se mueve por una tubería para recorrer la tubería, con por lo menos un portador de sensor con elementos de transductor dispuestos esencialmente de forma anular alrededor del portador de sensores . En tubería colocada se requiere periódicamente una prueba automática no destructiva respecto a corrosión, formación de picaduras o similares. Semejantes defectos pueden detectarse mediante los cambios del espesor de la pared del tubo causados por ellos y de sus propiedades físicas. Normalmente se miden con radiación perpendicular a la pared del conducto las diferencias de recorrido entre las señales reflejadas en una pared interior y exterior así como REF: 148854 en puntos defectuosos de la tubería, los resultados de las mediciones se acompañan de una información del camino recorrido, en dado caso se guardan para una evaluación posterior a la realización del recorrido de medición y/o se evalúan en línea. Un dispositivo de este género está unido normalmente en un aparato para recorrer la tubería con un cuerpo parcial de la misma que tiene por lo menos una carcasa resistente a presión para alojar los equipos para analizar y registrar los valores medidos, así como la alimentación con energía eléctrica. De la EP 0 271 670 B2 se conoce un procedimiento para la detección de corrosión o similares en tubería, en el cual un dispositivo para inspeccionar la pared de la tubería puesto en movimiento en la misma mediante un aparato para recorrer una tubería (diablo) , emite señales de ultrasonido cuya diferencia del tiempo de tránsito entre una reflexión en la pared interior respectivamente exterior de la tubería es medida. De la diferencia de ambos tiempos de recorrido puede determinarse el espesor de la pared del tubo. Casi no es posible captar pequeñas picaduras. Para la emisión de los señales de ultrasonido se conoce de la EP 0 255 619 Bl en un dispositivo movido a través de una tubería para inspeccionarla, equipar esta con un portador en forma anular para los cabezales de medición de ultrasonido, que están dispuestos a distancias regulares a lo largo de la circunferencia del portador y que siempre adoptan una posición de ángulo recto en cuanto a sus superficies de sensores hacia la perpendicular de la pared del tubo. En el estado de la técnica precedentemente descrito debe considerarse como particularmente inconveniente que en un procedimiento tal respectivamente un dispositivo tal solamente puede detectarse solamente la corrosión y las picaduras, pero no las fisuras. Para notar fisuras que se extienden hasta el lado superior de un tubo, es necesaria una radiación oblicua y por lo tanto un recorrido adicional con un diablo con sensores de orientación diferente. Con esto pueden detectarse también solamente las fisuras que se extienden hasta la superficie de la pared del tubo, pero no las fisuras que se encuentran en el interior de la pared. La invención se basa por lo tanto en la tarea de ofrecer un procedimiento y un dispositivo para inspeccionar las tuberías mediante el cual, teniendo una construcción simple del dispositivo, puedan detectarse además de corrosión y picaduras superficiales también las fisuras y par icularmente las fisuras que se encuentran en el interior de la pared del tubo en un solo recorrido de medición. Esta tarea se resuelve inventivamente con un procedimiento del tipo mencionado al principio, siendo que sectores parciales formados de una multiplicidad de elementos de transductor dispuestos en fila uno tras otro en dirección circunferencial de la tubería, emiten en conjunto señales de ultrasonido como sensores virtuales de arreglos en fase por lo menos en una dirección de radiación hacia la pared del tubo y que por los mismos y/o diferentes sectores parciales de los respectivos arreglos en fase se reciben las señales reflejadas en las superficies límites de la pared del tubo. Para resolver la tarea está previsto en un dispositivo de este género que esté formado por lo menos un arreglo en fase teniendo una multiplicidad de elementos de transductor dispuestos en fila uno tras otro en dirección circunferencial de la tubería, del cual sectores parciales comprendiendo una multiplicidad de elementos de transductor individuales como sensores virtuales para la emisión de señales de ultrasonido en un ángulo de radiación y los mismos y/o diferentes sectores parciales del arreglo en fase pueden excitarse en conjunto para la recepción de las señales de sonido reflejadas en las superficies límites de la pared del tubo. Disponer en fila los elementos de transductor no quiere decir que los arreglos en fase deben ser curvos o que estén dispuestos juntos para cubrir la circunferencia - pueden estar de forma plana y, para cubrirla, inclinados el uno hacia el otro a lo largo de la circunferencia. Los arreglos en fase (formación de sensores) están formados mediante una serie de elementos de transductor individuales de cristales piezoeléctricos , tal como preferentemente 16 a 256 elementos de transductor, en un alojamiento común y tienen preferentemente una curvatura en dirección de la circunferencia, que corresponde a la curvatura de la pared del tubo por inspeccionar. Los elementos de transductor individuales tienen en dirección de su alineación (la dirección circunferencial) preferentemente un ancho de 0.3 a 2.5 mm, en dirección perpendicular relativa a la dirección de alineación pueden tener una extensión mayor. En el caso de un tubo de 24 pulgadas, por ejemplo, se determinan aproximadamente 6,400 elementos de transductor en una cantidad conveniente de arreglos en fase a lo largo de toda la circunferencia, siendo que los arreglos en fase pueden estar dispuestos en dos anillos dispuestos uno junto al otro en dirección de la extensión de la pared del tubo, mutuamente escalonados en dirección circunferencial, solapándose parcialmente . La frecuencia de excitación de los elementos de transductor se halla preferentemente en el rango de 1.0 a 2.5 MHz, típicamente en 5 Hz . Mediante la excitación en conjunto o por grupos de una cantidad parcial seleccionada o una selección de elementos de transductor individuales, se sintetizan inventivamente- radiaciones de ultrasonido mediante dinámica de radiación y se generan de esta manera sensores virtuales. Excitación en conjunto o por grupos no necesariamente quiere decir en esto una excitación al mismo tiempo (aún cuando esto no está excluido para el sintetizado de un rayo de ultrasonido irradiado perpendiculármente) , sino comprende también una excitación secuencial en tiempo de los elementos de transductor de un sensor virtual (como grupo o conjunto parcial de todos los elementos de un arreglo en fase) , para generar de esta manera particularmente mediante un control conveniente de las fases de las ondas de ultrasonido