ES3047484T3 - Non-destructive testing apparatus and method - Google Patents

Abstract

Un aparato de prueba ultrasónico para la inspección de la funda del cable de alimentación comprende una sonda ultrasónica para emitir ondas ultrasónicas hacia la funda del cable de alimentación y registrar las ondas ultrasónicas reflejadas desde la funda del cable de alimentación, un dispositivo de guía de sonda configurado para mover la sonda ultrasónica a lo largo de una trayectoria de inspección y un dispositivo de procesamiento conectado a la sonda ultrasónica para recibir señales de la sonda ultrasónica y procesarlas para proporcionar una imagen que representa la funda del cable a lo largo de la trayectoria de inspección. Un método para la obtención de imágenes ultrasónicas de la funda del cable de alimentación comprende la emisión de ondas ultrasónicas hacia la funda del cable de alimentación, el movimiento de la sonda ultrasónica a lo largo de una trayectoria de inspección y el procesamiento de las señales reflejadas desde la funda del cable de alimentación para proporcionar una imagen que representa la funda del cable a lo largo de la trayectoria de inspección. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Aparato y método de prueba no destructivo

[0003] La invención se refiere a un aparato de prueba ultrasónica y a un método para la obtención de imágenes ultrasónicas de la vaina de plomo del cable de alimentación.

[0004] En la fabricación de cables con revestimiento de plomo, el personal operativo debe prestar especial atención a la calidad de la vaina de plomo aplicada al cable. Un aspecto importante de la fabricación de cables es inspeccionar la vaina de plomo en busca de imperfecciones, contaminaciones, etc., y en particular es importante monitorear e inspeccionar las áreas donde se empalman las secciones de la vaina de plomo. Tradicionalmente, tales inspecciones se realizan utilizando imágenes de la vaina de plomo o del empalme de la vaina de plomo por medio de una fuente de rayos gamma o rayos X de alta energía. Las imágenes resultantes de tales métodos no proporcionan imágenes satisfactorias de la vaina de plomo para la interpretación de la calidad de la vaina de plomo fabricada. No es posible obtener una imagen de la circunferencia completa de la vaina de plomo/empalme de la vaina de plomo debido a la alta reflectividad del núcleo del cable. Las técnicas de la técnica anterior requieren mucho tiempo y las fuentes de radiación son potencialmente dañinas para el operador, lo que genera altas exigencias en cuanto a procedimientos y equipos de seguridad para reducir el riesgo de lesiones por radiación para los operadores.

[0005] Por lo tanto, es necesario mejorar los métodos de inspección y prueba.

[0006] Las pruebas ultrasónicas (UT) son una familia de técnicas de pruebas no destructivas basadas en la propagación de ondas ultrasónicas en el objeto o material probado. En las aplicaciones UT más comunes, se transmiten ondas de pulso ultrasónicas muy cortas con frecuencias centrales que varían de 0.1 a 15 MHz, y ocasionalmente hasta 50 MHz, a los materiales para detectar fallas internas o caracterizar materiales. Un ejemplo común es la medición de espesor ultrasónico, que prueba el espesor del objeto de prueba, por ejemplo, para monitorear la corrosión de las tuberías.

[0007] Las pruebas ultrasónicas a menudo se realizan en acero y otros metales y aleaciones, aunque también se pueden utilizar en hormigón, madera y compuestos, aunque con menor resolución. Se utiliza en muchas industrias, incluida la construcción de acero y aluminio, la metalurgia, la fabricación, la industria aeroespacial, la automoción y otros sectores de transporte.

[0008] El documento EP0045056 describe un dispositivo de monitoreo para monitorear el espesor del plomo para su uso en un proceso para la producción de cables de plomo. Se proporcionan transductores de medición distribuidos alrededor de la circunferencia para el espesor de la pared de la vaina de plomo, para la longitud del cable generado y la cantidad de plomo asociada al mismo, que están conectados por una unidad de evaluación a un generador de señales de imagen, estando el generador de señales de imagen conectado a un transmisor de imágenes de color dispuesto en el lugar de trabajo y controlándolo.

