Sistema automático de detecção de costuras de soldadura de anel (AUT) PipeWIZARD

Sistema de detecção de costuras de soldadura de anel

O PipeWIZARD é um sistema automático de detecção de costuras de soldadura de anel (AUT) que utiliza matrizes de fase e tecnologia de ultra-som convencional. Este dispositivo foi projetado especificamente para a inspeção de soldadura em campo em ambientes extremos em terra e no mar.

Os oleodutos subterrâneos ou submarinos que transportam grandes quantidades de gás natural, petróleo, água e outros produtos químicos desempenham um papel fundamental na economia mundial. Os tubos são geralmente acoplados no local por meio de um sistema de soldagem automática. No processo de construção de tubulação, devido a defeitos gerais na costura de solda, a costura de solda se torna uma "fraqueza" na tubulação. A soldadura do tubo deve ser testada sem danos, pintada e enterrada no subsolo ou no fundo do mar. Devido aos rigorosos requisitos do ciclo de construção, é necessário realizar uma rápida detecção e análise de defeitos nas costuras de solda.

Ultra-som automático (AUT)

Nos últimos anos, a tecnologia de detecção automática por ultra-som (AUT) começou a substituir a imagem de raios tradicional como o método de detecção de soldadura de tubos preferido no mundo. As tecnologias de imagem de raios apresentam limitações evidentes: a detecção de defeitos superficiais não é eficaz, o desempenho não possui defeitos quantitativos verticais e apresenta riscos ocultos em termos de segurança e poluição ambiental.

Vantagens da detecção automática de ultra-som:

• Sem danos de radiação, sem poluição química e sem licença necessária.

• Os ciclos de teste são muito curtos e aumentam a produtividade.

• Maior precisão de detecção e quantificação, reduzindo a taxa de subprodutos.

• Medir a altura e a profundidade verticais das indicações de defeito usando os critérios de aceitação da Avaliação Crítica de Engenharia (ECA) reduz a taxa de subprodutos.

• Análise em tempo real através de um display de saída inteligente.

• Fornecer dados e relatórios de teste relacionados ao suporte eletrônico.

• Melhor controle do processo de soldagem e menor taxa de subprodutos.

Tecnologia de matriz de fase

Os primeiros sistemas de detecção automática de ultra-som usavam sistemas de múltiplas sondas com múltiplas sondas de ultra-som convencionais para a detecção. Há dez anos, surgiu o sistema de matriz de fase. A tecnologia de matriz de fase usa o princípio de formação de feixe de som de controle eletrônico para gerar e receber ultrasons. A tecnologia de matriz de fase emite impulsos de estímulo em cada chip da matriz, para criar muitos ângulos de feixe e distâncias focais.

A tecnologia de matriz de fase oferece mais vantagens em comparação com os sistemas convencionais de múltiplas sondas:

• Geralmente, duas sondas de matriz de fase podem substituir pelo menos 24 sondas convencionais.

• A configuração de matriz de fase funciona importando arquivos sem a necessidade de ajustar a posição de cada sonda separadamente.

• Aumenta a precisão quantitativa ao definir os parâmetros apropriados no software para otimizar o ângulo, foco, alcance UT e largura do feixe de matriz de fase.

• O sistema de matriz de fase oferece 80% menos peças móveis em comparação com os sistemas multisonda convencionais, o que melhora a estabilidade do processo de varredura e a confiabilidade dos resultados de teste.

• Os scanners de matriz de fase são menores e mais leves do que os scanners convencionais de múltiplas sondas. Assim, o scanner de matriz de fase é mais fácil de manipular e o desgaste do revestimento de ambos os lados da costura de solda é reduzido.

• Os sistemas de matriz de fase podem detectar quase toda a variedade de estruturas de soldadura, enquanto os sistemas convencionais de múltiplas sondas são limitados à espessura da parede do tubo e ao diâmetro do tubo.