de los elementos de transductor individuales de un sensor virtual, rayos de ultrasonido con un frente de ondas inclinado respecto a la superficie de medición de uno de estos arreglos en fase excitados por fase y con esto una dirección de radiación que está desviada respecto la radiación perpendicular. El sintetizado de rayos de ultrasonido comprende la concentración de frentes de ondas sonoras de idéntica energía sonora respectivamente con energía sonora por encima de un umbral útil en un estrecho rango de diferencias respecto a, por ejemplo, la onda de propagación en forma de segmento de círculo de un transductor individual con una gama espacial total de la misma energía sonora del frente de onda (en forma de segmento de círculo) . La formación de rayos de ultrasonido comprende, por lo tanto, un efecto de suma de la superposición (indiferencia) de las ondas sonoras de los elementos de transductor individuales formando un sensor virtual o, como mencionado, una síntesis dinámica, siendo que, como también mencionado, rayos de ultrasonido sintetizados de esta forma pueden estar orientados mediante excitación desfasada en el tiempo en una dirección que varia respecto a la irradiación perpendicular. Mediante la invención se logra por lo tanto, que mediante radiación perpendicular y oblicua, esta última en dos direcciones, se puedan captar tanto la corrosión y las picaduras como fisuras y particularmente también fisuras dentro de la pared del tubo, mediante la disposición en fila de los elementos de transductor en dirección circunferencial particularmente de campos longitudinales, como secciones longitudinales, siendo que gracias a esto se da también una indicación más precisa de la posición circunferencial. La detección de corrosión y picaduras se realiza mediante la determinación de diferencias de recorrido, ya que cambios de esa naturaleza de la pared del tubo causan también cambios de las diferencias del tiempo de tránsito. En esto, el tamaño del conjunto parcial de los elementos de transductor excitados en conjunto y por lo tanto del sensor virtual puede ser modificado, de modo que gracias a esto pueden ser detectadas también (pequeñas) picaduras. La detección de fisuras que se extienden hasta el lado superior de la pared se realiza debido al efecto de espejo angular allí presente mediante el procedimiento de ecos de impulsos mediante la misma combinación de detectores, mientras la detección de fisuras que se encuentran en el interior de la pared se realiza con el procedimiento de conexión directa mediante elementos de transductor diferentes de la combinación de elementos de transductor-emisores . Con esto se logra también un mejor estimado de la profundidad. Se propone en el marco de esta invención la aplicación de un procedimiento de verificación de ultrasonido usando así llamados arreglos en fase o formaciones en fase para el examen de materiales en tuberías, siendo que gracias a la excitación individual de tiempo variable de elementos de transductor individuales, de un conjunto parcial (o también de la totalidad) de los elementos de transductor de un arreglo en fase, se hace posible un examen amplio del material de alta disolución. Mediante una suspensión elástica preferentemente presente de forma individual de los sensores para cada uno de los grupos de sensores para acoplarse a la pared interior de la tubería, se puede lograr además una calidad constante de la señal emitida hacia la pared del tubo y una posición definida del arreglo en fase relativo a la pared del tubo. Esto es de importancia decisiva particularmente al trabajar dentro de tuberías que tienen sobre largos trechos normalmente forma ovalada, protuberancias u otras desviaciones de la redondez. En una ejecución preferida, los elementos de transductor individuales de los arreglos en fase, particularmente elementos de transductor individuales de un grupo parcial de elementos de transductor de un arreglo en fase que forma un sensor virtual, se excitan de manera conveniente temporalmente desfasado, de manera que una dirección de propagación y/o una profundidad de enfocado del impulso de medición emitido en dirección circunferencial respectivamente en dirección radial sea modificable. De esta manera pueden realizarse con cada uno de los arreglos en fase una multiplicidad de irradiaciones de señales hacia la pared del tubo en diferentes ángulos de radiación, cuyo comportamiento de penetración en la pared del tubo puede adaptarse en una gama muy amplia a los requerimientos de la medición. Preferentemente, la irradiación y detección de señales se realiza a una distancia finita hacia la pared interior del tubo, de modo que se excluye un daño de los arreglos en fase debido a irregularidades de la pared del tubo. Para lograr resultados de mediciones confiables y reproducibles está previsto también que la distancia de irradiación de señales, es decir, la distancia entre un arreglo en fase y la pared interior de la tubería se mantiene esencialmente constante durante el recorrido de medición. Como la detección de fisuras presentes en el interior de la pared del tubo se puede realizar de manera confiable solamente con irradiación oblicua de señales relativa a la perpendicular de la pared del tubo, la invención está previendo en otro acondicionamiento que una dirección de la irradiación de señales referida a una perpendicular de la pared con irradiación oblicua de señales se seleccione de forma tal que la onda sonora se propaga después de la flexión en una superficie límite entre el interior del tubo y la pared del tubo en un ángulo de aproximadamente 45° referido a la perpendicular de la pared del tubo. Mediante un recorrido de radiación dentro de la pared del tubo se asegura que en el caso de una reflexión de la onda sonora en la pared exterior o la pared interior del tubo se presenta esencialmente una reflexión total de la onda sonora, en la que el rayo incidente y reflejado adoptan un ángulo de 90° el uno al otro y que no exista ningún rayo flexionado hacia afuera al ambiente, de modo que una mayor parte de la energía sonora emitida se irradia de regreso en dirección al interior del tubo respectivamente de la pared interior del tubo. De esta manera puede minimizarse la energía acústica requerida para la ejecución del procedimiento de verificación. Ya que las fisuras no pueden detectarse siempre de forma confiable de un lado, lo que sucede, por ejemplo, si la fisura está en la proximidad de una costura en la pared del tubo, se debe realizar una irradiación desde ambos lados. Para esto se está previendo inventivamente que la señal se emite en un primer ángulo y en un segundo ángulo, siendo que el segundo ángulo resulta de la reflexión del primer ángulo en la perpendicular de la pared del -tubo.