[0009] El dispositivo del documento EP0045056 se enfoca por lo tanto, en la conversión de las señales de varios sensores en una representación de imagen en color, que se proporciona directamente en la prensa de plomo durante todo el proceso de producción de cables de plomo.

[0010] El documento GB2232250 describe un aparato y un método para detectar defectos en soldaduras longitudinales. Las soldaduras unen los bordes de las tiras metálicas que forman la vaina de los cables. Los defectos se identifican y localizan introduciendo continuamente vibraciones ultrasónicas en la región soldada. Las vibraciones pasan a través del cable, con el transmisor en un lado y el receptor en el lado opuesto.

[0011] El documento US 3921 440 A divulga un sistema de prueba de tuberías ultrasónico.

[0012] El documento US 2019/079031 A1 divulga un sistema de inspección por rayos X para tuberías.

[0013] El documento EP 3239706 A1 divulga un aparato y un método para inspeccionar un objeto utilizando ondas ultrasónicas en el campo de pruebas de materiales.

[0014] El documento US 2014/076053 A1 divulga una herramienta de perfilado para determinar el espesor del material para sitios de inspección que tienen topografía compleja.

[0015] El documento US 2014/345384 A1 divulga un robot de escaneo de anillo de retención de generador.

[0016] El documento JP H09304358 A divulga un método de detección de defectos para tuberías con vaina de plomo para cables eléctricos.

[0017] El documento WO 01/96853 A1 divulga un método de medición de la topografía en una interfaz y el uso del método para un cable de alto voltaje.

[0018] El documento US 2019/195829 A1 divulga un dispositivo y un método para realizar un escaneo por ultrasonido de un objeto sustancialmente cilíndrico.

[0020] Un objeto de la invención es proporcionar un aparato y método de prueba ultrasónico para la obtención de imágenes ultrasónicas de la vaina de plomo del cable de alimentación que con confianza pueda verificar la calidad de la vaina de plomo del cable o el empalme de la vaina de plomo y sin representar riesgos de la salud y seguridad para los operadores.

[0022] Es un objeto adicional de la invención es proporcionar un aparato y método de prueba ultrasónico para la obtención de imágenes ultrasónicas de la vaina de plomo del cable de alimentación que brinde significativamente más información sobre la calidad de la vaina de plomo o del empalme de la vaina de plomo que en la técnica anterior. Esto da más confianza a la hora de determinar la calidad de dicho material.

[0024] El objeto de la invención se consigue por medio de las características de las reivindicaciones de la patente.

[0025] Se proporciona un ensamblaje de inspección de la vaina de plomo del cable de alimentación de acuerdo con la reivindicación 1.

[0027] Se proporciona un método para la obtención de imágenes ultrasónicas de la vaina de plomo del cable de alimentación de acuerdo con la reivindicación 6.

[0029] La sonda ultrasónica comprende un transductor ultrasónico para generar ondas ultrasónicas con una frecuencia deseada con el fin de proporcionar señales que se pueden procesar para brindar información relacionada con la calidad de la vaina de plomo, tal como espesor, uniformidad de espesor, defectos, imperfecciones, contaminaciones, etc. Los transductores ultrasónicos convencionales para (pruebas no destructivas) comúnmente constan o bien de un solo elemento activo que tanto genera como recibe ondas sonoras de alta frecuencia, o dos elementos emparejados, uno para transmitir y otro para recibir. Las sondas de matriz en fase, por otro lado, generalmente constan de un ensamblaje de transductores con entre 16 y hasta 256 elementos individuales pequeños que pueden pulsarse por separado. Estos pueden estar dispuestos en una tira (matriz lineal), un anillo (matriz anular), una matriz circular (matriz circular) o una forma más compleja. A diferencia de los detectores de fallas convencionales, los sistemas de matriz en fase pueden barrer un haz de sonido a través de un rango de ángulos refractados o a lo largo de una ruta lineal, o enfocar dinámicamente a un número de profundidades diferentes, aumentando así tanto la flexibilidad como la capacidad en configuraciones de inspección. Los sistemas de matriz en fase pueden mostrar datos ultrasónicos como imágenes sectoriales o lineales, lo que permite a un inspector ver instantáneamente una zona completa del componente y así interpretar los datos más fácilmente.