• Usando a tecnologia de varredura eletrônica de matriz de fase, os usuários podem personalizar a detecção de costuras de solda, incluindo TOFD multiângulo, imagem avançada, detecção de alta resolução e muito mais.

Conforme às especificações

Em 1998, a ASTM (Associação Americana de Experimentos e Materiais) divulgou a Especificação E-1961-98 (2003, re-aprovada). Essa especificação aborda os principais aspectos da inspeção automática por ultra-som de costuras de solda de anel: partição, leitura rápida de dados, blocos de ensaio de calibração dedicados e etapas de configuração. A especificação E-1961 é destinada a Avaliação Crítica de Engenharia (ECA). Em 1999, a American Petroleum Institute (API) divulgou a edição 19 do padrão 1104, que envolve a inspeção mecânica de ultra-som de costuras de soldadura de anel e a inspeção de técnicas de imagem fotográfica.

Os testes realizados com o PipeWIZARD estão em conformidade com a especificação ASTM E-1961 e, portanto, também estão em conformidade com a norma API 1104. Além disso, estes testes estão em conformidade com a especificação de detecção automática de ultra-som no mar: DNV-OS-F101.

As métricas técnicas da empresa podem ser superiores a essas especificações, geralmente para melhorar a precisão quantitativa ou alcançar uma melhor resolução.

Experiência PipeWIZARD

Um dos principais objetivos do projeto do sistema PipeWIZARD foi a capacidade de operar o sistema em ambientes extremamente difíceis. Seja na região fria da Sibéria, no deserto quente do Oriente Médio ou em ambientes de trabalho úmidos, salgados ou secos, o sistema PipeWIZARD funciona bem. Vários testes foram realizados para garantir que o sistema PipeWIZARD seja resistente a vibrações, impactos e interferências eletromagnéticas.

O sistema PipeWIZARD é adequado para a inspeção de juntas de anel em várias estruturas:

• Vários tipos de inclinação de soldaduraInclinação CRC-Evans, Inclinação J, Inclinação V, Inclinação Dupla V, Inclinação X, etc.

• Espessura típica da parede do tubo6 mm (0,25 polegadas) a mais de 35 mm (1,4 polegadas)
  Há também opções para paredes de tubos mais grossas.

• Diâmetro típico do tubo152 mm (6 polegadas) a mais de 1422 mm (56 polegadas)
  Há também opções para diâmetros de tubos menores.

• Materiais de TubulaçãoMaterial de aço carbono padrão e configurações de materiais complexos, como: ligas de ferro cromo-níquel de várias paredes de espessura, tubos revestidos, tubos sem costura, etc.

Os defeitos típicos detectados são não fundidos, não soldados, perfurados, soldados, mordidos, baixos demais, rachaduras, separações frias, misturas, etc.

O tempo de teste varia de 2 a 6 minutos, dependendo do tipo de costura, diâmetro do tubo, localização e ambiente.

Resumo da aplicação PipeWIZARD

• O sistema de matriz de fase PipeWIZARD é usado nas maiores construções de tubulações terrestres e marítimas do mundo.

• O sistema PipeWIZARD já detectou mais de um milhão de costuras.

• As principais empresas de petróleo e gás aprovaram o sistema PipeWIZARD em seus projetos de instalação de oleodutos:

  • Exxon Mobil (em inglês)

  • Shell (em inglês)

  • Total (total)

  • BP (British Petroleum)

  • Chevron (Chevron)

  • Eni (em inglês)

  • Petrobras (petróleo brasileiro)

  • Gazprom (gás russo)

  
  

• Centenas de operadores em todo o mundo foram treinados no sistema PipeWIZARD.

Tecnologia de Detecção de Partição

A principal tecnologia do sistema PipeWIZARD é a tecnologia de detecção de partição, ou seja, cada área diferente da costura de solda é detectada por um feixe de ultra-som diferente. A altura total da área é aproximadamente equivalente ao comprimento da linha de solda.