Preferentemente, los elementos de transductor individuales de un arreglo en fase están dispuestos en forma de una alineación lineal o de una formación lineal, siendo que la dirección de la extensión de la formación yace en dirección vertical respecto a las superficies de sensores, es decir, respecto a las superficies emisores respectivamente acústicamente sensibles de los elementos de transductor. En un acondicionamiento particularmente conveniente de la invención, las formaciones de sensores tienen en dirección de su extensión una curvatura finita adaptada a la curvatura de la pared del tubo. De esta forma, para cada uno de los elementos de transductor puede lograrse una distancia esencialmente idéntica hacia la pared interior del tubo. Para que no se presenten colisiones entre arreglos en fase contiguos en relación con el acoplamiento individualmente elástico de los arreglos en fase, la invención está previendo en una ejecución preferida, que una mayoría de arreglos en fase estén dispuestos como grupo en dirección circunferencial a distancia el uno del otro con una posición axial común. Preferentemente, los elementos de transductor de un grupo de arreglos en fase se disponen en esto en un círculo concéntrico relativo a la circunferencia interior de la pared del tubo. Para asegurar un cubrimiento completo de la pared del tubo con señales en dirección circunferencial, puede preverse una mayoría de los grupos de arreglos en fase mutuamente escalonados en dirección axial, que se solapan parcialmente en dirección circunferencial. El grado de solapamiento en dirección circunferencial debe seleccionarse en esto de forma tal, que se logra un cubrimiento completo de la pared del tubo con señales, en conexión con la emisión oblicua de señales descrita precedentemente. Para lograr un cubrimiento completo de la pared del tubo con señales está previsto además que se exciten repetidamente uno tras otro diferentes sectores parciales (sensores virtuales) de arreglos en fase para la emisión de señales, que se componen particularmente de una misma cantidad de elementos de transductor en cada caso, de modo que aparentemente se desplaza temporalmente un sector parcial del arreglo en fase que está emitiendo a lo largo del arreglo en fase, hasta que todos los elementos de transductor de cada uno de los arreglos en fase se activó por lo menos una vez . Mediante una distribución semejante de los arreglos en fase en subdivisiones virtuales y el desplazamiento virtual recién descrito de estas unidades, puede escanearse la pared del tubo en una cierta área en dirección circunferencial. Debido a la disposición de los arreglos en fase en dirección circunferencial de la pared del tubo se asegura además de manera conveniente que aún con emisión oblicua de la señal, la señal reflejada en la pared interior del tubo o la pared exterior del tubo sea detectable por un sector parcial del arreglo en fase que está irradiando, pero que generalmente no estará idéntico con el sector parcial del cual la señal había sido emitido. Mediante la disposición precedentemente descrita escalonada solapada de una mayoría de arreglos en fase se puede lograr un cubrimiento completo de la pared del tubo con señales en dirección circunferencial mediante una irradiación total de todos los sectores parciales o sensores virtuales de todos los arreglos en fase. De conformidad con lo precedente resulta el cubrimiento completo de la pared del tubo con señales debido a una disposición geométrica fija de los arreglos en fase. De conformidad con otra ejecución preferida de la invención puede estar previsto también que los arreglos en fase puedan girar para el cubrimiento completo de la pared del tubo con señales en dirección circunferencial de la tubería. En un acondicionamiento tal de la invención, esta tiene dispuesto en una determinada posición axial temporalmente cambiante, debido al movimiento del dispositivo, solamente un grupo de arreglos en fase, que tienen una distancia mutua en dirección circunferencial. Los sensores giran como grupo alrededor del eje del tubo y se mueven al mismo tiempo debido al movimiento axial del diablo en dirección axial, de modo que con una velocidad de rotación convenientemente seleccionada se logra el cubrimiento completo de la pared del tubo con señales . Para la fijación de los arreglos en fase se está previendo en una ejecución preferida de la invención que los portadores de sensores tengan por lo menos un elemento central en medio, en forma de una cilindro circular dispuesto en posición coaxial relativo a los arreglos en fase. Con el fin de una guía axial del dispositivo en la tubería y para asegurar una estabilidad suficiente contra el ladeo, el portador de sensores puede tener un disco guía dispuesto en posición concéntrica relativo al eje longitudinal, flexible por lo menos en sus áreas de bordes, con sección transversal anular, cuyo diámetro máximo corresponde a un diámetro interior de la tubería o que la supera ligeramente. Un disco formado de esta manera se apoya durante el recorrido del dispositivo en todo momento en unión positiva en la pared interior de la tubería y se adapta gracias a su . formación flexible en las áreas del borde también a faltas de redondez en la tubería que se presentan regularmente, de manera que se garantiza un guiado seguro. Para una resistencia adecuada al desgaste se está previendo inventivamente que el disco guía consista de un material sintético conveniente, particularmente de poliuretano. En una ejecución preferida dé la invención se está previendo para asegurar el acoplamiento individualmente flexible de los arreglos en fase en la pared interior de la tubería que la suspensión de los sensores de los arreglos en fase individuales consistan de por lo menos dos brazos articulados que están en unión articulada y que están unidos con su respectivo extremo libre de manera articulada en un elemento de fijación de un patín de sensor que aloja el arreglo en fase, respectivamente en el elemento central del portador de sensores. Las uniones articuladas pueden estar formadas en esto preferentemente como articulación giratoria. De esta manera, los arreglos en fase individuales son movibles en dirección radial y axial respecto a la pared interior del tubo, mientras que la posición en dirección circunferencial está definida de manera relativamente rígida.