[0031] Las técnicas de obtención de imágenes mediante el Método de Enfoque Total (TFM) y/o el Método de Imágenes Ultrasónicas Adaptativas (ATFM) se pueden aplicar a los datos ultrasónicos. Los datos se pueden registrar, por ejemplo, a partir de una adquisición FMC (Captura Matricial Completa) para producir una imagen en una región del componente. El FMC presenta la ventaja de maximizar la información disponible de una matriz dada compuesta de N elementos mediante el envío de energía ultrasónica en todas partes en el componente; de esta manera los defectos potenciales se pueden ver desde múltiples direcciones. La adquisición FMC consiste en disparar cada elemento de la matriz por turno y registrar la información reflejada/difractada en el componente en todos los elementos.

[0033] En una realización, la sonda ultrasónica comprende una membrana de caucho y una cámara de agua cerrada para transmitir las ondas de ultrasonido desde el transductor a la vaina de plomo y para recibir las ondas reflejadas. Las ondas reflejadas se registran y las señales generadas en la sonda ultrasónica se graban y procesan para proporcionar señales que representan las características de la vaina de plomo.

[0035] La sonda ultrasónica está configurada para emitir ondas con una longitud de onda adaptada al plomo. Una frecuencia adecuada de las ondas sonoras está por ejemplo en el área de 5 -15 MHz, y está en una realización 10 MHz.

[0037] En una realización, el dispositivo de guía de sonda comprende una unidad de control de guía configurada para controlar el movimiento de la sonda ultrasónica para seguir la ruta de inspección. La unidad de control de guía puede controlar la sonda para medir el área de interés, tal como la circunferencia completa de la vaina de plomo y una longitud predeterminada. Para lograr esto, el aparato de guía de la sonda moverá la sonda de acuerdo con las necesidades individuales. Las mediciones se pueden realizar con una resolución establecida por el operador y/o adaptada al uso específico, es decir, la unidad de control de guía controlará el movimiento en consecuencia. Por ejemplo, se consigue una resolución de 1 mm moviendo la sonda ultrasónica 1 mm entre cada operación de la sonda.

[0039] El aparato de prueba ultrasónica comprende una unidad de control ultrasónica conectada a la sonda ultrasónica para controlar las ondas ultrasónicas emitidas desde la sonda ultrasónica. La unidad de control ultrasónico puede estar en comunicación con el dispositivo de guía de la sonda para la coordinación del movimiento de la sonda ultrasónica y la emisión de ondas de ultrasonido.

[0040] La invención se describirá ahora con más detalle por medio de ejemplos y con referencia a las figuras adjuntas. Las Figuras 1a y 1b ilustran un aparato de prueba ultrasónico configurado para inspeccionar un empalme en una vaina de plomo del cable.

[0041] Las Figuras 2a y 2b ilustran un aparato de prueba ultrasónico configurado para inspeccionar una sección de una vaina de plomo del cable.