Uma sonda de matriz de fase está colocada em ambos os lados da costura para garantir a cobertura completa da área de inclinação da costura e de toda a área de volume da costura. Dependendo da área detectada, é possível escolher uma configuração de eco de pulso ou uma configuração de envio e recepção ("Enviar e Receber"). Estes canais de matriz de fase são exibidos em gráficos de faixa.

Além disso, a tecnologia de diferença de tempo de difração (TOFD) é usada para melhorar a detecção e o efeito quantitativo de indicações de defeito menores ou não orientadas. Esta técnica também é usada para determinar as indicações de defeito detectadas nos canais do diagrama de faixa. Os dados TOFD podem ser fornecidos por uma sonda de matriz de fase ou uma sonda convencional dedicada.

O módulo horizontal opcional vem com quatro sondas convencionais dedicadas para detectar defeitos horizontales nas costuras de solda.

Durante a varredura da costura de solda e a varredura do bloco de ensaio de calibração, diferentes canais aparecem na tela para monitorar separadamente o acoplamento de cada sonda de matriz de fase.

Cada estrutura de soldadura requer um bloco de calibração dedicado a essa soldadura, que deve ter o mesmo diâmetro e espessura do tubo e o mesmo material do tubo. Os refletores nos blocos de ensaio são fabricados mecanicamente de acordo com especificações específicas e representam defeitos típicos que ocorrem com frequência durante o processo de soldagem. Todos os feixes de som são calibrados de acordo com o procedimento de teste.

Software avançado fácil de usar

O software PipeWIZARD V4 é baseado no poderoso software de coleta e análise de dados TomoView, já comprovado no campo. Este software oferece a capacidade de criar configurações facilmente e automaticamente, várias ferramentas de análise de dados, incluindo visualizações 2D, fácil criação de relatórios e detecção avançada de costuras de solda. O software PipeWIZARD V4 foi projetado para fornecer um software simples, flexível e atualizável para configurações de inspeção mais complexas. Uma interface de usuário otimizada permite treinamento rápido e operações de campo eficientes. Os operadores do sistema AUT são treinados por um curto período para operar o software PWZ V4.0.

O software PipeWIZARD V4 é baseado na plataforma Tomoview. Este software Tomoview é frequentemente usado como referência durante o desenvolvimento do software. Isso também significa que atualizações de software são fáceis de fazer, mesmo no local de trabalho.

Criação automática de configurações

Os operadores podem criar configurações offline, ou seja, sem criar configurações no instrumento. Em poucos minutos, os arquivos de configuração podem ser salvos e enviados por e-mail para qualquer local de trabalho e, em seguida, os operadores no local precisam apenas calibrar o sistema.

A configuração inclui não apenas os canais padrão de diagrama de faixa e a visão de varredura B da lei de foco único (TOFD, volume de costura e imagem de raiz de solda), mas também novos canais de varredura setoriais e lineares. Este novo desempenho tem o potencial de melhorar a detecção e quantificação de defeitos e é altamente provável que os efeitos de detecção e quantificação excedam significativamente os requisitos de qualquer especificação de partição.

Calibração e teste

Durante o teste de sequência, os dados coletados são exibidos em tempo real. O nome do arquivo de dados é incrementado automaticamente.

O software PipeWIZARD V4 aumentou o processamento de dados (4 MB/s versus 0,7 MB/s) com a unidade de captura TomoScan FOCUS LT em comparação com a unidade de captura anterior. Isso permite não apenas a coleta de dados completos do scanner A comprimido, mas também a execução de várias configurações ao mesmo tempo quando a velocidade de digitalização atinge 100 mm/s.

Análise rápida e detalhada

O software PipeWIZARD oferece um número quase ilimitado de canais em 10 layouts separados. Este software interpreta automaticamente os dados mostrando defeitos no perfil da soldadura e sua localização periférica.