Para garantizar un acoplamiento elástico de los arreglos en fase a la pared del tubo y al mismo tiempo inhibir que las suspensiones articuladas de los sensores salten en faltas de redondez de la tubería, por ejemplo en abolladuras, y particularmente evitar movimientos oscilantes radiales de la suspensión de sensores, está previsto inventivamente en adición que el brazo articulado unido con articulación al elemento central está formado con propiedades adicionales de amortiguación. Para mejorar las propiedades elásticas y de amortiguación puede estar previsto adicionalmente, que entre el patín de sensores y los elementos de la suspensión de sensores esté dispuesto un elemento de suspensión telescópico adicional . El patín de sensor sirve para alojar el arreglo en fase en forma de formación y por lo tanto está formado preferentemente de modo tal que una curvatura de la superficie del patín, orientada hacia la pared interior del tubo, corresponda en dirección circunferencial esencialmente a la curvatura del arreglo en fase . En otro acondicionamiento de la invención, los patines de sensores tienen en dirección circunferencial una ranura que se extiende en la superficie, en la que los arreglos en fase están acomodados, siendo que la profundidad de la ranura corresponde en lo esencial a una dimensión del arreglo en fase en dirección radial . De conformidad con otra ejecución del dispositivo inventivo, los patines de sensores tienen respecto a una dimensión axial del arreglo en fase un excedente, en cuya área de conformidad con una ejecución especialmente preferida están dispuestos unos espaciadores. De esta forma es posible garantizar una distancia finita fija de los arreglos en fase hacia la pared interior de la tubería, lo que por un lado sirve la calidad de los resultados de la medición, y por el otro la protección de los arreglos en fase, particularmente de efectos de daños mecánicos. De conformidad con otra característica, el aparato conformado inventivamente tiene en su lado superior de los espaciadores, orientado hacia la pared del tubo, una protección contra desgaste, lo que es conveniente para un tiempo de permanencia extendido. La protección contra desgaste puede consistir, por ejemplo, de material sintético resistente al desgaste, por ejemplo, poliuretano. El ensayo de materiales inventivo en tuberías se realiza preferentemente usando ondas de ultrasonido longitudinales . En un acondicionamiento de preferencia suprema de la invención, pueden emplearse también ondas transversales para los ensayos de materiales. De esta manera puede aprovecharse la multiplicidad completa de posibilidades de irradiación de señales y propagación de señales en paredes de tubos para fines de ensayo, lo que lleva a una detección segura de defectos de materiales, que en caso de no reconocerse podrían tener consecuencias catastróficas. A continuación se describe la invención mediante ejemplos de ejecución representados en los dibujos. En esto muestra : Fig. 1 una vista lateral de un aparato para recorrer una tubería con un dispositivo inventivo para inspeccionar la misma; Fig. 2 una vista en perspectiva de un dispositivo inventivo para la inspección de tubería; Fig. 3a una representación esquemática de la generación de un frente de ondas sonoras propagándose perpendicularmente respecto a una superficie de sensores; Fig. 3b en una representación esquemática, la generación de un frente de ondas sonoras propagándose oblicuamente respecto a una superficie de sensores; Fig. 4a en una representación esquemática, la subdivisión de un sensor inventivo en sectores parciales individuales (sensores virtuales) ; Fig. 4b en una representación esquemática, diferentes posibles direcciones de irradiación de sonido de un sensor virtual; Fig. 5 en una vista de sección esquemática la disposición de un arreglo en fase inventivo dentro de una tubería; Fig. 6a en una representación esquemática, el recorrido del sonido en una pared de tubo sin fisura; Fig. 6b en una representación esquemática, los recorridos de sonido en una pared de tubo con fisura; y Fig. 7 en una representación esquemática los recorridos de señales sonoras que pueden ser usados para la detección de una fisura, particularmente para el estimado de la profundidad de la fisura. En un aparato para recorrer una tubería, denominado brevemente diablo 1, tiene en la forma de ejecución mostrada en la figura 1 tres carcasas 2,3,4 resistentes a presión dispuestos uno detrás del otro. Las carcasas 2,3,4 están provistas de varios manguitos 5 que se apoyan del lado interior en la tubería 6 y que procuran con la ayuda del medio transportado en la tubería el avance del diablo 1. En la carcasa 2 se encuentran, por ejemplo, unas baterías para el suministro del aparato con energía eléctrica.