[0042] En las figuras se ilustra un aparato 10 de prueba ultrasónico para la inspección de la vaina de plomo del cable de alimentación en diferentes configuraciones. Los mismos elementos tienen los mismos números de referencia en las figuras. El aparato 10 de prueba ultrasónico comprende una sonda 11 ultrasónica para emitir ondas de ultrasonido hacia la vaina 12 de plomo del cable de alimentación y registrar las ondas de ultrasonido reflejadas desde la vaina 12 de plomo del cable de alimentación, un dispositivo 13, 18 de guía de sonda configurado para mover la sonda ultrasónica a lo largo de una ruta de inspección, y un dispositivo 14 de procesamiento conectado a la sonda ultrasónica para recibir señales de la sonda ultrasónica y procesar las señales para proporcionar una imagen que representa la vaina de plomo a lo largo de la ruta de inspección. Las señales se transfieren a través del cable 16 de señal desde la sonda 11 ultrasónica al dispositivo 14 de procesamiento.

[0043] La sonda 11 ultrasónica está configurada para medir la vaina de plomo y comprende un transductor ultrasónico configurado para emitir ondas en el rango de ultrasonidos. Para transmitir las ondas a la vaina de plomo y recibir las ondas reflejadas, la sonda 11 ultrasónica comprende una membrana de caucho que cierra una cámara llena de agua, gel u otra sustancia adecuada. La sonda ultrasónica está en una realización configurada para emitir ondas sonoras con una frecuencia de 10 MHz.

[0044] En el ejemplo de la figura 1a, el dispositivo 13 de guía de sonda es un dispositivo de guía de sonda giratorio que está configurado para mover la sonda ultrasónica a lo largo de la circunferencia de la vaina 12 de plomo. El dispositivo de guía de la sonda giratoria comprende un marco 15 de fijación que fija la sonda ultrasónica en la ubicación deseada alrededor de la vaina 12 de plomo. El marco de fijación es giratorio dispuesto con el fin de permitir que la sonda ultrasónica gire alrededor de la vaina de plomo.

[0045] El dispositivo de guía de la sonda giratoria comprende o está conectado a un motor u otro medio de accionamiento que provoca el movimiento del marco de fijación y la sonda ultrasónica.

[0046] En este ejemplo, el aparato 10 de prueba ultrasónico está dispuesto para inspeccionar un empalme 17. La sonda 11 ultrasónica se gira entonces alrededor de la circunferencia completa mientras está en funcionamiento, escaneando así la circunferencia y proporcionando información con respecto al grosor y la forma del empalme sobre la circunferencia. Las señales de la sonda 11 ultrasónica se transmiten al dispositivo 14 de procesamiento que procesa las señales para proporcionar una imagen de la sección transversal del empalme de la vaina de plomo.

[0047] En el ejemplo de la figura 1b, el aparato 10' de prueba ultrasónico también está configurado para inspeccionar un empalme 17, pero en esta realización, el dispositivo 18 de guía de sonda comprende un marco 19 de fijación alargado que está dispuesto en paralelo al cable de alimentación durante el funcionamiento. La sonda 11 ultrasónica se puede mover a lo largo del marco 19 de fijación, escaneando así la longitud de la vaina de plomo. La sonda ultrasónica se moverá entonces la longitud deseada para inspeccionar el área de interés.

[0048] Las realizaciones de las figuras 1a y 1b se pueden combinar para escanear la vaina de plomo tanto en dirección longitudinal como circunferencial para mapear un área más grande de la vaina de plomo.

[0049] Las figuras 2a y 2b ilustran realizaciones similares de un aparato de prueba ultrasónico como el que se muestra en las figuras 1a y 1b, pero el aparato de prueba ultrasónico está en estas realizaciones dispuesto para inspeccionar una sección de la vaina de plomo sin empalme.

[0050] El aparato 20, 20' de prueba ultrasónico comprende una sonda 21 ultrasónica para emitir ondas de ultrasonido hacia la vaina 22 de plomo del cable de alimentación y registrar ondas de ultrasonido reflejadas desde la vaina 22 de plomo del cable de alimentación, un dispositivo 23, 28 de guía de sonda configurado para mover la sonda 21 ultrasónica a lo largo de una ruta de inspección, y un dispositivo 24 de procesamiento conectado a la sonda ultrasónica para recibir señales de la sonda ultrasónica y procesar las señales para proporcionar una imagen que representa la vaina de plomo a lo largo de la ruta de inspección. Las señales se transfieren a través del cable 26 de señal desde la sonda 21 ultrasónica al dispositivo 24 de procesamiento.