Existem muitas ferramentas de análise que ajudam os operadores a quantificar e localizar as indicações de defeito:

• Portas duplas no mapa de faixa

• Cobertura de costuras de solda para varredura setorial e varredura linear (ver imagem abaixo)

• Aumentar a função

• Link de visualização

• Visualização personalizada

• Medição automática

• Medição acumulada das indicações de defeito

• Função de fusão de varredura C

• Paleta de cores personalizada

Geração automática de relatórios

O software PipeWIZARD tem a capacidade de gerar relatórios automaticamente. O conteúdo do relatório pode ser definido por si mesmo e pode incluir o nome do projeto, a data e a hora da digitalização, o ID da costura, o nome do operador, a visualização completa da digitalização, o gráfico da inclinação da costura com informações sobre a área de detecção e um relatório de defeito com informações como identificadores, comprimento, altura, localização na costura, estado da costura e comentários do operador.

Armazenamento de dados simples

Todos os arquivos de dados podem ser armazenados em qualquer dispositivo de armazenamento de disco rígido externo ou arquivados em discos CD/DVD para referência futura. A capacidade de fazer backups de dados de espelho automaticamente aumenta o desempenho de segurança dos dados. Os arquivos de dados podem ser facilmente transferidos para outros lugares através da Internet.

Visualizador PipeWIZARD

O PipeWIZARD VIEWER é um software gratuito para observar os dados de matriz de fase e ultra-som. Este software tem a capacidade de carregar arquivos de dados gerados pelo software PipeWIZARD V4. Este software é muito útil para terceiros ou usuários finais que precisam revisar a digitalização. O software PipeWIZARD VIEWER é executado com base no Microsoft Windows XP Pro com SP2, Microsoft Windows Vista e Microsoft Windows 7.

Aplicativos avançados

O sistema PipeWIZARD é amplamente utilizado para a detecção de estruturas de soldadura especiais e outras aplicações.

Tubos de revestimento: O software PipeWIZARD utiliza técnicas de inspeção especiais para a inspeção de tubos de revestimento através de suas funções de onda longitudinal e outros desempenhos avançados.

Tubos sem costuraO software PipeWIZARD utiliza uma tecnologia de teste única desenvolvida e reconhecida para testar as costuras de solda em uma variedade de tubos de espessura de parede.

Tubos de parede espessaO sistema PipeWIZARD utiliza diferentes sondas e cunhas para detectar costuras de solda em tubos de parede grossa com pequenas correções mecânicas.

Equipamento PipeWIZARD

Scanner

O scanner PipeWIZARD é um scanner compacto, robusto e comprovado em campo para uma verificação estável e repetida.

A cabeça do scanner foi projetada para cumprir a classificação IP66, com um motor de accionamento, um codificador, duas sondas e cunhas de matriz de fase, duas sondas e cunhas TOFD e um sensor de temperatura.

Um cabo de cordão umbilical pesado contém todos os cabos necessários, incluindo um tubo de água para acoplamento.

Computadores e software

O portátil robusto inclui o software de coleta e análise de dados Microsoft Windows e PipeWIZARD. O pacote de software inclui o TomoView e o software de calculadora avançada, o software de escritório Microsoft Office e todos os acessórios de software necessários.

Caixa anfitriã

A caixa anfitriã é pequena, mas robusta e está projetada para atender aos padrões de classificação IP64. Esta caixa pesada inclui a unidade TomoScan FOCUS LT e a unidade PWZ-MCDU. A tampa frontal possui um trocador de calor e um amortiguador incorporado para proteger o dispositivo. A tomada de energia externa no painel de cablagem permite conectar vários acessórios.

Unidade de recolha

A unidade de captura TomoScan FOCUS LT 64:128 oferece até 64 canais de foco e 128 P/R para combinar a sonda de matriz de fase com a sonda convencional de várias maneiras.

Controladores de motores e unidades de accionamento

O PWZ-MCDU usa uma ligação Ethernet para acionar um servomotor DC.