Adicionalmente, la carcasa 2 tiene por lo menos una polea 7 como rueda de odómetro para la medición del recorrido. La segunda carcasa 3 tiene instalaciones para el ordenamiento y registro de datos, mientras la última carcasa 4 en dirección 8 del avance contiene una electrónica de medición para el dispositivo de sensores que se describe a continuación. En el ejemplo de ejecución mostrado en la figura 1 está acoplado en el extremo seguidor del diablo 1 un dispositivo 9 inventivo para la inspección de tuberías con un portador de sensores y con arreglos 16, 16' en fase (Fig. 2) portados por este.. Las carcasas 2,3,4 individuales, así como el portador de sensores están unidos entre sí mediante las articulaciones 10, 10'. En la figura 2 se representa el dispositivo 9 de ensayo inventivo en perspectiva. Tiene en su lado frontal un disco 11 guía que está formado por lo menos en su área 12 de borde de forma elástica y consiste preferentemente de poliuretano.

El disco 11 guía está dispuesto en uno de los extremos del elemento 13 central en forma de varilla cilindrica, misma que tiene en el mismo extremo un elemento 14 articulado, que está conformado para la creación de una unión articulada con una pieza opuesta complementaria de la carcasa 4. Alrededor del elemento 13 central están dispuestos en dos planos una multiplicidad de suspensiones 15 de sensores. Las suspensiones 15 de sensores comprenden en cada caso un patín 17 de sensores que sirve para el alojamiento de los arreglos 16,16' en fase. Los grupos 16,16' de sensores están dispuestos en dos grupos que se siguen axialmente y se extienden a lo largo de la circunferencia, siendo que el arreglo 16 en fase de un grupo se solapa parcialmente con el arreglo 15' en fase del otro grupo en dirección circunferencial, para que también independientemente de un diámetro variante del tubo esté asegurado un cubrimiento completo de la circunferencia total de la pared del tubo por unos arreglos 16,16' en fase. Los patines 17 de sensores están conformados con una superficie 18 ajustada a la curvatura de la pared del tubo, que tiene en dirección axial, es decir, en dirección del eje longitudinal L de la disposición un excedente respecto la extensión correspondiente del arreglo 16,16' en fase. En el área de ese excedente están dispuestos en la superficie 18 curva de los patines 17 de sensores espaciadores 19, que tienen en su lado 20 superior una protección contra desgaste. Los arreglos 16,16' en fase se sostienen en los patines 17 de sensores en una ranura 21 colocada en el lado superior de los patines de sensores, siendo que los arreglos 16,16' en fase y ranuras 21 se extienden esencialmente en dirección circunferencial . Las suspensiones 15 de sensores tienen además dos brazos 22, 22' articulados para la creación de una fijación articulada del patín 17 de sensores en el elemento 13 central. Los brazos 22, 22' articulados están unidos entre sí mediante una articulación 23 giratoria y unidos por articulación con su extremo libre en cada caso por un lado en un elemento 24 de fijación dispuesto en el patín 17 de sensores , por el otro en el elemento 13 central de la disposición. Entre el lado inferior del patín 17 de sensores y el brazo 22' articulado inferior de la suspensión 15 de sensores, está previsto un elemento 25 de amortiguador telescópico para la creación de un acoplamiento individual, que amortigua elásticamente, entre el patín 17 de sensores y la pared interior de la tubería 6. En el ejemplo de ejecución mostrado, adicionalmente también el brazo 22' articulado inferior está conformado como elemento de amortiguación telescópic . Debido a sus propiedades amortiguadoras y elásticas, las suspensiones 15 de sensores establecen una distancia definida, esencialmente constante durante el recorrido de medición de los arreglos 16, 16' . en fase hacia la pared interior de la tubería 6. En esto, los grupos 16,16' no se apoyan directamente en la pared interior de la tubería 6, sino se mantienen mediante los espaciadores 19 a una cierta distancia finita. Los arreglos 16,16' en fase mismos y los patines 17 de sensores que los alojan son de forma tal, que absorben la curvatura de la pared del tubo. Como se puede apreciar de la figura 2, los arreglos en fase 16,16' están dispuestos en dos grupos en cada caso a lo largo de un círculo dispuesto de forma céntrica respecto al eje L, siendo que los arreglos 16,16' en fase están a distancia en cada caso en dirección circunferencial el uno del otro, para excluir colisiones de arreglos 16,16' en fase, por ejemplo en estrechamientos de la sección transversal. Los arreglos 16,16' en fase de diferentes disposiciones anulares están dispuesto en esto relativamente entre sí con orientación hacia los intersticios, de manera que se logra un cubrimiento completo de sensores en dirección circunferencial . Los arreglos en fase emiten ultrasonido por una cara delgada y reciben por ella señales de ultrasonido dispersadas de la pared del tubo. La figura 3a muestra arreglo 16 en fase lineal (formación de sensores) de elementos 28 de transductor individuales - formando un sensor 26 virtual -, de los cuales se muestran solamente algunos a guisa de ejemplo. Si un conjunto parcial (que puede comprender también todos los elementos 28 de un arreglo 16 en fase) formando un sensor 26 virtual, pero también todos los elementos 28 de transductor de un arreglo 16 en fase tal, se excitan simultáneamente, se genera un frente 27 de ondas sonoras propagándose verticalmente respecto al arreglo 16 en fase lineal, que se compone en la forma de ejecución mostrada de las irradiaciones de · los elementos 28 de transductor individuales. En caso de una onda 27 sonora tal se irradia a lo largo de una perpendicular N respecto a la pared 32 del tubo, mostrada el la figura 7, hacia esta, entonces se refleja la onda tanto en la pared 33 interior de la tubería 6 como también en la pared 34 exterior de la tubería 6 y se puede comprobar esencialmente mediante los mismos elementos 28 de transductor que están emitiendo (procedimiento de pulsación