Claims (9)

1. REIVINDICACIONES

1. Un ensamblaje de inspección de la vaina de plomo del cable de alimentación, que comprende un cable de alimentación que tiene una vaina (12) de plomo y un aparato (10) de prueba ultrasónico para la inspección de la vaina (12) de plomo del cable de alimentación, que comprende

- una sonda (11) ultrasónica para emitir ondas de ultrasonido hacia la vaina (12) de plomo del cable de alimentación y registrar las ondas de ultrasonido reflejadas desde la vaina (12) de plomo del cable de alimentación,

- un dispositivo (13) de guía de sonda configurado para mover la sonda (11) ultrasónica a lo largo de una ruta de inspección,

- un dispositivo (14) de procesamiento conectado a la sonda (11) ultrasónica para recibir señales de la sonda (11) ultrasónica y procesar las señales, caracterizado porque el dispositivo (14) de procesamiento proporciona una imagen que representa la vaina (12) de plomo a lo largo de la ruta de inspección, y porque el ensamblaje de inspección de la vaina de plomo del cable de alimentación comprende además:

- una unidad de control ultrasónico conectada a la sonda (11) ultrasónica para controlar las ondas de ultrasonido emitidas desde la sonda (11) ultrasónica, donde la unidad de control ultrasónico está en comunicación con el dispositivo (13) de guía de la sonda para la coordinación del movimiento de la sonda (11) ultrasónica y la emisión de ondas de ultrasonido.

2. Ensamblaje de inspección de la vaina de plomo del cable de alimentación de acuerdo con la reivindicación 1, donde la sonda (11) ultrasónica comprende una membrana de caucho y una cámara de agua cerrada para transmitir las ondas de ultrasonido a la vaina (12) de plomo.

3. Ensamblaje de inspección de la vaina de plomo del cable de alimentación de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, donde la sonda (11) ultrasónica está configurada para emitir ondas con una frecuencia en el área 5-15 MHz.

4. Ensamblaje de inspección de la vaina de plomo del cable de alimentación de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, donde el dispositivo (13) de guía de sonda comprende una unidad de control configurada para controlar el movimiento de la sonda (11) ultrasónica para seguir la ruta de inspección.

5. Ensamblaje de inspección de la vaina de plomo del cable de alimentación de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, donde el dispositivo (13) de guía de sonda está configurado para mover la sonda (11) ultrasónica a lo largo la circunferencia completa de la vaina (12) de plomo y una longitud predeterminada.

6. Método para la obtención de imágenes ultrasónicas de la vaina de plomo del cable de alimentación, que comprende

- emitir ondas de ultrasonido hacia la vaina de plomo del cable de alimentación,

- mover la sonda ultrasónica a lo largo de una ruta de inspección,

- procesar las señales reflejadas desde la vaina de plomo del cable de alimentación, caracterizado porque el procesamiento proporciona una imagen que representa la vaina de plomo a lo largo de la ruta de inspección, y porque el método comprende además:

- controlar las ondas de ultrasonido emitidas por la sonda ultrasónica,

- coordinar el movimiento de la sonda ultrasónica y la emisión de ondas de ultrasonido.

7. Método de acuerdo con la reivindicación 6, donde las ondas ultrasónicas se emiten con una frecuencia en el área 5-15 MHz.

8. Método de acuerdo con la reivindicación 6 o 7, que comprende controlar el movimiento de la sonda ultrasónica para seguir la ruta de inspección.

9. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones 7-8, donde las señales reflejadas desde la vaina de plomo del cable de alimentación se procesan mediante el uso de técnicas de Prueba Ultrasónico de Matriz en Fase (PAUT) o Método de Enfoque Total Adaptativo (ATFM).