y eco) . Una diferencia medida del tiempo de tránsito de las dos señales reflejadas hace posible la determinación del espesor de la pared 32 del tubo, siendo que un espesor de la pared disminuido respecto al valor teórico representa un indicio de daños corrosivos. Para detectar confiablemente fisuras que tienen normalmente un componente de extensión esencialmente radial, no es conveniente una irradiación radial de ultrasonido a la pared del tubo. Para esto debe hacerse una irradiación oblicua . La figura 3b muestra mediante dos ejemplos la generación de un frente 27 de ondas de recorrido oblicuo mediante un sensor 26 virtual consistiendo de elementos 28 de transductor individuales, de un portador 26 de sensores lineal. Como puede apreciarse en la figura 3b, los sensores 26 virtuales emiten una onda 27 transcurriendo en un ángulo a hacia la derecha respectivamente un ángulo a' hacia la izquierda, si los elementos 28 de transductor individuales se excitan de manera temporalmente desfasada entre ellos. La excitación temporalmente desfasada de los elementos 28 de transductor se representa mediante flechas de diferente longitud por encima de los elementos 28 de transductor individuales, siendo que la longitud de las flechas individuales muestra el tiempo transcurrido desde la excitación del elemento 28 de transductor correspondiente. También en el caso de un portador 16 de sensores (Fig. 4a y siguientes) se realiza para la generación de un rayo de onda sonora con dirección de irradiación inclinada hacia el radio (del portador 16 de sensores curvo, respectivamente de la pared del tubo) , la excitación de los elementos 28 de sensor individuales de un sensor 26 virtual de la manera que se forma un rayo con divergencia mínima y el frente de ondas es derecho respectivamente plano, es decir, los "rayos individuales" de los transductores individuales recurren de forma paralela. Múltiples variaciones de excitación de los elementos 28 de transductores son posibles. Por ejemplo, se puede generar mediante una excitación propagándose desde las orillas del sensor 26 virtual hacia su centro de elementos 28 de transductores, un frente 27 de ondas transcurriendo en sí misma, es decir, enfocándose a cierta distancia del arreglo 16 en fase. La figura 4a muestra la subdivisión de un arreglo 16 en fase inventivo que tiene una curvatura adaptada a la pared del tubo, en varios sectores 26 parciales - los sensores virtuales . Los arreglos 16 en fase pueden, por ejemplo, estar construidos de 256 elementos 28 de transductor individuales. En cada caso 32 de tales elementos 28 de transductor forman, por ejemplo, un sensor 26 virtual, siendo que los sensores 26 virtuales tanto de un arreglo 16 en fase como también de dos arreglos 16 en fase contiguos en dirección circunferencial o dispuestos uno junto al otro en dirección de manera escalonada, pueden traslaparse, para lograr una disolución conveniente en dirección circunferencial, es decir, elementos 28 de transductor individuales pueden estar asignados a cada uno de dos sensores virtuales . La figura 4b muestra una vez más la irradiación selectiva en cuanto a dirección discutida al observar las figuras 3a y 3b, de un sensor 26 virtual formado por varios elementos 28 de transductor de un arreglo 16 en fases. En cada punto de un arreglo 16 en fases puede formarse un sensor 25 virtual con el cual se pueden irradiar ondas de ultrasonido a cualquier ángulo arbitrario previamente determinable respecto a una perpendicular N de la pared del tubo hacia esta. En el caso del ejemplo de ejecución mostrado, una irradiación se realiza en un ángulo de 0o así como en dos ángulos a, a' diferentes de 0. De esta manera pueden emplearse los arreglos 16 en fase inventivos tanto para determinar el espesor de las paredes de conformidad con el procedimiento de pulsación y eco, como también para la detección de fisuras mostrada en Fig. 7 (procedimiento de examen ultrasónico) . La figura 5 muestra, como se puede lograr mediante la disposición descrita mediante la figura 2 de arreglos 16, 16' en f se un cubrimiento completo con señales de la tubería 6. En la figura 5 puede reconocerse entre otras cosas el solapado de los arreglos 16 en fase de la primera disposición anular con los arreglos 16' en fase de la segunda disposición anular en dirección U circunferencial. Cada uno de los arreglos 16, 16' en fase emite mediante un sector parcial, es decir, un sensor virtual, tres señales de ultrasonido temporalmente estrechamente seguido uno del otro en los ángulos de irradiación y múltiples veces mencionados 0o, , a', normalmente de modo tal, que la propagación del frente de ondas se realiza en un ángulo de 45°, siendo que a' = -a. La irradiación se realiza por lo tanto a ángulos inclinados positivos y negativos respecto a la vertical, ya que una fisura no captable con una primera dirección de irradiación (positiva) inmediatamente detrás de una costura de soldadura del tubo, seguramente puede detectarse mediante la otra dirección de irradiación inclinada (negativa) , ya que se encuentra en esto en frente de la costura de soldadura del tubo. A continuación se desplazan los sensores virtuales en dirección circunferencial en dirección de la flecha U por lo menos por un elemento 28 de transductor, y en seguida se emiten nuevamente en cada caso tres señales de ultrasonido. De esta manera se realiza en el área del arreglos 16, 16' en fase una exploración de la tubería 6 en dirección U circunferencial, por lo que junto con el solapado discutido de sensores se da un cubrimiento completo con señales de la dirección U circunferencial . Como puede apreciarse de la figura 5, los arreglos 16, 16' en fase están dispuestos de forma distanciada de la pared del tubo, siendo que el espacio 29 libre presente entre los arreglos 16, 16' en fase y la pared interior de la tubería 6 está lleno con el medio transportado en la tubería 6. Las figuras 6a y 6b aclaran el procedimiento inventivo para la detección de fisuras 30 en el interior de la tubería 6. La figura 6a muestra esquemáticamente el recorrido 31 del sonido en la pared 32 de una tubería 6. Un sector parcial (sensor virtual) de un arreglo 16 en fase dispuesto dentro de la tubería 6 irradia una onda de ultrasonido en un ángulo -finito de manera oblicua respecto a una perpendicular N de la pared 32 del tubo hacia el interior de esta, de forma que el frente de la onda se propaga, después de una primera flexión en la pared 33 interior de la tubería 6 en un ángulo de aproximadamente 45° respecto a la perpendicular N, en la pared 32 del tubo. De esta manera se asegura que en la pared 34 exterior de la tubería 6 se presenta esencialmente una reflexión total de la onda sonora irradiada, de manera que la completa energía irradiada se irradia de regreso en dirección a la pared 33 interior de la tubería 6. En la pared 33 interior se flexiona la onda sonora nuevamente y llega después de atravesar el espacia 29 libre a otro sector parcial del arreglo 16 en fase, donde es detectable con una intensidad que corresponde esencialmente a la intensidad de la emisión. La figura 6b muestra una situación parecida como la figura 6a, sin embargo, en el ejemplo de ejecución aquí mostrado está presente una fisura 30 cerca de la pared 34 exterior de la tubería 6. En este caso, una parte de la energía sonora irradiada de manera análoga a la figura 6a se refleja respectivamente flexiona en la fisura 30 y se comprueba de esta forma en el área del sensor virtual emitiendo del arreglo 16 en fase. Para poder detectar también la fisura 30' que está presente en áreas de difícil acceso para ondas de ultrasonido, por ejemplo en la proximidad de una costura 35 de pared de tubo, es necesario realizar en cada punto de la pared 32 del tubo una irradiación desde ambos lados. Esto se garantiza mediante la geometría inventiva de la irradiación y la disposición de solape de los arreglos en fase.

• En la figura 7 se muestra más a detalle el efecto recíproco de una onda a sonora irradiada al interior de la pared 32 del tubo con una fisura 30. El recorrido del rayo a - b - c - d de un sensor 26 virtual emitiendo del arreglo 16 en fase a un sensor 26' virtual corresponde esencialmente el recorrido 31 mostrado en la figura 6a (siendo, sin embargo, que en desviación de la Pig. 6 en la Fig. 7 se muestra gráficamente la irradiación de señal desde el lado derecho) . Si la tubería 6 tiene una fisura 30, entonces llega solamente una parte de la onda sonora irradiada a lo largo del recorrido a - b - c - d al sensor 26' virtual, ya que una parte de la energía de la onda (e, f) es flexionada respectivamente reflejada en el punto 30 de defecto. Este componente no se está considerando más a fondo en el ejemplo de ejecución representado. El componente h de la onda sonora irradiada, flexionado en la fisura 30, llega, debido al recorrido apreciable en la figura 7 h - i, al sector 26 parcial (sensor virtual) del arreglo 16 en fase. Mientras se usan para la medición del espesor de la pared con irradiación vertical normalmente ondas longitudinales, se usan para la irradiación de una pared 32 de tubo de conformidad con la figura 6a, 6b o 7 también ondas transversales . Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica

Claims (31)

1. REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Procedimiento para la inspección de tuberías, particularmente para detectar defectos en tuberías mediante ultrasonido, siendo que durante un recorrido a través de una tubería se emiten señales de ultrasonido de elementos de transductor al interior de una pared del tubo y se evalúan señales sonoras reflejadas en diferentes superficies límites para la determinación de defectos en la pared del tubo, caracterizado porque de una multiplicidad de sectores parciales de arreglos en fase conformados con elementos de transductor alineados en hilera en dirección circunferencial como sensores virtuales se irradian señales de ultrasonido juntamente por lo menos en una dirección de irradiación hacia el interior de la pared del tubo, que se reciben las señales reflejadas en las superficies límite de la pared del tubo por los mismos y/o por otros sectores parciales de los respectivos arreglos en fase.
2. 2. Procedimiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los elementos de transductor de un sector parcial respectivamente de un sensor virtual se excitan para la irradiación de señales relativamente entre sí temporalmente desfasados.
3. 3. Procedimiento de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la distancia de irradiación de señal entre la pared del tubo y el arreglo en fase se mantiene durante el recorrido de medición esencialmente constante.
4. 4. Procedimiento de conformidad con la reivindicación 2 , caracterizado porque una dirección de la irradiación de señal referido a una perpendicular de la pared del tubo en el caso de irradiación oblicua de señal se selecciona de manera tal que la onda sonora se propaga después de la flexión en una superficie limite entre el interior del tubo y la pared del tubo en un ángulo de aproximadamente 45° referido a la perpendicular de la pared del tubo.
5. 5. Procedimiento de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque una señal se irradia adicionalmente en un segundo ángulo reflejado en a la perpendicular de la pared del tubo respecto al primer ángulo de irradiación.
6. 6. Procedimiento de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque para la irradiación de señales se excitan repetidas veces, una detrás de otra, diferentes sectores parciales (sensores virtuales) de los arreglos en fase, que se componen particularmente de un número en cada caso idéntico de elementos de transductores, de forma que en apariencia un sector parcial irradiante del arreglo en fase se desplaza temporalmente a lo largo del arreglo en fase, hasta que todos los elementos de transductores de cada uno de los arreglos en fase individuales se haya activado por lo menos una vez.
7. 7. Procedimiento de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque las áreas de la pared del tubo se irradian por lo menos desde dos direcciones .
8. 8. Procedimiento de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque mediante la irradiación total de todos los sectores parciales de todos los arreglos en fase se logra un cubrimiento completo con señales de la pared del tubo en dirección circunferencial.
9. 9. Procedimiento de conformidad con la re vindicación 8, caracterizado porque el cubrimiento completo con señales de la pared del tubo en dirección circunferencial resulta de una disposición geométrica fija de los arreglos en fase.
10. 10. Procedimiento de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque los arreglos en fase están girando en dirección circunferencial para lograr el cubrimiento completo con señales de la pared del tubo.
11. 11. Dispositivo para inspeccionar tuberías, particularmente mediante el procedimiento de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 10, particularmente como parte de un aparato que se mueve a través de una tubería para recorrer la tubería, con por lo menos un portador de sensores con elementos de transductor dispuestos esencialmente de forma anular alrededor del portador de sensores, caracterizado por como mínimo un arreglo en fase teniendo una multiplicidad de elementos de transductor alineados en hilera en dirección circunferencial de la tubería, del cual pueden excitarse juntamente sectores parciales consistiendo de una multiplicidad de elementos individuales de transductor como sensores virtuales para la irradiación de señales de ultrasonido en un ángulo de irradiación y los mismos y/o otros sectores parciales del arreglo en fase para la recepción de las señales sonoras reflejadas en superficies límites de la pared del tubo.
12. 12. Dispositivo de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque los arreglos en fase tienen una suspensión individualmente elástica de sensores para el acoplamiento a una pared interior de la tubería.
13. 13. Dispositivo de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque los elementos individuales de transductor de un arreglo en fase están dispuestos en forma de una hilera lineal o de una formación lineal.
14. 14. Dispositivo de conformidad con una de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizado porque los arreglos en fase ' tienen en su dirección de extensión en dirección circunferencial una curvatura finita ajustada a una curvatura de la pared del tubo.
15. 15. Dispositivo de conformidad con una de las reivindicaciones 11 a 14, caracterizado porque una multiplicidad de arreglos en fase están a distancia entre sí como grupo en dirección circunferencial, con una posición axial común.
16. 16. Dispositivo de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque los elementos de transductor de un grupo de arreglos en fase están dispuestos en un círculo concéntrico respecto a la circunferencia interior de la pared del tubo.
17. 17. Dispositivo de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque los arreglos en fase pueden girar en dirección circunferencial a lo largo del circulo concéntrico respecto a la circunferencia interior de la pared del tubo.
18. 18. Dispositivo de conformidad con la reivindicación 15 o 16, caracterizado porque está previsto una multiplicidad de grupos de arreglos en fase escalonados entre si en dirección axial y en dirección circunferencial, que se solapan parcialmente en dirección circunferencial .
19. 19. Dispositivo de conformidad con una de las reivindicaciones 11 a 18, caracterizado porque mediante una excitación conveniente temporalmente desfasada entre un conjunto parcial (sensor virtual) de elementos individuales de transductor de un arreglo en fase, una dirección de propagación y/o una profundidad de enfoque de un impulso de medición es variable en dirección circunferencial respectivamente en dirección radial.
20. 20. Dispositivo de conformidad con una de las reivindicaciones 11 a 19, caracterizado porque el portador de sensores tiene en medio por lo menos un elemento central en forma de un cilindro circular dispuesto coaxialmente a los arreglos en fase, sirviendo para su fijación.
21. 21. Dispositivo de conformidad con una de las reivindicaciones 11 a 20, caracterizado por un disco guía dispuesto en forma concéntrica respecto a un eje longitudinal, flexible por lo menos en su área del borde, con sección transversal anular, cuyo diámetro máximo corresponde a un diámetro interior de la tubería o lo supera ligeramente.
22. 22. Dispositivo de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque el disco guía es de material sintético, particularmente de poliuretano.
23. 23. Dispositivo de conformidad con una de las reivindicaciones 11 a 22, caracterizado porque la suspensión de los arreglos en fase individuales tiene por lo menos dos brazos articulados que están unidos entre sí por articulación y que están unidos en su respectivo extremo libre por articulación a un elemento de fijación de un patín de sensores que aloja el arreglo en fase, respectivamente al elemento central .
24. 24. Dispositivo de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque la unión articulada está conformada como articulación giratoria.
25. 25. Dispositivo de conformidad con la reivindicación 23 o 24, caracterizado porque el brazo articulado unido por articulación al elemento central está conformado como elemento de amortiguador telescópico.
26. 26. Dispositivo de conformidad con una de las reivindicaciones 23 a 25, caracterizado porgue entre el patín de sensores y los elementos de la suspensión de sensores está dispuesto otro elemento de amortiguador telescópico.
27. 27. Dispositivo de conformidad con una de las reivindicaciones 23 a 26, caracterizado porgue los patines de sensores están formados de forma tal que una curvatura de su superficie orientada hacia la pared del tubo, corresponde en dirección circunferencial esencialmente a la curvatura del arreglo en fase.
28. 28. Dispositivo de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque los arreglos en fase están acomodados en una ranura en la superficie de los patines de sensores extendiéndose en dirección circunferencial, siendo que la profundidad de la ranura corresponde esencialmente a una dimensión de los arreglos en fase en dirección radial.
29. 29. Dispositivo de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado porque los patines de sensores tienen un excedente respecto a una dimensión axial de los arreglos en fase.
30. 30. Dispositivo de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado porgue en el área del excedente axial están dispuestos espaciadores en los patines de sensores.
31. 31. Dispositivo de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado porque los espaciadores tienen en su lado superior orientado hacia- la pared del tubo una protección contra desgaste .